Введение в пакетное радио

Новости

Новогодняя распродажа!!!
Только до 24 декабря!!!
Специальные новогодние цены
на автомобильные рации и антенны

Бюллетень Си-Би №3 Март 1997 г

Перевод Щербакова В.В.

Начиная с этого номера, мы приступаем к публикации серии статей, посвященных пакетной связи. Пакетная связь широко используется радиолюбителями для передачи почты и файлов от одного персонального компьютера к другому. В большинстве стран пакетная передача информации разрешена и в Си-Би диапазоне, где в отдельных каналах функционируют целые сети пакетного радио. Действующими в России правилами использования гражданского диапазона пакетная связь пока не предусмотрена, однако, учитывая тенденции развития информатизации и Си-Би связи, можно ожидать, что в новых правилах она появится.

Грег Джонс, WD51VD

Что такое пакетное радио?

Пакетное радио - специальный вид цифровой любительской радиосвязи, аналогичный компьютерной телекоммуникации. Телефонный модем заменяется "волшебной" коробкой, называемой терминальным нодконтроллером (TNC), телефонный аппарат заменяется любительским трансивером, телефонная линия - либительскими радиоволнами. Пакетное радио принимает любой поток данных от компьютера и его через радиоканал на другую любительскую радиостанцию, имеющую аналогичное оборудование. Пакетным оно называется потому, что информация посылается малыми порциями, или пакетами.

Какова история пакетного радио?

Технология пакетной передачи данных была разработана в середине 60-х и была введена в практическое использование в ARHANET, созданной в 1969 г. Первый крупномасштабный проект пакетного радио ALOHANET был начат в 1970 г. на базе Гавайского университета. Начало любительскому пакетному радио было положено в Монреале, Канада, в 1978 г. Первый TNC был разработан Ванкуверской группой любительской цифровой связи (VADCG).

Используемый в настоящее время TNC стандарт родился из обсуждения в октябре 1981 г. на встрече Таксонской секции Компьютерного общества IEEE. Неделей позже шесть ее участников встретились и обсудили возможности разработки TNC, который был бы доступен любителям по стоимости. Таксонская корпорация любительского пакетного радио (TAPR) организовалась для реализации этого проекта. 26 июня 1982 г. Лил Джонсон, WA7GXD, и Дэн Коннорс, KD2S, провели пакетную связь с использованием первого устройства TAPR. Проект в своем развитии перешел от этого первого устройства к TNC-1 и затем к TNC-2, который теперь является основой всех используемых в мире устройств пакетной связи.

Почему пакетная передача превосходит другие методы?

Пакетная передача данных имеет три преимущества по сравнению с другими методами цифровой передачи: прозрачность, коррекция ошибок и автоматическое управление. Работа пакетной станции прозрачна для конечного пользователя: контакт с другой станцией, тип передаваемого сообщения, и передача идет автоматически. Терминальный нод контроллер (TNC) автоматически разбивает сообщение на пакеты, включает передатчик и отправляет пакеты. При приеме пакетов TNC автоматически декодирует , исправляет ошибки, и выводит на экран принятое сообщение. Пакетное радио обеспечивает связь, свободную от ошибок, поскольку имеет встроенную схему коррекции ошибок. При приеме пакета он проверяется на наличие ошибок и отображается только в том случае, когда ошибок нет. Кроме того, каждый TNC может использоваться в качестве пакетной релейной станции, иногда называемой дигипитером. Пользователи могут в любое время связаться с TNC своих друзей, чтобы узнать, дома ли они, а некоторые TNC имеют персональные BBS, иногда называемые "почтовыми ящиками", в которых другие любители могут от\ставить свои сообщения, когда хозяин отсутствует. Еще одним преимуществом пакетной связи является возможность работать многим корреспондентам одновременно в одном канале.

Из каких элементов состоит пакетная станция?

Станция состоит из:

TNC, содержащего модем, процессор (CPU) и цепи, обеспечивающие связь между вашим компьютером (RS-232) и используемым пакетным протоколом. TNC собирает пакеты из данных, получаемых от компьютера, вычисляет тест пакета на ошибки (CRC), преобразует его в звуковые частоты и выдает сигнал на передачу его в эфир. Он также осуществляет обратный процесс, преобразуя звуковые сигналы, принятые приемником, в цифровую последовательность, передаваемую в компьютер. Большинство радиолюбителей используют в настоящее время скорость 1200 бит/сек для местных передач пакетов на УКВ и УВЧ, и скорость 300 бит/сек для дальних связей на КВ. Более высокие скорости возможны при передаче на УКВ, УВЧ и СВЧ, но для них необходимы специальные устройства и драйверы.

