O PACKET RADIO

O Radio Amador, dependendo da Licença para a qual está habilitado, tem muitas alternativas operacionais, dependendo muito de preferência pessoal à qual modalidade ele irá se dedicar. Até 1986, minha modalidade preferida era a Fonia, mas outras modalidades de transmissão de dados, via micro, começaram a aparecer, entre elas o RTTY e o CW, usando-se entre o Radio e o Microcomputador uma Interface, que era importada dos EEUU. Encomendei a um fornecedor de Miami, que por não ser do ramo, me mandou uma interface que só operava Packet, modalidade muito usada pêlos colegas Argentinos. Por sorte, naquele ano, eu já era Sócio e Sysop de uma BBS telefônica, O Uno/BBS, e com a experiência da transmissão de dados comecei a operar PACKET/BBS, como estação Terminal, inicialmente com programas para telefone, adaptados para rádio. A pedido do PY2BJO/Junior e com softs adquiridos nos EEUU, coloquei no ar, em 1987, a PY2QE/BBS, inicialmente trocando mensagens com colegas da Argentina e Uruguai. Quase em seguida PY2GN/William se interessou pela modalidade e foi o início dos BBS de Packet no Brasil. Logo outros colegas vieram fazer parte do que é hoje a maior Rede de Radio Amadores, interligando todo o Brasil com o resto do mundo. Gostaria de destacar o PY3SS/Marcelo, PP5AQ/Catalan, Tavares no RJ e Carlito no DF. Ainda como curiosidade, o Packet Radio é a única modalidade que permite a interligação do Radio com a Internet. Na UFRGS do RS, com finalidade educacional, e na FAPESP/USP de SP já existem acessos permitidos a BBS operando Packet Radio. Agradeço a falta de informação daquele fornecedor, que me abriu uma porta até então desconhecida, mas que viria a me possibilitar um canal inesgotável de informações.

Estrutura do Protocolo AX.25

Em 1978 no Canadá experimentos são realizados entre radioamadores envolvendo a tecnologia de comunicação com o protocolo que transmitia pacotes de informações. Desenvolveram-se protótipos de circuitos bem como o melhoramento do protocolo empregado. Conseqüentemente surgiram diversos grupos de radioamadores envolvidos onde foram realizadas reuniões com os interessados. Chegando-se em 1984 com o primeira aprovação de um padrão definido do protocolo nomeado de AX.25 (Amateur X25) bem como também de um hardware específico denominado de TNC-2 (Terminal Node Controller). Esta estrutura segue as normas do ISO (International Standards Organizations), IS (Information Standards 3309, 4335 e 7809 HDLC, recomendações do CCITT Q.920 e Q.921 LAP-D, parâmetros do ISO 8885 e definições de serviço do ISO IS 8886.
O protocolo permite a comunicação entre sí mesmo, dois ou mais sistemas, nos modos half-duplex ou full-duplex.
Permite ligação:
a) em um sistema de repetidor digital de pacotes (DIGIPEATER),
b) de uma rede inteligente de distribuição (NODE),
c) entre dois canais distintos (GATE),
d) com um sistema de BBS,
e) com sistema TCP/IP,
f) com Satélites.
Para que ocorra uma comunicação bem sucedida entre duas estações o AX.25 faz exigência de que a cada pacote de informações enviadas, seja retornado uma confirmação destes mencionando os pacotes recebidos, ou com corrupção de informação, onde acontecendo o caso de perda de algum pacote este será transmitido novamente, onde seqüencialmente pode-se enviar no máximo de uma única vez oito pacotes, e enquanto não houver confirmação destes pacotes a seqüencia de novos pacotes não prossegue. A estação que enviou um ou mais pacotes aguarda a confirmação de recebimento do pacote transmitido, caso num período de tempo determinado ela não receba esta confirmação, ela questiona a outra se houve recebimento do pacote enviado, esta confirmação é pedida por no máximo oito vezes e seqüencialmente há uma desconexão pois a comunicação não está bem sucedida. Segue exemplo de conexão entre estações denominadas de A e B:

