Packet-Radio

Généralités protocole AX.25

Mise à jour 2023-10-19

1) Introduction :

Le protocole AX.25 permet de mettre en œuvre des transmissions de données par radio en mode "paquet". Les communications Packet-Radio(amateur) utilisant ce protocole ont connu une forte activité dans les années 1980 (époque de l’essor de la micro-informatique) pour ensuite être pratiquement abandonnées au début des années 2000. L'intérêt de ces expérimentations était de pouvoir transférer des messages entre serveurs du type BBS (Bulletin Board System - serveur de messagerie) et d'établir des liaisons de données entre radioamateurs. Du fait des difficultés à maintenir et à faire évoluer une infrastructure radio (relais, nodes etc.), les réseaux Packet-Radio(amateur) ont peu à peu disparu.

De nos jours, il est encore possible de recevoir dans la bande VHF des trames AX.25 émises par les utilisateurs du système APRS (fréquence 144,800 MHz en Europe). L' APRS utilise un protocole de niveau liaison en "mode non connecté" avec trames d'informations non numérotées du type "UI" (Unnumbered Information). Suivant le même principe, des satellites expérimentaux émettant dans les bandes de fréquences attribuées aux radioamateurs peuvent transmettre des informations de télémétrie. Les transmissions Packet-Radio AX.25 sont parfois utilisées dans le cadre d'expérimentations ARISS (Amateur Radio on the International Space Station).

2) Les protocoles de communication X.25 et AX.25 :

Dans le domaine des télécommunications, les recommandations X.25 (CCITT / ITU-T et ISO/IEC8208) définissent les protocoles d'accès à un réseau de communication basé sur la commutation de paquets de données (X.25 ne définit pas les caractéristiques et la structure interne des réseaux). Un accès consiste essentiellement à mettre en place une liaison point à point entre un utilisateur et un réseau. A tire d'information X.25 a été utilisé en France dans des applications professionnelles jusqu'en 2017.

Le protocole AX.25 (pour "Amateur X.25") a été décrit dans un document proposé par l'ARRL (American Radio Relay League) : AX.25 Amateur Packet-Radio Link-Layer Protocol - Version 2.0 Octobre 1984.

Ce document de l'ARRL définit essentiellement le fonctionnement du niveau liaison (niveau 2) et ne spécifie pas, bien qu'envisagés, de protocoles réseau et transport (niveaux 3 et 4 en modélisation réseau OSI).

Au niveau liaison (niveau 2) AX.25 est basé sur des procédures et un format de trame du type HDLC ; on retrouvera donc des points communs avec le protocole de niveau 2 utilisé en X.25 nommé HDLC-LAPB (Link Access Procedure Balanced). Pour les radioamateurs, le choix du format HDLC a permis l'utilisation de composants électroniques spécialisés du type "contrôleur de communication". Le débit des transmissions est généralement de 300 bit/s en bandes HF (AFSK 300 Bds), 1200 bit/s en VHF (AFSK 1200 Bds) et 9600 bit/s en UHF (FSK 9600 Bds).

Afin de tenter de structurer des réseaux Packet-Radio(amateur), différents protocoles réseau (niveau 3 en modélisation OSI) utilisant le niveau liaison AX.25 ont été expérimentés*.

Quelques exemples :

  • FlexNet : circuits virtuels, commutation de trames, routage dynamique par "état de liens" ; protocole efficace et bien adapté aux contraintes d'une infrastructure utilisant des relais radioamateurs.
  • I.P. : Internet Protocol version 4 (et la suite de protocoles associés, le tout pouvant fonctionner sous un système d'exploitation du type DOS ou Linux).
  • ROSE/FPAC : circuits virtuels, routage statique ; tentative d'adaptation du protocole X.25 niveau 3 aux réseaux radioamateurs.
  • TheNet (NET/ROM ®) : mode datagramme et routage dynamique ; inspiré de TCP/IP mais en plus "allégé" de façon à pouvoir être embarqué dans des équipements de communication radioamateur du type TNC.

* Le champ identificateur de protocole (PID) de la trame AX25 est décrit au § 2.2.4 du document AX25 V2.0 .

3) Quelques caractéristiques de l'AX.25 V2.0 (niveau liaison) :

  • Format des trames : basé sur HDLC.
  • Mode connecté : "équilibré" du type ABM (Asynchronous Balanced Mode).
  • Mode non connecté : utilisation de trames UI.
  • Capacité de transport des trames informations : 256 octets.
  • Numérotation des trames : modulo 8 (de 0 à 7).
  • Champ adresse (radioamateur) : indicatif destination (7 octets) + indicatif source (7 octets) .
  • Champ complémentaire d'adresse : maximum 8 indicatifs "relais" de 7 octets.
  • Détection d'erreur : 16 bits (CRC HDLC).
  • Algorithme d'accès au support : du type CSMA (p-persistant).
  • Identificateur de protocole de niveau supérieur : champ spécifique "PID" (1 octet).

4) Variantes "non officielles" du protocole AX.25 V2.0 :

  • Algorithme d'accès au support du type DAMA :

    Le système CSMA étant peu efficace dans le cas du problème dit "des terminaux cachés" (collisions de trames), un mode d'exploitation du type "station primaire / stations secondaires" a été expérimenté. Le mode DAMA (Demand Assigned Multiple Access), négocié "à la connexion", est essentiellement utilisé dans des communications du type "client-serveur" (BBS , Node).

  • EAX.25 :

    EAX.25 signifie "Extended" AX.25. L'idée principale est l'exploitation d'un mode étendu de numérotation des trames. Le champ numérotation passe de 3 bits à 7 bits (valeurs 0 à 127). Ce mode étendu est utile en transmission haut débit ; il permet des acquittements groupés de plusieurs dizaines de trames. L'EAX.25 est notamment présent dans des applications Packet-Radio fonctionnant "sous Linux", la disponibilité des codes sources AX.25 ayant permis aux développeurs d'expérimenter ce mode.

5) Version 2.2 du protocole l'AX.25 :

La version 2.2 (novembre 1997) a été publiée par l'ARRL et le TAPR. En quelques lignes les principales modifications proposées sont :

  • Négociation des paramètres de communication.
  • Numérotation trame en mode étendu.
  • Rejet sélectif de trame.
  • Indicatifs "répéteurs" limités à 2 (N.B.: ce qui suppose un niveau réseau opérationnel...).

Remarque : cette version 2.2 du protocole AX.25, plus aboutie mais aussi plus complexe à mettre en œuvre, n'a pas pu s'imposer en pratique par rapport à la version V2.0 de 1984.

6) Où trouver les descriptions détaillées du protocole AX.25 ?

Les documentations (en anglais) sont disponibles en ligne sur le site du T.A.P.R. Je vous propose également une tentative de traduction en français du document AX.25 version 2.0 et des tableaux de l'automate d'états (state machine).


 

 


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