AX.25 (Amateur X.25) — протокол канального уровня, изначально созданный на основе уровня 2 набора протоколов X.25 и разработанный для использования радиолюбителями . [1] Он широко используется в любительских пакетных радиосетях.
AX.25 v2.0 отвечает за установление соединений на канальном уровне , передачу данных, инкапсулированных в кадры, между узлами и обнаружение ошибок, вносимых каналом связи .
AX.25 v2.2 [1] (1998) добавил улучшения для повышения эффективности, особенно при более высоких скоростях передачи данных. [2] Станции могут автоматически согласовывать размеры полезной нагрузки, превышающие предыдущее ограничение в 256 байт. Расширенные порядковые номера (7 против 3 бит) позволяют увеличить размер окна, количество кадров, которые могут быть отправлены до ожидания подтверждения. «Выборочное отклонение» позволяет повторно отправлять только отсутствующие кадры, вместо того, чтобы тратить время на повторную отправку кадров, которые уже были успешно получены. Несмотря на все эти преимущества, лишь немногие реализации были обновлены для включения этих улучшений, опубликованных более 20 лет назад. Единственной известной полной реализацией v2.2 на данный момент (2020) является программное обеспечение TNC Dire Wolf. [3]
AX.25 обычно используется в качестве уровня канала передачи данных для сетевого уровня, такого как IPv4, с TCP, используемым поверх него. AX.25 поддерживает ограниченную форму маршрутизации источника . Хотя возможно построить коммутаторы AX.25, аналогичные коммутаторам Ethernet, это пока не было реализовано. [ необходима цитата ]
AX.25 не определяет реализацию физического уровня. На практике 1200 бод Bell 202 тоны и 9600 бод G3RUH DFSK [4] используются почти исключительно на VHF и UHF . На HF стандартный режим передачи - 300 бод Bell 103 тоны . На физическом уровне AX.25 определяет только "машину состояний физического уровня" и некоторые таймеры, связанные с задержками переключения передатчика и приемника.
На канальном уровне AX.25 использует синтаксис и процедуры кадра HDLC . (ISO 3309) [5] кадры передаются с кодировкой NRZI . HDLC определяет синтаксис, но не семантику поля адреса переменной длины кадра. AX.25 определяет, что это поле подразделяется на несколько адресов: адрес источника, ноль или более адресов ретрансляторов и адрес назначения со встроенными полями управления для использования ретрансляторами. Для упрощения соответствия правилам любительской радиосвязи эти адреса выводятся из позывных станций источника, назначения и ретранслятора.
Управление доступом к среде передачи осуществляется по принципу множественного доступа с контролем несущей и устранением коллизий (CSMA/CR).
AX.25 поддерживает как режимы работы с подключением к виртуальным каналам, так и режимы работы без подключения в стиле датаграмм. Последний эффективнее всего используется Автоматической системой передачи пакетов (APRS).
Простой механизм маршрутизации источника с использованием дигипитеров доступен на уровне канала передачи данных. Дигипитеры действуют как симплексные ретрансляторы , получая, декодируя и ретранслируя пакеты с локальных станций. Они позволяют устанавливать многоадресные соединения между двумя станциями, которые не могут общаться напрямую. Дигипитеры используют и изменяют информацию в адресном поле кадра для выполнения этой функции.
Спецификация AX.25 определяет полный, хотя и только протокол сетевого уровня «точка-точка» , но он мало использовался за пределами соединений клавиатура-клавиатура или клавиатура-BBS. NET/ROM, ROSE и TexNet существуют для обеспечения маршрутизации между узлами. В принципе, с AX.25 можно использовать множество протоколов уровня 3 , включая вездесущий протокол Интернета (IP). Этот подход используется AMPRNet , которая является любительской радиосетью TCP/IP, использующей AX.25 UI-кадры на уровне канала передачи данных.
Традиционно радиолюбители подключались к сетям AX.25 с помощью контроллера терминального узла , который содержит микропроцессор и реализацию протокола в прошивке . Эти устройства позволяют получать доступ к сетевым ресурсам, используя только немой терминал и трансивер .
AX.25 также был реализован на персональных компьютерах . Например, ядро Linux включает встроенную поддержку AX.25. [6] Компьютер подключается к трансиверу через свой 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 через Ethernet, которое также изначально поддерживается ядром Linux для упрощения более современных установок с фактическими трансиверами, размещенными непосредственно под антенной мачтой или в ней, создавая «малопотерьную», более короткую потребность в радиочастотной проводке и заменяя дорогие, длинные и толстые коаксиальные кабели и усилители на дешевые оптоволоконные (RFI (в обоих направлениях)/EMP/устойчивые к молниям) или медные кабели Ethernet. Технология фрейминга Ethernet BPQ позволяет подключать целые стеки пар TNC+трансивер к любой существующей сети компьютеров, которые затем могут одновременно получать доступ ко всем предлагаемым радиоканалам (прозрачно соединенным), взаимодействовать друг с другом внутри сети через AX.25 или с помощью фильтрованной маршрутизации выбирать определенные частоты TNC/радио.
