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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Paketkommunikation: AX.25-Protokoll. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Datenübertragung Bei der Implementierung von Paketkommunikation im Amateurfunk zwischen zwei oder mehr Korrespondenten wird der Informationsaustausch gemäß einem etablierten Verfahren durchgeführt, das als Austauschprotokoll bezeichnet wird. Dabei kommt das AX.25-Protokoll zum Einsatz, das eine speziell für Amateurfunkzwecke überarbeitete Version des X.25-Protokolls ist. Austauschprotokolle enthalten sieben Ebenen. In der zweiten Ebene wird die gesamte Logik des Funkkanal-Betriebsverfahrens beschrieben. In der Praxis wird es in der Regel durch einen speziellen Packet Communication Controller (TNC) realisiert, der zwischen Rechner und Transceiver geschaltet wird. Das AX.25-Vermittlungsprotokoll bietet einen mehrfachen (mehrfachen) Zugriff auf den Kommunikationskanal mit Belegtsteuerung. Alle Stationen gelten als gleichwertig. Der TNC der Station prüft vor dem Start, ob der Kanal frei ist oder nicht. Ist er belegt, wird der Kanal solange geprüft, bis er frei ist, und erst danach wird die Station zum Senden eingeschaltet. Bei der Paketkommunikation werden Nachrichten in Blöcken - Frames - übertragen. Neben Informationen enthält der Frame Daten zum Zweck des Frames, die Adressen von Absender, Empfänger und Relais, die die Nachricht passieren muss, sowie eine Prüfsumme, mit der Sie die Korrektheit der empfangenen Frames überprüfen können. Rahmenformat. Jede abgeschlossene Information stellt einen Rahmen dar. Es hat ein bestimmtes Format. Jeder Frame beginnt mit einer eindeutigen Bitfolge 01111110, die als Flag bezeichnet wird und Ihnen ermöglicht, den Beginn des Frames zu erkennen. Als nächstes kommt das Adressfeld mit einer Größe von 14 bis 70 Bytes, Steuerung - ein Byte, Information - von 0 bis 256 Bytes, Steuerung - 2 Bytes. Bei der Nutzung des Netzwerks, der dritten Ebene des Protokolls, wird ein zusätzliches Identifikationsfeld gebildet, das als Teil des Informationsfeldes fungiert. Der Rahmen endet ebenfalls mit einer Fahne.
Flaggenfeld. Wie bereits erwähnt, ist das Flag-Feld eine eindeutige Bitfolge 01111110. Wenn die gleiche Folge später im Rahmen auftritt, dann wird eine Null nach eingefügt, damit der Korrespondent sie nicht als Zeichen des Paketendes auffasst fünftes Bit. Adressfeld (Abb. 2). Es kann zwei bis zehn Amateurfunk-Rufzeichen enthalten. Der einfachste Fall sind zwei Rufzeichen, wenn zwei Korrespondenten direkt miteinander arbeiten. Wenn diese Korrespondenten außerhalb der Funksicht sind, können sie die Stationen anderer Betreiber als Repeater verwenden. Es können bis zu acht davon in einer Zeile sein. Repeater-Rufzeichen sind ebenfalls in der Adresse enthalten
aufstellen. Daher ist es in drei Unterfelder unterteilt: Empfänger, Absender und Weiterleitung. Darin eingegebene Rufzeichen dürfen aus nicht mehr als sechs Zeichen bestehen. Wenn das Rufzeichen weniger als sechs Zeichen lang ist, wird es mit der entsprechenden Anzahl von Leerzeichen aufgefüllt. Nach dem Rufzeichen in jedem Teilfeld kommt eine sekundäre Stationskennung. Dies ist eine Zahl von 0 bis 15. Dies bedeutet, dass der Betreiber über mehrere Paketkommunikationsstationen, BBS-Geräte und NET / ROM verfügt. Normalerweise arbeitet der Operator selbst mit einem Rufzeichen ohne Nummer oder mit Nummer eins, die Nummern von 2 bis 9 werden zusätzlich zum Rufzeichen der "Mailbox" und der Hub-Station hinzugefügt, und wenn das Signal durch NET / ROM geht, aus 10 bis 15, je nachdem, ob durch wie viele Knotenstationen das Paket gelaufen ist. Die Binärzahl des Identifiers belegt vier Bits - vom zweiten bis zum fünften im Byte nach jedem Rufzeichen. Auf Abb. 2 werden diese Bits als SSID (SECONDARY STATION IDENTIFIER) bezeichnet. Das erste Bit dieses Bytes wird als Zeichen für das Ende des Adressfeldes verwendet. Wenn es mit Eins bezeichnet wird, dann ist dies ein Zeichen für das letzte Byte des Adressfeldes. Es gibt keinen speziellen Zweck für das sechste und siebte Bit, und sie können in lokalen Netzwerken nach Zustimmung der Benutzer verwendet werden. Das achte Bit im Sender- und Empfänger-Teilfeld wird auf Null gesetzt. Im Relay-Unterfeld wird es mit Eins bezeichnet, wenn das Paket durch das Relay gelaufen ist, und mit Null, wenn dies nicht der Fall ist.