ESTAÇÃO "A"
ESTAÇÃO "B"
TEMPO
Pede conexão à estação B  
t0
  Confirma ao pedido de conexão da estação A
t1
Envia um pacote de informação  
t2
  Confirma recebimento do pacote
t3
Envia 3 pacotes de informação (simulamos uma interferência no período do terceiro pacote de informação)
t4
  Confirma recebimento de 2 pacotes de informação
t5
Envia somente o terceiro pacote  
t6
  Confirma o recebimento do terceiro pacote
t7
Envia 1 pacote de informação (simulamos nova interferência recebida somente pela estação B, só que contínua até t26)
t8
   
t9
Requisita confirmação do pacote enviado (primeira vez)  
t10
   
t11
Requisita nova confirmação do pacote enviado (segunda vez)  
t12
   
t13
Requisita nova confirmação do pacote enviado (terceira vez)  
t14
   
t15
Requisita nova confirmação do pacote enviado (quarta vez)  
t16
   
t17
Requisita nova confirmação do pacote enviado (quinta vez)  
t18
   
t19
Requisita nova confirmação do pacote enviado (sexta vez)  
t20
   
t21
Requisita nova confirmação do pacote enviado (sétima vez)  
t22
   
t23
Requisita nova confirmação do pacote enviado (oitava vez)  
t24
   
t25
Envia comando de desconexão entre as estações  
t26
   
t27
  Interferência some
t28
  Pergunta se estação A ouve estação B
t29
Envia comando de desconectado entre as estações (pois já estava considerada uma comunicação desconectada)  
t30



Para que haja sincronismo na recuperação dos dados transmitidos estes antes de serem transmitidos são passados por um processo onde os bits já formatados pelo protocolo AX.25 (HDLC extendido) são codificados com o sinal de freqüência da velocidade de transmissão perfazendo a codificação chamada de NRZI (Non-Return to Zero Inverted). A codificação NRZI determina que um dado no formato NRZ no estado de nível 1 não muda o estado final do bit, mas se o dado for 0, o estado final é trocado.



Estrutura do Protocolo:
O protocolo AX.25 tem três tipos de moldes:
a) molde do tipo I (Informatiom),
b) molde do tipo S (Supervisory),
c) molde do tipo U (Unnumbered).
Cada molde é composto por diversos campos (primeiro bit é enviado do lado esquerdo):

Molde para as estruturas U e S:
Flag
Address
Control
Information
FCS
Flag
01111110
112~224 bits
8/16 bits
N * 8 bits
16 bits
01111110


Molde para a estrutura tipo I:
Flag
Address
Control
PID
Information
FCS
Flag
01111110
112~224 bits
8/16 bits
8 bits
N * 8 bits
16 bits
01111110

Função dos campos:
a) Flag:
Utilizado tanto para início da estrutura quanto no fechamento, constituído de um byte com o valor 7EH.
b) Address:
Este campo contém a identificação das estações (indicativo de chamada das estações) tanto a originadora do pacote quanto a destino e outras envolvidas no caso de existir algum Digipeater envolvido na comunicação.
c) Control:
Define o tipo de molde utilizado na estrutura para a camada L2 do protocolo.
d) PID:
(Protocol Identifier) Define o tipo de molde utilizado na estrutura para a camada L3 do protocolo.
e) Information:
É o campo que contém os dados que são enviadas a estação conectada.
f) FCS:
(Frame Check Sequence) É um campo que é enviado na transmissão do pacote (contém o valor de um cálculo matemático realizado do campo de Information), recalculado quando pela estação destino e comparado para assegurar validação dos dados.



Tráfego de Informações
Tráfego de Informações

Os tipos de informações que trafegam podem ser de uma das seguintes formas:

a) Entre Operadores:
Entre dois (ou mais) radioamadores (estações A e B por exemplo) que queiram se comunicar pelo AX.25. Bastando neste caso que uma estação A venha a conectar a estação B (isto é feito no modo de comando do protocolo pelo terminal ou programa terminal) e no modo conversação o que é digitado por uma das estações é transmitido e visto no terminal da outra. Também é possível a transferência de arquivos entre as estações, para isso o Programa Terminal em uso deverá ter deste recurso embutido (arquivos tipo ASCII, Binario poderão ser transferidos).

b) Entre um Operador e uma BBS:
Uma estação que faça conexão com uma estação BBS, poderá utilizar-se dos recursos que esta oferece, tais como:
-leitura e envio de mensagens locais, mundiais ou pessoais;
-download e upload de programas;
-serviços especiais tais como: informações de dados Keplerianos de Satélites e outros.
 

c) Entre um Operador e um NODE (ou GATE):
Uma estação poderá utilizar-se de um NODE ou um GATE para atingir distâncias maiores visto que a localização destes é sempre privilegiada para que possa dar uma cobertura a uma distância maior possível. Conectando-se a um NODE ou GATE poderá então pedir que o mesmo faça uma conexão a outros sistemas mais distantes tais como um outro Operador, um outro NODE ou GATE ou a uma BBS que esteja disponível.

d) Entre um Operador e um Satélite:
Uma estação podera utilizar-se dos recursos do AX.25 que poderão estar implementados nos Satélites de Radioamador tais como:
-utilizar o DIGIPEATER;
-utilizar a BBS;
-utilizar o SATGATE.

e) Entre duas BBS:
Existe a necessidade de comunicação entre as BBS para que o banco de dados de mensagens das mesmas esteja sempre atualizado (conhecido como Forward de mensagens).

