Что такое пакетная радиосвязь

Что такое пакетная радиосвязь

     Радиосвязь возникла  и  долгое  время использовалась для передачи
информации с помощью специальных кодов.  Наиболее известный из  них  -
так  называемый  код  Морзе.  При  передачи  текста кодом каждая буква
передается в виде определенной последовательности длинных  и  коротких
сигналов - тире  и  точки.  В  настоящее время,  несмотря на появление
голосовой связи,  кодовая передача продолжает  широко  использоваться,
так   как  имеет  два  больших  преимущества.  Первое  -  это  большая
помехозащищенность или возможность передачи на  большие  расстояния  и
второе  - возможность получения и сохранения копии сообщения на бумаге
или другом носителе.
     Первые передачи велись ключом, оператор должен был сам посылать и
принимать коды. Затем стали использоваться телетайпы, аппараты похожие
на  пишущую  машинку,  когда  для  передачи  буквы нужно только нажать
соответствующую клавишу,  а необходимый код создается телетайпом. Сна-
чала  это был радиотелетайп (RTTY - Radio TeleTYpe) со скоростью пере-
дачи 45 бод -знаков (тире или точек) в секунду, такой же, как применя-
ется до сих пор в коммерческой проводной и радиосвязи.
     Такая аппаратура гораздо удобнее  простого  ключа,  но  если  при
передаче  буква терялась или искажалась,  то это выяснялось только при
чтении принятого текста и требовалась повторная  передача  испорченной
части  текста.  Даже  если  радиолиния устойчива и связь надежна,  при
появлении любой помехи происходит  сбой,  часть  информации  теряется,
приходится передавать все снова.
     По мере   развития    электронной    техники,    компьютеров    и
микропросессоров   появилась   возможность  автоматизировать  контроль
правильности передачи. Если передача производится блоками определенной
длинны,   то   вместе  с  текстом  может  быть  передано  и  некоторое
контрольное число, позволяющее проверить правильность блока. Для этого
каждому  символу -букве или цифре ставится в соответствие определенное
число.  Такая таблица называется кодовой таблицей или кодом. Старейший
код  - код Морзе,  но он используется для передачи данных ключом.  Для
передачи данных с помощью телетайпа используется код называемый  МТК-2
(Международный Телеграфный Код).  В нем используется 5 двоичных знаков
(точка/тире или ноль/единица) для каждого символа и и кодовая  таблица
содержит 32 позиции, от 0 до 31.
     С появлением компьютеров стал применяться новый вид кодов - ASCII
.  ASCII  -  это  сокращенное  название  компьютерных  кодов,  которые
используются в ЭВМ фирмы IBM (American Standart Code  for  Information
Interchange).  В  этом  коде  используется 7 или 8 двоичных знаков для
каждого символа и таблица содержит 128 или 256 позиций. Такой набор из
7  или  8 двоичных знаков необходимый для представления одного символа
называется байтом, а один двоичный знак - битом.
     Для контроля   правильности   передачи   можно  складывать  числа
соответствующие  передаваемым  символам  и  полученную  сумму  (   она
называется   контрольной   суммой  -FCK)  также  передать.  Получатель
информации по принятому тексту опять  вычисляет  контрольную  сумму  и
сравнивает ее с той,  которая была вычислена при передаче.  Если текст
принят без ошибок,  то эти суммы совпадут,  если произошла ошибка,  то
они будут отличаться. В этом случае нужно попросить передать весь блок
еще раз.
     Впервые такой  метод  радиолюбители  начали  использовать в новый
виде связи  -  AMTOR  .Информация  в  этом  виде  цифровой  радиосвязи
передается   небольшими  порциями  (пакетами)  по  5  символов.  После
передачи  каждой  порции  передающая  станция   выключается   и   ждет
подтверждения правильности принятого пакета.  Если приемная станция не
приняла эту порцию,  или приняла неправильно, она сообщает об ошибке и
передающая  станция повторяет тот же самый пакет из 5 символов.  И так
до тех пор,  пока принимающая станция не подтвердит,  что она  приняла
все  правильно.  С  помощью  AMTOR  стало возможным со 100%  гарантией
передавать любые тексты ,  программные файлы,  бюллетени и так  далее.
Скорость  передачи  в AMTOR 100 бод,  но за счет того,  что происходит
остановка  передачи  и  ожидания  подтверждения,   реальная   скорость
передачи получается около 15-20 бод.
     Конечно, при современном  уровне  развития  компьютерной  техники
радиолюбители  не  могли  смириться  с  такими скромными возможностями
цифровой  радиосвязи   и   в   мае   1974   года   в   Монреале   была
продемонстрирована  первая  линия  пакетной  компьютерной  радиосвязи.
Пакетная радиосвязь  (Packet  Radio),  или  сокращенно  "  пакет",  по
принципам  похожа  на  AMTOR,  а  отличие в том,  что пакет информации
содержит не 5 символов,  а может менять свою длину, максимальная длина
пакета может быть 256 символов.