Das Setzen des Repeater-Bits ist notwendig, damit Repeater, die sich in der Funksichtbarkeitszone voneinander befinden, die Reihenfolge der Übertragung von Paketen durch sich selbst befolgen und diesen Vorgang streng in der vom Absender des Pakets festgelegten Reihenfolge ausführen. Kontrollfeld. Es enthält Rahmentypinformationen, die verwendet werden, um das Ziel der Nachricht zu bestimmen. Alle Paketrahmen können in drei Haupttypen unterteilt werden: I – Informationsrahmen, die symbolische oder digitale Informationen enthalten; S - Dienst, der den Empfang des Rahmens bestätigt oder eine Anfrage zur Ausgabe des nächsten Informationsrahmens enthält; U - nicht nummerierte Rahmen - Anforderung zum Trennen der Verbindung. Auch Beacon-Signale gehören zu diesem Typ. Außerdem enthält dieses Feld die Nummer des gesendeten Rahmens oder, im Falle einer Empfangsbestätigung der Nachricht, die Nummer des nächsten Rahmens, für den der TNC des Korrespondenten bereit ist, ihn zu empfangen. Eine solche Nummerierung wurde eingeführt, weil mehrere Frames hintereinander durch den Kanal übertragen werden können - von eins bis sieben - und bei Ausfällen helfen kann. Wenn in einem der Rahmen ein Fehler auftritt, informiert die Empfängersteuerung die Sendersteuerung, dass sie bereit ist, die Rahmennummer zu empfangen, die noch nicht empfangen wurde oder mit einem Fehler empfangen wurde. Wenn beispielsweise eine Station vier Pakete hintereinander an eine andere gesendet hat und beim Empfang des dritten Pakets ein Fehler aufgetreten ist, informiert der Controller des Empfängers, übersetzt von der Maschinensprache in die menschliche Sprache, den Absender: "Bereit zum Empfang des dritten Pakets. " Informationsfeld. Es enthält nützliche Informationen von bis zu 256 Bytes, die in Codes dargestellt sind und die, wenn sie von Korrespondenten empfangen werden, auf dem Computerbildschirm von Amateurstationen angezeigt werden. Manchmal fungiert das erste Bit des Informationsfeldes als unabhängiges Unterfeld – die Protokollkennung. Dies geschieht bei Verwendung der dritten Netzwerkschicht, wenn das Paket NET / ROM durchläuft. Das Kontrollfeld dient zur Überprüfung der Korrektheit des Funkaustausches. Es handelt sich um eine sechzehnstellige Zahl, die unter Verwendung des Polynoms XI6+ +XI5+X2+1 gemäß dem Algorithmus berechnet wird, der in den Empfehlungen von ISO 3309 (HDLC) - International Organization Standardization, High - Level Data Link Control Procedures angegeben ist. Der TNC des Senders berechnet die No-Checksumme für den gesamten Frame und setzt sie an das Ende des Frames. Auf der Empfangsseite wird es nach demselben Algorithmus erneut berechnet und mit der am Ende des Rahmens platzierten Summe verglichen. Stimmen diese beiden Zahlen überein, gilt der Frame als korrekt empfangen. Es gibt mehrere Möglichkeiten, die Prüfsumme zu berechnen: Hardware und Software. Bei der Hardwaremethode durchläuft der Rahmen ein bestimmtes Gerät (Addierer), und als Ergebnis wird eine bestimmte Zahl in sein Register geschrieben, die die Prüfsumme ist. Die zweite Möglichkeit besteht darin, mit einem speziellen Programm zu zählen. In diesem Fall wird der Rahmen zuerst durch den Polyst in den RAM empfangen, und dann wird die Zählung durchgeführt. Das erste Verfahren implementiert eine hohe Leistung, erfordert jedoch zusätzliche Hardware. Die