パケット通信：AX.25プロトコル。スキーム、説明

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パケット通信：AX.25プロトコル。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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25 つ以上の通信相手の間でアマチュア無線でパケット通信を行う場合、交換プロトコルと呼ばれる確立された手順に従って情報の交換が行われます。この場合、アマチュア無線専用の X.25 プロトコルの改訂版である AX.XNUMX プロトコルが使用されます。 Exchange プロトコルには XNUMX つのレベルがあります。無線チャネル操作手順の全体のロジックは、第 XNUMX レベルで説明されています。実際には、通常、コンピューターとトランシーバーの間に配置された特別なパケット通信コントローラー (TNC) によって実装されます。

AX.25 交換プロトコルは、占有制御を備えた通信チャネルへの複数 (複数) アクセスを提供します。すべてのステーションは等しいと見なされます。ステーションの TNC は、起動前にチャネルが空いているかどうかをチェックします。使用中の場合は、チャンネルが空くまでチェックされ、空いた後でのみ、ステーションの送信が開始されます。

パケット通信では、メッセージはブロック - フレームで送信されます。情報に加えて、フレームには、フレームの目的に関するデータ、メッセージが通過する必要がある送信者、受信者、リレーのアドレス、および受信したフレームの正確性を確認できるチェックサムが含まれています。

フレーム形式。完成した各情報がフレームを表します。特定の形式があります。

各フレームは、フラグと呼ばれる一意のビットシーケンス 01111110 で始まり、フレームの開始を認識することができます。次に来るのは、サイズが 14 ～ 70 バイトのアドレスフィールド、制御 - 0 バイト、情報 - 256 ～ 2 バイト、制御 - XNUMX バイトです。

プロトコルの第 XNUMX レベルであるネットワークを使用すると、情報フィールドの一部として機能する追加の識別フィールドが形成されます。フレームもフラグで終了します。

パケット通信：AX.25プロトコル

フラグフィールド。すでに述べたように、フラグフィールドは一意のビットシーケンス 01111110 です。同じシーケンスがフレームの後半に発生した場合、通信相手がそれをパケットの終了のサインと見なさないようにするために、ビットシーケンスの後にゼロが挿入されます。 XNUMX 番目のビット。

住所フィールド (図 2)。 XNUMX ～ XNUMX 個のアマチュア無線コールサインを含めることができます。最も単純なケースは、XNUMX つのコレスポンデントが直接やり取りする場合の XNUMX つのコールサインです。これらの特派員が無線の視界から外れている場合、他のオペレーターのステーションをリピーターとして使用できます。 XNUMX 行に最大 XNUMX 個まで含めることができます。アドレスにはリピーターのコールサインも収録

パケット通信：AX.25プロトコル

分野。したがって、受信者、送信者、およびリレーの XNUMX つのサブフィールドに分割されます。入力するコールサインは XNUMX 文字までです。コールサインの長さが XNUMX 文字未満の場合、適切な数のスペースが埋め込まれます。

各サブフィールドのコールサインの後には、二次局識別子が続きます。これは0から15までの数字です。事業者が複数のパケット通信局、BBS設備、NET/ROMを持っていることを意味します。通常、オペレーター自身が番号なしまたは番号2のコールサインで作業し、「メールボックス」とハブステーションのコールサインに9から10までの番号が追加され、信号がNET / ROMを通過するときにパケットが通過したノードステーションの数に応じて、15 ～ XNUMX。

バイナリ形式の識別子の番号は、各コールサインに続くバイトの 2 番目から XNUMX 番目までの XNUMX ビットを使用します。図上。図２において、これらのビットはＳＳＩＤ（ＳＥＣＯＮＤＡＲＹＳＴＡＴＩＯＮＩＤＥＮＴＩＦＩＥＲ）として指定される。このバイトの最初のビットは、アドレスフィールドの終わりのサインとして使用されます。 XNUMX で指定されている場合、これはアドレスフィールドの最後のバイトのサインです。 XNUMX 番目と XNUMX 番目のビットには特定の用途はなく、ユーザーの同意によってローカルネットワークで使用できます。送信者および受信者サブフィールドの XNUMX 番目のビットはゼロに設定されます。リレーサブフィールドでは、パケットがリレーを通過した場合は XNUMX で示され、そうでない場合は XNUMX で示されます。

パケット通信：AX.25プロトコル

リピータビットの設定は、互いの無線可視ゾーンに配置されたリピータが、パケットの送信順序に従い、パケットの送信者によって指定された順序で厳密にこの手順を実行するために必要です。

