패킷 무선

Packet radio
터미널 노드 컨트롤러 2400 보패킷 무선 모뎀

디지털 무선에서 패킷 무선은 디지털 무선 통신에 패킷 교환 기술을 적용하는 것입니다.패킷 무선은 무선 통신 링크를 통해 디지털 데이터를 전송하기 위해 회로 스위칭 또는 메시지 스위칭 프로토콜과 달리 패킷 스위칭 프로토콜을 사용합니다.패킷 무선은, 다음의 어트리뷰트에 의해서, 다른 디지털 무선 스위칭 방식과 구별할 수 있습니다.

  • 송신된 데이터는 패킷으로 분할되어 각 패킷에 행선지(통상은 송신원) 주소가 격납됩니다.
  • 송신된 메시지는, 송신전에 일련의 패킷으로 분할되어 수신시에 원래의 메세지로 재구성됩니다.
  • 복수의 행선지의 패킷은, 같은 무선 링크상에서 비동기 방식으로 송신할 수 있습니다.
  • 패킷은, 특정의 수신자(브로드캐스트)가 아닌, 가능한 모든 수신자에게 행선지 지정할 수 있습니다.
  • 패킷은, 네트워크 노드에 의해서 보존되어 행선지를 향해서 전송 될 수 있습니다.

이는 인터넷상의 노드 간에 데이터 패킷이 전송되는 방식과 매우 유사합니다.

패킷 무선은 아마추어 무선 오퍼레이터에 의해 자주 사용됩니다.AX.25 (아마추어 X.25) 프로토콜은 X.25 데이터 링크 계층 프로토콜에서 파생되어 아마추어 무선 사용을 위해 조정되었습니다.모든 AX.25 패킷에는 송신자의 아마추어 무선 콜 부호가 포함되어 있어 아마추어 무선 방송국 식별에 대한 미국 FCC 요건을 충족합니다.AX.25 를 사용하면, 다른 스테이션이 패킷을 자동적으로 반복해 송신 범위를 확장할 수 있습니다.임의의 패킷스테이션이 디지퍼터로서 기능해, 애드혹네트워크를 개입시켜 리모트스테이션끼리 링크 할 수 있습니다.이것에 의해, 패킷 무선이 긴급 통신에 특히 도움이 됩니다.

모바일 통신에서는 패킷무선을 사용할 수 있습니다.일부 모바일 패킷무선 스테이션은 Automatic Packet Reporting System(APRS)을 사용하여 정기적으로 위치를 전송합니다.APRS 패킷이 "igate" 스테이션에 의해 수신되면 위치 보고서 및 기타 메시지가 인터넷서버에 라우팅되어 퍼블릭 Web 페이지에서 액세스 가능하게 됩니다.이를 통해 아마추어 무선 사업자는 원격 측정 및 전 세계의 다른 메시지와 함께 차량, 등산객, 고고도 풍선 등의 위치를 추적할 수 있습니다.

일부 패킷 무선 실장에서는 TARPN 등의 전용 포인트 투 포인트링크도 사용합니다.이러한 경우 노이즈가 많고 약한 신호 링크에 대한 순방향 오류 수정을 지원하는 개선된 계층 2 프로토콜(IL2P)과 같은 새로운 프로토콜이 등장했습니다.

타임라인

이전의 디지털 라디오 통신 모드는 전신(모스 부호 사용), 텔레프린터(보도 부호 사용), 팩시밀리였다.

