1. ¿Qué es el radiopaquete? volver
Breve historia del radiopaquete:
El radiopaquete utiliza para funcionar una serie de protocolos que se pueden ordenar siguiendo el conocido modelo de referencia OSI y sus 7 niveles. A continuación expondremos de una manera resumida las características de los 3 primeros niveles.
2. Nivel físico volver
En este nivel nos encontramos con los siguientes elementos:
Ordenador
Ejecuta el protocolo de red y de enlace (AX.25) y constituye el terminal de comunicaciones que utiliza el usuario. En el caso de radioaficionados en movimiento, estos pueden llevar un ordenador portátil o algún hardware que puede interpretar los mensajes del protocolo y procesarlos. Existen en el mercado aparatos específicos (por ejemplo receptores de GPS) que son capaces de conectarse al TNC y ofrecer mediante AX.25 servicios de mensajería, representación sobre mapas de información recibida a a través de radiopaquete, etc...
TNC (Terminal Node Controller)
Es el modem de los radioaficionados. Es la interfaz entre el ordenador (digital) y el transceptor de radio (analógico). Agrupa los bits recibidos por el puerto serie (RS-232) en un paquete, le añade redundancia (CRC) y lo modula en banda base (< 20KHz), la modulación digital usada depende del firmware instalado en el TNC. También realiza la operación contraria, demodula la señal y manda los datos al ordenador.
La mayoría de los radioaficionados actualmente usan velocidades de1200-9600 bps
en enlaces locales VHF y UHF y 300 bps para enlaces HF mucho más largos y de
banda estrecha. Se pueden usar velocidades más altas en VHF-UHF y especialmente
en microondas, pero se necesita hardware especial y controladores.
Tipos de TNC:
Nota: Los TNCs normales tienen un modo de trabajo especial llamado KISS en el que se comportan como modems Baycom y pueden ser controlados por software. A algunos también se les puede reprogramar (cambiar el firmware) para que usen otros protocolos y otras modulaciones digitales (más flexibles).
Un transceptor de radio y una antena
Para enlaces HF a 300 bps se usan radios con banda lateral única (SSB). Para enlaces VHF/UHF de 1200/2400/9600 bps, sirve una radio FM de banda estrecha normal y corriente para 144MHz. Para enlaces mucho más rápidos que 9600 bps, se necesitan hardware especial. La configuración más típica son enlaces de 1200 bps AFSK en la banda de 144MHz-148Mhz.
En cuanto a las antenas usadas tendremos que usar las adecuadas en función de la frecuencia (en HF las antenas son muy grandes) y la potencia que queramos usar. Para conectar con estaciones terrenales y podemos usar antenas omnidirecionales, para conectar con estaciones de radio que viajan a bordo de satélites, muchas veces (aunque no siempre) necesitaremos una antena directiva. Muchas veces se necesitan rotores en la antena que permitan orientarla en azimut y elevación para poder seguirle la pista a los satélites no geoestacionarios.
Modulaciones digitales y frecuencias utilizadas
| Frecuencias recomendadas para radiopaquete |
| HF 03.590 a 03.600 kHz 14.089 a 14.099 kHz 21.100 a 21.120 kHz 28.120 a 28.150 kHz 29.200 a 29.300 kHz
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| VHF 144,800 a 144,850 MHz 144,850 a 144,990 MHz
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| UHF 433,625 a 433,775 MHz 438,025 a 438,175 MHz 438,200 a 438,525 MHz
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La modulación y la frecuencia que debemos usar depende de la estación a la que queremos conectarnos. La modulación la define el TNC y la frecuencia el tranceptor. Para radiopaquete se suelen usar modems (TNCs) a 1200 bps (clásicos) o 9600 bps.
El modem G3RUH a 9600 bps (TNC-2) desarrollado en la Tuccson Amateur Radio Packet es un modelo de referencia y un estándar de facto en el mercado.
TNCs comerciales de fabricantes como PacComm, Kantronics, Gracillis, MFJ, y
otros son compatibles con él. Todos estos modems usan FSK (Frequency Shift
Keying) con 2 frecuencias de 145.007 MHz y 145.013 MHz. Para esto deben
conectarse directamente al modulador de FM del transceptor y NO al jack de
micrófono (PTT).
Otros modelos de TNC a 1200 bps usan AFSK (Audio Frequency Shift Keying) con 2
frecuencias de 1200 Hz y 2200 Hz que entran por el jack de microfono y son
modulados en FM o en AM, etc...
