Ero sivun ”Pakettiradio” versioiden välillä

Radioamatööriwikistä
Siirry navigaatioon Siirry hakuun
>Oh2mqk
(Ensimmäinen rääpäle)
 
>Oh3bk
Ei muokkausyhteenvetoa
 
(28 välissä olevaa versiota 4 käyttäjän tekeminä ei näytetä)
Rivi 1: Rivi 1:
[[Category:APRS]][[Category:Tekniikka]][[Category:Pakettiradio]]<div class="floatright">__TOC__</div>
<blockquote>
<blockquote>
''"Liian vähän, liian myöhään"''
<i>PAKETTIRADIO otettiin innostuneena käyttöön 80-luvulla SITOR-liikenteen ja radioamatöörien  AMTOR-liikenteen rinnalle. AMTORin rinnalle kehittyi pian pakettiradiosta hieman viitteitä saanut  PACTOR.<BR> Kaikissa näissä datasiirto moodeissa oli olennaista automaattinen toistopyyntö vialliseksi havaituille datapaketeille.
Tehdastekoisia valmiita radiomodemeja  tuli markkinoille, joten kuka tahansa amatööri pääsi helposti asiaan mukaan.
Aluksi näitä TNC-purkkeja  komennettiin "tyhmillä päätteillä", mutta ei kestänyt kauaa, kun PC oli tavallisin päätelaite.
 
<BR>Radioamatööriliikenteessä pakettiradioa alettiin käyttää laajalti maiden ja mantereiden väliseen amatöörien tiedonvälitykseen. Postilaatikoista (BBS) ja DX-CLUSTEReista tuli suosittu harraste. Postilaatikot välittivät tarvittaessa vastaanottamansa liikenteen edelleen automaattisesti runkoverkkoon.  Pakettiradio menetelmällä  amatöörit lähettivät innostuneena  alkeellista digitaalista kuvaliikennettäkin.  <BR> Pakettiradioa käytettiin myös ainakin sotilasradioliikenteessä.    </i>
</blockquote>
</blockquote>


<blockquote>
== Pakettiradio on ==
''"pakettiradio = 30-luvulla syntyneet, 40-luvun pula-aikamentaliteetin sisäistäneet sedät tekivät 50-luvun protokollilla, 60-luvun radioilla ja 70-luvun modeemistandardeilla 80-luvulla radioverkkoa 90-luvun tarpeisiin (kjt 02.12.2001 19:36)"''
 
</blockquote>
''Pakettiradiolla'' tarkoitetaan joukkoa radioamatööritaajuuksilla käytettäviä modulaatioita ja protokollia, joilla kuljetetaan erilaisia datasanomia enemmän tai vähemmän automaattisesti paikasta toiseen..
 
2000-luvulla tärkein käyttötapa [[pakettiradio]]lle on ollut [[APRS]] järjestelmä.
 
APRS on kasvanut radioamatööriharrastuksena, sillä siihen soveltuvia laitteita ja rakenteluun  tarvittavia  yksiköitä saa  edullisesti.  
 
== Runkoverkko ==


[[Pakettiradio]]lla tarkoitetaan joukkoa radioamatööritaajuuksilla käytettäviä modulaatioita, joilla kuljetetaan erilaisia datasanomia.
1990-luvulla SRAL teki suunnitelman valtakunnallisesta televerkoista riippumattomasta radioamatöörien datasiirtoverkosta. [http://oh3tr.fi/~ftp/packet/runkoverkko/Runkoverkkosuunnitelma_1994-1996.pdf Runkoverkkosuunnitelma] toteutui vuoteen 1995 asti, mutta pakettiradiosta tuli kuitenkin ohimenevä muoti-ilmiö. Viimeisetkin runkoverkkosolmut purettiin 2000-luvun alkupuolella.


2000-luvulla tärkein käyttötapa [[pakettiradio]]lle on ollut [[APRS]] järjestelmä.
''Pakettiradion runkoverkko'' on nykyisin pääasiassa Internet.


