Paket-Radio ist eine Form der Paket-Schaltungstechnologie, die verwendet ist, um Digitaldaten über Radio- oder Radiokommunikationsverbindungen zu übersenden. Es verwendet dieselben Konzepte der Datenübertragung über das Datenpaket, die für Kommunikationen über das Internet im Vergleich mit den älteren durch hingebungsvolle oder geschaltete Stromkreise verwendeten Techniken grundsätzlich sind.

Zweck und Vorteile

Paket-Radio ist die vierte Hauptdigitalradiokommunikationsweise. Frühere Weisen waren Telegrafie (Morsezeichen-Code), Fernschreiber (Baudot) und Faksimile. Wie jene früheren Weisen war Paket als eine Weise beabsichtigt, schriftliche Information zuverlässig zu übersenden. Wie man am Anfang erwartete, war der primäre Vorteil vergrößerte Geschwindigkeit, aber als das entwickelte Protokoll sind andere Fähigkeiten aufgetaucht.

Bis zum Anfang der 1990er Jahre wurde Paket-Radio als eine Weise nicht nur anerkannt, Text zu senden, sondern auch Dateien (einschließlich kleiner Computerprogramme) zu senden, wiederholende Übertragungen zu behandeln, entfernte Systeme usw. zu kontrollieren.

Die Technologie selbst war ein Sprung vorwärts, es möglich für fast jede Paket-Station machend, als ein digipeater zu handeln, entfernte Stationen mit einander durch Ad-Hoc-Netze verbindend. Das macht Paket besonders nützlich für Notkommunikationen. Außerdem können bewegliche Paket-Radiostationen ihre Position automatisch übersenden, und regelmäßig mit dem Netz einchecken, um zu zeigen, dass sie noch funktionieren.

Der grösste Teil der üblichen Anwendung des Pakets ist im Amateurradio, um Radiocomputernetze zu bauen. Paket-Radio verwendet die Axt 25 (AmateurX.25) Datenverbindungsschicht-Protokoll, ist auf das X.25 Protokoll-Gefolge zurückzuführen gewesen und hat sich für den Amateurradiogebrauch angepasst. Axt 25 wurde in den 1970er Jahren entwickelt und basiert auf dem verdrahteten Netzprotokoll X.25. AX.25 schließt ein digipeater Feld ein, um anderen Stationen zu erlauben, Pakete automatisch zu wiederholen, um die Reihe von Sendern zu erweitern. Ein Vorteil besteht darin, dass jedes gesandte Paket das Amateurradiorufzeichen des Absenders und Empfängers enthält, so Stationsidentifizierung mit jeder Übertragung versorgend.

Zeitachse

Aloha und PRNET

Da Radiostromkreise von Natur aus eine Sendungsnetzwerkarchitektur besitzen (d. h. viele oder alle Knoten werden mit dem Netz gleichzeitig verbunden), eine der ersten technischen in der Durchführung von Paket-Rundfunknetzen gesehenen Herausforderungen war ein Mittel, Zugang zu einem geteilten Kommunikationskanal zu kontrollieren. Professor Norman Abramson von der Universität der Hawaiiinseln hat ein Paket-Rundfunknetz bekannt als ALOHAnet entwickelt und hat mehrere Experimente 1970 durchgeführt, um Methoden zu entwickeln, Zugang zu einem geteilten Radiokanal durch Netzknoten zu entscheiden. Dieses System hat auf UHF-Frequenzen an 9600 baud funktioniert. Von dieser Arbeit Aloha wurde vielfaches Zugriffsprotokoll abgeleitet. Nachfolgende Erhöhungen in Kanalzugriffstechniken, die von Leonard Kleinrock. 1975 gemacht sind, würden Robert Metcalfe dazu bringen, Protokolle des Transportunternehmen-Sinns vielfachen Zugangs (CSMA) im Design der jetzt alltäglichen Technologie des lokalen Bereichsnetzes (LAN) von Ethernet zu verwenden.

