АХ.25

AX.25 (любительский X.25) — это протокол уровня канала передачи данных , первоначально созданный на основе уровня 2 набора протоколов X.25 и предназначенный для использования радиолюбителями . Он широко используется в любительских сетях пакетной радиосвязи .

AX.25 v2.0 отвечает за установление канального уровня соединений , передачу данных, инкапсулированных в кадры, между узлами и обнаружение ошибок, вносимых каналом связи .

АХ.25 v2.2 (1998) добавили улучшения для повышения эффективности, особенно при более высоких скоростях передачи данных. Станции могут автоматически согласовывать размеры полезной нагрузки, превышающие предыдущее ограничение в 256 байт. Расширенные порядковые номера (7 бит против 3) позволяют увеличить размер окна, количество кадров, которые можно отправить до ожидания подтверждения. «Выборочное отклонение» позволяет повторно отправлять только недостающие кадры, вместо того, чтобы тратить время на повторную отправку уже успешно полученных кадров. Несмотря на все эти преимущества, лишь немногие реализации были обновлены с учетом улучшений, опубликованных более 20 лет назад. Единственная известная полная реализация версии 2.2 на данный момент (2020 г.) - это программное обеспечение Dire Wolf TNC.

AX.25 обычно используется в качестве уровня канала передачи данных для сетевого уровня, такого как IPv4, поверх которого используется TCP. AX.25 поддерживает ограниченную форму маршрутизации от источника . Хотя можно построить коммутаторы AX.25 аналогично коммутаторам Ethernet, это еще не реализовано.

Спецификация

AX.25 не определяет реализацию физического уровня. На практике 1200 бод Bell 202 тона и 9600 бод G3RUH DFSK почти исключительно используются на ОВЧ и УВЧ . На ВЧ стандартный режим передачи составляет 300 бод, Bell 103 тона . 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 кадров . (ИСО 3309) кадры передаются с кодировкой NRZI . HDLC определяет синтаксис, но не семантику поля адреса 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 любительской радиосвязи, эти адреса получаются из позывных станций источника, назначения и ретранслятора.

Управление доступом к среде передачи данных соответствует подходу множественного доступа с контролем несущей и восстановлением после коллизий (CSMA/CR).

AX.25 поддерживает режимы работы как с подключением по виртуальным каналам, так и без установления соединения в стиле дейтаграмм. Последнее с большим успехом используется системой автоматической отчетности о пакетах (APRS).

Простой маршрутизации источника механизм с использованием дигипитеров доступен на уровне канала передачи данных. Дигипитеры действуют как симплексные ретрансляторы , получая, декодируя и ретранслируя пакеты от местных станций. Они позволяют устанавливать многопереходные соединения между двумя станциями, которые не могут общаться напрямую. Для выполнения этой функции дигипитеры используют и изменяют информацию в поле адреса кадра.

Спецификация AX.25 определяет полный , хотя и двухточечный протокол сетевого уровня , но он мало используется за пределами соединений между клавиатурой и клавиатурой или BBS. NET/ROM , ROSE и TexNet существуют для обеспечения маршрутизации между узлами. различные протоколы уровня 3 В принципе, с AX.25 можно использовать , включая вездесущий Интернет-протокол (IP). Этот подход используется AMPRNet , которая представляет собой любительскую радиосеть TCP/IP, использующую UI-кадры AX.25 на канальном уровне.

Реализации

Традиционно радиолюбители подключались к сетям AX.25 посредством использования контроллера терминального узла , который содержит микропроцессор и реализацию протокола в прошивке . Эти устройства позволяют получить доступ к сетевым ресурсам, используя только терминал и трансивер .

