Radio data system

Le radio data system (RDS) est un service de transmission de données numériques en parallèle des signaux audio de la radio FM en bande II. Notamment, le RDS permet l'écoute d'une station sans interruption lors d'un déplacement, en prenant en charge automatiquement le passage d'une fréquence à l'autre. Il fournit également une identification des stations par leur nom, des signaux d'horloge, des messages textuels, des informations de commutation temporaire sur un canal d'information pendant l'émission d'un flash routier, etc. Les informations routières de type TMC sont généralement diffusées via RDS.

Historique

Le RDS a été développé à partir de 1974 par les entreprises de radiodiffusion (regroupés au sein de l'Union européenne de radio-télévision, UER) et les industriels européens, à l'initiative de l'ORTF.^{[1],[Kopitz 1]} À l'époque un système nommé ARI allait être déployé en Allemagne, qui permettrait d'informer les automobilistes de la diffusion d'un flash d'informations routières. ARI était intéressant, mais limité à l'identification des programmes routiers, et trop spécifique à l'organisation allemande de la radiodiffusion, par régions. L'idée de l'UER était donc de reprendre le service de base fourni par ARI, et de le compléter par diverses données utiles aux auditeurs.

Un groupe de travail s'est donc constitué. Il a commencé à étudier les possibilités d'utiliser une transmission de données numériques rattachée à une émission de radio FM. Notamment, des systèmes expérimentés à cette époque en Finlande, aux Pays-Bas et en Suède ont été étudiés. Les premiers essais grandeur nature ont eu lieu en 1980 à Berne-Interlaken, une zone où la réception VHF est particulièrement difficile : des données de test ont été émises, et enregistrées de divers endroits afin d'étudier les difficultés de la réception en mobile. On aboutit en 1981 à un accord sur la modulation à utiliser pour les données numériques.

Plusieurs pays, dont la France, la Finlande, l'Allemagne, les Pays-Bas, la Suède et le Royaume-Uni ont alors démarré des expérimentations. Mais comme la spécification du système était assez vague, chaque pays utilisait sa propre variante, voire plusieurs. Ainsi, en 1982 huit systèmes différents étaient en cours d'expérimentation. L'UER a alors procédé à leur évaluation lors de nouveaux essais grandeur nature à Stockholm. Au terme de ces essais, c'est le système suédois, déjà utilisé pour le système de radiomessagerie MBS, qui a été retenu. Le mode de modulation a alors pu être précisément et définitivement décidé, avant qu'une seconde campagne d'essais à Berne-Interlaken permette de spécifier les données à transmettre et leur structuration. En 1983, la spécification du RDS était arrêtée.

À cette époque, le système ARI avait été déployé en Allemagne, en Autriche, en Suisse et au Luxembourg, avec un succès certain. Le RDS avait donc été conçu pour être compatible avec ARI (les deux systèmes étaient censés être utilisables simultanément, et par les mêmes stations), mais en 1983 les fabricants d'autoradios étaient toujours inquiets au sujet d'éventuelles interférences. Des essais ont donc été menés en Allemagne, dans une zone aussi difficile que Berne-Interlaken, Munich, en 1983. Le RDS réussit se test sans encombre.

La première spécification du RDS a donc été publiée en 1984 par l'UER. La décision de déployer le RDS a été prise en 1985, et la même année des essais pré-opérationnels à grande échelle ont été effectués en Allemagne. Le déploiement a commencé en 1987, via la diffusion des données par les grands réseaux de radiodiffusion, et la mise sur le marché d'autoradios compatibles. Au départ, les diffuseurs effectuaient la diffusion des données grâce à du matériel qu'ils avaient mis au point eux-mêmes. Ensuite, un marché spécifique s'est développé.

La diffusion du RDS en Europe s'est passée très vite, si bien que certains parlent de « révolution silencieuse » :

• 1987 : déploiement en Irlande, France et Suède. En France, le premier déploiement a été l'œuvre de TDF sur les émetteurs de la station de radio FIP.
• 1988 : déploiement en Autriche, Belgique, Danemark, Allemagne, Italie et Royaume-Uni.
• 1989 : déploiement aux Pays-Bas, au Portugal et en Suisse.

La première norme du RDS (CENELEC EN 50067) a été publiée en 1990, après quelques ajouts.

