Paket radyo - Packet radio

Paket radyo , veri paketleri göndermek için kullanılan bir dijital radyo iletişim modudur . Paket radyo, datagramları iletmek için paket anahtarlamayı kullanır . Bu, veri paketlerinin İnternet'teki düğümler arasında nasıl aktarıldığına çok benzer . Paket radyo, verileri uzun mesafelere iletmek için kullanılabilir.

Paket radyo amatör radyo operatörleri tarafından sıklıkla kullanılmaktadır . AX.25 (amatör X.25) protokolü türetilen X.25 veri bağlantı katmanı protokol ve amatör radyo kullanım için adapte edilmiştir. Her AX.25 paketi, gönderenin amatör radyo istasyonu tanımlaması için ABD FCC gereksinimlerini karşılayan amatör radyo çağrı işaretini içerir. AX.25, iletim aralığını genişletmek için diğer istasyonların paketleri otomatik olarak tekrarlamasına izin verir. Herhangi bir paket istasyonunun , uzak istasyonları ad hoc ağlar aracılığıyla birbirine bağlayan bir sayısallaştırıcı olarak hareket etmesi mümkündür . Bu, paket radyoyu özellikle acil durum iletişimleri için kullanışlı hale getirir.

Paket radyo, mobil iletişimde kullanılabilir . Bazı mobil paket radyo istasyonları, Otomatik Paket Raporlama Sistemini (APRS) kullanarak konumlarını periyodik olarak iletir . APRS paketi bir "igate" istasyonu tarafından alınırsa, konum raporları ve diğer mesajlar bir internet sunucusuna yönlendirilebilir ve genel bir web sayfasında erişilebilir hale getirilebilir. Bu, amatör telsiz operatörlerinin, dünyadaki telemetri ve diğer mesajlarla birlikte araçların, yürüyüşçülerin, yüksek irtifa balonlarının vb. konumlarını izlemesine olanak tanır.

Bazı paket radyo uygulamaları ayrıca TARPN gibi özel noktadan noktaya bağlantılar kullanır. Bu gibi durumlarda, gürültülü ve zayıf sinyal bağlantıları için ileri hata düzeltmeyi destekleyen İyileştirilmiş Katman 2 Protokolü (IL2P) gibi yeni protokoller ortaya çıkmıştır .

Zaman çizelgesi

Daha önceki dijital radyo iletişim modları telgraf ( Mors kodu kullanarak ), teleprinter ( Baudot kodu kullanarak ) ve faks idi .

Aloha ve PRNET

Radyo yana devreleri doğal olarak sahip yayın ağ topolojisi (yani, bir çok veya bütün düğümler bağlı ağ aynı anda), paket radyo ağlarının uygulanmasında karşılaşılan ilk teknik sorunlardan biri ortak bir erişim kontrolü için bir araç olduğu iletişim kanalı . Hawaii Üniversitesi'nden Profesör Norman Abramson , ALOHAnet olarak bilinen bir paket radyo ağının geliştirilmesine öncülük etti ve ağ düğümleri tarafından paylaşılan bir radyo kanalına erişimi tahkim etmek için yöntemler geliştirmek için 1970'lerden başlayarak bir dizi deney yaptı. Bu sistem , 9.600 baud'da UHF frekanslarında çalıştı. Bu çalışmadan Aloha çoklu erişim protokolü türetilmiştir. Leonard Kleinrock ve diğerleri tarafından yapılan kanal erişim tekniklerinde müteakip geliştirmeler . 1975'te Robert Metcalfe , günümüzde yaygın olarak kullanılan Ethernet yerel alan ağı (LAN) teknolojisinin tasarımında taşıyıcı algılamalı çoklu erişim (CSMA) protokollerini kullanmaya yönlendirecektir .