Dire Wolf — это бесплатная замена TNC 1980-х годов с открытым исходным кодом. Она содержит программные модемы DSP и полную реализацию AX25 v2.2 плюс FX.25 с прямой коррекцией ошибок. Она может функционировать как цифровой ретранслятор, GPS-трекер и APRS Internet Gateway (IGate) без дополнительного программного обеспечения.
AX.25 часто используется с TNC , который реализует кадрирование KISS [7], как недорогая альтернатива использованию дорогих и редких плат контроллера HDLC .
Кадрирование KISS не является частью самого протокола AX.25 и не передается по воздуху. Оно просто служит для инкапсуляции кадров протокола таким образом, чтобы они могли успешно передаваться по последовательному каналу в TNC. Кадрирование KISS происходит от SLIP и делает многие из тех же предположений, например, что в разговоре участвуют только две «конечные точки». В случае SLIP это были два хоста, подключенных к SLIP; в случае KISS предполагается, что канал кадрирования KISS является последовательным и в нем участвуют только хост-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. [8]
AX.25 чаще всего использовался для установления прямых соединений точка-точка между станциями пакетной радиосвязи без дополнительных сетевых уровней. Этого достаточно для контактов клавиатура-к-клавиатуре между станциями и для доступа к локальным системам досок объявлений и кластерам DX .
В последние годы APRS стал популярным приложением.
Для туннелирования пакетов AX.25 по IP используются AXIP и AXUDP для инкапсуляции AX.25 в пакеты IP или UDP .
На скоростях, обычно используемых для передачи пакетных радиоданных (редко выше 9600 бит/с , и обычно 1200 бит/с), [9] использование дополнительных сетевых уровней с AX.25 нецелесообразно из-за связанных с этим накладных расходов. 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 в AX.25 включает позывной отправителя и станции назначения , а также четырехбитное значение вторичного идентификатора станции (SSID) в диапазоне от 0 до 15 в адресе кадра. На конференции ITU WARC2003 спецификация позывного радиолюбительской станции была изменена таким образом, что прежняя максимальная длина в шесть символов была увеличена до семи символов. Однако в AX.25 есть встроенное жесткое ограничение в шесть символов, что означает, что позывной из семи символов не может использоваться в сети AX.25.
В AX.25 отсутствует явный порт (или SAP ); SSID часто берет на себя эту роль. Таким образом, на адрес SSID станции AX.25 может быть только одна служба, которая часто путается с разной степенью успеха.
Некоторые любители, в частности Фил Карн KA9Q, утверждают, что AX.25 не очень подходит для работы по шумным радиоканалам с ограниченной полосой пропускания, ссылаясь на отсутствие у него прямой коррекции ошибок (FEC) и автоматического сжатия данных . Однако жизнеспособный широко принятый преемник AX.25 пока не появился. Вероятные причины могут включать:
Несмотря на эти ограничения, TAPR создал расширение протокола AX.25, поддерживающее прямое исправление ошибок . Это расширение называется FX.25 .
Маленьким передатчикам гаджетов не нужно знать, что передается. Нужно только контролировать занятость канала радиоприемником RSSI (индикация уровня принятого сигнала), чтобы знать, когда не отправлять. Передача перемежающегося сигнала Рида-Соломона FEC в некоторой интеллектуальной модуляции требует гораздо меньше ресурсов, чем прием того же сигнала, поэтому достаточный микропроцессор может стоить всего 5 долларов США вместо 30 долларов США, а стоимость системы может оставаться ниже 50 долларов США, включая передатчик. Однако в последние годы была продемонстрирована возможность как принимать, так и отправлять с использованием дешевых микроконтроллеров (таких как семейства Atmel AVR или Motorola 68HC08 ).
Однако, похоже, что любая новая система, несовместимая с текущей модуляцией Bell 202, вряд ли будет широко принята. Текущая модуляция, похоже, удовлетворяет достаточную потребность, поэтому мало мотивации переходить на более совершенную конструкцию, особенно если новая конструкция требует значительных закупок оборудования.
Совсем недавно Нино Карилло, KK4HEJ, создал совершенно новый протокол с прямой коррекцией ошибок, названный Improved Layer 2 Protocol (IL2P).