AX.25 - AX.25

AX.25 (Amateur X.25) - это уровень канала передачи данных протокол первоначально полученный из слоя 2 X.25 набор протоколов и разработан для использования любительское радио операторы.[1] Он широко используется в любительских пакетное радио сети.

AX.25 v2.0 и выше занимает уровень канала передачи данных, второй слой Модель OSI. Он отвечает за установление соединений на канальном уровне, передачу данных, инкапсулированных в кадры между узлы, и обнаружение ошибок, вызванных канал связи. Поскольку AX.25 является протоколом до модели OSI, исходная спецификация не была написана для четкого разделения на уровни OSI. Это было исправлено в версии 2.0 (1984 г.), которая предполагает соответствие уровню OSI 2.

AX.25 v2.2 [1] (1998) добавили улучшения для повышения эффективности, особенно при более высоких скоростях передачи данных.[2] Станции могут автоматически согласовывать размеры полезной нагрузки, превышающие предыдущее ограничение в 256 байтов. Расширенные порядковые номера (7 против 3 битов) позволяют увеличить размер окна, количество кадров, которые могут быть отправлены до ожидания подтверждения. «Селективное отклонение» позволяет повторно отправлять только отсутствующие кадры, вместо того, чтобы тратить время на повторную отправку кадров, которые уже были успешно получены. Несмотря на все эти преимущества, несколько реализаций были обновлены с учетом этих улучшений, опубликованных более 20 лет назад. Единственная известная полная реализация v2.2 на данный момент (2020 г.) - это Ужасный волк программное обеспечение TNC.

AX.25 обычно используется в качестве уровня канала данных для сетевого уровня, такого как IPv4, с TCP, используемым поверх этого. AX.25 поддерживает ограниченную форму исходная маршрутизация. Хотя можно построить коммутаторы AX.25, аналогичные принципам работы коммутаторов Ethernet, это еще не сделано.[нужна цитата ]

Технические характеристики

AX.25 не определяет реализацию физического уровня. На практике 1200 бод Bell 202 тона и 9600 бод G3RUH DFSK[3] почти исключительно используются на УКВ и УВЧ. На HF стандартный режим передачи - 300 бод Звонок 103 тона, хотя сегодня AX.25 на ВЧ очень мало используется. На физическом уровне AX.25 определяет только «конечный автомат физического уровня» и некоторые таймеры, связанные с задержками переключения передатчика и приемника.

На канальном уровне AX.25 использует HDLC синтаксис и процедуры кадра. (ISO 3309)[4] кадры передаются с NRZI кодирование. HDLC определяет синтаксис, но не семантику адресного поля переменной длины кадра. AX.25 указывает, что это поле подразделяется на несколько адресов: адрес источника, ноль или более адресов ретранслятора и адрес назначения со встроенными полями управления для использования ретрансляторами. Чтобы упростить соблюдение правил радиолюбительства, эти адреса берутся из позывных станций источника, назначения и ретранслятора.

Контроль доступа к медиа следует Множественный доступ с контролем оператора связи подход с восстановлением после столкновения (CSMA / CR).

AX.25 поддерживает режимы работы как с подключением виртуальных каналов, так и без установления соединения в стиле дейтаграмм. Последний используется с большим эффектом Автоматическая система отчетов о пакетах (APRS).

Простой исходная маршрутизация механизм с использованием дигипитеры доступен на уровне канала передачи данных. Дигипитеры действуют как симплекс повторители, прием, декодирование и ретрансляция пакеты с местных станций. Они позволяют устанавливать многоскачковые соединения между двумя станциями, которые не могут связываться напрямую. Для выполнения этой функции дигипитеры используют и изменяют информацию в адресном поле фрейма.

Спецификация AX.25 определяет полный, хотя и указывать только на точку сетевой уровень протокол, но он мало использовался за пределами соединений клавиатура-клавиатура или клавиатура-BBS. NET / ROM, РОЗА, и TexNet существуют для обеспечения маршрутизации между узлами. В принципе, множество слой 3 протоколы могут использоваться с AX.25, включая повсеместные Протокол Интернета. Этот подход используется AMPRNet, которая представляет собой любительскую радиосеть TCP / IP, использующую UI-кадры AX.25 на уровне канала передачи данных.

Реализации

Традиционно радиолюбители подключались к сетям AX.25 с помощью контроллер терминального узла, который содержит микропроцессор и реализация протокола в прошивка. Эти устройства позволяют получить доступ к сетевым ресурсам, используя только тупой терминал и трансивер.

