IPv6-pakettiradio

IPv6-pakettiradio on kokoelma höyrypäisiä ideoita, jotka tavoittelevat lähinnä AX.25:n UI protokollan päällä kulkevien protokollien kääntämistä päälaelleen siten, että IPv6:n IP-kehys on link-layer osoittamiseen ja korvaa kokonaan AX.25 kehyksen ja sen sisällä ajetaan sitten mitä protokollaa satutaan haluamaan. Mieluiten UI-sovellukset käyttävät UDPv6 kehyksiä. CONS protokollana tarjolla on TCPv6.

Tämä on lähtökohdaltaan datalähetyksen hoitamista kun runkoverkko on kaupallisen lankaverkon päällä, kun taas Japanilainen D-STAR tavoittelee digitaaliselle puheelle pienintä mahdollista läpikulkuviivettä käyttämällä runkoyhteydellä isokronisia ATM-tekniikoita ja kehysmuotoinen datalähete on jälkikäteen päälle liimattua.

Yksityiskohtia

Seuraavassa kuvataan protokollapinoa.

Laitteiden oletetaan olevan kahta tasoa fiksuja ja se näkyy lähinnä link- ja network- tasoilla.

Tyhmemmät tarjoavat forward-suuntaan label-switchingiä jota fiksummat voivat käyttää. Paluusuunta ei kuitenkaan ole tarjolla, jos paluupaketin lähettäjä ei osaa käskeä sellaista oikein.

Physical layer

Mahdollisia linkkitason lähestymistapoja:

• Bell-202/NBFM -- ei kiitos
• GMSK: paljon parempi
• FEC + GMSK: vieläkin parempi
• IEEE 802.11 BPSK/QPSK

IF-KISS-TNC

Implementaatio on mahdollisesti yhdistelmä FPGA:ta ja DSP:tä. KISS-TNC voisi olla tehtävissä. TNC:hen tulee suoraan radion IF, sekä RSS jännite ja se tuottaa ulos IF:ää (ja komentaa PTT:tä). Kytkentä audio-linjaan ei toimi esim. GMSK:lla.

Sama IF-KISS-TNC osaisi kyllä tehdä myös nykyiset modulaatiot. TNC:n ja noodin ylemmät protokollakerrokset implementoivan koneen välinen liitäntä voisi olla USB.

GMSK + FEC

GMSK modulaatio tarjoaa seuraavat ominaisuudet:

• Vakio teho (kuten FM)
• tuotettavissa ja vastaanotettavissa FM yhteensopivilla radioilla

FEC (Forward Error Correction) on tapa lisätä linkin S/N:ää hyötyliikenteelle, kun apuna käytetään datavirtaan lisättyä korjaavaa redundanssidataa. Mahdollisia tapoja:

• Reed-Solomon: vanha ja patenttivapaa
• Turbokoodit: 1-2 dB parempi, mutta patentit kiusaa

FEC+Interleave: tekniikalla lisätään hyötybittien ja tarkistusbittien ajallista etäisyyttä toisistaan niin, että lyhyt (kipinä-)häiriö ei nitistäisi kaikkia bittejä, vaan kehys saataisiin pelastettua.

IEEE 802.11 BPSK/QPSK

WLAN-raudan käyttö...

Surplussaa on jonkin verran, mutta kuluttajatekniikan (kuten muunkin) ongelma on, että mikään kompleksisempi komponentti X ei ole saatavilla kymmentäkään vuotta...

IEEE 802.16 WIMAX

WIMAX-raudan käyttö hamssibandilla ? Hmm...

Link layer

Link-layer on äärimmäisen yksinkertainen, toisin kuin AX.25:ssä:

• HDLC-kehys
  • A=0
  • C=0
  • 2 tavua jotka kertoo perässä tulevan paketin pituuden (network byte order)
  • 2 tavua jotka kertoo protokolla-id:n (IPv6:lle Ethernetin: 0x86DD, network byte order)
  • IPv6 paketti
  • FCS

Path-label-switching ?

Tekniikka, jolla älykäs noodi voi käyttää (mahdollisesti ketjuttaen) tyhmän noodin lähetinportteja ottaakseen yhteyttä sellaisen kautta toiseen älykkääseen noodiin.

Paluusuunta tehdään siten, että etä-älykkö käyttää samaa tekniikkaa lähettääkseen paketin eteenpäin.

Network Layer

Toisin kuin AX.25:ssä, Network Layer hoitaa tässä digi-beat toiminnot, eli käytännössä hop-to-hop reitityksen.

Reititysprotokollana RSPF-v6 (tai BGP-v6) älykkäissä noodeissa ja RIPv6 tyhmemmissä. (BGP-v6 vaatii luotettavia nopeita linkkejä ja paljon resursseja)

Älykkäät noodit

Älykkäät noodit tekevät täyttä IPv6 reititystä ja stateless-autokonfiguraatiota kullekin radiolinkille erikseen. Noodien konfiguraatio on mutkikkaahko ja tarvittavat muisti- ja prosessointiresurssit ovat huomattavia. Kovalevyjä ei tarvita, USB muistitikut ja CompactFlash kortit riittänevät.

Älykkäät noodit voivat tarjota palveluita suoraan loppukäyttäjille, mutta kaikki eivät välttämättä näin tee.

Tyhmät noodit

"Tyhmän" noodin konfiguraatio ja resurssitarpeet ovat pienempiä kuin älykkäällä noodilla, mutta eivät aivan olemattomia.

Tyhmät noodit saavat oman konfiguraationsa älykkäältä noodilta joko stateless-autokonfiguraatiolla, tai eksplisiittisellä manuaalilla konfiguraatiolla. Myös sarjakonsoli (tai USB konsoli) voi toimia staattiseen konfiguraation lataamiseen.