コントロールフィールド。これには、メッセージの宛先を判別するために使用されるフレームタイプ情報が含まれています。すべてのパケットフレームは、次の XNUMX つの主なタイプに分けることができます。I - シンボリックまたはデジタル情報を含む情報フレーム。 S - フレームが受信されたことを確認するサービス、または次の情報フレームの発行要求を含むサービス。 U - 番号なしフレーム - 接続切断要求。ビーコン信号もこのタイプに属します。

さらに、このフィールドには、送信されたフレームの番号、またはメッセージの受信が確認された場合は、通信相手の TNC が受信する準備ができている次のフレームの番号が含まれます。このような番号付けが導入されたのは、XNUMX から XNUMX までの複数のフレームがチャネルを介して連続して送信される可能性があり、障害が発生した場合に整理するのに役立つからです。いずれかのフレームでエラーが発生した場合、受信側コントローラーは送信側コントローラーに、まだ受信されていないか、エラーで受信されたフレーム番号を受信する準備ができていることを通知します。たとえば、あるステーションが別のステーションに XNUMX つのパケットを続けて送信し、XNUMX 番目のパケットを受信したときにエラーが発生した場合、機械語から人間の言語に翻訳された受信者のコントローラーは、送信者に「XNUMX 番目のパケットを受信する準備ができました。 "

情報フィールド。これには最大 256 バイトの有用な情報が含まれており、コードで提示され、特派員が受信すると、アマチュアステーションのコンピュータディスプレイ画面に表示されます。

情報フィールドの最初のビットは、独立したサブフィールド (プロトコル識別子) として機能することがあります。これは、パケットが NET / ROM を通過するときに、XNUMX 番目のネットワーク層を使用しているときに発生します。

制御フィールドは、無線交換の正確性をチェックするのに役立ちます。これは、ISO 6 (HDLC) - International Orqa-nization Standardization, Hiqht - Level Data Link Control Procedures の推奨事項に記載されているアルゴリズムに従って、多項式 XI5 + + XI2 + X1 + 3309 を使用して計算される XNUMX 桁の数値です。 .

送信者の TNC は、フレーム全体の no checksum を計算し、それをフレームの最後に配置します。受信側では、同じアルゴリズムに従って再度計算され、フレームの最後に配置された合計と照合されます。これら XNUMX つの数値が一致する場合、フレームは正しく受信されたと見なされます。

チェックサムを計算するには、ハードウェアとソフトウェアのいくつかの方法があります。ハードウェア方式では、フレームは特定のデバイス（加算器）を通過し、その結果、チェックサムである特定の数がそのレジスタに書き込まれます。 XNUMX 番目の方法は、特別なプログラムを使用してカウントすることです。この場合、フレームは最初に polyst によって RAM に受信され、次にカウントが行われます。最初の方法は高性能を実装しますが、追加のハードウェアが必要です。 XNUMX 番目の方法はパフォーマンスが低下しますが、追加のハードウェアコストは必要ありません。

AX.25 プロトコルを実装するために、パケット通信ステーションの構造がどのように見えるべきかを思い出してください。図（図3）から、ステーションにはコンピュータ、TNC、トランシーバ、およびアンテナフィーダデバイスが含まれていることがわかります。

コンピュータは、ほとんど誰でも使用できます。

ソ連とカナダのスキーでのパケット通信の実験では、「Robotron 1715」、「Radio-86RK」、BK-0010 の PC がテストされました。海外でパケット通信方式を採用しているパソコンは、IBM PC、COMMODORE 64、TANDY、APPLEなどが主流で、パケット通信の可能性を広げる強力なソフトウェアが開発されています。

パケット通信用のコンピュータを選択する際に不可欠な条件の 2 つは、C232 インターフェイス規格 (RS86) に従って動作するシリアル交換チャネルが存在することです。ご存じのとおりRadio-3RKにはそのようなチャンネルがありませんので、RAXNUMXAUではこのチャンネルを模した専用番組「ターミナル」を開発しました。

パケット通信局での作業では、オペレータがキーボードで情報を入力すると、モニタ画面に記号として回答が表示されます。オペレーターが送信する情報は、TNC へのコマンドか、通信相手向けのテキストのいずれかです。