Le déploiement du RDS aux États-Unis a été envisagé dès 1990. Il a été décidé de reprendre l'essentiel de la norme européenne, et de ne modifier que des points mineurs lorsqu'une adaptation aux spécificités nord-américaines était nécessaire. La norme américaine, appelée RBDS, a été adoptée en janvier 1993. Le terme RBDS n'est utilisé que pour désigner la norme : auprès du grand public, le système est appelé RDS, comme en Europe, et il utilise le même logo.

La dernière version en date de la norme, intitulée IEC 62106 seconde édition, a été publiée le 30 juillet 2009.^[2] Le RDS Forum, instance assurant la mise à jour de la norme, se réunit chaque année près de Genève et regroupe industriels, radiodiffuseurs, fondeurs, éditeurs de contenus du monde entier.

Fonctionnalités du RDS

Affichage d'une radio RDS : nom de la station (PS) et radiotexte (RT) en train de défiler.

Le RDS offre potentiellement de nombreux services, mais ceux-ci sont en général sous-exploités par les radiodiffuseurs, en particulier en France. Parmi les services les plus courants, on trouve :

PS (Program Service) 

Le nom de la station, composée de huit caractères alphanumériques, peut être affiché sur l'écran du récepteur. Sauf cas particulier, toutes les stations proposent ce service. La norme RDS stipule que les huit caractères doivent être fixes, et représenter le nom de la station.^[3] En réalité, un certain nombre de radios ont détourné ce service pour y faire passer des informations dynamiques. En France, le CSA octroie des autorisations pour expérimenter cette pratique jusqu'à la fin 2009. Cependant, le RDS comprend un service adapté aux informations dynamiques, le radiotexte (voir infra).

AF (Alternative Frequencies) 

Les émetteurs diffusent la liste des fréquences des émetteurs voisins de la même station. Les autoradios peuvent ainsi à tout moment chercher la meilleure fréquence disponible. C'est ainsi que l'on peut écouter la même station d'un bout à l'autre du pays sans changer de fréquence manuellement (les fréquences sont « téléchargées » dans la mémoire vive de l'autoradio).

CT (Clock Time) 

Le RDS permet la transmission de l'heure, et donc le réglage de l'horloge du récepteur. Ce service est proposé par de nombreuses stations, même si la fiabilité de l'heure transmise n'est pas forcément très grande (une bonne pratique est d'utiliser une horloge radiopilotée, par exemple sur l'émetteur DCF77 de Francfort en Allemagne).

TP (Traffic Program) / TA (Traffic Announcement) 

TP est un Drapeau qui indique si la station reçue est susceptible d'émettre des annonces routières. Presque toutes les stations émettent ce drapeau, même si elles ne diffusent jamais en pratique d'annonce routière. En effet, bon nombre d'autoradios ignorent en mode de recherche automatique les stations où le drapeau TP est absent ; son émission est donc recommandée.^[4]. Pour une station qui diffuse le drapeau TP, le drapeau TA indique que la station émet en ce moment une annonce routière. Les récepteurs utilisent ce code pour augmenter le volume sonore ou, dans le cas des autoradios, commuter entre la lecture de CD ou de cassettes et la réception radio.

EON (Enhanced Other Networks) 

Les informations EON constituent des références croisées entre des programmes différents. Cela permet à un récepteur de passer sur une autre station lorsqu'une annonce routière y est diffusée. Le basculement ne dure que le temps de la diffusion de l'annonce ; le récepteur se recale ensuite sur le programme d'origine. Par exemple, en France, les radios du groupe Radio France se référencent mutuellement, de même que 107,7 MHz, la fréquence autoroutière. Ainsi, lorsqu'un automobiliste écoute l'une de ces radios, il peut bénéficier des informations trafic diffusées sur n'importe-laquelle des autres.

RT (Radio Text) 

Le radiotexte permet la diffusion de textes par l'intermédiaire du RDS. Les textes en question peuvent alors s'afficher à la demande sur l'écran des récepteurs. Très exploité en Allemagne notamment, ce service l'est encore peu en France, même si certains réseaux l'utilisent pour transmettre les références des morceaux musicaux en cours de diffusion.

