POCSAG est l'abbréviation de Post Office Code Standard Advisory Group. Ce groupe a développé un protocole de communication pour pagers que l'on a appelé POCSAG. Ce protocole est actuellement le plus utilisé tout autour du monde, bien qu'il en existe de meilleurs, comme FLEX ou ERMES. Ces derniers étant plus récents, et leur implémentation matérielle étant un peu plus complexe, ils sont moins répandus que POCSAG.
Une transmission POCSAG est composée d'un préambule suivi par des lots. Chaque lot commence avec un mot de synchronisation (Synchronization Codeword - SC) suivi de 8 cadres de 2 mots de 32 bits chacuns.
Fig.1
Format d'une transmission POCSAG
Chaque transmission commence par un préambule. Ce préambule est composé d'un motif réversif de bits, 10101010, répétés au minimum 576 fois. Ce nombre de 576 fois n'est pas du au hasard, mais est du au fait qu'un lot a une longueur de 544 bits (17 mots de 32 bits chacuns). Le préambule a une durée qui correspond donc à la durée d'un lot + un mot.
Ce préambule sert au récepteur à deux choses principales: fournir une synchronisation et réduire la consommation électrique.
Voici comment fonctionne le procédé d'économie d'énergie:
Le pager passe en mode réception pendant la durée d'un mot (32 bits). Si pendant ce temps il reçoit un préambule, alors il reste en mode réception pour intercepter un message qui lui est éventuellement destiné. Si au contraire il ne reçoit pas de données, alors il peut passer en mode d'attente pendant la durée d'un lot (544 bits). Ce système permet au pager de n'etre à l'écoute d'une fréquence que pendant 1/17ème du temps.
Exemple: Pour une vitesse de transmission de 1200 bps, le pager est en mode réception pendant 0,026 seconde, et en mode d'attente pendant 0,453 secondes.
De plus, le motif 10101 permet au pager, dès sa réception, d'obtenir une synchronisation précise sur le temps que dure un bit. En effet, la transmission POCSAG ne contient pas de signal d'horloge, et il est donc très important d'avoir une synchronisation parfaite des bases de temps de l'émetteur et du récepteur, afin d'éviter les erreurs dues aux dérives des composants les constituants.
Les mots sont transmis en lots comprenant un mot de synchronisation suivi par 8 cadres de 2 mots. Les cadres sont numérotés de 0 à 8. Nous verrons l'importance de ces cadres plus loin. Sachez simplement que chaque pager ne peut recevoir son adresse que sur un cadre prédéfini. Cette structure permet d'économiser encore de l'énergie en ne recevant les données que pendant le cadre défini et le SC.
Les mots de messages peuvent être transmis dans n'importe quel cadre, mais suivent toujours directement l'adresse du pager auquel ils sont destinés. Un message peut être contenu sur plusieurs lots mais ne déplace pas les mots de synchronisation de début de lot. La fin d'un message est indiquée par la transmission d'une nouvelle adresse ou d'un mot caché. Lorsqu'un auccune adresse ou mot de message n'a besoin d'être transmis, un mot caché est transmis de manière à remplir le lot.
Les mots contiennent 32 bits transmis depuis le plus significatif vers le moins significatif. La structure d'un mot est illustrée à la figure 2.
Fig. 2
Format d'un mot POCSAG
Le mot de syncronisation a la structure suivante: 01111100110100100001010111011000, ce qui correspond à la valeur $7CD215D8.
Cette structure a très peu de corrélation avec le préambule.
Ses 31 premier bits sont issus d'une séquence pseudo-aléatoire qui peut être générée par un registre à décalage réentrant à cinq niveaux.
La structure d'un mot d'adresse est illustrée à la figure 2.
Le premier bit (le bit drapeau) d'un mot d'adresse est toujours zéro. C'est ce qui le distingue d'un mot de message.
Les bits 2 à 19 correspondent aux 18 bits les plus significatifs de l'adresse du pager sur 21 bits. Les 3 bits manquants sont les bits correspondants au cadre où est transmise l'adresse.
Les bits 20 et 21 sont les bits de fonction qui sont utilisée selon les systèmes à multiplier le nombre d'adresses par quatre, définir des manières de décoder les message (voir §3.1 et §3.2) ou encore à désigner d'où provient l'appel.
Les bits 22 à 31 sont les bits de test pour l'algorithme CRC.
Le 32ème bit sert à mettre la parité paire au mot.
Le standard POCSAG définit les adresses suivantes comme invalides:
Intervalle | Debut | Fin |
---|---|---|
1 | 0 000 000 | 0 000 007 |
2 | 2 007 664 | 2 007 671 |
3 | 2 045 056 | 2 045 063 |
4 | 2 097 144 | 2 097 151 |
Certains systèmes utilisent l'Alternate Frame Synchronization (AFS) qui sert à des fins spéciales ou à coder certaines fonctions. Les adresses réservées par le standard POCSAG pour le support de l'AFS vont de 2 000 000 à 2 097 151.
Nb: 2 097 151 correspond à (221)-1. C'est la plus grande adresse possible sur ce système.