AX.25 также был реализован на персональных компьютерах . Например, ядро ​​Linux включает встроенную поддержку AX.25. Компьютер подключается к трансиверу через аудиоинтерфейс или через простой модем. Компьютеры также могут соединяться с другими компьютерами или быть соединены мостом или маршрутизированы к TNC и трансиверам, расположенным в другом месте, с использованием кадрирования BPQ over Ethernet, который также изначально поддерживается ядром Linux для облегчения более современных настроек с реальными трансиверами, размещенными непосредственно под антенной или в ней. мачты, создавая «низкие потери», сокращая потребность в радиочастотной проводке и заменяя дорогие, длинные и толстые коаксиальные кабели и усилители дешевыми оптоволоконными (RFI (в обоих направлениях)/ЭМП/молниеустойчивыми) или медными проводами Ethernet. Фрейминг Ethernet BPQ позволяет подключать целые стеки пар TNC+трансивер к любой существующей сети компьютеров, которые затем могут иметь доступ ко всем радиоканалам, предлагаемым одновременно (прозрачное мостовое соединение), обмениваться данными друг с другом внутри через AX.25 или с помощью фильтрованной маршрутизации выбирать определенные TNC. /радиочастоты.

Dire Wolf — бесплатная замена TNC в стиле 1980-х годов с открытым исходным кодом. Он содержит модемы с программным обеспечением DSP и полную реализацию AX25 v2.2 плюс FX.25 прямое исправление ошибок . Он может работать как цифровой ретранслятор, GPS-трекер и интернет-шлюз APRS (IGate) без какого-либо дополнительного программного обеспечения.

Кадрирование в режиме KISS

Полную статью смотрите на сайте KISS (TNC).

AX.25 часто используется с TNC , реализующим KISS. как недорогая альтернатива использованию дорогих и необычных карт контроллера HDLC .

Кадр KISS не является частью самого протокола AX.25 и не передается по беспроводной сети. Он просто служит для инкапсуляции кадров протокола таким образом, чтобы можно было успешно передать их по последовательному каналу в TNC. Структура KISS заимствована из SLIP и предполагает многие из тех же предположений, например, что в разговоре участвуют только две «конечные точки». В случае SLIP это были два хоста, подключенных по SLIP; При использовании KISS предполагается, что канал формирования кадра KISS является последовательным, и в нем участвуют только главный компьютер и TNC. Помимо прочего, это делает неудобным обращение к нескольким TNC без наличия нескольких (последовательных) каналов данных.

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

Приложения

AX.25 чаще всего использовался для установления прямых двухточечных соединений между станциями пакетной радиосвязи без каких-либо дополнительных сетевых уровней. Этого достаточно для межклавишного контакта между станциями и для доступа к локальным системам досок объявлений и DX-кластерам .

В последние годы APRS стало популярным приложением.

Для туннелирования пакетов AX.25 через IP используются AXIP и AXUDP для инкапсуляции AX.25 в пакеты IP или UDP .

Ограничения

На скоростях, обычно используемых для передачи пакетных радиоданных (редко выше 9600 бит/с , обычно 1200 бит/с), использование дополнительных сетевых уровней с AX.25 нецелесообразно из-за дополнительных затрат на передачу данных. Это не является ограничением AX.25 как такового , но накладывает ограничения на сложность приложений, предназначенных для его использования.

Протоколы HDLC идентифицируют каждый кадр по адресу. Реализация HDLC AX.25 включает в себя позывной станции-отправителя и станции назначения , а также четырехбитное значение вторичного идентификатора станции (SSID) в диапазоне от 0 до 15 в адресе кадра.На ITU WARC2003 в спецификацию позывного радиолюбительской станции были внесены поправки, в результате чего прежняя максимальная длина из шести символов была увеличена до семи символов. Однако в AX.25 встроено жесткое ограничение в шесть символов, что означает, что семизначный позывной нельзя использовать в сети AX.25.

В AX.25 отсутствует явный порт (или SAP ); SSID часто берет на себя эту роль. Таким образом, на каждый SSID-адрес станции AX.25 может быть только одна служба, которую часто используют с разной степенью успеха.