Pakettiradion runkoverkko on nykyisin pääasiassa Internet ja 1980-luvun puheet tekniikan käytöstä hätäapuna kaiken muun petettyä voidaan unohtaa.
== Liityntärajapinnat ==


Pakettiradion liityntärajapintana on enimmäkseen 1200 baud [[AFSK]], jota [[APRS]] käyttää.
Pakettiradion liityntärajapintana on enimmäkseen 1200 bps [[AFSK]], jota erityisesti [[APRS]] käyttää.
Myös nopeampia liityntämoodeja on tarjolla, alkaen G3RUH:in 9600 bps RUH-modeemeista kapeakaista-FM radioiden audion päällä.
Myös nopeampia liityntämoodeja on tarjolla, alkaen G3RUH:in 9600 bps RUH-modeemeista kapeakaista-FM radioiden audion päällä.
Pakettiradioliikenne on pääosin [[2m]] taajuusalueella [[FM|NBFM]] modulaation päällä.
Jonkin verran liikennettä on myös [[70cm]] taajuusalueella ja harvinaisia tapauksia [[23cm]] taajuusalueella.
'''Modulaatioita:'''
* [[AFSK|BELL-202/NBFM ("AFSK")]] 1200 bps; mikä tahansa VHF radio audioliitäntään
* G3RUH/NBFM ("RUH") 9600 bps; vaatii laadukkaampaa radiota ja/tai radion modifiointia DC kytkettyyn ilmaisimeen ja modulaattoriin
* [http://www.wa4dsy.net/rfmodem.html WA4DSY 56k], [http://www.paccomm.com/56kb.html paccomm] 56 kbps (23 cm alueella); modulaatio tuotetaan ja poimitaan suoraan välitaajuudelta
'''Linkkiprotokollia:'''
* [[AX.25]]  (mm. [[APRS]] käyttää tätä)
* [[ROSE]]
* [[NETROM]]
'''Sovellusprotokollia:'''
* [[APRS]]
* [[TCP/IP]]
* [[CONVERS]]
* [[F6FBB|F6FBB posti]]
* [[DX-CLUSTER]]
'''N1VG:'''
* Pieni APRS ja OpenTRAC yhteensopiva trakkeri, joka osaa toimia myös KISS TNC:nä: http://n1vg.net/opentracker/
* Pakettiradion teknisten perusteiden yhteenveto: http://n1vg.net/packet/
== Puutteet ja ongelmat ==
'''Radiot ja modulaatio:'''
* [[FM]] radioita käytettäessä on vastaanotossa ylimääräinen "FM-kynnys", noin 10-15 dB jonka verran parempi signaalin pitää olla, kuin vastaava [[SSB]] vastaanotto. (Samalle linkille tarvittaisiin siis vain 1/10-1/40 kertainen läheteteho SSB modella -- vaihtoehtoisesti samalla teholla saadaan 3-6 kertaa pidempi kantama SSB:llä)
* Kaistaleveys on ylipäätään pieni
* [[Surplussa|Surplussaa]] radioina käytettäessä, tarjolla on käytännössä:
** Puhekäyttöön suunniteltuja [[FM|NBFM]] radioita
** Jotka käsittelevät sisään ja uloskulkevaa audiosignaalia yleensä varsin rumasti suhteessa datamodulaatioiden tarpeisiin
** Ryhmäkulkuajat vaihtelevat
** DC-kytkentää modulaattorille ei ole saatavilla
** DC-kytkentää ilmaisimelta ei ole saatavilla
* Modulaatio (Bell-202) on tarkoitettu lankamodeemiliikenteeseen ja sitä tukevia analogisia piirejä ei enää saa (mutta mikroprosessoreissa on niin paljon tehoa, että se voidaan tehdä pienellä halvalla prosessorilla)
** Näin <u>hitaan</u> (1200 bps) [[BPSK]] signaalin teko (ja vastaanotto) keskimääräisillä VHF SSB radioilla on kuitenkin ongelmallista, sillä se vaatii erinomaisen laadukasta vaihekohinaominaisuutta radiolta; TETRAn (ja D-AMPS:in) [http://www.quicknet.se/hdc/ord/info/p4dqpsk.htm pi/4-dqpsk] on mobiililaitteelle helpompaa (konstellaatiopiste vaihtuu joka baudilla, ei koskaan kuljeta nollan kautta, kantoaalto ei koskaan katkea, dynamiikkatarve on pienempi kuin puhtaalla BPSK:lla, PA:n backoffia ei tarvita ihan niin paljoa kuin puhtaalla BPSK:lla.)
** [[FSK]] ja erityisesti [[GMSK]] ovat myös huomattavasti spektritehokkaampia tapoja kuljettaa dataa, kuin [[AFSK]].
* Modulaation päällä ei ole minkäänlaista virheenkorjausta:
** jos 200 tavua pitkän paketin lähetyksen aikana yksikin bitti menee rikki, koko paketti on kelvoton ja se joudutaan lähettämään uudestaan.
** virheenkorjauksen toteutus antaa 10-30 dB lisää marginaalia, mutta vaatii laskentatehoa vastaanotossa (ja pikkuisen lähetyksessä) - joka ei moderneilla signaaliprosessoreilla ole ongelma (mutta pakettivärkin hinta nousee)
* Nykyisen AFSK NBFM pakettimodulaation kantama on 10-50 km, suunta-antennisilla linkki-asemilla ehkä jopa 80 km. (Katveita huomioimatta.)