Le cadre dans lequel est transmis le mot d'adresse est important, car c'est lui qui définit les trois derniers bits de l'adresse du pager. Prenons par exemple, un pager ayant pour adresse 1234567. En Binaire, cela s'écrit 100101101011010000111.
Les trois derniers bits de cette adresse sont 111, ce qui en décimal fait 7. Pour atteindre ce pager, il faudra envoyer son adresse dans le cadre n°7. En effet, seuls les 18 premiers bits de l'adresse sont envoyés, à savoir 100101101011010000. C'est la pager qui, à la réception, va y ajouter les trois bits du cadre où il a reçu cette adresse. Si ce même mot avait été envoyé dans le cadre n°0, l'adresse interprétée par le pager aurait été 1234560, et le message ne serait pas arrivé au bon destinataire.
La structure d'un mot de message est illustrée à la figure 2.
Le bit drapeau d'un mot de message est toujours à 1.
La transmission du message s'effectue complètement immédiatement après l'adresse du pager destinataire.
La structure des cadres est respectée, mais n'est d'aucune utilité pour les mots de messages.
Etant donné que selon sa longueur, un message peut utiliser plusieurs lots pour être transmis, la structure des lots est conservée, à savoir 16 mots précédés par un mot de synchronisation.
La fin d'un message est indiquée au pager par l'envoi d'un mot d'adresse ou d'un mot caché.
Les mots de message ont 20 bits utiles, du bit 2 au bit 21 inclus. Les bits 21 à 32 ont la même structure que pour les mots d'adresse (voir §2.4).
En l'absence d'adresse ou de message à transmettre, et de manière à respecter le structure du lot, un mot caché est transmis.
Ce mot caché est une adresse valide, mais réservée par le standard POCSAG à cette seule fin.
Il a la structure suivante: 01111010100010011100000110010111, ce qui correspond à la valeur $7A89C197.
Ce mot correspond aux adresses 2 007 664 à 2 007 671 (voir § 2.3.2)
Sa valeur n'est pas prise au hasard, mais issue d'une séquence pseudo-aléatoire qui peut être générée par le même registre à décalage réentrant à cinq niveaux que celui servant à coder le mot de synchronisation. (voir §2.3.1)
Chaque mot a 21 bits d'information, du bit 1 au bit 21. (voir Fig. 2)
Chacun de ces bits correspond aux coefficients d'un polynôme de termes x30 à x10.
Ce polynôme est divisé en arithmétique modulo 2, par le polynôme x10+x9+x8+x6+x5+x3+1 (équivalent à $0769).
Les bits de test de parité sont en fait le résultat de cette division.
D'après les propriétés de l'arithmétique module 2, les 31 bits résultants se trouvent être les coefficients d'un polynôme entièrement divisible par le polynôme $0769.
A ces 31 bits, il est ajouté un bit de parité de manière à donner la parité paire au mot complet de 32 bits.
Nota: Pour plus de renseignements, référez-vous aux articles traitant du calcul de la CRC.
Bien qu'en principe n'importe quel format de message puisse être inséré dans les mots de message, les formats suivants sont les standards. L'utilisation de ces formats permet une plus grande portabilité des applications (aussi bien logicielle que matérielle) dans différentes structures.
Ce format est utilisé pour la transmission de messages essentiellement numériques.
Il est capable de transmettre les chiffres de 0 à 9, le symbole d'urgence "U", l'espace, les symboles "[" et "]", le tiret "-" et un autre symbole.
Chaque caractère est transmis sur 4 bits. Il y a donc 5 caractères par message.
Le correspondance des caractères est la suivante:
Bits | Caractère | Bits | Caractère |
---|---|---|---|
0000 | 0 | 1000 | 8 |
0001 | 1 | 1001 | 9 |
0010 | 2 | 1010 | Line Feed |
0011 | 3 | 1011 | U |
0100 | 4 | 1100 | Espace |
0101 | 5 | 1101 | - |
0110 | 6 | 1110 | ] |
0111 | 7 | 1111 | [ |
Le premier bit du premier caractère est le premier bit transmis dans le mot. Ainsi, le mot commençant par
1 1000 0100 1100 0010 1010 ...
donnera le message
12345
Généralement, un message transmis suivant ce codage aura sa fonction égale à 0: les bits 20 et 21 du mot d'adresse vaudront tous les deux zéro.(voir § 2.3.2)
Ce format est utilisé pour la transmission de messages demandant plus de caractères que ceux disponibles en format "numérique seulement".
Ce format utilise 7 bits par caractère.
Généralement, un message transmis suivant ce codage aura sa fonction égale à 3: les bits 20 et 21 du mot d'adresse vaudront tous les deux un.(voir § 2.3.2)
L'aphabet CCITT N°5 (ASCII) est utilisé dans ce codage.
Bien que les caractères fassent 7 bits de long, le message est partitionné en sections de 20 bits, de manière à remplir entièrement les mots POCSAG. Ainsi, un caractère peut se retrouver coupé entre deux mots, voire entre deux lots.
Toute information non désirable du dernier mot POCSAG est remplie par un caractère non imprimable comme "Fin du message", "Fin du texte", "Null", etc...
Tous les caractères, excepté "Null", sont complets.