zweite Methode hat eine geringere Leistung, erfordert aber keine zusätzlichen Hardwarekosten. Erinnern Sie sich, wie die Struktur einer Paketkommunikationsstation aussehen sollte, um das AX.25-Protokoll zu implementieren. Aus dem Diagramm (Abb. 3) ist ersichtlich, dass die Station einen Computer, einen TNC, einen Transceiver und ein Antennenspeisegerät umfasst. Der Computer kann von fast jedem benutzt werden. Bei der Durchführung von Experimenten zur Paketkommunikation während des sowjetisch-kanadischen Skifahrens wurden folgende PCs getestet: "Robotron 1715", "Radio-86RK" und BK-0010. Im Ausland sind die im Paketkommunikationssystem am häufigsten verwendeten Computer IBM PC, COMMODORE 64, TANDY, APPLE, für die leistungsstarke Software entwickelt wurde, die breite Möglichkeiten zur Verwendung der Paketkommunikation eröffnet. Eine unabdingbare Bedingung bei der Auswahl eines Computers für die Paketkommunikation ist das Vorhandensein eines seriellen Austauschkanals, der gemäß dem C2-Schnittstellenstandard (RS232) arbeitet. Wie Sie wissen, hat Radio-86RK keinen solchen Kanal, daher hat RA3AU ein spezielles Programm "Terminal" entwickelt, das diesen Kanal imitiert. Bei der Arbeit an einer Paketkommunikationsstation gibt der Bediener Informationen auf der Tastatur ein und erhält Antworten in Form von Symbolen auf dem Monitorbildschirm. Die vom Bediener übermittelten Informationen können entweder ein Befehl an die TNC oder ein für den Korrespondenten bestimmter Text sein. Wenn eine Taste gedrückt wird, bestimmt der Computer den dieser Taste entsprechenden Code und sendet ihn über die serielle Verbindung. Der Austausch auf diesem Kanal erfolgt byteweise. Die Art des übertragenen Bytes ist in Abb. 4 dargestellt. 7. Einige Parameter, die das übertragene Byte charakterisieren, können unterschiedlich sein, aber es ist notwendig, dass die im TNC und im Computer eingestellten Parameter übereinstimmen. Sie sind durch folgende Parameter gekennzeichnet; Informationswortlänge (8 oder 50 Bit), ungerade oder gerade Parität, Startbit (eins), Tabellenbit (eins, eineinhalb oder zwei), Baudrate (75, 150, 300, 1200, 2400, 4800, 9600). oder XNUMX bps). In dieser Schnittstelle verwendete Spannungspegel: Eins - von +3 bis +12 V, Null - von -3 bis -12 V. Informationen in der Richtung vom Computer werden über die TXD-Leitung und in die entgegengesetzte Richtung über die RXD-Leitung übertragen , zusätzlich gibt es zwei weitere zusätzliche Leitungen CTS und RTS, über die signalisiert wird, dass der Rechner bzw. TNC bereit ist, das nächste Byte zu empfangen. Vor dem Senden eines Bytes über die TXD-Leitung überprüft der Computer die CTS-Leitung. Kennzeichnet der darauf befindliche Signalpegel die Empfangsbereitschaft des TNC, sendet der Rechner es, wenn nicht, erwartet er eine Pegeländerung. Ein ähnliches Verfahren wird von der TNC durchgeführt, wobei die RXD-Leitung verwendet wird, um ein Informationsbyte zu übertragen, und die RTS-Leitung verwendet wird, um die Bereitschaft zu prüfen. Die vom TNC empfangene Folge mehrerer Bytes kann entweder ein Befehl oder eine Information sein, die per Funk gesendet werden soll. Im ersten Fall wird der Befehl dekodiert und ausgeführt, im zweiten wird ein Rahmen nach dem AX.25-Protokoll gebildet und vom Standardcode in den NRZ-1-Code (non return to zeroinverted) überführt. Dieser Standard legt fest, dass der Übergang des physikalischen Pegels des Signals auftritt, wenn in der Folge der übertragenen Bits eine 0 auftritt.Ein Zeitdiagramm, das diesen Vorgang erläutert, ist in Fig. 5 gezeigt. 