1977 hat DARPA ein Paket-Rundfunknetz genannt PRNET im San Francisco Bucht-Gebiet geschaffen und hat eine Reihe von Experimenten mit SRI geführt, um den Gebrauch von ARPANET (ein Vorgänger zum Internet) Kommunikationsprotokolle (später bekannt als IP) über Paket-Radioverbindungen zwischen beweglichen und festen Netzknoten nachzuprüfen. Dieses System wurde ganz vorgebracht, weil es von Techniken der Modulation und Vorwärtsfehlerkorrektur (FEC) der direkten Folge hat Spektrum ausgebreitet (DSSS) Gebrauch gemacht hat, um 100 kbit/s und 400 kbit/s Datenkanäle zur Verfügung zu stellen. Wie man allgemein betrachtete, waren diese Experimente erfolgreich, und haben auch die erste Demonstration des Zwischennetzwerkanschlusses gekennzeichnet, weil in diesen Experimenten Daten zwischen dem ARPANET, PRNET und SATNET (ein Satellitenpaket-Rundfunknetz) Netze aufgewühlt wurden. Im Laufe der 1970er Jahre und der 1980er Jahre hat DARPA mehrere Land- und Satellitenpaket-Rundfunknetze bedient, die mit dem ARPANET bei verschiedenen militärischen und Regierungsinstallationen verbunden sind.

Amateurpaket-Radio und der AMPRNet

Amateurbordfunker haben begonnen, mit dem Paket-Radio 1978 zu experimentieren, als - nach dem Erhalten der Genehmigung von der kanadischen Regierung - Robert Rouleau, VE2PY und Der Quebecer Westdilettant der VHF/UHF Radioklub] in Montreal, Kanada begonnen hat, mit dem Übertragen von ASCII zu experimentieren, hat Daten über den VHF-Dilettanten Radiofrequenzen mit homebuilt Ausrüstung verschlüsselt. 1980, Doug Lockhart VE7APU und Vancouver Area Digital Communications Group (VADCG) in Vancouver, hat Kanada begonnen, standardisierte Ausrüstung (Unheilbar kranke Knotenkontrolleure) in der Menge für den Gebrauch in Amateurpaket-Rundfunknetzen zu erzeugen. 2003 wurde Rouleau in die Zeitschrift-Ruhmeshalle CQ Amateur Radio für seine Arbeit am Montrealer Protokoll 1978 eingeweiht.

Nicht lange nachdem hat diese Tätigkeit in Kanada begonnen, Dilettanten in den Vereinigten Staaten sind interessiert für das Paket-Radio geworden. 1980 hat amerikanische Federal Communications Commission (FCC) Genehmigung für amerikanische Dilettanten gewährt, ASCII-Codes über das Amateurradio zu übersenden. Die erste bekannte Amateurpaket-Radiotätigkeit in den Vereinigten Staaten ist in San Francisco während des Dezembers 1980 vorgekommen, als ein Paket-Wiederholender auf 2 Metern von Hank Magnuski KA6M und Pacific Packet Radio Society (PPRS) in Betrieb gesetzt wurde. In Übereinstimmung mit der Überlegenheit von DARPA und ARPANET zurzeit wurde das werdende Amateurpaket-Rundfunknetz der AMPRNet im DARPA Stil synchronisiert. Magnuski hat vorgeherrscht IP-Adresszuteilungen im 44.0.0.0 Netz für das Amateurradio verwenden weltweit.

Viele Gruppen von Amateurbordfunkern, die für das Paket-Radio bald interessiert sind, haben sich im ganzen Land einschließlich Pacific Packet Radio Society (PPRS) in Kalifornien, Tucson Amateur Packet Radio Corporation (TAPR) in Arizona und Amateur Radio Research and Development Corporation (AMRAD) in Washington, D.C geformt.

Vor 1983 bot TAPR das erste TNC verfügbare in der Bastelsatz-Form an. Paket-Radio hat angefangen, immer populärer über Nordamerika zu werden, und vor 1984 haben gestützte Anschlagbrett-Systeme des ersten Pakets begonnen zu erscheinen. Paket-Radio hat seinen Wert für Notoperationen im Anschluss an den Unfall eines Verkehrsflugzeugs von Aeromexico in einer Nachbarschaft in Cerritos, Wochenende des Tages der Arbeit von Kalifornien, 1986 bewiesen. Freiwillige haben mehrere Schlüsselseiten verbunden, um Textverkehr über das Paket-Radio zu passieren, das Sprechfrequenzen klar gehalten hat.

Für eine objektive Beschreibung von frühen Entwicklungen im Amateurpaket-Radio, beziehen Sie sich auf den Artikel "Packet Radio in the Amateur Service".

Der grösste Teil der üblichen Anwendung des Paket-Radios ist heute im Amateurradio, um Radiocomputernetze zu bauen. Sein Name ist eine Verweisung auf den Gebrauch des Pakets, das zwischen Netzknoten umschaltet. Paket-Rundfunknetze verwenden das Datenverbindungsschicht-Protokoll der Axt 25, ist auf das X.25 Protokoll-Gefolge zurückzuführen gewesen und hat sich für den Amateurradiogebrauch angepasst.