Компьютер или терминал. Это интерфейс пользователя. Компьютер выполняет программу эмуляции терминала, специфическую пакетную программу, или может использоваться просто немой терминал. Почти любая программа телефонного модема (т.е. Procomm+, Bitcom, X-Talk) может бытьадаптирована для пакетного использования, но существуют и специальные программы для пакетного радио. Немой терминал, хоть и самое дешевое решение, имеет ряд ограничений. Большинство немых терминалов не позволяют вам просматривать информацию назад, накапливать информацию, загружать и выгружать файлы.

Радиостанция. Для скоростей 1200/2400 бит/сек используются обычные ЧМ радиостанции голосовой связи. Для передачи пакетов на КВ со скоростью 300 бит/сек используется SSB модуляция. Для высокоскоростных пакетов (начиная с 9600 бит/сек) необходимы специальные или доработанные радиостанции. Наиболее распространенными станциями для пакетного радио являются 2-метровые (144-148 МГц) AFSK TNC со скоростью 1200 бит/сек.

Какие расстояния являются предельными для пакетного радио?

Чаще всего используется УКВ, поэтому дальность ограничена прямой видимостью + 10-15%. Дальность зависит от мощности передатчика, типа и расположения антенны, длины кабеля до антенны, наличия препятствий на трассе (холмы, строения и т. д.). Для диапазона 144-148 МГц дальность может быть от 16 до 160 км.

Как можно использовать один и тот же канал?

Пакетное радио, в отличие от голосовой связи, может поддерживать одновременно много бесед в одном канале. Это не значит, что не существует помех при одновременной передаче двух станций, называемой столкновением. Имеется в виду, что многочисленные беседы возможны в управляемой процедуре разделения времени. Беседа идет только в моменты, когда другие беседы не занимают канал.

Пакетное радио использует протокол AX.25 для разделения канала. AX.25 разрешает доступ в канал (разрешение излучать в канал) по команде CSMA (Carrier Sense Multiple Access). Когда вы собираетесь передавать, ваш TNC прослушивает канал, чтобы определить, свободен ли он. Если канал не занят, он вкличает передатчик и передает пакет. Все другие станции слышат пакет и не включаются на передачу, пока вы не закончили. Конечно возможно, что две станции включатся одновременно. Этот случай называется столкновением. Когда оно происходит, ни одна из станций не получает подтверждения приема последнего посланного пакета. Каждый TNC будет выжидать какое-то случайно выбранное время и повторно передавать пакет. В действительности используется несколько более сложная схема выбора момента передачи (см. "AX.25 Protocol Specification" ARRL, 1988).

Что такое AX.25?

AX.25 (Amateur X.25) - коммуникационный протокол, используемый для пакетного радио. Протокол - стандарт для общения двух компьютеров друг с другом, подобно использованию делового формата при написании делового письма. AX.25 был разработан в семидесятых годах на основе проводного сетевого протокола X.25. В связи с отличием среды передачи (радио вместо проводов) и других схем адресации X.25 был модифицирован для нужд любительского радио. AX.25 включает в себя поле дипитера, чтобы позволить другим станциям автоматически повторять пакеты для повышения дальности связи. Еще одним преимуществом AX.25 является то, что каждый пакет содержит любительские позывные отправителя и получателя, облегчающие идентификацию каждой передачи.

Работа в сети и специальные пакетные протоколы

Это пример одной из наиболее популярных сетевых схем используемых сегодня. Однако имеется гораздо больше разнообразных сетевых схем, чем описано. Проконсультируйтесь у специалиста вашей местной пакетной сети по поводу информации о конкретной сети.

Используются ли иные протоколы кроме AX.25?

AX.25 рассматривается как фактически стандартный протокол для использования в любительской радиосвязи и даже признается многими странами как легальный вид работы. Однако есть и другие стандарты. Любителями некоторых регионов используется TCP/IP. Часто используются специальные протоколы пакетного радио встраиваются внутрь пакетного формата AX.25. Это делается для обеспечения соответствия правилам, требующим, чтобы пакетные радиопередачи были в форме AX.25. Однако детали такого встраивания могут отличаться в различных странах.

Схемы работы в сети

Какие бывают схемы работы в сети?

В начале развития любительского пакетного радио стало ясно, что необходима пакетная сеть. Поэтому были разработаны следующие схемы.

Дигипитеры. Первой сетевой схемой пакетного радио были дигипитеры.

Дигипитеры просто прсматривают пакет и если его позывной находится в в пределах дальности дигипитера, просто пересылают его. Дигипитеры позволяют увеличить дальность передатчика путем ретрансляции пакета, адресованного дигипитеру. Эта схема работала хорошо, только когда мело людей работало в канале. Однако когда пакетная связь стала более популярной, дигипитеры полностью загрузили каналы повторением дальних передач. Когда пакет терялся одним из дигипитеров, станция-отправитель должна была повторить передачу всего пакета сначала, еще больше загружая канал.