** Helsinki-Tampere väliin tarvitaan ainakin 2 väliasemaa
** Jos 200 tavuisen paketin yksikin bitti (1600 bittiä) menee rikki yhdelläkään välihypyllä, ei viesti mene ehjänä perille.
** Jotta viestin perillemenon todennäköisyys on parempi kuin 90%, yhteyden linkkien toimivuuden pitää olla parempi, kuin 96%. (P<sub>tot</sub> = P<sub>1</sub> * P<sub>2</sub> * P<sub>3</sub> ...)
** Jotta 1600 bittisen viestin perillemenon todennäköisyys on parempi kuin 90%, kolmiportaisen linkin kullekin bitille laskettava perillemenon onnistumistodennäköisyys pitää olla parempi, kuin: 0.90<sup>1/(3*1600)</sup> = 0.999978 = 1 - 2.2*10<sup>-5</sup>
*** Linkkien halutun BERrin pitää olla siis parempi, kuin: 2.2*10<sup>-5</sup>
** ''Modulaation muuttamisen ja virheenkorjausten lisäämisen jälkeen, sekä linkin kantama että luotettavuus paranisi huomattavasti, mutta systeemi olisi yhteensopimaton nykyisen kanssa''
'''Linkkiprotokollat:'''
* [[AX.25]]:n luojat myöntävät avoimesti, että he eivät tienneet että mitä olivat tekemässä sitä tehdessään, erityisesti he eivät ymmärtäneet X.25 protokollan toimintaa
** Eksplisiittinen hop-routing HDLC-kehyksen osoitekentässä on hirvittävä teko
* Protokollassa ei ole mitään virheenilmaisua itsessään, vaan se luottaa HDLC-kehyksen CRC:n löytävän kaikki virheet (kaikki CRC-tarkistukset päästävät läpi virheitä jollain todennäköisyydellä -- HDLC:n CRC-16 suuremmalla kuin CRC-32 -- tai IPv4:n ''toisenlainen'' CRC, jonka virheentoteamattomuusfunktio poikkeaa HDLC:n CRC-16 testistä)
* Linkkitasolla viitataan kuuteentoista SSID:hen, joita [[AX.25]] asemalla voi olla ja sovellukset joutuvat sitten pärjäämään parhaansa mukaan, koska tärkeimmät nykyisistä sovelluksista käyttävät AX.25:n UI (Unnumbered Information) kehyksiä, joiden sisällä ei ole automaattista tapaa tunnistaa käytettyä sovellusta...
* Protokollan CONS toiminnassa ei ole palvelun SAP:ia, vaan systeemissä voi olla vain yksi CONS palvelu per AX.25 osoite.  Tätä kludgetetaan vaihtelevan huonolla menestyksellä.
'''Sovellusprotokollat:'''
* [[APRS]] on  ad-hoc temppujen kokoelma ilman alkeellisimpiakaan protocol-id tietoja siitä:
** että kyseessä on APRS:ää sisältävä UI kehys (protocol-id F0 "no protocol" kun on muussakin käytössä)
** mitä APRS varianttia kehys sisältää
== Tulevaisuus ? ==
On hyvin ilmeistä, että yksi ratkaisu ei kelpaa kaikkeen käyttöön
ja kaikille käyttäjille.
* AX.25 voitaisiin heittää romukoppaan ja siirtyä kokonaan vaikkapa [[IPv6-pakettiradio]]- tekniikkaan, mutta kuten edellä on sanottu "On hyvin ilmeistä, että yksi ratkaisu ei kelpaa kaikkeen käyttöön ja kaikille käyttäjille".
* Japanissa on menossa aktiivinen digitaalisen radioamatööriradioverkon ([[D-STAR]]) kehitys.
* HF dataverkkotoiminta voisi ottaa mallia NATO:n [[STANAG-5066]] järjestelmästä.  Sähköpostin kuljetus sen päällä on ihan toimivaksi todettu juttu.
* Lupavapaat radiolinkit ovat usein ohjelmoitavissa 2,3 GHz ja 5,7 GHz radioamatöörialueille. Näillä on tehty monissa maissa radiomatöörien dataverkon runkoyhteyksiä. Radioamatöörikäytössä voidaan käyttää lisävahvistimia, eikä antennien vahvistukselle ole säädetty rajoja. Laitteita valmistavat muun muassa [http://www.mikrotik.com/ Mikrotik] ja [http://www.ubnt.com Ubiquiti]. Jänteet jäävät luonnollisesti lyhyemmiksi kuin VHF- ja UHF-alueilla, Suomen olosuhteissa luokkaa 10-20 km.
''Vitsejäkin asiasta on väännelty '''[[Pakettiradion kuolema|pakettiradio on kuollut]]'''.''