1973-76 boyunca, DARPA adlı bir paket radyo ağı oluşturdu PRNET içinde San Francisco Bay alan ve birlikte bir dizi deney yapılmıştır SRI kullanımını doğrulamak için ARPANET (habercisi internet ) iletişim protokollerini (sonradan olarak bilinen IP paket üzerinde) mobil ve sabit ağ düğümleri arasındaki radyo bağlantıları. Bu sistem, 100 kbit/s ve 400 kbit/s veri kanalları sağlamak için doğrudan dizili yayılma spektrumu (DSSS) modülasyonu ve ileri hata düzeltme ( FEC ) tekniklerini kullandığı için oldukça gelişmişti . Bu deneyler genellikle başarılı olarak kabul edildi ve ayrıca bu deneylerde veriler ARPANET, PRNET ve SATNET (bir uydu paket radyo ağı) ağları arasında yönlendirildiği için İnternet Çalışmasının ilk gösterimi oldu . 1970'ler ve 1980'ler boyunca, DARPA, çeşitli askeri ve hükümet tesislerinde ARPANET'e bağlı bir dizi karasal ve uydu paket radyo ağı işletti.

Amatör Paket Radyo ve AMPRNet

Amatör telsiz operatörleri, 1978 yılında, Kanada hükümetinden yetki aldıktan sonra Robert Rouleau, VE2PY; Bram Frank, VE2BFH; Norm İnci, VE2BQS; ve Montreal Amatör Radyo Kulübü Montreal'den VE2EHP'den Jacques Orsali, Quebec , ev yapımı ekipman kullanarak ASCII kodlu verileri VHF amatör radyo frekansları üzerinden iletmeyi denemeye başladı . 1980 yılında, Doug Lockhart VE7APU ve Vancouver , British Columbia'daki Vancouver Area Digital Communications Group (VADCG) , amatör paket radyo ağlarında kullanılmak üzere miktarda standart ekipman ( Terminal Node Controllers ) üretmeye başladı . 2003 yılında Rouleau, 1978'de Montreal Protokolü üzerindeki çalışmaları nedeniyle CQ Amatör Radyo dergisinin şöhret salonuna alındı.

Kanada'da bu faaliyetin başlamasından kısa bir süre sonra, ABD'deki amatörler paket radyo ile ilgilenmeye başladı. 1980 yılında, Amerika Birleşik Devletleri Federal İletişim Komisyonu (FCC), Amerika Birleşik Devletleri amatörlerine amatör radyo aracılığıyla ASCII kodlarını iletme yetkisi verdi. Tekrarlayıcılar amatör paket radyo için tasarlanabilir, bunlara "digipeaters" adı verilir. ABD'de bilinen ilk amatör paket radyo faaliyeti, Aralık 1980'de San Francisco'da , Hank Magnuski KA6M ve Pacific Packet Radio Society (PPRS) tarafından 2 metrede bir paket tekrarlayıcı çalıştırıldığında meydana geldi. DARPA ve ARPANET'in o dönemdeki egemenliğine uygun olarak, gelişmekte olan amatör paket radyo ağı, DARPA tarzında AMPRNet olarak adlandırıldı . Magnuski , dünya çapında amatör radyo kullanımı için 44.0.0.0 / 8 ağında IP adresi tahsisleri aldı .

Paket radyo ilgilenen amatör telsiz operatörleri çoğu grup kısa süre Pasifik Paket Telsiz Derneği (PPRS'nin) dahil ülke genelinde oluşturulan Kaliforniya , Tucson Amatör Paket Telsiz Corporation'ın içinde (TAPR) Arizona ve Amatör Radyo Araştırma ve Geliştirme Kurumu (Amrad) içinde Washington DC

1983'te TAPR, kit formunda mevcut olan ilk TNC'yi sunuyordu. Paket radyo, Kuzey Amerika'da giderek daha popüler hale gelmeye başladı ve 1984'te ilk paket tabanlı bülten tahtası sistemleri ortaya çıkmaya başladı. Paket radyo , 1986'da Kaliforniya İşçi Bayramı'nda Cerritos'ta bir mahallede bir Aeromexico uçağının düşmesinin ardından acil durum operasyonları için değerini kanıtladı . Gönüllüler, metin trafiğini ses frekanslarını temiz tutan paket radyo aracılığıyla iletmek için birkaç önemli siteyi birbirine bağladı.

Amatör paket radyodaki erken gelişmelerin objektif bir açıklaması için "Amatör Serviste Paket Radyo" makalesine bakın.

