Rétro-tech, résilience et "communicateur" AFSK

Dans le packet radio, les données sont regroupées en paquets, puis envoyés d’une station émettrice à une station réceptrice. Ces paquets incluent des informations telles que : le contenu (messages, données GPS, etc.) ; les adresses des stations source et destination ; des mécanismes de correction d’erreurs, etc.

Le protocole le plus couramment utilisé pour structurer ces paquets en trames est l’AX.25, qui gère les adresses, les commandes et les CRC pour les corrections d’erreur.

Comment les bits de ces trames sont physiquement transmis sur une radio analogique ?

Très souvent en utilisant la modulation AFSK, car cela permet d’utiliser n’importe quelle radio (dès lors qu’on peut transmettre la voix). Le composant le plus couramment utilisé, que l’on retrouve dans les bidouillages de l’époque et même encore aujourd’hui, est le TCM3105, un circuit intégré conçu pour la modulation et la démodulation des signaux AFSK (Frequency Shift Keying).

La vitesse de transmission est de 1 200 bauds, avec deux tonalités distinctes pour représenter les bits 0 et 1 (respectivement 1 000 et 2 000 Hz). À la réception, le TCM3105 démodule ces tonalités pour restituer les données numériques. Ce composant est encore largement disponible aujourd’hui pour presque rien, notamment sur les plateformes chinoises comme AliExpress (je ne sais pas s’ils en fabriquent de nouveaux ou si ce sont des stocks anciens).

Comment ça fonctionne ?

Comme je trouvais sympa l’idée de faire du rétro-tech, mêlant des microcontrôleurs modernes avec ces modems, j’ai fabriqué des terminaux permettant l’échange de messages textuels saisis avec un clavier USB, intégrant un chiffrement AES, l’envoi et la réception de coordonnées GPS, etc. Les trames de données, bien qu’inspirées de l'AX.25, adoptent un format différent pour exploiter deux types de corrections d’erreurs.
Chaque trame de 16 octets (14 caractères pour le message et 2 octets pour le contexte du message) est augmentée de 4 octets pour la correction de Reed-Solomon (appelée "parité" ou "syndrome", représentant les données ajoutées pour détecter et corriger les erreurs). Ensuite, l’ensemble est renforcé par une correction supplémentaire basée sur le code de Hamming (7,4), qui encode chaque bloc de 4 bits de données utiles en un bloc de 7 bits, ajoutant ainsi 3 bits de parité.
Ainsi, un message initialement composé de 16 caractères est transformé en une trame de 32 octets, capable de corriger plusieurs types d’erreurs de transmission.
ll vaut mieux car la présence du chiffrement rend inutilisable un message même partiellement corrompu. De plus, les transmissions sont en simplex, ce qui ne permet pas d'obtenir de confirmation de bonne réception du message entrant.
Les clefs de chiffrement stockées sur une carte SD sont synchronisé entre les différents terminaux en utilisant l’heure du GPS. La chiffrement en lui-même peut être activé ou non. Le GPS a aussi été mis à profit pour pour transmettre ses coordonnées GPS ou guider l’utilisateur (par l’azimut et la distance) vers une coordonnées pré-enregistré ou reçu par radio...

Démonstration

Voici une vidéo de démonstration avec deux « communicateurs » utilisant ces modems échangeant des messages textuels. La transmission radio est opérée par des BAOFENG UV5R, un modèle de radio UHF très répandu. Il y a une troisième radio qui permet d'entendre les trames "passer". On entend la porteuse, puis la modulation au moment de l'échange des messages.

Voilà ce que ça donne :

Pourquoi un tel projet ?

J’aime bien le retro-tech et les univers post-apocalyptiques : le design du boitier est un clin d'oeil à l'univers de Fallout. Par ailleurs, pour une communication véritablement sécurisée, un dispositif ne communiquant avec aucun réseau centralisé et utilisant un système embarqué simple et contrôlable est une très bonne option. C’est une approche qui allie simplicité technologique et sureté des communications.
Vous trouverez un autre projet dans la même veine ici : https://selvasystems.net/communicateur-lora-un-terminal-de-communication-securise-et-autonome

Ce projet a été mis en avant par Microchip Makes pour ses fonctionnalités et son design rétro-futuriste sur Threads ! https://www.threads.com/@microchipmakes/post/DJmaVZ3OinZ/bertrand-selva-built-an-atmega2560-based-off-grid-communication-terminal-that-lo