Pakettiradio

Radioamatööriwikistä
Versio hetkellä 8. tammikuuta 2008 kello 19.52 – tehnyt >Oh2mqk (→‎Liityntärajapinnat)
Siirry navigaatioon Siirry hakuun

"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)"

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.

Runkoverkko

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

Liityntärajapinnat

Pakettiradion liityntärajapintana on enimmäkseen 1200 baud 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 56 000 bps (23 cm alueella); modulaatio tuotetaan ja poimitaan suoraan välitaajuudelta

Linkki-protokollia:

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.)
  • 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 hirveä 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.
  • 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.