알로하 및 PRNET

무선회로는 본질적으로 브로드캐스트 네트워크 토폴로지를 가지고 있기 때문에(즉, 많은 노드 또는 모든 노드가 네트워크에 동시에 접속된다), 패킷 무선 네트워크의 구현에서 직면하는 첫 번째 기술적 과제 중 하나는 신호의 충돌을 피하기 위해 공유 통신 채널에 대한 접근을 제어하는 수단이었다.하와이 대학의 Norman Abramson 교수는 ALOHAnet으로 알려진 패킷 라디오 네트워크의 개발을 주도했으며 네트워크 노드에 의한 공유 라디오 채널에 대한 액세스를 중재하는 방법을 개발하기 위해 1970년대부터 많은 실험을 수행했다.이 시스템은 9,600 보의 UHF 주파수로 작동했습니다.이 작업에서 Aloha 다중 액세스 프로토콜을 도출했습니다.1975년 Leonard Kleinrock 등에 의해 채널 접속 기법이 이후 개선됨에 따라 Robert Metcalfe는 현재 일반적인 이더넷 로컬 영역 네트워크(LAN) 기술의 설계에서 캐리어 감지 다중 액세스(CSMA) 프로토콜을 사용하게 되었다.

1973-76년에 걸쳐, DARPA는 샌프란시스코 베이 지역에 PRNET이라고 불리는 패킷 무선 네트워크를 만들었고 모바일과 고정 네트워크 [1]노드 사이의 패킷 무선 링크를 통해 ARPANET (나중에 IP로 알려진) 통신 프로토콜의 사용을 검증하기 위해 SRI와 함께 일련의 실험을 수행하였습니다.이 시스템은 100 kbit/s 및 400 kbit/s 데이터 채널을 제공하기 위해 DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum) 변조 및 Forward Error Correction(FEC) 기술을 사용했기 때문에 상당히 발전했습니다.이러한 실험에서는 데이터가 ARPANET, PRNET 및 SATNET (위성 패킷 무선 네트워크) 네트워크 간에 라우팅되었기 때문에, 이러한 실험은 일반적으로 성공한 것으로 간주되었으며, 또한 인터넷 워킹의 첫 번째 시연으로 기록되었습니다.1970년대와 1980년대에 걸쳐 DARPA는 다양한 군사 및 정부 시설에서 ARPANET에 연결된 다수의 지상 및 위성 패킷 라디오 네트워크를 운영했습니다.

아마추어 패킷 무선 및 AMPRNet

주요 기사: AMPRNet

아마추어 무선 통신사들은 무선 데이터 통신을 실험하고 1978년 캐나다 government—Robert Rouleau, VE2PY, 브램 프랭크, VE2BFH, 노먼 펄 VE2BQS;와 자크 Orsali, VE2EHP[2]은 몬트리올 아마추어 무선 클럽 몬트리올의 허락을 득하when—after, 퀘벡 아스키 전송을 실험하고 VHFamat를 통해 데이터로 인코딩된 시작하였다.eur자체 제작 [3]장비를 사용한 무선 주파수.1980년, 더그 록하트 VE7APU와 브리티시컬럼비아 밴쿠버의 밴쿠버 지역 디지털 통신 그룹(VADCG)은 아마추어 패킷 무선 네트워크에서 사용할 수 있는 표준화된 장비(터미널 노드 컨트롤러)를 대량으로 생산하기 시작했습니다.2003년 Rouleau는 1978년 [4]몬트리올 의정서에 대한 그의 업적으로 CQ 아마추어 라디오 잡지의 명예의 전당에 올랐다.

캐나다에서 이 활동이 시작된 지 얼마 되지 않아 미국의 아마추어들은 패킷 라디오에 관심을 갖게 되었다.1980년 미국 연방통신위원회(FCC)는 아마추어 [5]무선으로 ASCII 코드를 전송할 수 있는 권한을 미국 아마추어에게 부여했습니다.리피터는 아마추어 패킷무선용으로 설계될 수 있습니다.이러한 것을 「디지퍼터」라고 부릅니다.미국에서 최초로 알려진 아마추어 패킷무선 활동은 1980년 12월 샌프란시스코에서 행크 매그너스키 KA6M과 Pacific Packet Radio Society(PPRS)[6]에 의해 패킷리피터가 2미터에서 가동되었습니다.당시 DARPA와 ARPANET의 우위에 따라 초기 아마추어 패킷 무선 네트워크는 DARPA 스타일로 [citation needed]AMPRNet이라고 불렸습니다.Magnuski는 전세계 아마추어 무선 사용을 위해 44.0.0/8 네트워크에서 IP 주소 할당을 받았습니다.

