前言
在翻看 HF 電波傳播理論文章時，不時提到在大氣情況瞬息萬變下，使用 ALE 系統來維持通訊。
這引起我對 ALE 的注意。
Why ALE
ALE 全名 Automatic Link Establishment，自動連接系統。制式分 2G，3G。G 這裡是 generation，即第二代，三代。
ALE 功能多內置於 HF 商用級以上 HF land mobile 機種
三代系統需所有機接收同步時鐘訊號，ham 界暫不能應用到。所以我們運用的是 2G 和探討 2.5G。
近年國外 ham 界也引入 ALE ，使用於災區的通訊支援上。
簡單來說，操作原理如下:
在 HF 預設的 ALE 頻道內，standby 的電台會定期發出 sounding 訊號，告之其他人”我在此”。與此同時，也會不定期 scanning 掃描這些 ALE 頻道，去辦識各配備 ALE 系統的電台，並將之記錄在案。
到需要搵某備有 ALE 系統的電台的時侯，由於系統己知對方在那頻道 standby，所以只需輸入對方 callsign，ALE 系統就可控制收發機自動轉到該頻道，並與對方 handshake 建立通訊連接。成功連接後，可進行文字短訊或語音通訊。
ALE 的通訊種類簡分有三種: SEL， ALE， AQC
SEL (Selective calling, SelCal) 是聯合國製定的 CCIR-493-4 制式，屬舊時代產物，較簡單易用。若知對家大約在那個頻道 standby，可使用這個較簡單的制式。不過 ALE 會使用到的 sounding 和 LQA 皆不會用在這個制式上。
SelCal 的 Callsign 以 4-6 位數字組成。4 位是舊時代(max 9999) 系統產物，新的 6 位容得較多，並兼容 4 位系統。
詳解:
要申請一個 Ham 界通行的 CCIR-493-4 的編號，方法有二：
1/ 購置了一台內附 ALE 功能的收發機，並向 hflink 提出申請(免費)
2/ 註冊 ION2G (附註冊費)
ALE 現在使用的 2G 系統
AQC (Alternate Quick Call) HF 頻道通訊環境惡劣情況下使用的高階方式，handshake 時間較短搐。對收發機性能較有要求。
詳解:
https://i56578-swl.blogspot.com/2014/03/mil-std-188-141b-alternate-quick-call.html
本文以 hflink.com 網站資料為主軸，並配以新世代 ham 可免費使用的 ALE 軟件 ION2G demo 使用方法。
留意，不少 ALE 文章會提到的 SHARES，MARS-ALE 是美國境內的東西，其他地區 ham 用不著。
在 hflink 的規劃下，各 HF 頻段劃分了一批頻道用作 ALE 通訊之用，各 ITU region 也有預設其優先使用頻道 。
courtesy of hflink.com
留意兩點：
有別於 ham 界在 10M 以下 default 使用 LSB 的慣例，ALE 各頻道皆與商用機一樣使用 USB。
另一老問題各地 ham band 與 ITU 劃分的 ham band 不盡相同，部份頻道未必可在閣下的地方使用。
我將頻道表 export 為 excel。有興趣將 ALE 頻道輸入收發機的同好，可到我的 Github 下載，copy & paste 打少好多。
My Github:
https://github.com/VR2XKP/ALE-system-for-Ham-Radio
頻道名稱的閱讀方法:
例:00ASEL
頭兩位，是頻段
00 470KHz
01 1.8-1.9MHz
03 3.5-3.9MHz
05 5-5.4MHz
07 7-7.2MHz
10 10MHz
14 14MHz
18 18MHz
21 21MHz
24 24MHz
28 28MHz
29 29MHz
第 3 位是頻道序，由 A 開始
第 4-6 位是使用制式，分 SEL/ALE
另外，各頻道也有其預設用途，詳分六種，如下 :
ALE:
HFL，語音，一般與緊急用途
HFN，文字訊息，一般用途
SEL:
HFR，文字訊息，一般用途
HFS，語音，一般與緊急用途