 


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Tipos de Sistemas
Tipos de Sistemas

O protocolo permite a comunicação entre sí mesmo, dois ou mais sistemas, nos modos half-duplex ou full-duplex.
Permite ligação:
a) em um sistema de repetidor digital de pacotes (DIGIPEATER),
b) de uma rede inteligente de distribuição (NODE),
c) entre dois canais distintos (GATE),
d) com um sistema de BBS,
e) com sistema TCP/IP,
f) com Satélites.

DIGIPEATER:
O protocolo AX.25 permite que o sistema opere no modo chamado DIGIPEATER (DIGITAL REPEATER) "Repetidor Digital". Este modo de operação faz com que o sistema fique repetindo pacotes de informação entre duas estações. Exemplificando: a estação denominada de A conectará à estação C mas terá de mencionar no comando de pedido de conexão a estação B que atuará como repetidor dos pacotes entre as estações A e C. O modo DIGIPEATER é configurado no respectivo parâmetro no TNC.

NODE:
O protocolo AX.25 permite que o sistema opere no modo chamado NODE (Nó). Este modo de operação faz com que o sistema através de um programa específico para este fim atue como uma central conectora, ou seja ele atuará como um sistema que conectará outros dois sistemas. O NODE pode ser configurado de duas formas:
a) em um TNC
b) utilizando-se um programa que é executado no computador. (neste caso não é utilizado TNC mas pode-se utilizar das portas paralelas e seriais com um Modem ligado a cada uma delas ou ainda utilizando-se de um Cartão Controlador Serial.

O sistema atuando como NODE pode ser ligado a outros NODE fisicamente quando o NODE é formado por mais de um TNC ou se for utilizado programa executado pelo computador este programa contém os recursos para habilitação de mais Nós. Uma característica do NODE é que ele reconhece outros NODE automaticamente colocando-os em uma lista interna inclusive com parâmetros que entre eles mesmos são traçados perfazendo uma rede de NODE de alta capacidade.

GATE:
O protocolo AX.25 permite que o sistema opere no modo chamado GATE (Porta). Este modo de operação é igual ao NODE mas diferenciando-se deste no que refere a não ter a característica do NODE reconhecer a um outro que utilize-se do mesmo programa.

BBS:
O protocolo AX.25 permite que o sistema opere no modo chamado BBS (Bulletim Board Sistem). Este modo de operação utiliza-se de um programa específico para este fim sendo executado no computador. A BBS tem a finalidade de ser um sistema com capacidade de trabalhar com mensagens locais e com rota a outros BBS, atuar com características de armazenar e dispor de arquivos diversos para que possam ser retirados por qualquer estação que a acesse, além de possuir diversos utilitários que podem ser instalados nele aumentando os seus recursos e tarefas.

TCP/IP:
O Protocolo AX.25 permite que o sistema opere no modo chamado TCP/IP (Transmition Control Protocol/Internet Prococol). Este modo de operação permite que o protocolo AX.25 tenha recursos dos diversos serviços do protocolo TCP/IP tanto utilizando um TNC (este deverá ser configurado para operar no modo KISS) quanto em computador com um programa específico para esta função.


SATÉLITE:
O protocolo AX.25 permite que o sistema opere com Satélites de Radioamadores. Este modo de operação permite que uma estação terrena tenha acesso a recursos implementados em um determinado Satélite que esteja dotado do protocolo AX.25 como um dos modos de ser operarado. Para este modo de operação alguns Satélites exigem que se utilize um programa específico que é executado no computador e utilizando-se de um TNC no modo KISS ou um computador com um programa específico equipado com um Cartão Controlador Serial.

 


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Equipamentos Necessários
Equipamentos Necessários

Para a operação de um sistema AX.25 deve-se ter um conjunto de equipamentos:

a) um computador ou terminal (cpu + monitor + teclado):
Utilizado para fazer com que as informações necessárias de controle do TNC bem como os dados enviados e recebidos sejam mostrados no monitor. No caso de se empregar um computador no lugar do terminal, tem-se a vantagem de utilizar programas específicos bem como o armazenamento das informações recebidas e enviadas.
b) um TNC (Terminal Node Controller):
É o equipamento que realiza todo o processamento de informações entre o transceptor e o computador. É nele que o protocolo AX.25 é tratado e as informações resultantes são enviadas ao transceptor e ao computador.
c) um transceptor:
É o meio de transporte das informações utilizadas pelos radioamadores.