キーが押されると、コンピュータはそのキーに対応するコードを決定し、シリアルリンクを介して送信します。このチャネルでの交換はバイト単位で行われます。送信されるバイトのタイプを図 4 に示します。 7. 送信されたバイトを特徴付けるいくつかのパラメータは異なる場合がありますが、TNC とコンピュータで設定されたパラメータが一致している必要があります。それらは次のパラメータによって特徴付けられます。情報語長 (8 または 50 ビット)、奇数または偶数パリティ、開始ビット (75)、テーブルビット (150、300、または 1200)、ボーレート (2400、4800、9600、XNUMX、XNUMX、XNUMX、XNUMXまたは XNUMX bps）。

このインターフェイスで使用される電圧レベル: 3 - +12 から +3 V、ゼロ - -12 から -XNUMX V。コンピューターからの方向の情報は TXD ラインを介して送信され、反対方向は RXD ラインを介して送信されます。、さらに、CTSとRTSのXNUMXつの追加のラインがあり、これを介して、コンピューターまたはTNCが次のバイトを受信する準備ができていることを示す信号が送信されます。 TXD ラインでバイトを送信する前に、コンピュータは CTS ラインをチェックします。その信号レベルがTNCがバイトを受信する準備ができていることを特徴付ける場合、コンピューターはそれを送信し、そうでない場合はレベルの変化を期待します。同様の手順が、RXD ラインを使用して情報バイトを送信し、RTS ラインを使用して準備状況をチェックする TNC によって実行されます。

TNC が受信する一連の数バイトは、無線で送信されるコマンドまたは情報である可能性があります。最初のケースでは、コマンドがデコードされて実行されます。25 番目のケースでは、AX.1 プロトコルに従ってフレームが形成され、標準コードから NRZ-0 コードに転送されます (非ゼロ反転)。この規格では、信号の物理レベルの遷移は、送信されたビットのシーケンスで 5 が発生した場合に発生すると規定されています. このプロセスを説明するタイミング図を図 1 に示します. これは元のパッケージを示しています。これも NRZ-XNUMX コードの形式です。

通常、モデムは構造上、TNC と同じパッケージで作成されます。そのデジタル部分は、原則として、フレームのアセンブラー/ディスアセンブラーと呼ばれます。フレームアセンブラー/ディスアセンブラーとモデムは 1 本の線で相互接続されています。チャネルに関する復調器からの信号はビジーです。

モデムは、変調器と復調器の 1 つのデバイスの集まりです。パケットを送信する前に、フレームアセンブラー/ディスアセンブラーは、PTT ライン上の信号を使用してモデムをオンにし、TXD ライン経由で NRZ-1 コードのフレームを送信します。変調器は、受信したシーケンスを 2 つのサウンド周波数で満たします。 XNUMX は FXNUMX 周波数に対応し、XNUMX は FXNUMX 周波数に対応します。音声周波数で変調された信号は、MLC ラインを介して送信機のマイク入力に供給されます。

フレームが受信されると、オーディオ周波数で満たされた一連のパルスが、トランシーバーの出力から EAR ラインを介して復調器の入力に供給されます。復調器は逆のプロセスを実行します。つまり、NRZ-1 コード形式のフレームであるオーディオ周波数パルスのシーケンスからエンベロープを抽出します。このフレームは、パッケージアセンブラー/逆アセンブラーに入ります。周波数 F1 または F2 のいずれかによって変調された信号がチャネルに現れると同時に、特別な検出器がトリガーされ、チャネルがビジーであることを示す信号が出力に生成されます。

PTT信号は、変調器をオンにするだけでなく、別の機能を実行します。これは、トランシーバーを受信から送信に切り替えるトランジスタスイッチを制御します。

アマチュア無線のパケット通信で使われるモデムには、短波用と超短波用の300種類があります。 HFは単側波帯変調を使用し、無線チャネルでの伝送速度は200ビット/秒ですが、1850と1650に対応するオーディオ周波数の間隔はXNUMX Hzである必要があります。変調周波数は異なる場合があります。しかし、ヨーロッパのラジオ局の運用周波数を読み取る便利さから、XNUMX が XNUMX Hz に対応し、XNUMX が XNUMX Hz に対応するという規格が採用されています。

超短波では、1200Hzの周波数分離で1000ビット/秒の伝送速度で動作します。原則として、VHF では周波数変調が使用されるため、周波数は厳密に固定する必要があります。ゼロは 1200 に対応し、単位は 2200 Hz に対応することが認められています。

結論として、承認段階にあるソ連連邦準備制度によって開発されたアマチュア無線局の運用に関する新しい指示の草案には、アマチュアパケット通信が同等の権利として含まれていることをお知らせします。

著者: E.ラブティン (RA3APR); 出版物: N. ボルシャコフ、rf.atnn.ru

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