HFM，文字訊息或語音，一般用途
ALE/SEL:
HFX，文字訊息或語音，後備頻道
Why ION2G
HF link 有介紹 ALE 軟件，但介面屬 XP 年代產物，實無意欲測試。幸好，未幾就搵到個新近編寫，仍活躍開發中的 ION2G。她以 python 編寫，能在各平台( Windows，Mac OS， Rpi ) 運作。 Ham 更可免費使用。
官網:
先詳閱其說明書，一些 terms 必需先有點概念才好測試：
self address，ham 即我們的 callsign
sounding，以 ALE 方式通聯，各電台需在預設間隔發出beacon，告訴其他電台仍在頻道中。接收電台也以這個訊號質量去鑑定 LQA 指標
LQA，量度頻道通訊質素的指標
scanning ，掃描該 net 預設的各頻，以發現有否其他 ALE電台值守
操作系統/硬件 選擇
以 ION2G 操作 ALE，需以電腦 ( win / mac / Rpi )為 controller，USB (virtual com port) 控制收發機，聲音(mic + headphone) 經內或外置 USB sound card 接收發機。這兩種技術在過往多篇文章介紹過，這裡不重覆。
電腦接收發機的接線 CAT cable ，對我來說當然是以 USB-TTL IC 自製，但需留意:
1/ 一些廉價的 USB-TTL cable，是 PL2303 芯片，屬Windows 7 的產物。雖網上有些教學教授在 win 10 安裝其 driver。但唔多 work，起碼 ION2G 用不來。
2/ 在 windows 7 使用 ION2G ，會發生程式自動 quit，甚至 blue screen。ION2G 官網標明支援 windows 10 以上，所以也無謂自我折騰。
3/ Rpi 對各硬件 ( PL2303 / FTDI，USB sound card) 兼容最強。如遇上硬件問題，最好在 Rpi 測試，因程式在背後運行，可清楚看清各種情況，方便 trouble shoot。
留意，Rpi 需在較舊版的 OS 運行，詳閱說明書。
雖說兼容最強，但用 PL2303 的 CAT cable 有時會 hold 死在 PTT。估計是 PL2303 線路的外置 crystal 被干擾了。
FTDI 線路沒有外置 crystal
USB sound card 方面
本是利用舊的有殼 sound card，但有比較之下發現 CW callsign ID 底噪嘈過街市。CM108 則清脆得多。
收發機
HF 機需有 CAT (電腦控制接口)，和額外 audio IO。原因是 USB sound card 是負責 sounding 和文字訊息的。語音通訊還需用回收發機的手咪。
我的 IC7000，額外 audio IO 經 audio 隔離火牛接 ACC 接口。
uSDX+，玩具一件，沒有 ACC 等接口，外加電容串接 mic/hp 隔離又不理想。不花時間折騰了，用一雙刀雙擇人手選擇輸入訊號。
到後期的測試，發現按 mic icon 會出現 dialog box，可選電腦的 USB headset mic 聲，後按 PTT 將之經 sound card 發送人聲出去。然而，只在 Windows 10 work， Rpi 按 PTT 是沒反應的。
有了基本認識後，可安裝，接上各硬件備用。
軟件設定
首先到 Code Plugs 版面
從網上 Load From Web 下載 codeplug，備用。較後時間各設定入好後可 save。
Station
輸入簡單電台資料
Radio Controls
選 radio，有你的收發機固然好，無選品牌 generic，再選 cat cable 的 com port。Icom CIV default address 70h。Baud rate 是 9600，8n1 。
Kenwood 是 38400，8n1。作者提到，Yaesu 的支援暫屬 alpha， 如唔 work，只能等日後更新。
按 Save and Test 後，等一陣如收發機調到 1.990MHz 即雙方溝通成功，可繼續測試，否則如接線無誤，baud rate 等參數字正確的話 ，即你的收發機控不到。
