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PACTOR

Dettagli

                                                        PACTOR



I. Introduzione

PACTOR (PT), specialmente disegnato per operazione in canali interferiti da rumore e condizioni fluttuanti, è un sistema migliorato di ARQ sincrono half duplex che combina l’ affidabilità del Packet Radio con la trama a tempo fisso dell’AMTOR.

Principali considerazioni del disegno.


  -PACTOR comprende tutte le caratteristiche importanti dell’AMTOR o PR (bilaterale):

  -Struttura di temporizzazione fissa e sincronizzazione piena per assicurare la massima   velocità.

   -Changeover/break-in veloce e affidabile.

   -100% compatibile ASCII (vera trasmissione binaria di dati)

   -Probabilità di errori non rilevata estremamente bassa (CRC 16 bit).

   -Independente dalle polarità dello shift.

   -Non ammette operazione multi utente in un canale a banda stretta.

   -Hardware di basso costo (Z80)

   -Grande comfort operativo (sistema di immagazzinamento dei messaggi incorporato, etc)

   -Modo Listen (monitor)

   -Modo FEC (trasmissione di CQ, etc.)

Come novità Radioamatoriali, sono state effettuate alcune caratteristiche aggiuntive importanti.

   -modo coerente ottimo; p.e., temporizzazione del sistema fissato in frequenza standard (DCF77, deflessione dei segnali TV e altre broadcast ad alta precisione)
   -Compressione di dati in linea (codifica Huffman)
   -Cambio automatico di velocità (100/200 baud) senza perdita di sincronizzazione.
   -Conferma totale della fine del collegamento (non richiesto tempo di taglio
    –timeoutper QRT)
   -Memoria ARQ (possibilità di ripristino di pacchetti danneggiati per qrm)

II. Dettagli del Sistema 1. Temporizzazione

La trasmissione basilare delle trame del PTè molto similare all’AMTOR , blocchi (pacchetti) contenenti l’informazione vengono confermati mediante un breve segnale di controllo (CS) inviato dalla stazione ricevente.

I livelli dello shift cambiano ad ogni ciclo per mantenere la memoria ARQ (vedere più sotto). Dal momento in cui la polarità dello shift resta chiaramente definita nel tempo di sincronizzazione, qualsiasi convenzione circa il Mark /Space diventa obsoleta.

   -Durata del ciclo: 1.25 sec.
   -Pacchetti: 0,96 sec = 192 (96) bits a 200 (100) baud.
   -Segnali di controllo: 0,12 sec = 12 bits, ciascuno di 10 msec di durata
   -Tempo per ricezione di CS: 0.29 sec.

Il cambio di velocità di trasmissione altera solamente la struttura interna del pacchetto, tutti gli altri parametri di temporizzazione restano costanti.


2. Pacchetti

Struttura generale del pacchetto: /testata/..20 (8) bytes di dati a 200 (100) baud/status/CRC/CRC/ testata :questo byte attiva la sincronizzazione rapida e fornisce informazione ausiliaria (memoria ARQ, modo listen) dati: informazione binaria arbitraria status: byte di controllo del sistema (2 bit numero di pacchetto, modo tx, richiesta di break-in, QRT)

CRC: controllo di ridondanza ciclica a 16 bits basata su CCITT polinomiale X^16+x^12+x^5+1, calcolata sul pacchetto intero (eccetto la testata)


3. Segnali di controllo (CS)

Si usano quattro CS. Come compromesso tra affidabilità e rilevamento veloce , è stato scelto un CS a 12 bits di lunghezza. CS1: 4D5 CS2: AB2 CS3: 34B CS4: D2C (tutti i numeri hex, LSB destr.)

La distanza reciproca Hamming è di 8 bit, in questo modo si minimizza il rischio di ricevere un falso CS. CS1/2 e CS3/4 formano coppie simmetriche (coppie di bit invertiti) CS1..3 hanno la stessa funzione dei contatori di pacchetti di AMTOR; CS4 serve come controllo del cambio divelocità. Contrariamente all’ AMTOR, CS3 viene trasmesso nella porzione di testata di un pacchetto speciale del cambio (vedere avanti).

La stazione che chiama (‘master’) invia pacchetti speciali di sincronizzazione: /testata (100 bd)/ indirizzo (8 bytes, 100 bd) / indirizzo (8 bytes, 100 bd). Normalmente il ricevitore utilizza solo la sezione a 100 baud per ottenere una sincronizzazione rapida. La sezione a 200 baud fornisce informazione addizionale sulla qualità del canale: se viene ricevuta correttamente, il primo CS sarà il CS4 , in caso contrario si invierà il CS1. Dopo avere sincronizzato successivamente CS4 o CS1, la stazione master continuerà a inviare pacchetti di dati normali a

200 o 100 baud rispettivamente. Il primo carattere trasmesso contiene il‘numero di livello del sistema’(versione-software PACTOR), seguito dall’indirizzo del master (nominativo)


5. Cambio della direzione di trasmissione.

In modo similare all’AMTOR, la stazione ricevente (RX) può cambiare la direzione di transmissione sempre che abbia ricevuto un pacchetto valido. A questo scopo speciale si trasmette un pacchetto di “changeover”, incominciando dalla trama di temporizzazione CS. La stazione trasmittente (TX) commuta in ricezione immediatamente dopo avere ricevuto il CS3 che costituisce la prima sezione del pacchetto “changeover”. Dopo legge nel resto dei pacchetti e trasmette un CS (CS1 e CS3 = ricevuta, CS2 = rifiuto) temporizzato negli ultimi tre bytes della trama del pacchetto precedente. Per forzare un Break in, il TX imposta il BK-bit di stato (che corrisponde all’AMTOR’+?).