AX.25 также был реализован на персональные компьютеры. Например, Ядро Linux включает встроенную поддержку AX.25.[5] Компьютер подключается к трансиверу через аудиоинтерфейс или через простой модем. Компьютеры также могут подключаться к другим компьютерам или соединяться мостом или маршрутизироваться с TNC и трансиверами, расположенными в другом месте, с использованием кадрирования BPQ через Ethernet, которое также изначально поддерживается ядром Linux для облегчения более современных настроек с фактическими трансиверами, непосредственно расположенными под или в антенне. мачта, создавая «низкие потери», уменьшая потребность в проводке RF и заменяя дорогие и длинные и толстые коаксиальные кабели и усилители дешевым оптоволокном (RFI (в обе стороны) / EMP / устойчивым к молнии) или медной проводкой Ethernet. Фрейминг BPQ Ethernet позволяет подключать целые стеки пар приемопередатчиков TNC + к любой существующей сети компьютеров, которые затем могут получить доступ ко всем предлагаемым радиоканалам одновременно (с прозрачным мостом), обмениваться данными друг с другом внутри через AX.25 или с выбранной отфильтрованной маршрутизацией. TNC / радиочастоты. Обратите внимание, что реализация ядра Linux AX.25 действительно содержит некоторые ошибки, в основном связанные с отключением сеансов (эта ошибка, похоже, проскользнула со временем из-за обслуживания некоторыми людьми, использующими ее исключительно для APRS, а не в подключенном виртуальном канале mode), и, например, интерфейсы TAP не поддерживают полные 7 байтов длины строки позывного сигнала, поскольку некоторые драйверы интерфейса ожидают 6-байтовый HW-адрес (MAC), а не 7-байтовый адрес, как требует использование AX.25.

Ужасный волк представляет собой бесплатную замену TNC в стиле 80-х с открытым исходным кодом. Он содержит программные модемы DSP и полную реализацию AX25 v2.2 plus. FX.25 прямое исправление ошибок. Он может работать как цифровой ретранслятор, GPS-трекер и APRS Internet Gateway (IGate) без какого-либо дополнительного программного обеспечения.

KISS-режим кадрирования

Смотрите полную статью на KISS (TNC)

AX.25 часто используется с TNC который реализует KISS[6] обрамление как недорогая альтернатива дорогостоящим и необычным HDLC карты контроллера.

Фрейм KISS не является частью протокола AX.25 и не передается по воздуху. Он просто служит для инкапсуляции кадров протокола таким образом, чтобы можно было успешно пройти по последовательному каналу связи с TNC. Фрейминг KISS является производным от SLIP и делает многие из тех же предположений, например, что в диалоге участвуют только две «конечные точки». В случае SLIP это были два хоста, подключенных к SLIP; с KISS предполагается, что канал кадрирования KISS является последовательным, и в нем задействованы только главный компьютер и TNC. Среди прочего, это затрудняет обращение к нескольким TNC без наличия нескольких (последовательных) каналов данных.

Существуют альтернативы KISS, которые устраняют эти ограничения, например 6PACK.[7]

Приложения

AX.25 чаще всего использовался для установления прямого, точка-точка связи между пакетное радио станций, без каких-либо дополнительных сетевых слоев. Этого достаточно для установления контакта между станциями и доступа к локальным системы досок объявлений и DX-кластеры.

В былые времена, APRS стало популярным приложением.

За туннелирование пакетов AX.25 более IP, AXIP и AXUDP используются для инкапсулировать AX.25 в IP или UDP пакеты.

Ограничения

На скоростях, обычно используемых для передачи пакетных радиоданных (редко выше 9600бит / с, и обычно 1200 бит / с),[8] использование дополнительных сетевых уровней с AX.25 нецелесообразно из-за накладных расходов на передачу данных. Это не ограничение AX.25. как таковой, но накладывает ограничения на сложность приложений, предназначенных для его использования.

Протоколы HDLC идентифицируют каждый кадр по адресу. Реализация HDLC в AX.25 включает отправителя и получателя. позывной станции плюс четырехбитное значение вторичного идентификатора станции (SSID) в диапазоне от 0 до 15 в адресе кадра. ITU WARC2003 в спецификацию позывных радиолюбительских станций были внесены поправки, так что ранее максимальная длина шести знаков была увеличена до семи знаков. Однако AX.25 имеет встроенное жесткое ограничение в шесть символов, что означает, что семизначный позывной не может использоваться в сети AX.25.

