Введение
Форма любительской радиосвязи для передачи данных с использованием протокола AX25.
В цифровом радио, пакетная радиосвязь – это применение методов коммутации пакетов к цифровой радиосвязи. Пакетная радиосвязь использует протокол коммутации пакетов, в отличие от протоколов коммутации каналов или сообщений, для передачи цифровых данных по радиоканалу. Пакетная радиосвязь часто используется радиолюбителями. Протокол AX.25 (Amateur X.25) был разработан на основе протокола канального уровня X.25 и адаптирован для использования в любительской радиосвязи. Каждый пакет AX.25 включает в себя позывной отправителя, что соответствует требованиям FCC США по идентификации любительской радиостанции. AX.25 позволяет другим станциям автоматически ретранслировать пакеты для увеличения дальности передачи. Любая станция передачи данных может выступать в роли диджипитера, соединяя удаленные станции друг с другом через временные сети. Это делает пакетную радиосвязь особенно полезной для экстренной связи. Пакетная радиосвязь может использоваться в мобильной связи. Некоторые мобильные станции периодически передают свои координаты, используя автоматическую систему отчетности о пакетах (APRS). Если пакет APRS принимается станцией-шлюзом ("igate"), отчеты о местоположении и другие сообщения могут быть направлены на интернет-сервер и сделаны доступными на общедоступной веб-странице. Это позволяет радиолюбителям отслеживать местоположение транспортных средств, пешеходов, стратосферных шаров и т.д., а также получать телеметрию и другие сообщения со всего мира. Некоторые реализации пакетной радиосвязи также используют выделенные каналы точка-точка, такие как TARPN. В таких случаях появились новые протоколы, такие как протокол второго уровня с улучшенными характеристиками (IL2P), поддерживающий прямое исправление ошибок для зашумленных и слабых каналов связи.
История
Ранние виды цифровой радиосвязи включали телеграфию (с использованием кода Морзе), телепечать (с использованием кода Бодо) и факсимильную связь.
Алоха и PRNET
Поскольку радиосхемы по своей сути обладают топологией сети вещания (то есть многие или все узлы подключены к сети одновременно), одной из первых технических проблем при реализации пакетных радиосетей стал контроль доступа к общему каналу связи для предотвращения коллизий сигналов. Профессор Норман Абрамсон из Гавайского университета возглавил разработку пакетной радиосети, известной как ALOHAnet, и провёл ряд экспериментов, начиная с 1970-х годов, для разработки методов управления доступом к общему радиоканалу сетевыми узлами. Эта система работала в диапазоне частот UHF со скоростью 9600 бод. В результате этой работы был разработан протокол множественного доступа Aloha. Последующие усовершенствования методов доступа к каналу, внесённые Леонардом Клейнроком и другими в 1975 году, привели Роберта Меткалфа к использованию протоколов множественного доступа с прослушиванием несущей (CSMA) при разработке технологии локальных сетей Ethernet (LAN), которая сейчас широко распространена. В период с 1973 по 1976 год DARPA создала пакетную радиосеть PRNET в районе залива Сан-Франциско и провела серию экспериментов совместно с SRI для проверки возможности использования протоколов связи ARPANET (предшественника Интернета) (впоследствии известных как IP) по пакетно-радиоканалам между мобильными и стационарными узлами сети. Эта система была достаточно продвинутой, поскольку в ней использовались методы модуляции с расширением спектра прямой последовательностью (DSSS) и коррекции ошибок с прямым кодированием (FEC) для обеспечения каналов передачи данных со скоростью 100 кбит/с и 400 кбит/с. Эти эксперименты в целом считались успешными и ознаменовали первую демонстрацию объединения сетей (интернетинга), поскольку в ходе этих экспериментов данные передавались между сетями ARPANET, PRNET и SATNET (спутниковая пакетная радиосеть). На протяжении 1970-х и 1980-х годов DARPA эксплуатировала ряд наземных и спутниковых пакетных радиосетей, подключённых к ARPANET в различных военных и государственных учреждениях.