1, die die Originalverpackung zeigt - und zwar auch in Form des NRZ-XNUMX-Codes. Typischerweise ist das Modem strukturell in demselben Gehäuse wie der TNC hergestellt. Sein digitaler Teil wird in der Regel als Assembler-Disassembler von Frames bezeichnet. Der Frame-Assembler-Disassembler und das Modem sind durch vier Leitungen miteinander verbunden: TXD - zum Senden von Frames im NRZ-1-Code, RXD - zum Empfangen von Frames im NRZ-1-Code, PTT - zum Einschalten des Modulators und DCD, durch die ein Signal wird vom Demodulator gesendet, dass der Kanal belegt ist. Ein Modem ist eine Kombination aus zwei Geräten: einem Modulator und einem Demodulator. Vor dem Senden des Pakets schaltet der Frame-Assembler-Disassembler das Modem mit einem Signal auf der PTT-Leitung ein und sendet einen Frame im NRZ-1-Code über die TXD-Leitung. Der Modulator füllt die empfangene Sequenz mit zwei Tonfrequenzen. Eins entspricht der F1-Frequenz und Null entspricht der F2-Frequenz. Das durch die Tonfrequenz modulierte Signal wird über die MlC-Leitung dem Mikrofoneingang des Senders zugeführt. Beim Empfang von Frames wird eine mit Audiofrequenz gefüllte Impulsfolge vom Ausgang des Transceivers über die EAR-Leitung zum Eingang des Demodulators geführt. Der Demodulator führt den umgekehrten Prozess durch: Er extrahiert eine Hüllkurve aus einer Folge von Tonfrequenzimpulsen, die ein Rahmen in Form eines NRZ-1-Codes ist. Dieser Rahmen gelangt in den Paket-Assembler-Disassembler. Gleichzeitig mit dem Erscheinen eines durch eine der Frequenzen F1 oder F2 modulierten Signals im Kanal wird ein spezieller Detektor aktiviert, der am Ausgang ein Signal erzeugt, das anzeigt, dass der Kanal belegt ist. Das PTT-Signal erfüllt zusätzlich zum Einschalten des Modulators eine weitere Funktion - es steuert einen Transistorschalter, der den Transceiver von Empfang auf Senden umschaltet. Es gibt zwei Arten von Modems, die in der Amateurfunk-Paketkommunikation verwendet werden: für Kurz- und Ultrakurzwellen. HF verwendet eine Einseitenbandmodulation, und die Übertragungsrate über den Funkkanal beträgt 300 Bit / s, während der Abstand der Audiofrequenzen, die Null und Eins entsprechen, 200 Hz betragen sollte. Die Modulationsfrequenz kann unterschiedlich sein. Um jedoch die Betriebsfrequenz eines Radiosenders in Europa bequem ablesen zu können, wurde ein Standard eingeführt, nach dem festgelegt ist, dass Null 1850 Hz und Eins 1650 Hz entspricht. Auf Ultrakurzwellen arbeiten sie mit einer Übertragungsrate von 1200 bit/s bei einem Frequenzabstand von 1000 Hz. Da auf UKW in der Regel Frequenzmodulation verwendet wird, müssen die Frequenzen strikt festgelegt werden. Es wird akzeptiert, dass Null 1200 und Einheit - 2200 Hz entspricht. Abschließend möchte ich Sie darüber informieren, dass der Entwurf der neuen Anweisungen für den Betrieb von Amateurfunkstationen, der vom Federal Reserve System der UdSSR entwickelt wurde und sich in der Genehmigungsphase befindet, als gleichwertige Amateurpaketkommunikation umfasst. Autor: E. Labutin (RA3APR); Veröffentlichung: N. Bolschakow, rf.atnn.ru
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