Kommerzielles Paket-Radio

Viele kommerzielle Operationen, besonders diejenigen, die von der Fahrzeugabsendung Gebrauch machen (d. h. Taxis, Abschleppwagen, Polizei) waren schnell, um den Wert von Paket-Radiosystemen zu bemerken, um einfache bewegliche Datensysteme zur Verfügung zu stellen. Das hat zur schnellen Entwicklung mehrerer kommerzieller Paket-Radiosysteme geführt:

• MDI (1979)
• DCS (1984)
• DRN (1986)
• Mobitex (1986)
• ARDIS (1990)
• CDPD hat Paket-Daten erlaubt, über AMPERE-Analogautotelefon-Netze getragen zu werden
• GPRS ist die Paket-Datenmöglichkeit, die durch das GSM Autotelefon-Netz zur Verfügung gestellt ist

Amateurpaket-Radioevolution

Daten nicht Stimme

Eine der ersten Herausforderungen, die von Dilettanten gesehen sind, die Paket-Radio durchführen, ist, dass fast die ganze Amateurradioausrüstung (und der grösste Teil der kommerziellen/militärischen Überschussausrüstung) historisch entworfen worden sind, um Stimme, nicht Daten zu übersenden. Wie jedes andere Digitalkommunikationssystem, das analoge Medien verwendet, verlangen Paket-Radiosysteme ein Modem. Seitdem die mit dem Modem zu verwendende Radioausrüstung für die Stimme beabsichtigt war, haben frühe Amateurpaket-Systeme AFSK Modems verwendet, die Telefonstandards (namentlich die Glocke 202 Standard) gefolgt sind. Während diese Annäherung gearbeitet hat, war es nicht optimal, weil es einen 25-Kilohertz-FM-Kanal verwendet hat, um an 1200 baud zu übersenden, als es eine direkte FSK Modulation wie der G3RUH verwendet hat, der eine 9600 baud Übertragung in demselben Kanal leicht gemacht wird.

Außerdem sind die Basisband-Eigenschaften des von Stimmenradios zur Verfügung gestellten Audiokanals häufig von denjenigen von Telefonaudiokanälen ziemlich verschieden. Das hat zum Bedürfnis in einigen Fällen geführt, um Vorbetonungs- oder De-Betonungsstromkreise in den Radios und/oder Modems zu ermöglichen oder unbrauchbar zu machen.

Das asynchrone Gestalten

Ein anderes durch frühen "packeteers" gesehenes Problem war das Problem von asynchronen gegen die gleichzeitige Datenübertragung. Zurzeit hatten die meisten Personalcomputer asynchrone RS-232 Serienhäfen für Datenkommunikationen zwischen dem Computer und den Geräten wie Modems. Der RS-232 Standard gibt eine asynchrone Start-Stopweise der Datenübertragung an, wohin Daten in Gruppen (Charaktere) von 7 oder 8 Bit gesandt werden. Leider stellen die einfachen AFSK normalerweise verwendeten Modems kein Zeitsteuerungssignal zur Verfügung, den Anfang eines Paket-Rahmens anzuzeigen. Das hat zum Bedürfnis nach einem Mechanismus geführt, dem Empfänger zu ermöglichen, zu wissen, wenn man anfängt, jeden Paket-Rahmen zu sammeln. Die verwendete Methode wird das asynchrone Gestalten genannt. Der Empfänger sucht nach dem "Rahmengrenzoktett," beginnt dann, die Paket-Daten zu decodieren, der ihm folgt. Ein anderes Rahmengrenzoktett kennzeichnet das Ende des Paket-Rahmens.

Das Teilen des Kanals

Mehrere Daten 'Gespräche' sind auf einem einzelnen Radiokanal im Laufe einer begrenzten Periode möglich.

Stationskonfiguration

Eine grundlegende Paket-Radiostation besteht aus einem Computer oder stummem Terminal, einem Modem und einem Sender-Empfänger mit einer Antenne. Traditionell werden der Computer und das Modem in einer Einheit verbunden, der unheilbar kranke Knotenkontrolleur (TNC), mit einem stummen Terminal (oder Endemulator) hat gepflegt, Daten einzugeben und zu zeigen. Zunehmend, jedoch, übernehmen Personalcomputer die Funktionen des TNC, mit dem Modem entweder eine eigenständige Einheit oder durchgeführt völlig in der Software. Wechselweise vielfache Hersteller (einschließlich Kenwood und Alinco) jetzt Markt tragbare oder bewegliche Radios mit eingebautem TNCs, Verbindung direkt zum Serienhafen eines Computers oder Terminals ohne andere Ausrüstung erlaubend, erforderlich.