Некоторые любители, в частности Фил Карн KA9Q, утверждают, что AX.25 не очень подходит для работы в шумных радиоканалах с ограниченной пропускной способностью, ссылаясь на отсутствие в нем прямой коррекции ошибок (FEC) и автоматического сжатия данных . Однако жизнеспособного и широко распространенного преемника AX.25 еще не появилось. Вероятные причины могут включать в себя:

• большое существующее внедрение переработанных узкополосных FM-радиоприемников и особенно существующих приложений APRS,
• легкая доступность дешевых маломощных FM-передатчиков, особенно для диапазона УВЧ 430 МГц , для соответствия существующему устаревшему радиооборудованию,
• для новых модуляций радиоуровня потребуется другое радиооборудование, чем то, которое используется в настоящее время, и полученная система будет несовместима с существующей, что потребует больших первоначальных инвестиций в новое радиооборудование,
• внедрение новых линейных кодировок , потенциально включающих прямое исправление ошибок, требует больше усилий, чем AFSK со скоростью 1200 бит/с в Bell 202 . Ранее достаточных небольших 8-битных микропроцессоров со 128 байтами оперативной памяти было бы недостаточно, а новые могли бы стоить 30 долларов США вместо 3 долларов США. Фил Карн продемонстрировал декодирование своей новой модуляции, запустив ее на машине Pentium II – примерно 10 лет спустя встраиваемые микропроцессоры среднего уровня способны делать то же самое при стоимости системы менее 50 долларов США.

создал расширение протокола AX.25, поддерживающее прямое исправление ошибок Несмотря на эти ограничения, TAPR . Это расширение называется FX.25 .

Небольшим передатчикам гаджетов не обязательно знать, что передается. Необходимо только контролировать занятость канала с помощью радиоприемника RSSI (индикация мощности полученного сигнала), чтобы знать, когда не отправлять. Передача чередующегося сигнала FEC Рида-Соломона в некоторой интеллектуальной модуляции требует гораздо меньше ресурсов, чем прием того же сигнала, поэтому подходящий микропроцессор может стоить всего 5 долларов США вместо 30 долларов США, а стоимость системы может оставаться ниже 50 долларов США, включая передатчик. возможность приема и отправки с использованием дешевых микроконтроллеров (таких как Atmel AVR или семейства Motorola 68HC08 Однако в последние годы была продемонстрирована ).

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 существует 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, который называется Улучшенный протокол уровня 2 (IL2P).

См. также

• Пакетное радио
• Автоматическая система отчетов о пакетах (APRS)
• FX.25 Прямое исправление ошибок
• Улучшенный протокол уровня 2 (IL2P)

Дальнейшее чтение

• Терри Л. Фокс (1984). AX.25 Протокол канального уровня любительской пакетной радиосвязи, версия 2.0 (PDF) . Ньюингтон, Коннектикут: Американская лига радиорелейной связи . п. 18. ISBN  0-87259-011-9 . Архивировано (PDF) из оригинала 7 января 2014 г. Проверено 7 января 2014 г.
• Рич Розной, изд. (1997). Пакет: Скорость, больше скорости и приложения (2-е изд.). Ньюингтон, Коннектикут: Американская лига радиорелейной связи . ISBN  0-87259-605-2 .
• AMPRNet. Архивировано 31 марта 2001 г. в Wayback Machine - проект по созданию глобальной радиосети с использованием TCP / IP через каналы AX.25.
• Linux-AX25.org. Архивировано 20 ноября 2008 г. на Wayback Machine - сайте, посвященном пакетной радиосвязи в Linux.
• AX.25 Layer 2. Архивировано 7 июля 2006 г. на Wayback Machine - веб-сайте, созданном как краткое хранилище для проектных работ AX.25 Layer 2.
• APRS. Архивировано 6 мая 2021 г. в Wayback Machine - официальный сайт APRS Боба Брунинги.
• TARPN. Архивировано 21 июня 2021 г. на Wayback Machine - Тадд Торборг KA2DEW - сайт пакетной сети наземной любительской радиосвязи.
• Спецификация AX.25 ax25.net –