캘리포니아의 Pacific Packet Radio Society(PPRS), 애리조나 주의 Tucson Amerch Packet Radio Corporation(TAPR), 워싱턴 [7]DC의 Amerch Radio Corporation(AMRAD) 등 패킷 라디오에 관심이 있는 아마추어 무선 사업자들의 많은 그룹이 곧 전국적으로 결성되었습니다.

1983년까지 TAPR은 키트 형태로 사용할 수 있는 최초의 TNC를 제공하고 있었습니다.패킷 라디오는 북미 전역에서 점점 더 인기를 끌기 시작했고 1984년에는 최초의 패킷 기반 게시판 시스템이 등장하기 시작했다.패킷 라디오는 1986년 8월 캘리포니아 세리토스에서 발생한 Aeromexico 여객기 추락 사고 이후 비상 운영의 가치를 입증했다.자원봉사자들은 음성 주파수를 명확하게 유지하는 패킷 무선을 통해 텍스트 트래픽을 전달하기 위해 여러 주요 사이트를 연결했다.

아마추어 패킷 라디오의 초기 발전에 대한 객관적인 설명은 "아마추어 서비스의 패킷 라디오"[8][5] 문서를 참조하십시오.

상용 시스템

많은 상업적 운영, 특히 차량 배차(예: 택시, 견인차, 경찰)를 이용하는 운영은 간단한 모바일 데이터 시스템을 제공하기 위한 패킷 무선 시스템의 가치를 재빨리 알아차렸다.이것은 많은 상용 패킷 무선 [9]시스템의 급속한 발전으로 이어졌습니다.

  • MDI(1979년)
  • DCS (1984)
  • DRN(1986)
  • 모비텍스 (1986)
  • ARDIS(1990)
  • CDPD는 패킷 데이터를 AMPS 아날로그 휴대 전화 네트워크를 통해 전송할 수 있도록 했습니다.
  • GPRS는 GSM 휴대 전화 네트워크에 의해 제공되는 패킷 데이터 퍼실리티입니다.

기술적 세부사항

데이터가 아닌 음성

패킷 무선을 실장하는 아마추어가 직면하는 첫 번째 과제 중 하나는 거의 모든 아마추어 무선 기기(및 대부분의 잉여 상용/군용 기기)가 데이터가 아닌 음성을 전송하도록 설계되었다는 것입니다.아날로그 미디어를 사용하는 다른 디지털 통신 시스템과 마찬가지로 패킷 무선 시스템에는 모뎀이 필요합니다.모뎀과 함께 사용되는 무선 기기가 음성을 위한 것이었기 때문에 초기 아마추어 패킷시스템은 전화 표준(특히 Bell 202 표준)에 준거한 AFSK 모뎀을 사용했습니다.이 접근방식은 효과가 있었지만 최적의 방법은 아니었습니다.왜냐하면 25kHz FM 채널을 사용하여 1,200 보로 전송했기 때문입니다.G3RUH의 패킷 무선 모뎀과 같은 직접 FSK 변조를 사용하면 동일한 채널에서 9,600 보의 전송이 쉽게 이루어집니다.

또, 음성 무선에 의해서 제공되는 음성 채널의 베이스 밴드 특성은, 전화 음성 채널의 베이스 밴드 특성과 상당히 다른 경우가 많습니다.이로 인해 경우에 따라서는 무선이나 모뎀에서 프리엠퍼시스 또는 디엠퍼시스 회선을 활성화 또는 비활성화해야 합니다.