Ticari sistemler

Pek çok ticari operasyon, özellikle araç sevkini kullananlar (örn. taksiler, çekiciler, polis), basit mobil veri sistemleri sağlamak için paket radyo sistemlerinin değerini hemen fark etti. Bu, bir dizi ticari paket radyo sisteminin hızla gelişmesine yol açtı:

• MDI (1979)
• DCS (1984)
• DRN (1986)
• Mobitex (1986)
• ARDIS (1990)
• CDPD , paket verilerin AMPS analog hücresel telefon ağları üzerinden taşınmasına izin verdi
• GPRS , GSM hücresel telefon şebekesi tarafından sağlanan paket veri tesisidir.

Teknik detaylar

Veri değil Ses

Paket radyo uygulayan amatörlerin karşılaştığı ilk zorluklardan biri, neredeyse tüm amatör radyo ekipmanlarının (ve çoğu ticari/askeri ekipmanın) tarihsel olarak veri değil ses iletmek için tasarlanmış olmasıdır. Analog medya kullanan diğer herhangi bir dijital iletişim sistemi gibi, paket radyo sistemleri de bir modeme ihtiyaç duyar. Modemle birlikte kullanılacak radyo ekipmanı ses için tasarlandığından, erken amatör paket sistemleri , telefon standartlarını (özellikle Bell 202 standardı) takip eden AFSK modemlerini kullandı . Bu yaklaşım işe yarasa da optimal değildi çünkü 1.200 baud'da iletim için 25 kHz FM kanalı kullandı. G3RUH'un paket radyo modemi gibi doğrudan bir FSK modülasyonu kullanıldığında , aynı kanalda kolayca 9.600 baud iletimi yapılır.

Ek olarak, sesli radyolar tarafından sağlanan ses kanalının temel bant özellikleri genellikle telefon ses kanallarından oldukça farklıdır. Bu, bazı durumlarda radyolarda ve/veya modemlerde ön vurgu veya vurgu kaldırma devrelerini etkinleştirme veya devre dışı bırakma ihtiyacına yol açtı.

asenkron çerçeveleme

Erken "packeteers" karşılaştığı bir başka sorun sorunu oldu asenkron karşı eşzamanlı veri transferi. O zamanlar, çoğu kişisel bilgisayarda , bilgisayar ve modemler gibi cihazlar arasındaki veri iletişimi için asenkron RS-232 seri bağlantı noktaları vardı . RS-232 standardı, verilerin 7 veya 8 bitlik gruplar (karakterler) halinde gönderildiği asenkron, başlat-durdur veri iletimi modunu belirtir. Ne yazık ki, tipik olarak kullanılan basit AFSK modemleri, bir paket çerçevesinin başlangıcını belirtmek için hiçbir zamanlama sinyali sağlamaz . Bu, alıcının her bir paket çerçevesini ne zaman birleştirmeye başlayacağını bilmesini sağlayacak bir mekanizma ihtiyacına yol açtı. Kullanılan yönteme asenkron çerçeveleme denir . Alıcı "çerçeve sınırı sekizlisini" arar ve ardından onu takip eden paket verilerinin kodunu çözmeye başlar. Başka bir çerçeve sınırı sekizlisi, paket çerçevesinin sonunu işaretler.

Kanalı paylaşma

Sonlu bir süre boyunca tek bir radyo kanalında bir dizi veri "konuşması" mümkündür.

İstasyon yapılandırması

Temel bir paket telsiz istasyonu oluşur bilgisayar veya aptal terminal, bir modem ve bir alıcı-verici , bir ile anten . Geleneksel olarak, bilgisayar ve modem, verileri girmek ve görüntülemek için kullanılan bir aptal terminal (veya terminal öykünücüsü ) ile terminal düğüm denetleyicisi (TNC) olan tek bir birimde birleştirilir . Giderek artan bir şekilde, kişisel bilgisayarlar , modem ya bağımsız bir birim ya da tamamen yazılımda uygulanan TNC'nin işlevlerini üstleniyor . Alternatif olarak, birden fazla üretici (Kenwood ve Alinco dahil) artık yerleşik TNC'lere sahip el tipi veya mobil telsizleri pazarlayarak, başka hiçbir ekipman gerekmeden doğrudan bir bilgisayarın veya terminalin seri bağlantı noktasına bağlantı sağlar .