Nykyinen versio 20. helmikuuta 2014 kello 20.48

PAKETTIRADIO otettiin innostuneena käyttöön 80-luvulla SITOR-liikenteen ja radioamatöörien AMTOR-liikenteen rinnalle. AMTORin rinnalle kehittyi pian pakettiradiosta hieman viitteitä saanut PACTOR.
Kaikissa näissä datasiirto moodeissa oli olennaista automaattinen toistopyyntö vialliseksi havaituille datapaketeille. Tehdastekoisia valmiita radiomodemeja tuli markkinoille, joten kuka tahansa amatööri pääsi helposti asiaan mukaan. Aluksi näitä TNC-purkkeja komennettiin "tyhmillä päätteillä", mutta ei kestänyt kauaa, kun PC oli tavallisin päätelaite.


Radioamatööriliikenteessä pakettiradioa alettiin käyttää laajalti maiden ja mantereiden väliseen amatöörien tiedonvälitykseen. Postilaatikoista (BBS) ja DX-CLUSTEReista tuli suosittu harraste. Postilaatikot välittivät tarvittaessa vastaanottamansa liikenteen edelleen automaattisesti runkoverkkoon. Pakettiradio menetelmällä amatöörit lähettivät innostuneena alkeellista digitaalista kuvaliikennettäkin.
Pakettiradioa käytettiin myös ainakin sotilasradioliikenteessä.

Pakettiradio on

Pakettiradiolla tarkoitetaan joukkoa radioamatööritaajuuksilla käytettäviä modulaatioita ja protokollia, joilla kuljetetaan erilaisia datasanomia enemmän tai vähemmän automaattisesti paikasta toiseen..

2000-luvulla tärkein käyttötapa pakettiradiolle on ollut APRS järjestelmä.

APRS on kasvanut radioamatööriharrastuksena, sillä siihen soveltuvia laitteita ja rakenteluun tarvittavia yksiköitä saa edullisesti.

Runkoverkko

1990-luvulla SRAL teki suunnitelman valtakunnallisesta televerkoista riippumattomasta radioamatöörien datasiirtoverkosta. Runkoverkkosuunnitelma toteutui vuoteen 1995 asti, mutta pakettiradiosta tuli kuitenkin ohimenevä muoti-ilmiö. Viimeisetkin runkoverkkosolmut purettiin 2000-luvun alkupuolella.

Pakettiradion runkoverkko on nykyisin pääasiassa Internet.

