Packet Radio
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Packet Radio ist ein Verfahren zur Datenübertragung im Amateurfunk und CB-Funk. Der Name Packet Radio hat sich durchgesetzt, da die Information in kleine Pakete aufgeteilt und so ausgesendet wird.
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[Bearbeiten] Entstehung und Geschichte
Der Begriff Packet Radio wurde Ende 1981 in Tucson (Arizona) geprägt. Eine Gruppe von Funkamateuren hatte sich zur TAPR (= Tucson Amateur Packet Radio) zusammengeschlossen und plante, ein lokales Datennetz auf Amateurfunk-Frequenzen aufzubauen. Die englische Schreibweise (Packet Radio) hat sich international durchgesetzt.
Die Geschichte von Packet Radio reicht zurück in die 1960er Jahre, als die verschiedenen Rechner der Universität von Hawaii, die auf verschiedenen Inseln standen, per Funk miteinander verbunden wurden. Bei der AMSAT trafen sich verschiedene Gruppen von Funkamateuren, und legten ein Protokoll für Datenübertragung fest. Hauptzielrichtung war es, ein einheitliches Verfahren zur Datenübertragung von und zu den geplanten Amateurfunk-Satelliten (OSCAR 10) zu entwickeln. Für die Datenübertragung innerhalb der postalischen Netze war das X.25 Protokoll bereits eingeführt, bei uns war es unter der Bezeichnung 'Datex-P' gebräuchlich. So lag es nahe, auch für den Amateurfunk ein ähnliches Verfahren zu verwenden. Das erweiterte X.25 Protokoll, das alle Anforderungen für den Amateurfunkbetrieb aufweist, wurde festgelegt und AX.25 (A = Amateur) genannt. AX.25 definiert die Stufe 2 des OSI-ISO-Modells.
Die TAPR entwickelte 1983 eine Rechnerkarte 'TNC1', (TNC = Terminal Node Controller), welche die Daten in dem AX.25 Protokoll senden und empfangen konnte. Mit der Weiterentwicklung, dem TNC2 1985, begann auch in Deutschland die schnelle Entwicklung der Betriebsart Packet Radio. Das Prinzip von Packet Radio wurde auch bei später entwickelten Betriebsarten eingesetzt, zum Beispiel APRS.
Dadurch können Rechner drahtlos und automatisch miteinander kommunizieren. Packet Radio wurde so in der Mitte der 1980er Jahre im Amateurfunk beliebt und stetig weiterentwickelt.
So folgten verschiedene Weiterentwicklungen des TNC2, der nur die direkte Verbindung von einem Funkgerät mit einem Computer ermöglichte. 1993 wurde in Deutschland das TNC3S entwickelt, mit dem es nun möglich war 2 Funkgeräte von einem Computer steuern zu lassen. Die Rechenleistung des TNC3S war sogar für den Aufbau eines Packet Radio-Netzknotens (Digipeater) ausreichend, so dass der Computer als zentrale Einheit des Digipeaters abgelöst werden konnte. So wurden die Digipeater sehr wartungsfreundlich, weil jetzt keine Festplatten mehr die Lebensdauer beschränkten. Als nächster Schritt wurde 1997 in Deutschland der TNC4E entwickelt, der nun den Anschluss von drei Funkgeräten vorsah und zur Kommunikation mit Computer und anderen TNC4E's einen Ethernet-Anschluss integriert hatte. Diese Entwicklungen gaben dem Packet-Radio-Netz im Amateurfunkdienst nochmals Schwung. Inzwischen macht sich hier die Konkurrenz des Internet bemerkbar. Die Anzahl der Digipeater ist leicht rückläufig. Neue Impulse zeichnen sich durch umgebaute W-LAN Accesspoints ab. Sowohl modifizierte Software, aber auch veränderte Sendefrequenzen werden zur Zeit ausprobiert.
Verbindungen zwischen den Digipeatern ermöglichten den Aufbau eines internationalen Packet-Radio-Netzes. Dieses Netz ermöglichte den Funkamateuren kostenlosen Austausch von privaten und persönlichen Nachrichten, lange bevor dies über das Internet allgemein üblich wurde. Gegenwärtig besteht das Packet-Radio-Netzwerk in Deutschland aus über 521 Digipeatern.
Neben den TNCs gibt es noch eine Reihe weiterer Packet-Radio-Controller, wie z.B. das Baycom-Modem oder ganz simpel die Soundkarte eines PCs.
Seit Oktober 1994 ist auch in einigen Kanälen der Jedermannfunkanwendung CB-Funk die Übertragung digitaler Daten erlaubt.
Die heutigen kommerziellen Datenfunkanwendungen wie GPRS und WLAN bauen trotz fortschrittlicherer Technik (z. B. Frequenzspreizung) auf den gleichen Verfahren wie die Packet-Radio-Controller der Funkamateure auf.
[Bearbeiten] Packet-Radio-Betrieb
Mit der Betriebsart Packet Radio können Funkamateure mit ihren üblichen UKW-Funkgeräten untereinander Daten austauschen. Um die Reichweite zu erhöhen wurde ein Netz aus Relaisstationen, sog. Digipeater in privater Initiative flächendeckend in ganz Deutschland aufgebaut. Die Datenpakete werden von Digipeater zu Digipeater weitervermittelt, sodass nach und nach ein europaweites Netzwerk entstand.