Exemplo de ligação dos equipamentos:





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Modem
Modem

A função do Modem é de modular (transformar de sinal digital para um tipo de sinal analógico) e demodular (transformar o sinal analógico modulado para sinal digital) os sinais analógicos provenientes do transceptor.

Existem diversos modelos de circuitos, onde os mais conhecidos são:

Modelo
Velocidade (bps)
Padrão
Circuito Integrado XR2206 e XR2211 1200 AFSK - Bell 202
Circuito Integrado AM7910, AM7911 300 e 1200 AFSK - Bell 202 e Bell 103
Circuito Integrado TCM3105 1200 AFSK - Bell 202
G3RUH DFM desde 4800 modulação direta

 


Ligação do Modem AFSK com o transceptor:

Modem
Transceptor
sinal de transmissão entrada de microfone
sinal de recepção saída do alto-falante
sinal de PTT sinal de PTT
GND (terra, comum) GND (terra, comum)

Ligação do Modem DFM com o transceptor: (observando que para uma velocidade de 9600 bps o desvio de modulação do transmissor deverá ser ajustado no Modem para que fique 3Khz).

Modem
Transceptor
sinal de transmissão Varicap do modulador de FM
sinal de recepção Discriminador de FM
sinal de PTT sinal de PTT
GND (terra, comum) GND (terra, comum)

Ligação de um Modem tipo DFM G3RUH à um TNC ou a um Cartão Controlador Serial:

TNC ou Cartão Controlador Serial
Modem
TXD (saída de transmissão de dados formato NRZI) Entrada de dados
TXC (saída de clock de transmissão 16 vezes o baud rate) Entrada de clock
  TXA (para a entrada do modulador de FM)
RXD (entrada de dados formato NRZI) Saída de dados (decodificados do transceptor)
RXC (entrada de clock de recepção) Saída de clock (recuperado na recepção)
  RXA (para a saída do discriminador de FM)
PTT PTT
GND (terra, comum) GND (terra, comum)

 

 

 


 

Modelos de TNC
Modelos de TNC

TNC-2:

Segue uma estrutura padrão utilizando-se do microprocessador Z-80 CPU e do controlador de comunicação serial Z-80 SIO, onde deste um canal é utilizado para comunicação com um terminal ou computador através de um driver RS232 e o segundo canal é ligado a um circuito lógico para montar (no modo transmissão) e desmontar (no modo recepção) o sinal NRZI (este circuito lógico é necessário visto que o Z-80 SIO não tem recurso próprio para montar os dados no formato NRZI).

Ilustração da estrutura interna do TNC2:


Ilustração de um TNC produzido pela PacComm:


TNC Emulado por Software: Tem a finalidade de emular todas as funções do hardware e do software do TNC-2 em um computador onde o Modem não é emulado necessitando-se ser conectado um ao computador. Este Modem normalmente é conectado a porta de comunicação serial disponível, ou na porta paralela do computador.

 


TNC com Cartão Controlador Serial HDLC: Executa-se todas as funções de um TNC utilizando-se um circuito integrado de comunicação serial que trabalha com o protocolo HDLC. Alguns circuitos intergrados podem ser utilizados tais como o 8273, ou o 8530 que é mais comum. Estes circuitos integrados são montados em uma placa que é inserida em um dos slots disponíveis no computador. Alguns destes cartões dispõem de um Modem interno, sendo que outros requerem Modem externo.


Ilustração de um cartão controlador serial:


MCP (Multimode Comunication Processor): Funciona com diversos tipos de comunicação, tais como: AX.25, CW, RTTY, WEFAX, AMTOR e SSTV.


DSP (Digital Signal Processor): Funciona como o MCP, tendo a vantagem de utilizar um circuito integrado que possibilita a sua programação sem necessidade de modificação em hardware, ou seja pode ser implementado novo tipo de comunicação somente substituindo a EPROM e o programa terminal.


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Programa Terminal
Programa Terminal

È o software que será operado no computador e tem por função de ser dotado dos subsídios necessários para a operação do modo AX.25. Estas operações consistem no modo comando em alterar os diversos parâmetros utilizados pelo protocolo e no modo conversação enviar oque for digitado no teclado ao TNC, também podendo ter recursos de transferência de arquivos, leitura de mensagem automaticamente e outros.

Existem uma infinidade de programas terminais, cada qual com suas particularidades, existindo para os usuários de diversos sistemas operacionais tais como MS-DOS, MS-Window e Linux.

Exemplo de alguns Programas Terminais:


Programa Baycom

 

Programa NOS

 

Programa JNOS

 

Programa MUTNCBAY

 

Programa WINTNC

 


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