Liityntärajapinnat

Pakettiradion liityntärajapintana on enimmäkseen 1200 bps AFSK, jota erityisesti APRS käyttää. Myös nopeampia liityntämoodeja on tarjolla, alkaen G3RUH:in 9600 bps RUH-modeemeista kapeakaista-FM radioiden audion päällä.

Pakettiradioliikenne on pääosin 2m taajuusalueella NBFM modulaation päällä. Jonkin verran liikennettä on myös 70cm taajuusalueella ja harvinaisia tapauksia 23cm taajuusalueella.

Modulaatioita:

  • BELL-202/NBFM ("AFSK") 1200 bps; mikä tahansa VHF radio audioliitäntään
  • G3RUH/NBFM ("RUH") 9600 bps; vaatii laadukkaampaa radiota ja/tai radion modifiointia DC kytkettyyn ilmaisimeen ja modulaattoriin
  • WA4DSY 56k, paccomm 56 kbps (23 cm alueella); modulaatio tuotetaan ja poimitaan suoraan välitaajuudelta

Linkkiprotokollia:

Sovellusprotokollia:

N1VG:

Puutteet ja ongelmat

Radiot ja modulaatio:

  • FM radioita käytettäessä on vastaanotossa ylimääräinen "FM-kynnys", noin 10-15 dB jonka verran parempi signaalin pitää olla, kuin vastaava SSB vastaanotto. (Samalle linkille tarvittaisiin siis vain 1/10-1/40 kertainen läheteteho SSB modella -- vaihtoehtoisesti samalla teholla saadaan 3-6 kertaa pidempi kantama SSB:llä)
  • Kaistaleveys on ylipäätään pieni
  • Surplussaa radioina käytettäessä, tarjolla on käytännössä:
    • Puhekäyttöön suunniteltuja NBFM radioita
    • Jotka käsittelevät sisään ja uloskulkevaa audiosignaalia yleensä varsin rumasti suhteessa datamodulaatioiden tarpeisiin
    • Ryhmäkulkuajat vaihtelevat
    • DC-kytkentää modulaattorille ei ole saatavilla
    • DC-kytkentää ilmaisimelta ei ole saatavilla
  • Modulaatio (Bell-202) on tarkoitettu lankamodeemiliikenteeseen ja sitä tukevia analogisia piirejä ei enää saa (mutta mikroprosessoreissa on niin paljon tehoa, että se voidaan tehdä pienellä halvalla prosessorilla)
    • Näin hitaan (1200 bps) BPSK signaalin teko (ja vastaanotto) keskimääräisillä VHF SSB radioilla on kuitenkin ongelmallista, sillä se vaatii erinomaisen laadukasta vaihekohinaominaisuutta radiolta; TETRAn (ja D-AMPS:in) pi/4-dqpsk on mobiililaitteelle helpompaa (konstellaatiopiste vaihtuu joka baudilla, ei koskaan kuljeta nollan kautta, kantoaalto ei koskaan katkea, dynamiikkatarve on pienempi kuin puhtaalla BPSK:lla, PA:n backoffia ei tarvita ihan niin paljoa kuin puhtaalla BPSK:lla.)
    • FSK ja erityisesti GMSK ovat myös huomattavasti spektritehokkaampia tapoja kuljettaa dataa, kuin AFSK.
  • Modulaation päällä ei ole minkäänlaista virheenkorjausta:
    • jos 200 tavua pitkän paketin lähetyksen aikana yksikin bitti menee rikki, koko paketti on kelvoton ja se joudutaan lähettämään uudestaan.
    • virheenkorjauksen toteutus antaa 10-30 dB lisää marginaalia, mutta vaatii laskentatehoa vastaanotossa (ja pikkuisen lähetyksessä) - joka ei moderneilla signaaliprosessoreilla ole ongelma (mutta pakettivärkin hinta nousee)
  • Nykyisen AFSK NBFM pakettimodulaation kantama on 10-50 km, suunta-antennisilla linkki-asemilla ehkä jopa 80 km. (Katveita huomioimatta.)
    • Helsinki-Tampere väliin tarvitaan ainakin 2 väliasemaa
    • Jos 200 tavuisen paketin yksikin bitti (1600 bittiä) menee rikki yhdelläkään välihypyllä, ei viesti mene ehjänä perille.
    • Jotta viestin perillemenon todennäköisyys on parempi kuin 90%, yhteyden linkkien toimivuuden pitää olla parempi, kuin 96%. (Ptot = P1 * P2 * P3 ...)
    • Jotta 1600 bittisen viestin perillemenon todennäköisyys on parempi kuin 90%, kolmiportaisen linkin kullekin bitille laskettava perillemenon onnistumistodennäköisyys pitää olla parempi, kuin: 0.901/(3*1600) = 0.999978 = 1 - 2.2*10-5
      • Linkkien halutun BERrin pitää olla siis parempi, kuin: 2.2*10-5
    • Modulaation muuttamisen ja virheenkorjausten lisäämisen jälkeen, sekä linkin kantama että luotettavuus paranisi huomattavasti, mutta systeemi olisi yhteensopimaton nykyisen kanssa