RT+ 

Le RT+ est un service complémentaire du radiotexte (RT) introduit en 2008 dans la nouvelle version de la norme RDS, qui consiste à étiqueter certains des passages textuels des messages de radiotexte par des métadonnées décrivant leur nature. Par exemple, on peut indiquer qu'un certain fragment de message est un titre de chanson, un nom d'artiste, ou le numéro de téléphone de la radio. Ainsi, les terminaux peuvent présenter ces informations de façon structurée. Par exemple, un téléphone mobile équipé d'un récepteur radio avec RT+ pourra proposer de composer automatiquement le numéro de la radio, car il l'aura identifié comme tel.^[5]

PTY (Program TYpe) et PTYN (Program TYpe Name) 

Il est possible d'indiquer le type de programme diffusé parmi 32 types prédéfinis (fonctionnalité PTY). Certains récepteurs permettent un balayage sélectif des stations mémorisées, en fonction du type de programme plébiscité. Certaines stations modifient constamment leur code PTY de façon à correspondre au mieux à leurs émissions, mais d'autres préfèrent ne pas indiquer de type de programme de façon à être inclues systématiquement dans les balayages. Grâce au service associé PTYN, il est même possible théoriquement de raffiner le type de programme en émettant un titre sur huit caractères (exemple : PTY correspondant au type générique « sport », PTYN contenant le texte « football »). Le PTYN n'est pas utilisé en pratique.

Écran de service d'un autoradio, montrant les codes PI de la station reçue (France Musique, code PI F203 hexadécimal), ainsi que de la station balayée (bigFM en Sarre, code PI 1B02).

PI (Program Indentification) et ECC (Extended Country Code) 

Le code PI est un code unique attribué à chaque station, qui permet aux récepteurs de l'identifier à coup sûr lors d'un changement de fréquence. Le code PI est un code sur 16 bits, dont les 4 premiers identifient le pays. Cela donne donc 16 possibilités seulement pour le pays : l'unicité des codes PI n'est réellement obtenue que pour des pays voisins. Le code PI est donc complété par un code de pays ECC : le couple PI+ECC constitue un identifiant réellement unique d'une station au niveau mondial.

TMC (Traffic Message Channel) 

Le RDS est l'une des voies de transmission possibles pour les données structurées d'information trafic TMC.

Services annexes 

Le RDS peut être utilisé à d'autres fins : transmission de données publiques (TDC, transparent data channel) ou privées (IH, in-house applications), radiomessagerie, autres services accessibles au public et dûment enregistrés (ODA, open data applications).

Description technique

Mode de modulation (couche physique)

Spectre d'une émission de radiodiffusion FM, avec stéréophonie et RDS.

Les données numériques sont portées par une sous-porteuse à 57 kHz. Il s'agit du troisième harmonique du signal pilote à 19 kHz déjà présent dans le mode de modulation de base utilisé en bande FM. La sous-porteuse à 57 kHz était utilisée par ARI ; le RDS a donc été conçu pour pouvoir être utilisé en même temps qu'ARI (les deux signaux ne se perturbent pas).

La technologie consiste à employer une sous-porteuse dite MAPS pour modulation d'amplitude à porteuse supprimée car elle est modulée en amplitude sur le principe d'un déplacement de phase. Ce signal, superposé au spectre audio figure dans la bande passante de l'émetteur, mais demeure totalement inaudible pour l'oreille humaine. Cependant un filtrage actif est nécessaire pour ne pas laisser moduler un signal audible à 1 187,5 Hz.

Le débit binaire est obtenu en divisant la fréquence de la porteuse à 57 kHz par 48, soit 1187,5 bits par seconde.

Structuration des données binaires (couche liaison)

Du fait du mode de transmission (broadcast sans voie de retour), il est particulièrement important que les données RDS soient être accompagnées d'information de synchronisation, de détection d'erreurs et de correction d'erreurs. À cette fin, 10 bits redondants sont transmis après chaque mot de 16 bits d'informations utiles. Les données de synchronisation et de détection/correction d'erreur représentent donc 38,5 % des données transmises.

Les données RDS sont structurées en groupes de 104 bits. Un groupe contient 4 blocs de 26 bits chacun (un mot d'information de 16 bits, 10 bits redondants). Au sein d'un groupe, on désigne les blocs par A, B, C et D.

Structure générale d'un groupe RDS.

Le code utilisé pour la détection et la correction des erreurs^{[Kopitz 2]} est un code cyclique dont le polynôme générateur est :

g(x) = x¹⁰ + x⁸ + x7 + x⁵ + x⁴ + x³ + 1.