AX.25 не имеет явного порт (или же SAP ); SSID часто берет на себя эту роль. Таким образом, на адрес SSID станции AX.25 может быть только одна услуга, что часто бывает забитый вокруг с переменным успехом.

Некоторые любители, особенно Фил Карн KA9Q, утверждали, что AX.25 не очень хорошо подходит для работы в шумных радиоканалах с ограниченной пропускной способностью, ссылаясь на отсутствие у него упреждающее исправление ошибок (FEC) и автоматический Сжатие данных. Однако жизнеспособного и широко принятого преемника AX.25 еще не появилось. Вероятные причины могут включать:

  • большое существующее развертывание переработанных узкополосный FM-радио и особенно существующие приложения APRS,
  • легкая доступность дешевых маломощных FM-передатчиков, особенно для диапазона 430 МГц УВЧ диапазон, чтобы соответствовать существующему унаследованному радиооборудованию,
  • для новой модуляции уровня радиосвязи потребуется другое радиооборудование, отличное от того, что используется в настоящее время, и результирующая система будет несовместима с существующей, что потребует больших первоначальных инвестиций в новое радиооборудование,
  • принятие новых кодирование строк потенциально включая упреждающее исправление ошибок требует больше усилий, чем 1200 бит / с AFSK из Колокол 202. Ранее достаточно малых 8 бит микропроцессоров со 128 байтами ОЗУ будет недостаточно, а новые могут стоить 30 долларов вместо 3 долларов. Фил Карн провел демонстрационное декодирование этой своей новой модуляции, запустив ее на Pentium II машина - примерно 10 лет спустя встроенные микропроцессоры среднего уровня способны делать то же самое при стоимости системы менее 50 долларов США.[9]

Несмотря на эти ограничения, расширение протокола AX.25, поддерживающее прямое исправление ошибок, было создано ТАПР. Это расширение называется FX.25.

Передатчикам небольших гаджетов не нужно знать, что передается. Остается только следить за занятостью канала радиоприемником. RSSI (Индикация уровня принятого сигнала), чтобы знать, когда не отправлять. Передача с чередованием Рид-Соломон FEC Сигнал при некоторой интеллектуальной модуляции требует намного меньше ресурсов, чем прием того же сигнала, таким образом, достаточный микропроцессор может стоить всего 5 долларов США вместо 30 долларов США, а стоимость системы может оставаться ниже 50 долларов США, включая передатчик. Однако в последние годы возможность получать, а также отправлять с помощью дешевых микроконтроллеров (таких как Atmel AVR или Motorola 68HC08 семей).

Однако кажется, что любая новая система, несовместимая с нынешней модуляцией Bell 202, вряд ли получит широкое распространение. Текущая модуляция, по-видимому, удовлетворяет достаточную потребность, поэтому мало мотивации для перехода к более совершенной конструкции, особенно если новая конструкция требует значительных закупок оборудования.

Совсем недавно Нино Карилло, KK4HEJ, создал совершенно новый протокол с прямым исправлением ошибок, названный Улучшенный протокол уровня 2 (IL2P).

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б «Протокол доступа к каналу AX.25 для любительского пакетного радио» (PDF). Тусонское любительское пакетное радио. 1997. Получено 2014-01-15.
  2. ^ «Пропускная способность AX.25: почему пакетное радио 9600 бит / с всего в два раза быстрее, чем 1200?» (PDF).
  3. ^ Джеймс Миллер G3RUH (1995). "Дизайн пакетного радиомодема 9600 бод". Получено 2012-02-03.
  4. ^ ISO / IEC 3309: «Информационные технологии. Телекоммуникации и обмен информацией между системами. Процедуры управления каналом передачи данных высокого уровня (HDLC). Структура кадра» (1984).
  5. ^ Джон Аккерманн (2002). «Конфигурация Linux AX.25». febo.com. В архиве из оригинала 11 марта 2008 г.. Получено 2008-03-05.
  6. ^ Майк Чеппонис; Фил Карн. «KISS TNC: простой протокол связи Host-to-TNC». В архиве из оригинала 25 июля 2008 г.. Получено 2008-08-18.
  7. ^ "6PACK a" ПК в реальном времени по протоколу TNC ". Получено 2009-05-28.
  8. ^ Джефф Трантер (1997). «Пакетное радио под Linux». Linux журнал. В архиве из оригинала 22 ноября 2008 г.. Получено 2009-01-01.
  9. ^ "Бугблат Кортино". Получено 2009-12-01.
  10. ^ http://tarpn.net/il2p/

дальнейшее чтение