Bilgisayar, ağ bağlantılarını yönetmekten, verileri AX.25 paketleri olarak biçimlendirmekten ve radyo kanalını kontrol etmekten sorumludur. Sıklıkla , operatör uzaktayken mesajları kabul etmek için basit bir bülten tahtası sistemi gibi başka işlevler de sağlar .

OSI modelini takiben , paket radyo ağları, dayandıkları fiziksel, veri bağlantısı ve ağ katmanı protokolleri açısından tanımlanabilir.

Fiziksel katman: modem ve radyo kanalı

• Saniyede 1.200 bitlik paket radyo iletimi örneği  ( yardım · bilgi )

Paket radyo için kullanılan modemler, verim ve modülasyon tekniği bakımından farklılık gösterir ve normalde kullanılan radyo ekipmanının özelliklerine uyacak şekilde seçilir. En yaygın olarak kullanılan yöntem, radyo ekipmanının mevcut konuşma bant genişliği içinde ses frekans kaydırmalı anahtarlamanın ( AFSK ) kullanılmasıdır. İlk amatör paket radyo istasyonları, fazladan Bell 202 1.200 bit/s modemler kullanılarak inşa edildi ve düşük veri hızına rağmen, Bell 202 modülasyonu çoğu alanda VHF işlemi için standart olarak kaldı . Daha yakın zamanlarda, 9.600 bit/s, teknik olarak daha zorlu bir alternatif olmasına rağmen popüler hale geldi. En HF frekansları, Bell 103 modülasyon 300 bit oranında, kullanılır ve / s.

Tarihsel nedenlerden dolayı, yaygın olarak kullanılan tüm modülasyonlar, genellikle bilgisayarın ses çıkışını doğrudan vericinin mikrofon girişine ve alıcının ses çıkışını doğrudan bilgisayarın mikrofon girişine bağlayarak, radyonun kendisinde minimum değişiklik fikrine dayanır. Bir ekleme üzerine açmak verici verici kontrolü için çıkış sinyali ( "PTT"), biri yapmıştır radyo modem . Bu basitlik ve sadece uygun mikroçiplere sahip olması nedeniyle, Bell 202 modülasyonu, paket radyo verilerini radyo üzerinden iki farklı ton olarak göndermenin standart yolu haline geldi. Tonlar Mark için 1.200 Hz ve boşluk için 2.200 Hz'dir (1.000 Hz kaydırma). Bell 103 modülasyonu durumunda 200 Hz kaydırma kullanılır. Veri, bir NRZI modeli ile diferansiyel olarak kodlanır , burada bir veri sıfır biti tonlardaki bir değişiklikle kodlanır ve bir bitlik bir veri tonlarda değişiklik olmadan kodlanır.

1.200 bit/s'den daha yüksek hızlara ulaşmanın yolları , mikrofon ve ses çıkışı konektörleri aracılığıyla telefon modem yongalarının kullanılmasını içerir. Bunun, yarı çift yönlü modda faks V.27 modemleri kullanarak 4.800 bit/sn'ye varan hızlarda çalıştığı kanıtlanmıştır . Bu modemler , genlik kaydırmalı anahtarlama olmadığında iyi çalışan , ancak 9.600 bit/s gibi daha yüksek hızlarda sinyal seviyeleri kritik hale gelen ve radyodaki grup gecikmesine karşı son derece hassas olan faz kaydırmalı anahtarlama kullanır . Bu sistemlere 1980'lerde Simon Taylor (G1NTX) ve Jerry Sandys (G8DXZ) öncülük etmiştir . Radyonun küçük modifikasyonunu içeren diğer sistemler, James Miller (G3RUH) tarafından geliştirildi ve 9.600 bit/s'de çalıştırıldı.