    Чтобы такая система стала универсальной и позволяла  устанавливать
связь  незнакомым  радиолюбителям,  все  участники должны использовать
единую структуру  передаваемого  блока  (пакета).  Описание  структуры
пакета называется протоколом. Как уже говорилось, первоначально пакеты
и протоколы были созданы для передачи данных между ЭВМ.  Один из таких
протоколов,   называемый  Х25  был  принят  за  основу  протокола  для
радиолюбительской связи, который получил название АХ25.
Описание протокола АХ25 приведено в приложении.
     Скорость передачи также больше :  300 бод на  коротких  волнах  ,
1200  бод  на УКВ .  Сейчас применяются новые методы ,  новые скорости
передачи,  и уже довольно много радиостанций работают на скорости 2400
бод,  9600  бод.  Существуют  также  линии  связи на УКВ со скоростями
передачи  56  килобод.  Для  того,  чтобы  все  цифровые  радиостанции
понимали друг друга,  был в 1984 году был создан протокол обмена AХ 25
, устанавливающий для всех радиолюбителей единые правила  формирования
цифровой последовательности сигналов.
    Скорость передачи  возросла до 100,  а в некоторых линиях связи до
300 бод, cтала возможной передача не только текстовой информации, но и
компьютерных программ по радиолюбительскому эфиру.
     Радиолюбительская пакетная  связь  призвана  не  заменить   собой
традиционные виды связи (телеграф - CW,  телефон - AM, SSB и проч.), а
дать  возможность  пользоваться  всемирным  банком   радиолюбительской
информации  и  пересылкой персональной радиолюбительской почты в любые
уголки   земного   шара.   В   значительной    мере    она    заменяет
радиолюбительские печатные бюллетени и журналы.
     В настоящее    время    создана    и    надежно     функционирует
радиолюбительская сеть пакетной связи, так называемая, Packet Bulletin
Board System (PBBS).  В ее состав входят локальные сети в  УКВ  и  ДЦВ
диапазонах,  которые  обьединены между собой линиями дальней КВ связи.
Локальные  сети,  как  правило,  базируются   на   применении   мощных
электронных  почтовых  ящиков,  так  называемых  МЕЙЛБОКСОВ (Mailbox),
ретрансляторов-ДИДЖИПИТЕРОВ (Digipeater) и  ретрансляторов  с  сетевой
программой   типа   НЕТ-РОМ   (Net-ROM).   В  состав  пользовательской
аппаратуры входят УКВ-ЧМ радиостанции мощностью передатчиков 1-5  ватт
на одну из частот 144.675,  144.650 и 144.625 МГц, контроллер пакетной
связи  TNC  (Terminal  Node  Controller),  компьютер  с   терминальной
программой и средствами хранения информации.
     На линиях   дальней   КВ   связи   используются,   как   правило,
промышленные  трансиверы,  обладающие  высокой  стабильностью частоты,
(+-10 Гц за сутки), мощностью 100-200 Ватт. Функционально КВ трансивер
обьединен  в  общий  узел  связи  с  мейлбоксом  (рис.2)  или иногда с
нет-ромом,  управляется программой мощного компьютера и  иногда  имеет
возможность по отдельной программе менять частоты, диапазон, а антенна
изменять направление на корреспондентов.
     Недостатком КВ  линий  является их малая пропускная способность и
зависимость от солнечной активности. Поэтому сейчас развернуты большие
работы  по  включению  в  сеть радиолюбительских спутников.  Несколько
таких ИСЗ серии  PACSAT  уже  успешно  функционирует.  Разрабатывается
программное обеспечение  и создаются специальные устройства сопряжения
космических  и  наземных  средств   автоматической   связи.   Начинает
применяться на КВ и новый вид цифровой радиосвязи - PACTOR,  вобравший
в себя преимущества "пакета" и AMTOR.
     В нашей   стране   в   марте  1990  года  радиолюбители  получили
возможность выйти на "пакет". По этой причине у нас пока не существует
стройной  сети  пакетной  связи,  практически отсутствует аппаратура .
Наши  радиолюбители  могут   пользоваться   главным   образом   только
самодельной или зарубежной аппаратурой.

     Мейлбокс - это  узел  связи  сети  электронной  почты.  Он  умеет
принимать,  пересылать по заданным радиоадресам,  хранить сколь угодно
долго и выдавать по радиоэфиру персональные  сообщения  -  электронные
письма.  Иногда  мейлбокс  называют  PBBS  или  просто  BBS.  Он умеет
принимать,  пересылать и хранить циркулярные сообщения - бюллетени для
всех пользователей или для определенной группы лиц.  Умеет сортировать
сообщения по заданной тематике и еще многое другое.  Такое "хранилище"
сообщений обычно называют информационным банком .