Beispiel einer Direkt-Verbindung:
fm DO7TC to DB0GR ctl SABM+ fm DB0GR to DO7TC ctl UA- fm DB0GR to DO7TC ctl I00^ pid F0 Hallo Denis - Hier ist DB0GR - Dies ist ein Test für Wikipedia fm DO7TC to DB0GR ctl RR2v fm DO7TC to DB0GR ctl I20^ pid F0 Test Bestanden! fm DB0GR to DO7TC ctl I12^ pid F0 Danke, komm mal vorbei http://de.wikipedia.org/ fm DO7TC to DB0GR ctl I31^ pid F0 Werde ich machen! fm DB0GR to DO7TC ctl RR2v fm DO7TC to DB0GR ctl RR6v fm DB0GR to DO7TC ctl I26^ pid F0 Ich freu mich schon, Danke! fm DB0GR to DO7TC ctl I20^ pid F0 Tschüs! fm DO7TC to DB0GR ctl RR1v fm DB0GR to DO7TC ctl DISC+ fm DO7TC to DB0GR ctl UA-
Die Verbindung zu Packet Stationen außerhalb Europas erfolgt durch Gateways, das sind Packet-Digipeater, die Nachrichten von Kurzwelle aufnehmen und in das deutsche Netz einspeisen. Auf diese Weise kommen Nachrichten aus der ganzen Welt in jede lokale Mailbox. Eine Reihe von Amateur Packet Radio Gateways sind via Internet erreichbar; hier eine Übersicht.
Aktuelle Informationen über seltene Amateurfunk-Stationen auf Kurzwelle werden von sog. DX-Clustern über das Packet-Radio-Netz verbreitet.
[Bearbeiten] Technik
Für den Betrieb einer Packet-Radio-Funkstation benötigt man
- einen einfachen Computer
- ein handelsübliches Amateurfunk- oder CB-Funk-Gerät
- ein Modem bzw. einen Packet-Radio-Controller (im speziellen oft einen Terminal Node Controller (TNC)).
[Bearbeiten] AFSK-Modus
Bis 1988 wurden die Daten mit 1200 Baud (etwa 150 Zeichen pro Sekunde) übertragen.
Dabei wurde ein Niederfrequenz-Hilfsträger zwischen 1200 Hz und 2200 Hz in der Frequenz umgetastet (siehe AFSK) und anschließend per Frequenzmodulation mit weniger als 25 kHz Frequenzhub auf den eigentlichen Hochfrequenz-Träger aufmoduliert.
Die Bandbreite des Niederfrequenz-Trägers betrug 2920 Hz.
Da der Niederfrequenz-Träger beim Empfänger wie ein normales Sprachsignal demoduliert wurde, konnte diese Betriebsart ohne Eingriffe am Empfänger mit Hilfe eines PCs mit Soundkarte sowie entsprechender Software durchgeführt werden.
Beispiel für eine 1200 Baud Übertragung. ? / i
Die maximal im Amateurfunk genutzte Datenrate betrug 4800 Baud im AFSK-Modus.
[Bearbeiten] FSK-Modus
1989 entwickelte der britische Funkamateur James Miller (G3RUH) ein Verfahren, um Daten mit 9600 Baud (etwa 1200 Zeichen pro Sekunde) übertragen zu können.
Im Gegensatz zum 1k2-Modus wird nun die Hochfrequenz direkt in der Frequenz umgetastet (siehe FSK). Dabei wird auch wieder darauf geachtet, dass das 25-kHz-Kanalraster bei Packet-Radio nicht verlassen wird.
Bei der Demodulation entsteht im Empfänger ein Rechtecksignal (wegen der zwei möglichen Frequenzen) von etwa 4800 Hz (mit allen nennenswerten Oberwellen hat es eine Bandbreite von etwa 6 kHz). Da die meisten Empfänger jedoch den Niederfrequenz-Bereich auf Frequenzen zwischen 800 Hz und 3 kHz begrenzen, muss das Signal direkt am Demodulator abgegriffen werden. Viele moderne Empfänger haben für diese Zwecke eigens einen Datenausgang mit einstellbarer Filterbandbreite.
Wenn nun mehrere Nullen oder Einsen aufeinander folgen, ergibt sich ein weiteres kleines Problem: Das Rechteck-Signal verweilt für längere Zeit auf einem Pegel, was einer Gleichspannung entspräche. Dadurch werden Koppelkondensatoren nicht mehr entladen und das Signal nicht mehr korrekt übertragen. Um dieses Problem zu umgehen, wird ein Scrambler eingesetzt, welcher nach einer vorgegebenen Anzahl gleicher Werte einen invertierten Wert einfügt. Nach fünf 1-Werten wird beispielsweise ein 0-Wert eingefügt und umgekehrt. Das muss im Empfängermodem natürlich wieder entsprechend rückgängig gemacht werden, dort ist ein Descrambler eingebaut.
Abhängig von der zur Verfügung stehenden Bandbreite kann auch die Übertragungsgeschwindigkeit gesteigert werden. Auf diese Weise werden im Amateurfunk inzwischen Datenraten von mehreren Megabit pro Sekunde realisiert; für Experimente und für die Verbindungen zwischen den Netzknoten sind Geschwindigkeiten bis 1,2 MBit/s üblich.
[Bearbeiten] Weblinks
- http://www.hh-pr.net - Informationen über Packet Radio im Norden
- http://www.Regio-Net-DL.de - Informationen über PR und Netzaufbau im CB-Funk
- http://www.adacom.org - ADACOM - Fachverband für Amateur-Datenfunk
- http://www.symek.de/d/geschichte.html - Geschichte/Entwicklung
- http://www.symek.de/d/pacinfo.html - Packet-Radio
- http://home.arcor.de/k1dom/ - Packet-Radio für Einsteiger