Der Computer ist für Betriebsnetzverbindungen verantwortlich, Daten als Pakete der Axt 25 formatierend, und den Radiokanal kontrollierend. Oft stellt es andere Funktionalität ebenso wie ein einfaches Anschlagbrett-System zur Verfügung, um Nachrichten zu akzeptieren, während der Maschinenbediener weg ist.

Schichten

Im Anschluss an das OSI Modell können Paket-Rundfunknetze in Bezug auf die physische, Datenverbindung und Netzschicht-Protokolle beschrieben werden, auf die sie sich verlassen.

Physische Schicht: Modem und Radiokanal

Für das Paket-Radio verwendete Modems ändern sich im Durchfluss und der Modulationstechnik, und werden normalerweise ausgewählt, um die Fähigkeiten zur Radioausrüstung im Gebrauch zu vergleichen.

Meistens ist verwendete Methode eine Audiofrequenzverschiebungsverwenden-Texteingabe (AFSK) innerhalb der vorhandenen Rede-Bandbreite der Radioausrüstung.

Die ersten Amateurpaket-Radiostationen wurden mit dem Überschuss Bell 202 1,200 bit/s Modems, und trotz seiner niedrigen Datenrate, Bell gebaut 202 Modulation ist der Standard für die VHF-Operation in den meisten Gebieten geblieben. Mehr kürzlich, 9,600 bit/s ist ein populärer geworden, obgleich, Alternative mehr technisch fordernd. An HF Frequenzen Bell wird 103 Modulation an einer Rate von 300 bit/s verwendet.

Wegen historischer Gründe basieren alle allgemein verwendeten Modulationen auf einer Idee von der minimalen Modifizierung des Radios selbst, gewöhnlich gerade den Außensprecher oder die Kopfhörer-Produktion direkt zum übersenden Mikrofon-Eingang und Empfänger-Audioausgang direkt zum Computermikrofon-Eingang verbindend. Nach dem Hinzufügen einer Umdrehung der Sender auf dem Produktionssignal ("PTT") für die Sender-Kontrolle hat man ein "Radiomodem" gemacht.

Wegen dieser Einfachheit, und gerade passende Mikrochips in der Nähe die Glocke zu haben, ist 202 Modulation Standardweise geworden, die Paket-Radiodaten im Radio als zwei verschiedene Töne zu senden. Die Töne sind 1200 Hz für Mark und 2200 Hz für den Raum (1000-Hz-Verschiebung). Im Fall von der Glocke 103 Modulation wird eine 200-Hz-Verschiebung verwendet. Die Daten werden mit einem NRZI Muster unterschiedlich verschlüsselt, wo ein Datennullbit durch eine Änderung in Tönen und Daten verschlüsselt wird, wird ein Bit durch keine Änderung in Tönen verschlüsselt.

Weisen, höhere Geschwindigkeiten zu erreichen, als 1,200 bits/s, schließen Sie Verwenden-Telefonmodemchips über das Mikrofon und Audio Stecker ein. Wie man bewiesen hat, hat das mit Geschwindigkeiten bis zu 4800 bit/s das Verwenden des Fax V.27 Modems in der Halbduplexweise gearbeitet. Diese Modems verwenden Phase-Verschiebungstexteingabe, die fein arbeitet, wenn es keine Umfang-Verschiebungstexteingabe, aber mit schnelleren Geschwindigkeiten wie 9600 bit/s gibt, werden Signalpegel kritisch, und sie sind zur Gruppenlaufzeit im Radio äußerst empfindlich. Für diese Systeme wurde von Simon Taylor (G1NTX) und Jerry Sandys (G8DXZ) in den 1980er Jahren den Weg gebahnt. Andere Systeme, die kleine Modifizierung des Radios eingeschlossen haben, wurden von James Miller (G3RUH) entwickelt und haben an 9600 bit/s funktioniert.