Tyhmät noodit toimivat RIPv6:lla tarjoten palveluitaan läheisille käyttäjille ja osoittaen oletusreitin älykkääseen noodiin (joka on niille kertonut tarjoavansa reittiä maailmalle)

Stateless-autokonfiguraation tuki hoidetaan tyhmemmillä noodeilla siten, että ne välittävät konfiguraatiopyynnön lävitseen ikään kuin proxynä tuntemalleen fiksulle noodille. Samoin ne palauttavat vastauksen pyytäjälle.

Älykkyyshierarkiassa tyhmät noodit eivät ole älykkäiden välillä viestejä kuljettamassa, koska explisiittinen AX.25 path-route ei ole käytettävissä, eikä tarkoitus ole ladata verkon täysiä reittejä tyhmään noodiin. Pääasiassa tämä seuraa jo siitä, että tässä ei edes ole tarkoitus käyttää radioverkkoa ensisijaisena pitkän matkan linkkinä.

Vaihtoehtona on, että älykkäällä noodeilla voidaan komentaa tyhmempiä forwardoimaan datapaketti annetusta etälinkistä ulos. (link-layer label-switching)

Osoitteet

1. Asemien IPv6 osoitteet ovat kahdenlaisia:
   1. Kiinteitä asemakohtaisia osoitteita, joiden prefiksit ovat esim. peräisin lähimmän tukiaseman tarjoamasta stateless-autokonfiguraatioprefiksistä
   2. Dynaamisia MOBILEv6 osoitteita, jotka vaihtuvat lähimmän reitittävän tukiaseman mukaan
2. "NETWORK" prefiksit jaetaan tukiasemille manuaalisella verkonsuunnitteluprosessilla, joka ottaa huomioon tukiasemien väliset yhteydet.
3. "LOCAL" suffiksit ovat kuin uniikit MAC osoitteet eetterikorteissa, niihin voidaan koodata (vaikkapa ASCIIna) asematunnus
4. AX.25:n WIDE* kohdeosoitteet implementoidaan määrittämällä joukko IPv6 multicast kohdeosoitteita, jotka leviävät halutuille alueille ja yhdistämällä tähän sopivan alhainen HOPLIMIT arvo IPv6 paketin headeriin.
   1. e.g. WIDE-3: HopLimit=3, Dst: Mcgroup-Wide
   2. e.g. OHWIDE-*: HopLimit=31, Dst: Mcgroup-Wide-OH

NETWORK 2001:XXXX:XXXX:XXXX

LOCAL 0x00,'O','H','2','N','X','X',0x00

1. LOCAL-osan tavu 0 on vakio 0x00 ja määrittää aseman kutsun koodausmenetelmän
   • tavut 1..7 ovat aseman kutsumerkki isoina ASCII kirjaimina
   • tavujen 1..4 ylimpiin bitteihin koodataan AX.25 SSID arvo (vaikkakin payload-protokollan ID:t on parempi paikka tälle)
   • tavujen 5..7 ylimmät bitit ovat nollia
2. LOCAL-osan tavu 0 on vakio 0x01 ja määrittää aseman kutsun koodausmenetelmän
   • tavut 1..6 koodaavat aseman kutsumerkin shiftatulla ASCII-koodilla (ord(c)-32; käyttämällä ASCII-merkit 32..95) kompressoimalla 6 bittiä per merkki siten, että tähän tilaan mahtuu 8 kirjainta ja numeroa.
   • tavu 8 on varattu AX.25 SSID datalle

IF-TNC

Software Defined Radio (SDR) on tekniikka, missä signaalia käsitellään numeerisesti ja poimitaan sieltä mitä modulaatiota milloinkin halutaan.

Tällainen radio liittyy kaistaleveysrajoittettuun (karkeasuodatettuun) välitaajuuteen, ja vastaanottosuuntaan:

1. Signaali digitoidaan (14 bit, AD9244-40: $20, AD9244-60: $30, TI ADS5542: $25)
2. Prosessoidaan Analog Devicesin AD6620:lla ($18):
   1. Sekoitetaan numeerisen oskillaattorin I ja Q lähtöjen kanssa
   2. Saadut I ja Q datavirrat alipäästetään (otetaan alempi sekoitustulos)
   3. Datavirran nopeutta pudotetaan kvantisoinnilla
3. Lopulta ne ohjataan DSP:lle varsinaiseen demodulointiin.

• Vaihtoehtona AD6652 (12 bit ADC + AD6620 processing), n. $38.

On myös mahdollista käyttää analogista tekniikkaa ensimmäisenä sekoittimena ja digitoida vasta alipäästetyt I ja Q.

Lähetyspuolella DSP:llä tuotetaan I ja Q ja ne ajetaan joko:

1. DAC muunnoksen ja alipäästön kautta analogiseen balansoituun sekoittimeen joka tuottaa IF:n
2. Analog Devicesin AD9857 (~$13-15) "CMOS 200 MSPS 14-Bit Quadrature Digital Upconverter" kautta suoraan IF:ksi.

Tällaisella tekniikalla saadaan luokkaa 50-100 kHz kaistaleveys, jonka pitäisi hyvinkin riittää "hitaampiin" datasiirtokäyttöihin.

Nopeammilla yhteyksillä täytyy käyttää tarkoitukseen optimoitua rautateknikkaa, kuten FPGA:han kovakoodattua prosessointia, tai esim. AD6623 (BPSK/QPSK/GMSK/etc. data modulator; $24) ynnä AD6652.

Linkkejä

• http://ham.zmailer.org/oh2mqk/packet-ipv6.html
• http://ham.zmailer.org/oh2mqk/SDR-USB-components.html