Modems de rádio de pacotes. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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A transmissão de dados por um canal de rádio é, em muitos casos, mais confiável e mais barata do que a transmissão por canais discados ou alugados e, especialmente, por canais de redes de comunicação celular. Em situações devido à falta de uma infraestrutura de comunicação desenvolvida, o uso de instalações de rádio para transmissão de dados é muitas vezes a única opção razoável para organizar a comunicação. Uma rede de transmissão usando modems de rádio pode ser implantada em praticamente qualquer região geográfica. Dependendo das estações de rádio utilizadas, tal rede pode atender seus assinantes em uma área com um raio de alguns até centenas de quilômetros. Os modems de rádio são de grande valor prático onde é necessário transferir pequenas quantidades de informação (documentos, certificados, etc.).

Os modems de rádio são frequentemente chamados de controladores de pacotes (TNC - Terminal Node Controller) devido ao fato de incluírem especiais. um controlador que troca dados com um computador, gerencia a formatação de quadros e o acesso a um canal de rádio comum de acordo com o método de acesso múltiplo implementado. Os modems de rádio são orientados a trabalhar em um único canal de rádio com muitos usuários (em um canal de acesso múltiplo), e não em um canal ponto a ponto (um modem dial-up).

padrão AX.25

A recomendação AX.25 estabelece um único protocolo de troca de pacotes, ou seja, obrigatório para todos os usuários de redes de rádio de pacotes a ordem de troca de dados. O padrão AX.25 é uma versão revisada do padrão X.25 para redes de rádio por pacotes.

Uma característica das redes de rádio por pacotes é que o mesmo canal de rádio é usado para transmissão de dados por todos os usuários da rede no modo de acesso múltiplo. O protocolo AX.25 oferece acesso a vários canais com controle de ocupado. Todos os usuários da rede são considerados iguais. Antes de iniciar a transmissão, o modem de rádio "escuta" se o canal está livre ou não. Se estiver ocupado, a transferência é atrasada até que seja liberada. É possível que outro modem comece a transmitir ao mesmo tempo. Nesse caso, ocorrerá superposição de sinal, como resultado, os dados serão seriamente distorcidos. O modem de rádio transmissor aprende sobre isso recebendo uma confirmação negativa do modem de rádio receptor ou como resultado de um tempo limite. Em tal situação, ele deve repetir a transferência.

Com essa conexão, as informações no quadro são transmitidas na forma de blocos separados - quadros. Basicamente, seu formato corresponde ao protocolo HDLC, mas existem diferenças.

Formato do quadro

De acordo com a Recomendação AX.25, os frames são divididos em frames de serviço e de informação e possuem o seguinte formato:

O início e o fim de um quadro são marcados com quadros FLAG, ou seja, combinações da forma <01111110>, o que facilita a recepção de um quadro contra o fundo de interferência. O campo de endereço ADRES contém os endereços do remetente, destinatário e estações de retransmissão, se houver. O campo de controle CONT define o tipo de frame: informativo ou serviço. O comprimento do campo de informação INFORM, que é um pacote da camada de rede, geralmente não excede várias centenas de bytes em redes de rádio por pacotes.

Ao implementar a camada de rede (terceira) do protocolo AX.25, é utilizado um campo de protocolo específico, cat. atua como parte do campo de informações e é opcional.

O campo de verificação de quadro (CRC-16) é projetado para detectar erros no quadro durante sua transmissão.

Implementação física de modems de rádio

Normalmente, uma estação de comunicação por pacotes inclui um computador, um modem de rádio (TNC - controlador) e uma estação de rádio VHF ou HF.

O computador interage com o modem de rádio através de uma das interfaces DTE-DCE conhecidas. A interface RS-232 é quase sempre utilizada. Os dados transmitidos do computador para o modem de rádio podem ser um comando ou uma informação a ser transmitida. No primeiro caso, o comando é decodificado e executado, no segundo, um quadro é formado de acordo com o protocolo AX.25. Antes que o quadro seja transmitido diretamente, sua sequência de bits é codificada com um código linear sem retorno a zero NRZ-I (Non Return to ZeroInverted).

Um modem de rádio de pacote é uma combinação de dois dispositivos: o próprio modem e o controlador TNC. O controlador e o modem são interligados por quatro linhas: TxD - para transmissão de quadros no código NRZ-I, RxD - para recebimento de quadros do modem no código NRZ-I, PTT - para sinalização do modulador ligado e DCD - para sinalização o canal ocupado do controlador do modem. Normalmente, o modem e o controlador de pacotes são feitos estruturalmente no mesmo pacote.

Antes de transmitir um quadro, o controlador liga o modem usando um sinal pela linha PTT e envia um quadro no código NRZ-I pela linha TxD. O modem modula a informação recebida de acordo com o método de modulação aceito. O sinal modulado da saída do modulador é alimentado na entrada MIC do transmissor.

Quando os quadros são recebidos, o trem de pulsos da portadora modulada vem da saída EAR do receptor de rádio para a entrada do demodulador. Do demodulador, o quadro recebido na forma de uma sequência de pulsos no código NRZ-I entra no controlador do modem de rádio de pacote.

Simultaneamente com o aparecimento de um sinal no canal, um detector especial é ativado no modem, que gera um sinal de canal ocupado em sua saída. O sinal PTT, além de ligar o modulador, também desempenha a função de comutação de potência de transmissão.

Na comunicação de rádio por pacotes baseada em estações de rádio típicas, dois métodos de modulação são usados ​​para HF e VHF. Em HF, a modulação de banda lateral única é usada para formar um canal de frequência de voz no canal de rádio. Para transmissão de dados, a modulação de frequência de uma subportadora é usada na faixa de frequência de um canal telefônico de 0,3 a 3,4 kHz. O valor da frequência da subportadora pode ser diferente e a ressonância da frequência é sempre 200 Hz. Neste modo, é fornecida uma taxa de transmissão de 300 bps. Na Europa, uma frequência de 1850 Hz é comumente usada para transmitir "0" e 1650 para "1".

Na banda VHF, eles geralmente operam a 1200 bauds ao usar modulação de frequência com uma ressonância de frequência de subportadora de 1000 Hz. Supõe-se que "0" corresponde a uma frequência de 1200 Hz e "1" - 2200 Hz. Menos frequentemente na faixa de VHF, a modulação de fase relativa (RPM) é usada. Nesse caso, são alcançadas taxas de transmissão de 2400, 4800 e, às vezes, 9600 e 1920 bauds. (A velocidade máxima que eu conheço é 76800 bauds)

Publicação: cxem.net

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