2 metrede (144–148 MHz) 1.200 bit/s AFSK düğüm denetleyicileri en yaygın bulunan paket radyodur. 1.200/2.400 bit/s UHF/VHF paket radyo için amatörler yaygın olarak bulunan dar bant FM sesli radyoları kullanır. HF paketi için, tek yan bant ( SSB ) modülasyonu üzerinden 300 bit/s veri kullanılır . Yüksek hızlı paket (9,600 bit/sn üzeri) için özel radyolar veya modifiye FM radyolar kullanılmalıdır.

FCC'nin izin verdiği 440 MHz ve üzeri frekanslarda amatör radyo bağlantıları üzerinden 19.2 kbit/s, 56 kbit/s ve hatta 1.2 Mbit/s verim oranlarına izin veren özel modemler geliştirilmiştir. Ancak bu hızlarda veri taşımak için özel radyo ekipmanlarına ihtiyaç duyulmaktadır. "Modem" ve "radyo" arasındaki arayüz , 1.200 bit/s işlem için kullanılan ses bölümünün aksine, radyonun ara frekans kısmındadır. Bu yüksek hızlı bağlantıların benimsenmesi sınırlıdır.

Birçok ticari veri radyo uygulamasında ses temel bant modülasyonu kullanılmaz. Veriler, verici çıkış frekansının iki farklı frekans arasında değiştirilmesiyle iletilir (FSK modülasyonu durumunda, diğer alternatifler mevcuttur).

Yüksek hızlı multimedya radyo

2,4 GHz "Wi-Fi" bandı amatör bir radyo bandıyla kısmen örtüşür, bu nedenle amatör radyodaki kısıtlamalar paket radyo kullanımının çekiciliğini sınırlasa da ticari Wi-Fi donanımı lisanslı amatör radyo operatörleri tarafından daha yüksek güç seviyelerinde uyarlanabilir ve kullanılabilir. internete bağlan. ABD FCC düzenlemeleri, diğer içerik kısıtlamalarına ek olarak amatör telsiz iletişimlerinin şifrelenmesine veya özel olmasına izin vermez.

Veri bağlantısı katmanı: AX.25

Paket radyo ağları , X.25 protokol paketinden türetilen ve özellikle amatör radyo kullanımı için tasarlanan AX.25 veri bağlantı katmanı protokolüne dayanır . Adına rağmen AX.25, OSI modelinin hem fiziksel hem de veri bağlantı katmanlarını tanımlar. (Nadiren kullanılmasına rağmen, aynı zamanda bir ağ katmanı protokolünü de tanımlar.)

Ağ katmanı

Paket radyo çoğunlukla istasyonlar arasında, ya iki canlı operatör arasında ya da bir operatör ile bir ilan tahtası sistemi arasında doğrudan klavyeden klavyeye bağlantılar için kullanılmıştır . Bu uygulamalar için veri bağlantı katmanının üzerinde hiçbir ağ hizmeti gerekmez.

Verilerin istasyonlar arasında otomatik olarak yönlendirilmesini sağlamak için ( elektronik postanın teslimi için önemlidir ), AX.25 ile kullanılmak üzere çeşitli ağ katmanı protokolleri geliştirilmiştir. Bu ağ katmanı protokolleri arasında en öne çıkanları NET/ROM & TheNET, ROSE, FlexNet ve TexNet'tir.

Prensipte, her yerde bulunan İnternet protokolü de dahil olmak üzere herhangi bir ağ katmanı protokolü kullanılabilir .

Ayrıca bakınız

• Otomatik Paket Raporlama Sistemi
• D-YILDIZI
• Mobil geçici ağ
• Spartan Paket Radyo Deneyi - Uzay Mekiği görevi STS-72'de uçakla amatör paket radyo aracılığıyla uyduların izlenmesini test etmeyi amaçlayan bir deney
• Tucson Amatör Paket Radyo
• Winlink
• Kablosuz geçici ağ

Referanslar

daha fazla okuma

Dış bağlantılar

• "Paket Radyo Fiziksel Katmanı" OpenTracker TNC/APRS düğümünün geliştirilmesi sırasında N1VG tarafından alınan faydalı notlar
• Paket radyo yazılımı
• Hızlı Paket Sistemleri
• 44.0.0.0
• AMRAD
• TARPN