Linkkiprotokollat:

  • AX.25:n luojat myöntävät avoimesti, että he eivät tienneet että mitä olivat tekemässä sitä tehdessään, erityisesti he eivät ymmärtäneet X.25 protokollan toimintaa
    • Eksplisiittinen hop-routing HDLC-kehyksen osoitekentässä on hirvittävä teko
  • Protokollassa ei ole mitään virheenilmaisua itsessään, vaan se luottaa HDLC-kehyksen CRC:n löytävän kaikki virheet (kaikki CRC-tarkistukset päästävät läpi virheitä jollain todennäköisyydellä -- HDLC:n CRC-16 suuremmalla kuin CRC-32 -- tai IPv4:n toisenlainen CRC, jonka virheentoteamattomuusfunktio poikkeaa HDLC:n CRC-16 testistä)
  • Linkkitasolla viitataan kuuteentoista SSID:hen, joita AX.25 asemalla voi olla ja sovellukset joutuvat sitten pärjäämään parhaansa mukaan, koska tärkeimmät nykyisistä sovelluksista käyttävät AX.25:n UI (Unnumbered Information) kehyksiä, joiden sisällä ei ole automaattista tapaa tunnistaa käytettyä sovellusta...
  • Protokollan CONS toiminnassa ei ole palvelun SAP:ia, vaan systeemissä voi olla vain yksi CONS palvelu per AX.25 osoite. Tätä kludgetetaan vaihtelevan huonolla menestyksellä.

Sovellusprotokollat:

  • APRS on ad-hoc temppujen kokoelma ilman alkeellisimpiakaan protocol-id tietoja siitä:
    • että kyseessä on APRS:ää sisältävä UI kehys (protocol-id F0 "no protocol" kun on muussakin käytössä)
    • mitä APRS varianttia kehys sisältää

Tulevaisuus ?

On hyvin ilmeistä, että yksi ratkaisu ei kelpaa kaikkeen käyttöön ja kaikille käyttäjille.

  • AX.25 voitaisiin heittää romukoppaan ja siirtyä kokonaan vaikkapa IPv6-pakettiradio- tekniikkaan, mutta kuten edellä on sanottu "On hyvin ilmeistä, että yksi ratkaisu ei kelpaa kaikkeen käyttöön ja kaikille käyttäjille".
  • Japanissa on menossa aktiivinen digitaalisen radioamatööriradioverkon (D-STAR) kehitys.
  • HF dataverkkotoiminta voisi ottaa mallia NATO:n STANAG-5066 järjestelmästä. Sähköpostin kuljetus sen päällä on ihan toimivaksi todettu juttu.
  • Lupavapaat radiolinkit ovat usein ohjelmoitavissa 2,3 GHz ja 5,7 GHz radioamatöörialueille. Näillä on tehty monissa maissa radiomatöörien dataverkon runkoyhteyksiä. Radioamatöörikäytössä voidaan käyttää lisävahvistimia, eikä antennien vahvistukselle ole säädetty rajoja. Laitteita valmistavat muun muassa Mikrotik ja Ubiquiti. Jänteet jäävät luonnollisesti lyhyemmiksi kuin VHF- ja UHF-alueilla, Suomen olosuhteissa luokkaa 10-20 km.

Vitsejäkin asiasta on väännelty pakettiradio on kuollut.