Радиомодемы / Пакетные радиомодемы. Общие сведения.

ПАКЕТНЫЕ РАДИОМОДЕМЫ

Передача данных по радиоканалу во многих случаях надёжнее и дешевле, чем передача по коммутируемым или арендованным каналам, и особенно по каналам сотовых сетей связи. В ситуациях, в связи с отсутствием развитой инфраструктуры связи, использование радиосредств для передачи данных часто является единственно разумным вариантом организации связи. Сеть передачи с использованием радиомодемов может быть развёрнута практически в любом географическом регионе. В зависимости от используемых радиостанций такая сеть может обслуживать своих абонентов в зоне радиусом от единиц до сотен километров. Огромную практическую ценность радиомодемы имеют там, где необходима передача небольших объёмов информации (документов, справок и т.д.).

Радиомодемы часто называют пакетными контроллерами (TNC - Terminal Node Controller) по причине того, что в их состав входит спец. контроллер, осуществляющий обмен данными с компьютером, управление форматирование кадров и доступом к общему радиоканалу в соответствии с реализованным методом множественного доступа. Радиомодемы ориентированы для работы в едином радиоканале со многими пользователями (в канале множественного доступа), а не в канале "точка - точка" (модем для коммутируемых линий).

Стандарт AX.25

Рекомендация AX.25 устанавливает единый протокол обмена пакетами, т.е. обязательный для всех пользователей пакетных радиосетей порядок обмена данными. Стандарт AX.25 представляет собой переработанную для пакетных радиосетей версию стандарта X.25.

Особенность пакетных радиосетей заключается в том, что один и тот же радиоканал используется для передачи данных всеми пользователями сети в режиме множественного доступа. Протокол AX.25 предусматривает множественный доступ в канал вязи с контролем занятости. Все пользователи сети считаются равноправными. Прежде чем начать передачу радиомодем "слушает" свободен или нет канал. Если занят, то передача откладывается до момента его освобождения. Возможно, что в этот же момент начнёт передачу и другой модем. В этом случае произойдёт наложение сигналов, в результате чего данные серьёзно исказятся. Передающий радиомодем узнает об этом получив отрицательное подтверждение от принимающего или в результате тайм-аута. В такой ситуации он обязан повторить передачу.

При такой связи информация в кадре передаётся в виде отдельных блоков - кадров. В основном их формат соответствует протоколу HDLC, но есть отличия.

Формат кадров

Согласно Рекомендации AX.25 кадры подразделяются на служебные и информационные и имеют следующий формат:

FLAG	ADRES	CONT	CRC-16	FLAG
01111110	14-17 байт	1 байт	2 байта	01111110

FLAG	ADRES	CONT	INFORM	CRC-16	FLAG
01111110	14-17байт	1 байт	до 256 байт	2 байта	01111110

Начало и конец кадра отмечаются кадрами FLAG, т.е. комбинациями вида <01111110>, что облегчает приём кадра на фоне помех. Поле адреса ADRES содержит адреса отправителя, получателя и станций-ретрансляторов, если таковые имеются. Поле управления CONT определяет тип кадра: информационный или служебный. Длина информационного поля INFORM, представляющая собой пакет сетевого уровня, в пакетных радиосетях обычно не превышает нескольких сотен байт.

При реализации сетевого (третьего) уровня протокола AX.25 используется поле определённого протокола, кот. выступает как часть информационного поля и является необязательным.

Контрольное поле кадра (CRC-16) предназначено для обнаружения ошибок в кадре при его передаче.

Физическая реализация радиомодемов

Обычно станция пакетной связи включает в себя компьютер, радиомодем (TNC - контроллер) и радиостанцию УКВ или КВ-диапазона.

Компьютер взаимодействует с радиомодемом посредством одного из известных интерфейсом DTE-DCE. Практически всегда применяется интерфейс RS-232. Передаваемые данные из компьютера в радиомодем могут быть либо командой, либо информацией для передачи. В первом случае команда декодируется и исполняется, во втором - формируется кадр в соответствии с протоколом AX.25. Перед непосредственной передачей кадра последовательность его битов кодируется линейным кодом без возврата к нулю NRZ-I (Non Return to ZeroInverted).

Пакетный радиомодем представляет собой совокупность двух устройств: собственно модема и контроллера TNC. Контроллер и модем связаны между собой четырьмя линиями: TxD - для передачи кадров в коде NRZ-I, RxD - для приёма кадров от модема в коде NRZ-I, PTT - для подачи сигнала включения модулятора и DCD - для подачи сигнала занятости канала с модема контроллеру. Обычно модем и пакетный контроллер конструктивно выполняются в одном корпусе.

Перед передачей кадра контроллер включает модем с помощью сигнала по линии PTT, а по линии TxD посылает кадр в коде NRZ-I. Модем модулирует получаемую информацию в соответствии с принятым способом модуляции. Промодулированный сигнал с выхода модулятора поступает на микрофонный вход MIC передатчика.

При приёме кадров модулированная последовательность импульсов несущая поступает с выхода EAR приёмника радиостанции на вход демодулятора. С демодулятора принятый кадр в виде последовательности импульсов в коде NRZ-I поступает в контроллер пакетного радиомодема.

Одновременно с появлением в канале сигнала в модеме срабатывает специальный детектор, вырабатывающий на своём выходе сигнал занятости канала. Сигнал PTT, помимо включения модулятора, также выполняет функцию переключения мощности передачи.

В пакетной радиосвязи на базе типовых радиостанций применяется два способа модуляции для КВ и УКВ. На КВ используется однополосная модуляция для формирования канала тональной частоты в радиоканале. Для передачи данных применяется частотная модуляция поднесущей в полосе частот телефонного канала 0,3 до 3,4 кГц. Значение частоты поднесущей может быть различной, а резонанс частот всегда равен 200 Гц. В таком режиме обеспечивается скорость передачи, равная 300 бит/с. В Европе обычно используется частота 1850 Гц для передачи "0" и 1650 для "1".

В УКВ диапазоне чаще работают на скорости 1200 бод при использовании частотной модуляции с резонансом поднесущих частот 1000 Гц. Принято, что "0" соответствует частота 1200 Гц, и "1" - 2200 Гц. Реже в УКВ диапазоне применяют относительную фазовую модуляцию (ОФМ). В этом случае достигаются скорости передачи 2400, 4800, а иногда 9600 и 1920 бод. (Максимальная мне известная скорость составляет 76800 бод)

Разработка и оформление Андрея Александровича Борисенко aka ICE.
По всем вопросам просьба писать мне на icenet (at) narod.ru