Пакетні радіомодеми

Передача даних по радіоканалу в багатьох випадках надійніша і дешевша, ніж передача по комутованим або орендованим каналам, і особливо по каналам стільникових мереж зв'язку. У ситуаціях, пов'язаних з відсутністю розвинутої інфраструктури зв'язку, використання радіозасобів для передачі даних часто є єдино розумним варіантом організації зв'язку. Мережа передачі з використанням радіомодемів може бути розгорнута практично в будь-якому географічному регіоні. В залежності від використовуваних радіостанцій така мережа може обслуговувати своїх абонентів у зоні радіусом від одиниць до сотень кілометрів. Велика практична цінність радіомодемів має місце там, де необхідна передача невеликих обсягів інформації (документів, довідок тощо).

Радіомодеми часто називають пакетними контролерами (TNC - Terminal Node Controller) через те, що до їх складу входить спеціальний контролер, що здійснює обмін даними з комп'ютером, управління форматуванням кадрів та доступом до загального радіоканалу відповідно до реалізованого методу множинного доступу. Радіомодеми орієнтовані на роботу в єдиному радіоканалі з багатьма користувачами (в каналі множинного доступу), а не в каналі "точка-точка" (модем для комутованих ліній).

Стандарт AX.25

Рекомендація AX.25 встановлює єдиний протокол обміну пакетами, тобто обов'язковий для всіх користувачів пакетних радіомереж порядок обміну даними. Стандарт AX.25 є переробленою для пакетних радіомереж версією стандарту X.25.

Особливість пакетних радіомереж полягає в тому, що один і той же радіоканал використовується для передачі даних усіма користувачами мережі в режимі множинного доступу. Протокол AX.25 передбачає множинний доступ до каналу зв'язку з контролем зайнятості. Усі користувачі мережі вважаються рівноправними. Перш ніж розпочати передачу, радіомодем "слухає" вільний чи зайнятий канал. Якщо зайнятий, то передача відкладається до моменту його звільнення. Можливо, що в цей же момент почне передачу й інший модем. У цьому випадку відбудеться накладення сигналів, в результаті чого дані серйозно спотворяться. Передавальний радіомодем дізнається про це, отримавши негативне підтвердження від приймаючого або внаслідок тайм-ауту. У такій ситуації він зобов'язаний повторити передачу.

При такому зв'язку інформація в кадрі передається у вигляді окремих блоків - кадрів. В основному їх формат відповідає протоколу HDLC, але є відмінності.

Формат кадрів

Згідно з Рекомендацією AX.25 кадри поділяються на службові та інформаційні та мають наступний формат:

Початок і кінець кадра відзначаються кадрами FLAG, тобто комбінаціями виду <01111110>, що полегшує прийом кадра на фоні перешкод. Поле адреси ADRES містить адреси відправника, отримувача та станцій-ретрансляторів, якщо такі є. Поле управління CONT визначає тип кадра: інформаційний чи службовий. Довжина інформаційного поля INFORM, що представляє собою пакет мережевого рівня, в пакетних радіомережах зазвичай не перевищує кількох сотень байт.

При реалізації мережевого (третього) рівня протоколу AX.25 використовується поле певного протоколу, яке виступає як частина інформаційного поля і є необов'язковим.

Контрольне поле кадра (CRC-16) призначене для виявлення помилок у кадрі під час його передачі.

Фізична реалізація радіомодемів

Зазвичай станція пакетного зв'язку включає в себе комп'ютер, радіомодем (TNC - контролер) і радіостанцію УКВ або КВ-діапазону.

Комп'ютер взаємодіє з радіомодемом за допомогою одного з відомих інтерфейсів DTE-DCE. Практично завжди застосовується інтерфейс RS-232. Передані дані з комп'ютера в радіомодем можуть бути або командою, або інформацією для передачі. У першому випадку команда декодується і виконується, у другому - формується кадр відповідно до протоколу AX.25. Перед безпосередньою передачею кадра послідовність його бітів кодується лінійним кодом без повернення до нуля NRZ-I (Non Return to Zero Inverted).

Пакетний радіомодем являє собою сукупність двох пристроїв: власне модема і контролера TNC. Контролер і модем пов'язані між собою чотирма лініями: TxD - для передачі кадрів у коді NRZ-I, RxD - для прийому кадрів від модема в коді NRZ-I, PTT - для подачі сигналу включення модулятора і DCD - для подачі сигналу зайнятості каналу з модема контролеру. Зазвичай модем і пакетний контролер конструктивно виконуються в одному корпусі.

Перед передачею кадра контролер вмикає модем за допомогою сигналу по лінії PTT, а по лінії TxD посилає кадр у коді NRZ-I. Модем модулирує отриману інформацію відповідно до прийнятого способу модуляції. Промодулирований сигнал з виходу модулятора надходить на мікрофонний вхід MIC передавача.

При прийомі кадрів модулирована послідовність імпульсів несучої надходить з виходу EAR приймача радіостанції на вхід демодулятора. З демодулятора прийнятий кадр у вигляді послідовності імпульсів у коді NRZ-I надходить у контролер пакетного радіомодема.

Одночасно з появою в каналі сигналу в модемі спрацьовує спеціальний детектор, що виробляє на своєму виході сигнал зайнятості каналу. Сигнал PTT, окрім включення модулятора, також виконує функцію перемикання потужності передачі.

У пакетній радіозв'язку на базі типових радіостанцій застосовується два способи модуляції для КВ і УКВ. На КВ використовується однополосна модуляція для формування каналу тональної частоти в радіоканалі. Для передачі даних застосовується частотна модуляція піднесучої в смузі частот телефонного каналу 0,3 до 3,4 кГц. Значення частоти піднесучої може бути різним, а резонанс частот завжди дорівнює 200 Гц. У такому режимі забезпечується швидкість передачі, рівна 300 біт/с. В Європі зазвичай використовується частота 1850 Гц для передачі "0" і 1650 для "1".

В УКВ діапазоні частіше працюють на швидкості 1200 бод при використанні частотної модуляції з резонансом піднесучих частот 1000 Гц. Прийнято, що "0" відповідає частота 1200 Гц, а "1" - 2200 Гц. Рідше в УКВ діапазоні застосовують відносну фазову модуляцію (ОФМ). У цьому випадку досягаються швидкості передачі 2400, 4800, а іноді 9600 і 1920 бод. (Максимальна мені відома швидкість складає 76800 бод)