비동기 프레이밍

초기 "패킷 사용자"가 직면한 또 다른 문제는 비동기 데이터 전송과 동기 데이터 전송이었습니다.당시 대부분의 개인용 컴퓨터에는 컴퓨터와 모뎀 등의 장치 간의 데이터 통신을 위한 비동기 RS-232 시리얼 포트가 있었습니다.RS-232 규격에서는 데이터가 7비트 또는8비트의 그룹(문자)으로 송신되는 데이터 전송의 비동기, Start-Stop 모드를 지정합니다.유감스럽게도 일반적으로 사용되는 단순한 AFSK 모뎀은 패킷프레임의 시작을 나타내는 타이밍 신호를 제공하지 않습니다.이것에 의해, 수신측이 각 패킷 프레임의 조립을 개시하는 타이밍을 알 수 있는 메카니즘이 필요하게 되었습니다.사용되는 방식을 비동기 프레이밍이라고 합니다.수신측은, 「프레임 경계 옥텟」을 검색해, 다음에 이어지는 패킷 데이터의 디코딩을 개시합니다.다른 프레임 경계 옥텟은 패킷프레임의 끝을 나타냅니다.

채널 공유

한정된 기간에 걸쳐 단일 무선 채널에서 다수의 데이터 "컨버세이션"이 가능합니다.

스테이션 설정

기본 패킷 무선국은 컴퓨터 또는 덤 단말, 모뎀 및 안테나가 있는 송수신기로 구성됩니다.전통적으로 컴퓨터와 모뎀은 데이터 입력 및 표시에 사용되는 덤 터미널(또는 터미널 에뮬레이터)과 터미널 노드 컨트롤러(TNC)라는 하나의 유닛으로 결합됩니다.모뎀이 독립형 유닛이거나 완전히 소프트웨어로 구현되는 등 PC가 TNC의 기능을 이어받는 경우가 늘고 있습니다.또, 복수의 메이커(Kenwood 나 Alinco 등)가, TNC 를 내장한 핸드 헬드 또는 모바일 무전기를 판매해, 다른 기기를 필요로 하지 않고 컴퓨터 또는 단말기의 시리얼 포토에 직접 접속할 수 있게 되었습니다.

컴퓨터는 네트워크 접속 관리, AX.25 패킷으로 데이터 포맷 및 무선 채널 제어를 담당합니다.또한 오퍼레이터가 부재 중일 때 메시지를 수신할 수 있는 간단한 게시판 시스템 등 다른 기능도 제공합니다.

OSI 모델에 따라 패킷 무선 네트워크는 그들이 의존하는 물리적, 데이터 링크 및 네트워크 계층 프로토콜의 관점에서 설명될 수 있습니다.

물리층: 모뎀 및 무선 채널

패킷 무선에 사용되는 모뎀은 throughput 및 변조 기법에 따라 다르며 일반적으로 사용 중인 무선 기기의 기능에 맞게 선택됩니다.가장 일반적으로 사용되는 방법은 무선 기기의 기존 음성 대역폭 내에서 Audio Frequency-Shift Keying(AFSK; 오디오 주파수 편이 입력)을 사용하는 방법입니다.최초의 아마추어 패킷 라디오 방송국은 잉여 Bell 202 1,200 bit/s 모뎀을 사용하여 구축되었으며, 낮은 데이터 레이트에도 불구하고 Bell 202 변조는 대부분의 영역에서 VHF 동작의 표준으로 남아 있습니다.최근에는 9,600비트/초(bit/s)가 일반적이지만 기술적으로 더 까다롭습니다.HF 주파수에서는 300비트/초의 속도로 Bell 103 변조가 사용됩니다.

역사적 이유로 일반적으로 사용되는 모든 변조는 무선 자체에 대한 최소한의 수정에 기초하고 있으며, 보통 컴퓨터의 오디오 출력을 송신기의 마이크 입력에 직접 연결하고 수신기의 오디오 출력을 컴퓨터의 마이크 입력에 직접 연결합니다.송신기 제어를 위해 송신기 온 출력 신호("PTT")를 추가할 때 무선 모뎀을 만들었습니다.이러한 단순성 때문에, 그리고 적절한 마이크로칩을 수중에 가지고 있는 것만으로, Bell 202 변조는 패킷 무선 데이터를 2개의 구별되는 톤으로 무선으로 송신하는 표준 방법이 되었습니다.톤은 Mark의 경우 1,200Hz, 공간의 경우 2,200Hz입니다(1,000Hz 시프트).Bell 103 변조의 경우 200Hz 시프트가 사용됩니다.데이터는 NRZI 패턴으로 차등 부호화됩니다.NRZI 패턴에서는 데이터 제로 비트는 톤의 변화에 의해 부호화되며 1비트는 톤의 변화에 의해 부호화되지 않습니다.