Audio
sound card，由於收發機以 SSB 發射，volume 上調到100%。
其他 default 即可。
Channels
codeplug 己內置多條 ALE 常用 channels 資料。
ALE self addresses
3 個 network HFN, HFN, HFN_AQC 必需加入你的電台呼號
CCIR-493-4 settings
ID 方面，對己擁有 DMR ID 的同好來說，刪了前 3 個數字即地區碼便剩下四位個人編碼，刪了前一個數字就剩下一組 6 位 unique 的編碼。不註冊 ION2G 用這個方式用在這裡剛好。
Call type
頭三款是有出 ALE 的廠商牌子，除非你是和這些機對談，否則應用不著。
open 即 SelCal
ALE 就是常用的制式
AQC HF頻道傳播率不佳下所用制式
YouTube demo
我以 IC-7000 配 Windows 10，uSDX+ 配 Rpi ，手動 switch ALE /手咪 作收發測試。由於兩機太近會 feed 到七彩，所以再配 SDR 監察頻道。
首先，以 SelCal 作點對點的 QSO (文字)
然後，以 ALE 作通訊 (文字 + 語音)。由於早己 sounding ， ALE 系統早知對家在 7102kHz。所以儘管發射機早己調到其他頻道，只需輸入早己記在資料庫的 callsign，系統便會自動轉到對方 standby 的頻道操作。
跟著再以 AQC 模式重覆以上動作。
Sounding，handshake 的 robotic 聲是 8 tone MFSK 訊號 ，內容是 plain text。有一些附費軟件可解。但其實在 ION2G 的 waterfall 也會顯示出來。
最後以 ION2G 的 PTT，將電腦 USB headset 的 mic 聲 Tx 出去。
Lesson to learnt
我的 IC-7000 如其他臺機一樣，送一大堆 noise reduction 功能。其中 MNF 這個不能開著，否則解不到 ALE 的訊號。
一如 VHF / UHF 的測試般，左手發右手收，收發機接 dummy load，漏少少訊號就 ok 了。但在 HF 情況下，極低功率輸出至 Dummy load，沒甚訊號涉漏。
最終好歹也要接上天線才可溝通。
USB 火牛是 HF 的天敵，SDR 的底嘈由 Rpi 的供電火牛發出。
展望
科技是向前的，立足於現用的 2G 技街，加上近年興起 SDR 技術，實現以 SDR 監察頻譜訊號，省卻 scanning 以達至所謂 SDR-ALE，即 2.5G ALE。
跟進
雖 notebook 早已唔值錢，但長期配搭 HF 機作 ALE controller 是明顯浪費的。我的想法是以現有 Rpi 3B+ 加一個電源管理模塊，配一 10 吋有觸控功能 LCD。
外加 USB CAT cable，USB sound card，USB GPS。軟件加硬件資源監視， GPS status 等件就可成為一個 ALE controller 了。
麻煩的是外殼。3D 列印其實也是 Ham Radio 一個大課題，不過環境所限無暇兼顧。
ION2G 可將 HF 控制權交其他軟件，如 winlink or Fldigi 等。這也是需跟進的。
ALE 其他功能如 emergency 0000 是否就是 all call，也需繼續鑽研。
接上 GPS，是否只在 handshake 文字加上坐標而已，或可export 出並在地圖顯示，也需戶外實測。
For me，在 HF 玩 ARPS 也是新嘗試。
總結
ALE 可將 Ham 在 HF 的通訊技術帶上新台階，尤適用於緊急通訊支援中。
我會說 CQ 是一套拳，以 ALE 系統支援的通訊又是另一套拳。
掌握 ALE 通訊技術，有需要時大家能在同一套制式上操作，正所謂 speak in the same language。
ION2G 仍是 0.9 的測試版，雖仍有點瑕疵，但卻可令 Ham HF 機功能增強，註冊費也是一次過的合理價錢，較後時間我應會註冊使用。
無獎問題
業餘時間有限，你會將時間花在供主控自 high 的所謂應急通訊演練，或這些實際的技術上測試。歡迎留言討論。