Kundenspezifische Modems sind entwickelt worden, die Durchfluss-Raten von 19.2 kbit/s, 56 kbit/s und sogar 1.2 Mbit/s über Amateurradioverbindungen auf FCC erlaubt Frequenzen von 440 MHz und oben erlauben. Jedoch ist spezielle Radioausrüstung erforderlich, um Daten mit diesen Geschwindigkeiten zu tragen. Die Schnittstelle zwischen dem "Modem" und dem "Radio" ist am Zwischenfrequenz-Teil des Radios im Vergleich mit der Audioabteilung verwendet für 1200 bit/s Operation. Die Adoption dieser hohen Geschwindigkeitsverbindungen ist beschränkt worden.

In vielen kommerziellen Datenradioanwendungen wird Audiobasisband-Modulation nicht verwendet. Daten werden durch das Ändern der Sender-Produktionsfrequenz zwischen zwei verschiedenen Frequenzen übersandt (im Fall von der FSK Modulation, andere Stellvertreter bestehen).

Hochleistungsmultimediaradio

Ein bemerkenswertes Detail ist die 2.4 GHz WLAN Band greift teilweise auf einen Amateurwellenbereich über, So kann WLAN Hardware von lizenzierten Amateurbordfunkern an höheren Macht-Niveaus sogleich verwendet werden als die "Lizenz, die freier" Gebrauch erlaubt. Die Beschränkungen, die Amateurradiolizenzen innewohnend sind ("Signal muss frei sein, durch jeden zu erhalten", "übersenden nur zwischen lizenzierten Radiobastlern", und "keiner Verschlüsselung oder anderen Gemütlichkeitstechniken, können verwendet werden", sowie verschiedene zufriedene Beschränkungen) hält das davon ab, eine ansprechende Technik zu sein, um zum Internet in Verbindung zu stehen. Regulierungsdetails unterscheiden sich um die Welt.

Daten verbinden Schicht: Axt 25

Paket-Rundfunknetze verlassen sich auf das Datenverbindungsschicht-Protokoll der Axt 25, ist auf das X.25 Protokoll-Gefolge zurückzuführen gewesen und hat spezifisch für den Amateurradiogebrauch bestimmt. Trotz seines Namens definiert Axt 25 sowohl die ärztliche Untersuchung als auch Datenverbindungsschichten des OSI Modells. (Es definiert auch ein Netzschicht-Protokoll, obwohl das selten verwendet wird.)

Netzschicht

Paket-Radio ist meistenteils für direkte, Tastatur-zu-Tastatur-Verbindungen zwischen Stationen, entweder zwischen zwei lebenden Maschinenbedienern oder zwischen einem Maschinenbediener und einem Anschlagbrett-System verwendet worden. Keine Netzdienste über den Daten verbinden sich Schicht sind für diese Anwendungen erforderlich.

Um automatisierte Routenplanung von Daten zwischen Stationen (wichtig für die Übergabe der elektronischen Post) zur Verfügung zu stellen, sind mehrere Netzschicht-Protokolle für den Gebrauch mit der Axt 25 entwickelt worden. Am prominentesten unter diesen sind NET/ROM & TheNET, hat sich, FlexNet und TexNet ERHOBEN.

Im Prinzip kann jedes Netzschicht-Protokoll einschließlich des allgegenwärtigen Internetprotokolls verwendet werden.

Siehe auch

• AMPRNet
• Automatisches Paket-Melden-System
• D-STERN
• Liste von Paket-Radioknoten
• Amateurpaket-Radio von Tucson
• Winlink
• Spartanisches Paket-Radioexperiment - Ein Experiment hat vorgehabt, das Verfolgen von Satelliten über das Amateurpaket-Radio zu prüfen, das auf der Raumfähre-Mission STS-72 geweht ist.

Referenzen

Links

• Verbindungszugriffsprotokoll der Axt 25 für das Amateurpaket-Radio: die offizielle Spezifizierung, vom Amateurpaket-Radio von Tucson
• "Paket-Radio Physische Schicht" Nützliche Zeichen, die von N1VG während der Entwicklung von OpenTracker TNC/APRS Knoten genommen sind
• Pazifische Paket-Radiogesellschaft
• Schnelle Paket-Systeme
• Amateurfunk Indien digitale häufig gestellte Fragen
• San Francisco Paket-Radionetz
• 44.0.0.0
• AMRAD
• Paket-Radio: Allgemeiner Tutorenkurs, aktuell (2010).
• Paket-Radio auf HF: Ausgezeichnete Erklärungen auf diesem Gebiet, gewöhnlich schlecht dokumentiert.