Пакетная радиолюбовь и AMPRNet
Радиолюбители начали экспериментировать с пакетной радиосвязью в 1978 году, когда, получив разрешение от правительства Канады, Роберт Руло, VE2PY; Брам Франк, VE2BFH; Норм Перл, VE2BQS; и Жак Орсали, VE2EHP из Монреальского клуба радиолюбителей (Монреаль, Квебек), начали экспериментировать с передачей данных в кодировке ASCII по любительским частотам ВЧ (VHF) с использованием самодельного оборудования. В 1980 году Дуг Локхарт VE7APU и Группа цифровых коммуникаций Ванкуверского региона (VADCG) в Ванкувере, Британская Колумбия, начали серийно производить стандартизированное оборудование (контроллеры терминальных узлов) для использования в любительских сетях пакетной радиосвязи. В 2003 году Руло был включен в Зал славы журнала CQ Amateur Radio за его работу над Монреальским протоколом в 1978 году. Вскоре после начала этих работ в Канаде, радиолюбители в США проявили интерес к пакетной радиосвязи. В 1980 году Федеральная комиссия по связи США (FCC) разрешила американским радиолюбителям передавать коды ASCII по любительскому радио. Репитеры могут быть разработаны для пакетной радиосвязи, они называются "дигипитерами". Первое известное использование пакетной радиосвязи в США произошло в Сан-Франциско в декабре 1980 года, когда Хэнк Магнуски KA6M и Тихоокеанское общество пакетной радиосвязи (PPRS) ввели в эксплуатацию пакетный репитер на 2 метра. В соответствии с доминированием DARPA и ARPANET в то время, зарождающаяся любительская сеть пакетной радиосвязи была названа AMPRNet в стиле DARPA. Магнуски получил выделение IP-адресов в сети для использования радиолюбителями по всему миру. Вскоре по всей стране образовалось множество групп радиолюбителей, заинтересованных в пакетной радиосвязи, включая Pacific Packet Radio Society (PPRS) в Калифорнии, Tucson Amateur Packet Radio Corporation (TAPR) в Аризоне и Amateur Radio Research and Development Corporation (AMRAD) в Вашингтоне, округ Колумбия.
К 1983 году TAPR предлагала первый TNC в виде набора для сборки. Пакетная радиосвязь становилась все более популярной в Северной Америке, и к 1984 году начали появляться первые системы электронных досок объявлений, основанные на пакетной радиосвязи. Пакетная радиосвязь доказала свою эффективность в аварийных ситуациях после крушения самолета Aeromexico в жилом районе города Серритос, штат Калифорния, в августе 1986 года. Волонтеры связали несколько ключевых пунктов для передачи текстовых сообщений по пакетной радиосвязи, что позволило сохранить чистоту голосовых частот. Для объективного описания ранних разработок в области любительской пакетной радиосвязи обратитесь к статье "Пакетная радиосвязь в любительской службе".
Ссылка данных
Пакетные радиосети используют протокол канального уровня AX.25, разработанный на основе набора протоколов X.25 и предназначенный специально для использования в любительской радиосвязи. Несмотря на название, AX.25 определяет как физический, так и канальный уровни модели OSI. (Он также определяет протокол сетевого уровня, хотя он используется редко.)
Сеть
Пакетная радиосвязь чаще всего использовалась для организации прямых соединений "клавиатура-клавиатура" между станциями, либо между двумя операторами, работающими в реальном времени, либо между оператором и системой электронных объявлений (BBS). Для этих приложений не требуются сетевые сервисы выше уровня канала передачи данных. Для обеспечения автоматической маршрутизации данных между станциями (что важно для доставки электронной почты) было разработано несколько протоколов сетевого уровня для использования с AX.25. Наиболее распространёнными из этих протоколов сетевого уровня являются NET/ROM, TheNET, ROSE, FlexNet и TexNet. В принципе, может быть использован любой протокол сетевого уровня, включая широко используемый протокол Интернет (IP).