1,200비트/초보다 빠른 속도를 실현하는 방법에는 마이크와 오디오 출력 커넥터를 통해 전화 모뎀 칩을 사용하는 방법이 있습니다.이것은 반이중 모드로 FAX V.27 모뎀을 사용하는 경우 최대 4,800비트/초의 속도로 동작하는 것이 실증되었습니다.이러한 모뎀은 위상 시프트 키잉을 사용하여 진폭 시프트 키잉이 없을 때는 정상적으로 동작하지만 9,600비트/초 등의 고속에서는 신호 레벨이 위험해져 무선에서의 그룹 지연에 매우 민감합니다.이 시스템은 1980년대에 Simon Taylor(G1NTX)와 Jerry Sandys(G8DXZ)에 의해 개척되었습니다.무선의 작은 개조를 수반하는 다른 시스템은 James Miller (G3RUH)에 의해 개발되었고 9,600 비트/초로 운영되었습니다.

2m(144~148MHz) 상의 1,200비트/초 AFSK 노드컨트롤러는 가장 일반적인 패킷무선입니다1,200/2,400 비트/초 UHF/VHF 패킷무선에서는 아마추어는 일반적으로 이용 가능한 협대역 FM 보이스무선을 사용합니다.HF 패킷의 경우 Single Side Band(SSB; 싱글 사이드 밴드) 변조를 통해 300비트/초 데이터가 사용됩니다.고속 패킷(9,600비트/초 이상)의 경우 특수 무선 또는 수정된 FM 무선을 사용해야 합니다.

FCC 허용 주파수 440MHz 이상의 아마추어 무선 링크를 통해 19.2kbit/s, 56kbit/s, 1.2Mbit/s의 throughput 레이트를 허용하는 커스텀모뎀이 개발되었습니다.그러나 이러한 속도로 데이터를 전송하려면 특수 무선 장비가 필요합니다."모뎀"과 "무선" 사이의 인터페이스는 1,200 비트/초 동작에 사용되는 오디오 섹션이 아니라 무선의 중간 주파수 부분에 있습니다.이러한 고속 링크의 도입은 제한되어 있습니다.

많은 상용 데이터 무선 애플리케이션에서는 오디오 베이스 밴드 변조가 사용되지 않습니다.송신기 출력 주파수를 2개의 다른 주파수 간에 변경함으로써 데이터가 송신됩니다(FSK 변조의 경우 다른 대체 주파수가 존재합니다).

고속 멀티미디어 라디오

주요 기사:고속 멀티미디어 라디오

2.4GHz의 "Wi-Fi" 대역은 부분적으로 아마추어 무선 대역과 겹치기 때문에 상용 Wi-Fi 하드웨어는 인가된 아마추어 무선 사업자가 더 높은 전력 수준에서 적응하여 사용할 수 있습니다.단, 아마추어 무선에 대한 제한으로 인해 패킷 라디오를 사용하여 인터넷에 연결할 수 있는 매력이 제한됩니다.미국 FCC 규정에서는 기타 콘텐츠 [10]제한 외에 아마추어 무선 통신을 암호화하거나 비공개로 할 수 없습니다.