6. Cambio di velocità

L’abbassamento della velocità è utile in cattive condizioni o con velocità di entrata di dati molto basse (per esempio, con digitazione manuale), entrambe le direzioni vengono trattate asimmetricamente.

   I) Riduzione della velocità

La stazione RX, dopo aver ricevuto qualche pacchetto non correttamente, può chiedere la riduzione della velocità, inviando CS4, che immediatamente forza la stazione TX a passare a 100 baud (tutti i pacchetti a 200 baud non confermati vengono ripetuti a bassa velocità)

   II) Aumento della velocità

Tutti i pacchetti validi possono essere confermati con CS4, forzando un aumento della velocità di trasmissione. Se l’invio di pacchetti a alta velocità non viene confermato, dopo un certo numero di tentativi, il TX rritornerà automaticamente a ridurre la velocità di invio (per ulteriori dettagli vedere il‘PT Handbook’del WAA Research Group)


7. Fine di un contatto PACTOR

Il taglio di un collegamento ARQ conduce inevitabilmente al problema generato dalla necessità di trasmetterer un’informazione senza ricevere la ricevuta finale (Secondo Teorema WAA). Il PT applica dei pacchetti speciali di QRT che offrono una soluzione costosa, ma efficace. Questi pacchetti contengono un bit di stato QRT attivo e l’indirizzo di RX nell’ordine inverso di bit (schema bassa velocità). Se si trova questo indirizzo durante il procedimento di sincronizzazione standby, l’RX risponde con una sola trasmissione del CS finale (I rapporti di temporizzazione di prima dello standby sono immagazzinati). Il metodo garantisce sempre un ben definito QRT.


8. Compressione dei Dati

L’analisi della frequenza dei caratteri di testi tipici inglesi o tedeschi dimostrano che la media della quantità dell’informazione per carattere non supera i quattro bits. Per questo motivo, le trasmissioni di testi ASCII spesso conducono a un’eccedenza del 50%, che si può evitare utilizzando un codice di lunghezza variabile d’accordo con la distribuzione del carattere. L’ esempio più comune di tale codice, è il codice Morse; il PACTOR, in modo compressione di dati, applica la codificazione di Huffman con pressoché l’ottimo dell’efficienza, ottenendo fino al 100% dell’incremento della velocità. Ogni pacchetto contiene una stringa di dati compressi, le lunghezze dei codici dei caratteri variano tra 2 e 15 bits.


9. Memoria ARQ

Nel sistema ARQ convenzionale il TX deve ripetere un pacchetto fino a quando non sarà ricevuto completamente esente da errori.E’evidente che la probabilità di ricevere un pacchetto completo decresce drammaticamente con basso rapporto Segnale/Disturbo (S/N). L’unico modo di mantenere il collegamento in questo caso, è scorciando la lunghezza del pacchetto e/o applicare codici di correzione di errori che in cambio riducono grandemente la velocità massima di traffico quando le condizioni sono buone. Il metodo scelto dal WAA Research Group è di sommare i campioni di bit corrispondenti dei pacchetti successivi e di provare se il valore medio (ridotto a 0/1-decisione) passa il CRC. Per quantificare errori piccoli, i campioni vengono presi dall’uscita del filtro passabasso del demodulatore FSK mediante un convertitore AD a 8 bit.

Assumendo come bianco il rumore Gaussiano, questo metodo di accumulazione conosciuto anche come‘memoria ARQ’, ovviamente convergerà anche in un basso rapporto S/N. Inoltre, dal momento che i livelli di shift vengono commutati con ogni trasmissione, i segnali d’interferenza cosatante compresi nel passabanda di ricezione non influiranno sul valore medio risultante. Per evitare l’accumulo di vecchi pacchetti richiesti, la testata viene invertita con ogni pacchetto di nuova informazione, servendo così come indicatore di IRQ (prova similare).


10. Modo Listen (Monitor)

Questo modo è similare alla monitorizzazione in Packet radio: il ricevitore esplora alla ricerca di pacchetti validi che vengono rilevati mediante l’equivalenza con il CRC. Il metodo di‘forza bruta’ fu scelto per assicurare il massimo di flessibilità, sebbene consumi un considerevole quantitativo della capacità disponibile della CPU.


11. Trasmissioni FEC

Le chiamate CQ e le trasmissioni di bollettini vengono effettuate grazie a un mezzo speciale esente da protocollo. I pacchetti vengono trasmessi con una o più ripetizioni, lo spazio per CS ricevuto viene omesso. Dato che il modo listen non richiede sincronizzazione, la stazione che  trasmette dispone di una grande libertà peer scegliere la velocità e il criterio di ripetizione dei pacchetti.


12. Aspetti Pratici

Il primo programma PACTOR funzionò in un computer Z80. Questo esperimento presto portò allo sviluppo di un‘Controller PACTOR’ separato dal computer, che aveva incorporati modem e displays di sintonia. Sono stati aggiunti anche i modi convenzionali BAUDOT e AMTOR per mantenere la compatibilità e ciò che può risultare più interessante per potere effettuare facilmente paragoni. In condizioni tipiche, il traffico in modo PACTOR ci si attende che funzioni a una velocità 4 volte superiore a quella di un colegamento AMTOR.

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