En cuanto a los conectores e interfaces mecánicas tenemos que hablar de conectores variados de tipo jack, DIN,etc y RS-232 (puerto serie) entre el ordenador y el TNC.
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Estación fija preparada para radiopaquete
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Estación portátil preparada para radiopaquete |
3. Nivel de enlace: AX.25 volver
AX.25 versión 2.2 es un protocolo de enlace (nivel 2 del modelo de referencia OSI) similar al conocido protocolo de enlace LAP-B de las redes públicas X.25 pero modificado convenientemente para hacerlo más útil en radioafición. Como en cualquier otro protocolo de enlace podemos montar sobre él un protocolo de red como por ejemplo TCP/IP, algo sobre lo que hablaremos en Protocolos de red sobre AX.25.
Explicar en detalle el protocolo AX.25 queda fuera delos objetivos de este trabajo de clase. Puede consultar las especificaciones técnicas en Bibliografía y enlaces. A continuación hacemos un resumen de las características más importantes del protocolo.
Las principales características de AX.25 son:
Cada paquete del protocolo lleva el INDICATIVO del emisor y del receptor. El protocolo define 3 tipos de paquetes (tramas) que son:
El formato para los U y los S es el mismo:
El formato para el I es un poco distinto:
| Flag | Sirve para delimitar el comienzo y el final de cada trama, sólo se permite esta secuencia en estos lugares. Si ocurre durante el campo de información se utlízan técnicas de transparencia de trama. |
| Address | La dirección (indicativo) del trasmisor y del receptor. De esta forma el receptor que esta escuchando en el canal sabe si un mensaje es para él o no. Aquí también se incluye información relativa al uso de repetidores (digipeaters) durante la transmisión. |
| Control | Identifica el tipo de trama (U, S, I) y otras parámetros de la trasmisión |
| PID | Identifica el protocolo de red (nivel 3) al que AX.25 esta
dando servicio. Por ejemplo: 0x01 para ISO 8208/CCITT X.25 PLP 0xCF para NET/ROM 0xCE para FlexNet 0XCC para ARPA Internet Protocol 0xF0 para indicar que no usamos nivel de red etc... |
| Info | Información del usuario |
| FCS | Redundancia para el control de errores, rec. ISO 3309 |
La transmisión de un paquete se puede realizar de dos formas:
La mayoría de los repetidores son terrestres pero también los hay que viajan a bordo de satélites de aficionado (satélites con modos digitales como el por ejemplo JD) y otros cacharros de la NASA, la ESA y la Agencia Espacial Rusa. La Estación Espacial Internacional (IIS) también lleva a bordo un repetidor. Algunos de estos satélites tienen la capacidad de almacenar tramas AX.25 o incluso los mensajes de protocolos de nivel superior para, luego, retransmitirlos posteriormente cuando el satélite pase por encima de la zona de cobertura de interés, de esta forma de consigue un alcance mayor. Un ejemplo de esto son los satélites con capacidad BBS (Board Bulletin System). Estos satélites son buzones de mensajes de texto que almacenan los mensajes dirigidos a particulares o a todos, son los usuarios los que luego se conectan y sondean el buzón en busca de sus mensajes.
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La Estación Espacial Internacional (ISS) |
Esta es la red de radiopaquete (de repetidores AX.25) de la URE (Unión de Radioaficionados Españoles):
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| Red de radiopaquete de la URE |
4. Nivel de red volver
Aunque para construir una verdadera red de conmutación de paquetes mundial necesitamos un protocolo de red, es muy frecuente usar radiopaquete directamente con el protocolo AX.25. Pero el uso tan sólo del nivel de enlace expuesto con su esquema de repetidores plantea problemas: el alcance de una comunicación fiable en UHF es limitado. El uso de un mecanismo de encaminamiento ayudaría a llegar más lejos y a confinar el tráfico de forma local, aumentando las prestaciones. Se han propuesto diversos protocolos de red sobre AX.25, de los cuales los más representativos son estos tres:
| NET/ROM | Fue uno de los primeros soluciones propuestas al problema de
los repetidores. Un usuario se conecta a un nodo NET/ROM y le comunica si
quiere conectarse a una estación local bajo su cobertura o a otro nodo
NET/ROM, luego le dice a este otra vez si quiere conectarse a una de sus
estaciones locales o a otro nodo NET/ROM y asi sucesivamente. Este enfoque
consigue una trasmisión más fiable en el inestable canal de radio.