     В радиолюбительском мире существует тысячи мейлбоксов.  Далеко не
все  они  одинаковые.  Есть  мощные,  с  большой  памятью  и  большими
функциональными возможностями.  Есть маленькие с  об'емом  памяти  3-5
страниц  (8-16 Килобайт),  с минимальными возможностями по пересылке и
хранению.
     Существует несколько   популярных  программ  мейлбоксов.  Автором
первой из них является  W0RLI.  На базе W0RLI  строились  и  продолжают
совершенствоваться  мейлбоксы   WA7MBL  различных  версий  и  множество
других. В Европе создана многоязычная, многоканальная программа TheBox
коллективом   авторов   сети  Nord  Link  во  главе  с  DF3AV.  TheBox
обеспечивает  одновременную  работу  18  пользователей  в   нескольких
диапазонах.  Причем,  любой  из  пользователей  может выбрать себе тот
язык,  которым  он  лучше  владеет.  К  другим  возможностям  TheBox'a
относятся      способность      сканирования     частот,     установка
"привелегированных" каналов,  дистанционный контроль и обслуживание по
радио и телефонному каналу.
     В состав мейлбокса,  как отдельный терминал,  входит аппаратура и
программное обеспечение спутниковой пакетной связи.  Терминал работает
как   Gateway   ("шлюз"),   обслуживаемый   оператором.   Используются
низкоорбитальные ИСЗ Майкросат, Уосат, Фуджи. В настоящее время работа
ведется в основном через Фуджи  (FO-20). 
     Каждый мейлбокс  имеет,  как  правило,  надежные  линии  связи  с
несколькими  другими  мейлбоксами  и обменивается по этим линиям связи
радиолюбительской  информацией,  письмами,  бюллетенями,  программными
файлами и т.д.  Это происходит в автоматическом режиме так называемого
"автофорвардинга",   когда   сообщение,    адресованное    конкретному
корреспонденту   или   группе   корреспондентов,   переправляется   по
указанному адресу.  При этом вовсе  не  нужно  указывать,  какой  путь
должно пройти ваше сообщение, адресованное, допустим, корреспонденту в
США.  Вы  должны  только  указать  позывной  вашего  корреспондента  и
позывной  мейлбокса,  которым пользуется ваш корреспондент.  Мейлбоксы
сами определят,  каким путем, через какие почтовые ящики это сообщение
передать , и в конце концов ваш корреспондент это сообщение получит.
     Линии связи между мейлбоксами могут быть как на коротких  волнах,
так  и  на  различных  диапазонах  УКВ  .  В  последнее  время активно
используются линии связи  через  спутники,  как  любительские,  так  и
коммерческие  ,  в  которых  арендуются один или несколько каналов для
радиолюбительских целей.  Таким образом все мейлбоксы связаны в единую
информационную  сеть,  и  любой  корреспондент  может  переслать  свое
послание в  любой  уголок  земного  шара.  Точно  также  происходит  в
электронной   почте  E-MAIL,  но  только  связь  в  электронной  почте
осуществляется по проводам ,  по  наземным  и  спутниковым  телефонным
каналам,  здесь  же  это  происходит  по  эфиру  на  радиолюбительских
частотах.  Существует  уже   достаточно   много   узлов,   соединяющих
коммерческую  электронную  почту  с радиолюбительскими сетями пакетной
связи. Через них можно послать свое сообщение и не радиолюбителю.
     Часто бывает   так,   что  радиолюбитель  не  может  связаться  с
мейлбоксом напрямую,  так как находится далеко от него,  или  мощность
его  передатчика слишком мала,  или антенна - очень плохая,  например,
находящаяся внутри комнаты.  В таких случаях используются  ДИДЖИПИТЕРЫ
(Digipeater - цифровой ретранслятор). Диджипитер в простейшем случае -
это TNC  плюс  радиостанция.  TNC  запрограммирован  для  того,  чтобы
ретранслировать  пакеты  информации  от  одной радиостанции к другой и
обратно.  Диджипитеры,  как и голосовые репитеры,  устанавливаются  на
высокие  точки,  делается  хорошая аппаратура,  хорошие антенны,  так,
чтобы через него  могли  связаться  все.  В  принципе,  любая  станция
пакетной  связи  может  работать  как  диджипитер,  причем  эта работа
совершенно не будет мешать работе  станции  в  обычном  режиме.  Таким
образом,  если  вы  не  можете  связаться  с мейлбоксом или каким-либо
корреспондентом напрямую,  вы можете использовать один  или  несколько
диджипитеров  и  через такую цепочку передавать ваши сообщения.  Более
сложные диджипитеры используют специальное программное  обеспечение  и
компьютер,   они   называются   "шлюзами"  (Gateway).  Они  не  просто
ретранслируют пакеты,  а работают по специальной программе и выполняют
несколько функций. Работа через шлюз описана в приложении.