데이터 링크 레이어: AX.25

패킷 무선 네트워크는 X.25 프로토콜 스위트에서 파생되어 아마추어 무선 사용을 위해 특별히 고안된 AX.25 데이터 링크 계층 프로토콜에 의존합니다.이름에도 불구하고 AX.25는 OSI 모델의 물리 레이어와 데이터 링크 레이어를 모두 정의합니다.(이것은 거의 사용되지 않지만 네트워크 계층 프로토콜도 정의합니다.)[11]

네트워크층

패킷 라디오는, 2개의 라이브 오퍼레이터간, 또는 오퍼레이터와 게시판 시스템간에서의, 방송국간의 직접 키보드 투 키보드 접속에 가장 많이 사용되고 있습니다.이러한 애플리케이션에는 데이터 링크층 위의 네트워크 서비스가 필요하지 않습니다.

(전자 메일 전달에 중요) 스테이션 간의 데이터 자동 라우팅을 제공하기 위해, AX.25와 함께 사용할 수 있도록 여러 네트워크 계층 프로토콜이 개발되었습니다.이러한 네트워크 계층 프로토콜 중 가장 중요한 것은 NET/ROM 및 TheNET, ROSE, FlexNet 및 TexNet입니다.

원칙적으로, 유비쿼터스 인터넷 프로토콜을 포함하여 모든 네트워크 계층 프로토콜을 사용할 수 있다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Okin, J.R. (2005년)인터넷 혁명: Not-for-Dummies Guide of the History, Technology, and Use of Internet, 페이지 81.아이언바운드 프레스 ISBN0-9763857-6-7.
  2. ^ 1978년 5월 31일 몬트리올에서 열린 M.A.R.C. 회의에서 데모 코드를 작성했습니다.
  3. ^ Rouleau, Robert and Hodgson, Ian(1981년).패킷 무선탭북스, 블루리지 서밋, 펜실베이니아 주ISBN 0-8306-9628-8.
  4. ^ "The CQ Amateur Radio Hall of Fame" (PDF). CQ Amateur Radio. June 2007. Archived from the original (PDF) on 2008-12-03. Retrieved 2009-05-02.
  5. ^ a b Mendelsohn, Alex. "Amateur Packet – A Brief Chronology: Phase 1 (1970–1986)". Archived from the original on 2001-01-29. Retrieved 2009-08-09. FCC가 '노드와 변경을 한다'를 참조
  6. ^ Kenney, Larry "패킷 라디오 소개 – 파트 1", "짧은 역사 – How it all begined."2009-08-09 취득.
  7. ^ 미국 라디오 릴레이 리그 (2008)."ARRL의 VHF 디지털 핸드북", 1-2페이지, 미국 라디오 중계 리그.ISBN 0-87259-122-0.
  8. ^ Karn, P. Price H. Diersing, R. (1985년 5월)"아마추어 서비스 패킷 라디오", 431–439페이지, "통신 분야별 IEEE 저널"ISSN 0733-8716
  9. ^ 드로즈, 제임스 F.(1999년)."무선 데이터 핸드북", 페이지 3-7.와일리 인터사이언스 제4판ISBN 0-471-31651-2.
  10. ^ 현대 아마추어 무선 네트워크상의 보안 및 데이터 무결성– 작성자: Paul J.Toth – K8OCL CQ-VHF 2004년 가을의 NA4AR "HSM 및 정보 보안"– CQ-VHF 웹사이트 "Data Encryption is Legal", N2IRZ, CQ Magazine 2006년 8월 ~ 2006년 여름부터 프리뷰
  11. ^ 아마추어 패킷 무선을 위한 AX.25 링크 액세스 프로토콜: 투싼 아마추어 패킷 무선의 공식 규격

추가 정보

  • Lynch, Clifford A.; Brownrigg, Edwin B. (1987). Packet radio networks. Pergamon Press. ISBN 0-08-035913-2.
  • Okin, J.R. (2005). The Internet Revolution: The Not-for-Dummies Guide to the History, Technology, and Use of the Internet. Ironbound Press. ISBN 0-9763857-6-7.
  • Rouleau, Robert; Hodgson, Ian (1981). Packet Radio. TAB Books. ISBN 0-8306-1345-5.
  • Don Rotolo, N2IRZ (July 2015). "Packet Networking and TARPNs". CQ Amateur Radio. 71 (7): 82–84. ISSN 0007-893X.

외부 링크

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