NET/ROM no usa todas las características del protocolo AX.25, sino tan sólo sus paquetes UI (Unnumbered Information) para encapsular los paquetes de su propio protocolo. Los nodos NET/ROM periódicamente transmiten a sus vecinos la lista de las estaciones cercanas (también nodos NET/ROM). Cualquier nueva estación puede formar parte de la red sin necesidad de configurar nada a mano. A veces ocurre radiopropagación por conductos y se meten en la lista estaciones con las que luego no podemos contactar.
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| ROSE | ROSE es otro protocolo de red derivado de X.25. Cada nodo
ROSE posee una lista estática de las estaciones a las que puede acceder. En
el paquete del nivel de red se especifica el indicativo de la estación
destino y el del los nodos ROSE fuente y destino del camino a seguir por el
paquete. El nivel es transparente al usuario a diferencia de NET/ROM.. ROSE usa tablas estáticas de estaciones vecinas en las que se puede confiar. A diferencia de NET/ROM, no podemos formar parte de la red si no configuramos las tablas de encaminamiento a mano, lo que requiere más mantenimiento. |
| TCP/IP | TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) es
el protocolo usado en Internet. Los servicios que se montan sobre él son de
sobra conocidos: FTP, SMTP, Telnet, NNTP... El programa NOS (NET) de KA9Q es
la implementación de TCP/IP sobre AX.25 más usada para radiopaquete. El
radiopaquete TCP/IP es cada vez más popular entre los radioaficionados.
La legislación española no permite establecer conexiones entre la red de radiopaquete e Internet. |
5. Nivel de aplicación volver
Pues en principio todos los que se pueden implementar sobre una red de conmutación de paquetes como TCP/IP por ejemplo. Pero hay que tener en cuenta la gran inestabilidad y el escaso ancho de banda de la red a la hora de definir servicios telemáticos sobre ella. Algunos pueden ser:
El servicio APRS es uno de los más populares, sirve para localizar en un mapa geográfico a radioaficionados de todo el mundo. Empezó siendo un experimento de Bob Bruninga (WB4APR) pero ha encontrado rápidamente aplicaciones comerciales en temas como control de flotas o protección civil. Existe un intercambio de tráfico APRS entre el radiopaquete e Internet, de manera que podemos usar el servicio sin ser radioaficonados, esto se llama APRS-IS A continuación podemos un applet Java que se conecta a un servidor de APRS en Internet. Se trata de un programa mucho más limitado que otros como UI-VIEW
Aquí podemos ver un receptor de GPS para estaciones móviles de radiopaquete o el programa UI-VIEW para estaciones fijas en los que se puede ver la posición de objetos en tiempo casi real sobre un mapa
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| Receptor de GPS conectable a un TNC | Programa UI-VIEW para PC conectado a un TNC (radiopaquete) o a Internet.. El RadioClub de Teleco-Vigo aparece sobre el mapa con el indicativo EA1RCT |
6. Sistemas operativos y AX.25 volver
Linux es un sistema operativo especialmente considerado con los radioaficionados, desde los primeros núcleos, Linux trae controladores para un gran número de TNC's y programas de emulación de TNC con una tarjeta de sonido, implementa el protocolo de enlace AX.25 y los protocolos de red NET/ROM y ROSE, además de --por supuesto-- TCP/IP. También incluye programas de utilidad para estos protocolos como los de APRS, que permiten configurar un ordenador como estación normal o como repetidor. Para más información lea AX.25 HOWTO
También Windows y Mac disponen de muchos programas shareware para radiopaquete: AWGN, UI-VIEW (para APRS), etc...
7. Radiopaquete vs Internet volver
La red de paquetes AX.25 ofrece unas prestaciones muy limitadas:
Asi pues, vemos claramente que no es una alternativa a Internet. Pero no importa: el radiopaquete fue concebido como un hobby, es una consecuencia de los experimentos realizados que buscaban nuevas formas de comunicación (digital). No hay necesidad de rivalizar con Internet. Aun así, como comentamos en el apartado anterior, APRS está transformando el radiopaquete en algo más serio que un simple pasatiempo.
En muchos casos Internet se usa como un "complemento" al radiopaquete estableciendo conexiones entre las 2 redes para llevar el tráfico entre estaciones muy alejadas entre las que no hay repetidores o para mejorar la fiabilidad de la transmisión. Esto proporciona una "conexión RF extremo a extremo" en todo el planeta. También permite a los usarios de Internet utilizar el servicio, esto último es lo que ocurre con APRS-IS
El radiopaquete está en evolución al igual que la radioafición...
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Radioaficionado con su estación de
radiopaquete |