Avant émission, on ajoute^[6] aux blocs (sur 26 bits), et plus précisément aux 10 bits de contrôle, un mot de position (offset word) propre au bloc dont il s'agit au sein du groupe (A, B, C ou D). Ce mot permet au récepteur de se synchroniser sur le flux de données binaires, non seulement au niveau bloc, mais surtout au niveau groupe. Du point de vue du récepteur, les mots de position sont considérés comme une erreur due au canal. Leurs valeurs ont été choisies de façon à éviter de les confondre avec des salves d'erreurs de 5 bits ou moins.

À la réception, pour se synchroniser le récepteur calcule en permanence le syndrome des derniers 26 bits reçus. Lorsqu'il se trouve en fin de bloc, et en l'absence d'erreur, il devrait trouver un syndrome nul si le mot de décalage n'avait été ajouté. En réalité, il trouve un syndrome caractéristique du groupe (A, B, C ou D), et qui peut se déduire du mot de décalage correspondant. En reconnaissant ce syndrome caractéristique, le récepteur acquiert en même temps la synchronisation bloc et la synchronisation groupe. Après synchronisation, le récepteur peut utiliser le code pour rejeter les blocs erronés, et/ou éventuellement corriger des erreurs.

Par exemple, pour le bloc A, le mot de décalage est 0011111100 et le syndrome caractéristique correspondant est 0101111111.

Format des messages (couches session et présentation)

Il existe 32 types de groupes, numérotés 0A, 0B, 1A, 1B, ..., 15B. Quel que soit le type de groupe, il existe donc un identificateur de type de groupe à un emplacement fixe, sur 5 bits.

Les groupes sont conçus pour transmettre le plus souvent possible les informations les plus cruciales. Ainsi, les codes TP/TA (signalisation d'annonces routières), PI (identification de la station) et PTY (identification du type de programmes) sont-ils inclus dans chaque type de groupe possible. En ce qui concerne le code PI, il est même inclus deux fois dans certains groupes. De plus, il est recommandé de transmettre plus souvent les groupes les plus importants, à savoir ceux qui contiennent les informations de base.

Détail des informations communes à tous les groupes, ici dans le cas du groupe 11A.

Les types de groupes les plus fréquents sont :

• 0A, 0B : informations de base (nom de la station, et fréquences alternatives pour le 0A ;
• 2A, 2B : radiotexte ;
• 4A : signaux d'horloge ;
• 14A, 14B : enhanced other networks ;
• 15B : informations basiques « rapides » : ce groupe se contente de répéter deux fois les codes TP/TA, PI et PTY (qui sont présents au moins une fois dans tous les groupes).

Le RDS dans le monde

En Europe de l'Ouest

Le RDS est très largement implanté en Europe de l'Ouest, depuis la fin des années 1980. Les fonctionnalités statiques (nom de la station, fréquences alternatives) ont été déployées en premier, mais l'utilisation dynamique se développe (EON depuis la seconde moitié des années 1990, radiotexte sur certaines stations, PS dynamique non standard, utilisé de fait ou en cours d'expérimentation en France en 2009).

La radiomessagerie a été utilisée dans les années 1990, notamment en France, mais elle a cédé la place à la téléphonie GSM.

En Europe de l'Est

Historiquement, la bande FM en Europe de l'Est était la bande I (65–74 MHz). Dans les années 1990, l'utilisation de la bande II a commencé à se développer en parallèle. Théoriquement, il aurait été possible d'utiliser le RDS en bande I, mais le mécanisme des fréquences alternatives n'était pas prévu pour référencer des fréquences dans cette bande. Dans le but d'encourager la transition généralisée des stations vers la bande II, le RDS Forum a décidé de ne pas développer de codage des fréquences en bande I. Le RDS n'existe donc qu'en bande II en Europe de l'Ouest, mais n'est pas aussi répandu qu'en Europe de l'Est. Actuellement, peu de stations subsistent en bande I.

En Amérique du Nord

Le standard RBDS est quasi-compatible avec le système européen. Il est conçu pour être utilisé aux États-Unis, mais aussi au Mexique et au Canada. Du point de vue de l'utilisateur, quelques différences se situent dans la signification des codes PTY et dans l'interprétation du code PI en vue du basculement de fréquences. Un poste américain se comportera bien en Europe, et vice versa, avec toutefois quelques effets de bord possibles liés au basculement de fréquences.

Le déploiement a été beaucoup plus timide qu'en Europe. Ainsi en 1997, seuls 15 % des stations des États-Unis utilisaient le RDS.