KA-ноды. Катроникс несколько усовершенствовал дигипитер и создал  KA- ноды. Как и дигипитеры, KA-ноды просто повторяют AX.25 формат. Однако KA-ноды подтверждают каждую передачу на каждой ноде, вместо подтверждения всего маршрута. Это ускоряет передачу и делает ее более надежной, но это еще не настоящая сеть. Это все равно, что строить собственную телефонную сеть для того, чтобы позвонить по телефону.

NET/ROM - была одной из первых сетевых схем, пытающихся решить проблему с дигипитерами. Пользователь связывается с NET/ROM станцией так, как он связывается с любой пакетной станцией. Далее он может послать команду станции связаться с другим пользователем напрямую, или с другой NET/ROM станцией. Это соединение и повторное соединение означают для TNC пользователя, что вы связаны только с местной станцией и ее передачи не доллжны повторяться по всей сети с риском потерять пакеты. Местный контакт обытно более надежен.

NET/ROM не использует обычный AX.25 протокол. Вместо этого он использует специальные пакеты, называемые пакетами Ненумерованной информации (UI) и затем помещает свой собственный специальный протокол поверх AX.25.

NET/ROM - коммерческое изделие (программа, зашитая в чип) предназначенная для замены ROM в TAPR типах TNC. Есть программы и для эмуляции NET/ROM. Среди них The Net, G8BPQ node switch, MSYS, и некоторые версии NET.

ROSE - другая версия протокола, полученного из X.25. Каждый ROSE нод имеет постоянный список нодов, которых он достает. Для того, чтобы пользователю применить ROSE switch, ему нужно передавать вызов станции назначения, а в поле дигипитера написать позывной местного ROSE switch и удаленного ROSE switch, находящегося в пределах слышимости станции назначения. Другими словами, сеть совершенно прозрачна для пользователя.

Использование в ROSE постоянных таблиц маршрутизации гарантирует, что ROSE ноды не пытаются направлять пакеты по линиям, достижимость которых надежна, как часто делает NET/ROM. Однако ROSE страдает от невозможности автоматически дополнять его таблицы маршрутизации с появлением в сети новых нодов. Оператор должен сам вручную корректировать таблицы, что приводит к более высокой трудоемкости обслуживания сетей.

TCP/IP - стандарт для Transmission Control Protocol/Internet Protocol. Он широко используется в проводной компьютерной сети Internet. TCP/IP включает различные возможности, такие как FTP (File Transfer Protocol), SMTP (Simple Mail Transport Protocol), Telnet (Remoteterminal protocol), and NNTP (Net News Transfer Protocol). KA9Q NOS program (также называемая NET) - наиболее часто используемая версия TCP/IP в пакетном радио. NOS первоначально была написана для PC совместимых компьютеров. Однако  NOS была совмещена с большинством компьютеров, таких как Amiga, Macintosh, Unix и других. Малые компьютеры Commodore 64 and the Timex-Sinclar пока не обеспечены версиями NOS. Любительские сети на базе TCP/IP становятся все более распространенными с каждым днем.

TexNet - трехпортовый переключатель, спроектированный  для создания 9600 бод канала с двумя местными каналами доступа. TexNet обеспечивает прозрачную сеть доступа к пользователю. Пользователь просто выходит на местный TexNet нод и затем либо связывается с пользователем на другом ноде, либо с различными службами сети. TexNet обеспечивает стабильность фиксированной маршрутизации, в то же время позволяя новым нодам автоматически входить в сеть.

BBS передача сообщений. Многие из BBS программ, используемых в пакетном радио, позволяют передавать почту и бюллетени по пакетным радио сетям. BBS используют специальный протокол отправки, разработанный Ханком Оредсеном, W0RL1. Кроме BBS с полным набором услуг, многие изготовители TNC разработали программы персональных BBS, позволяющие BBS с полным набором услуг направлять почту прямо на любительские TNC. Это позволяет операторам получать пакетную почту в ночное время, избегая необходимости связываться по сети в часы высокой загрузки.

Литература:

Finke, C. R. (Ed.) (1992, February 15). TPRS Quarterly Report. Texas Packet Radio Society, Inc.

Jones, G., G. Knezek, M. Hata. (1992). Packet Radio Prospects forEducational Data Communications. Proceedings of the Ninth InternationalConference on Technology in Education, 1, 218-219. Paris, France.

Lucas, Larry, Greg Jones, David Moore. (1992) An Educator's Alternative toCostly Telecommunications. Texas Center for Educational Technology, Univ.of North Texas.

Steve Watt, KD6GGD, steve@wattres.SJ.CA.US. (1993). Frequently AskedQuestions from the listing in the rec.radio.amateur.packet newsgroup for theUSENET network. Version 1.11.

Tucson Amateur Packet Radio Corporation. terminal Node Controller Manual,Firmware Release 1.1.8, Tucson, AZ: Author.




ВходРегистрация