Dans le reste du monde

Bien que le standard RDS soit Européen, sa version européenne est largement utilisée dans le monde. À partir de la version de 1998 de la norme, des codes pays (ECC, extended country codes) sont prévus pour tous les pays du monde.

Cependant, le Japon n'utilise pas le RDS. En effet, le pays utilise une autre bande de fréquence pour la radiodiffusion FM, qui n'est pas aussi répandue que dans le reste du monde. De plus, le pays a adopté le standard DARC, redondant avec le RDS.^{[Kopitz 3]}

Services annexes

Le RDS peut transmettre d'autre types d'information, comme de la radiomessagerie, des données de service propres à chaque radio ou des services supplémentaires. Pour cette dernière application, on utilise la fonctionnalité ODA (Open Data Applications) de la norme, qui permet d'encapsuler des données obéissant à d'autres spécifications. Pour chaque nouveau service basé sur ODA, une demande doit être formulée auprès du RDS Forum.

Operator

À la fin des années 1980, l'opérateur Télédiffusion de France (TDF), possesseur (entre autres) des émetteurs du réseau Radio France lança un système de radiomessagerie, nommé Operator. Les messages étaient transmis par RDS sur les ondes du réseau Radio France. Ainsi, la réception des messages était possible partout en France, pourvu que l'on captât Radio France, sans installation d'émetteur supplémentaire. Operator utilisait les fonctionnalités Radio Paging et Enhanced Radio Paging de la norme RDS.

Le réseau de radiomessagerie Operator existe toujours actuellement en France, il a été repris par la société E-Message France sous le nom de Alphapage-RDS. TDF a abandonné l'exploitation du réseau.

Skipper

Europe 1 Paris transmettait des données d'information trafic sur sa fréquence, à destination d'un équipement spécial à installer dans sa voiture : un pare-soleil particulier, capable d'afficher la position des ralentissements sur une carte de Paris et de sa banlieue.^[7]

Transports à Strasbourg

Jusqu'en 2004, à Strasbourg, les arrêts de bus de la Compagnie des transports strasbourgeois (CTS) affichaient les temps d'attente des bus, lesquelles étaient transmises en RDS sur la fréquence de Nostalgie Strasbourg (105,3 MHz) via un canal ODA. De même, les panneaux indicateurs des parkings de la ville recevaient les informations portant sur les places disponibles via RDS-ODA.^{[Kopitz 4]}

Faille de sécurité liée au RDS-TMC

Certains récepteurs GPS utilisant le système RDS et plus particulièrement le Traffic Message Channel (TMC), pourraient recevoir des fausses informations et ainsi voir leurs utilisateurs induits en erreur. Cette faille a été mise en évidence par deux experts italiens, Andrea Barisani et Daniele Bianco, qui ont indiqué à un récepteur GPS que certaines routes étaient fermées^[8].

Toutefois, le fait que les informations RDS-TMC soient diffusées de manière publique par un émetteur FM, rend aisés la surveillance et le contrôle des données RDS, 24h/24h (cf. le système Fmnet). La diffusion de données erronées ou malveillantes mettrait immédiatement en cause l'opérateur exploitant le (faux) service RDS-TMC, la fréquence associée et le détenteur de l'autorisation d'émettre. Les infrastructures d'émission radio FM et les dispositifs de traitement de données impliquant le RDS et le RDS-TMC sont réputées pour offrir une sécurité particulièrement importante.

Surveillance RDS

Le service français Fmnet, assure la surveillance, pour le compte des opérateurs de diffusion et éditeurs de programme, de la bonne diffusion des données RDS, sur le territoire français. Le système Fmnet permet librement, pour la France, de calculer la liste des fréquences alternatives RDS AF d'un réseau radio donné en fonction de données de propagation radio et d'une base de données des stations de radio FM en France. Il suggère en outre la configuration RDS à appliquer au codeur RDS de chaque station de radio FM.

Références et bibliographie

L'ouvrage de référence sur le RDS est : Dietmar Kopitz, Bev Marks, RDS: The Radio Data System. Artech House Publishers, 1999. ISBN 0-89006-744-9.

Liens externes

• Un dossier technique complet sur le RDS
• Le principe d'un décodeur de trames numériques RDS
• Le forum et le consortium officiel du système RDS
• Version gratuite, non imprimable, de la norme IEC 62106 ed.1 RDS standard disponible sur le site du RDS forum
• FMNET, Base de données radios AM/FM en France, surveillance technique des émetteurs FM