6. AMTOR i PACTOR

  Amatorski system AMTOR został opracowany w oparciu o profesjonalny system dalekopisowy SITOR. W odróżnieniu od tradycyjnego systemu dalekopisowego zawiera on mechanizmy zabezpieczające przed przekłamaniem danych co jest szczególnie istotne w zakresie fal krótkich. W opracowanym następnie dla potrzeb łączności amatorskich systemie PACTOR wykorzystano zarówno mechanizmy występujące w systemach pakiet radio jak i w AMTOR oraz dodano nowe nie spotykane w żadnym z nich. Udoskonaleniem systemu PACTOR-I jest PACTOR-II, w którym dodano m.in. kilka zwiększających przepustowość rodzajów modulacji sygnału.

    AMTOR jest skrótem pełnej nazwy AMateur Teleprinting Over Radio - amatorskiego systemu opartego na komercyjnym sytemie SITOR (Simplex Telex Over Radio) i opracowanego przez Petera Martineza G3PLX pod koniec lat 70-tych. SITOR został opracowany w latach 70-tych dla potrzeb łączności morskich i jest obecnie stosowany także do transmisji komunikatów dla żeglugi w systemie NAVTEX. Szybkość transmisji AMTOR wynosi 100 bodów.

    W systemie AMTOR stosowane są dwa rodzaje mechanizmów umożliwiających wykrycie i skorygowanie przekłamań: ARQ i FEC. Z tego powodu rozróżnia się dwie odmiany systemu, odpowiednio, AMTOR-A i AMTOR-B. Mechanizmy zastosowane w systemie AMTOR należą do nieskomplikowanych i wystarczają do celów transmisji tekstów. Transmisję plików danych lepiej przeprowadzać korzystając z systemów pakiet radio lub PACTOR. MixW w obecnej wersji pozwala na pracę jedynie w trybie AMTOR-B (FEC).
    W trybie ARQ (Automatic Repeat reQuest) dane są dzielone na bloki o długości trzech znaków. Każdy z nich musi być potwierdzony przez stronę odbiorczą analogicznie jak w systemie pakiet radio (jak łatwo zauważyć w systemie pakiet radio stosowany jest również mechanizm ARQ). W odpowiedzi na bloki zawierające przekłamania strona odbiorczy nadaje żądanie ich powtórzenia - pokwitowanie NAK, a w odpowiedzi na bezbłędne - pokwitowanie ACK. Alfabet AMTOR jest tak skonstruowany, że każdy z jego znaków zawiera trzy bity o wartości zera i cztery bity o wartości jedynki logicznej. Odbiór znaku o innym niż podany stosunku bitów zero i jeden oznacza wystąpienie przekłamań. Transmisja w trybie ARQ jest transmisją w pełni synchroniczną - obywającą się w stałym rytmie. Odstępy pomiędzy kolejnymi blokami danych są tak dobrane aby, przy uwzględnieniu czasów przełączania nadajnika i propagacji fal w obie strony, zdążyło nadejść pokwitowanie od strony odbiorczej. Stały rytm transmisji powoduje, że w przypadku braku danych użytecznych muszą być nadawane specjalne znaki wypełniające - znaki jałowe. Tryb ARQ stosowany jest w trakcie łączności dwustronnych.
    W trybie B (FEC) dane nadawane są dwukrotnie w ustalonym odstępie czasu i nie są potwierdzane przez stronę odbiorczą. W przypadku wystąpienia przekłamań korzysta ona z drugiej kopii bloku danych. Tryb ten jest stosowany w fazie nawiązywania połączeń i do transmisji komunikatów lub łączności w kółeczkach. Stopa błędów w trybie FEC jest wyższa aniżeli w trybie ARQ.
    Na początku transmisji nadawane są wypełniacze, których celem jest zapewnienie synchronizacji stacji korespondentów. Nadawanie ciągów RYRY... lub innych typowe dla emisji dalekopisowych opóźnia nadawanie wypełniaczy, a przez to i uzyskanie synchronizmu stacji.

6.2. Praca emisją AMTOR
    Ustawienia radiostacji i konfiguracja programu są zbliżone do ich odpowiedników w trakcie pracy emisją RTTY. Korzystne jest dostrojenie odbiornika do stacji korespondenta za pomocą pokrętła precyzyjnego strojenia a dopiero potem korzystanie ze strojenia za pomocą myszy (kształt znacznika dostrojenia w oknie widma można zmienić z rombu na linię korzystając z menu "View|Use stick cursor" ("Widok|Znacznik w postaci linii"). Warto też zwrócić uwagę na początkową częstotliwość pracy aby stwierdzić czy częstotliwość korespondenta jest dostatecznie stabilna, a jeżeli nie, to jak szybko się zmienia.
    Włączenie kompresora dźwięku może pomóc w pewnych przypadkach, ale zalecane jest rozpoczynanie łączności bez kompresora.
    W łącznościach AMTOR stosowana jest dolna wstęga boczna i odstęp częstotlowości mark i space wynoszący 170 Hz. Sygnał mark odpowiada wyższej częstotliwości.
    Podobnie jak w przypadku emisji RTTY wybór filtru p.cz. o szerszym paśmie przenoszenia pozwala na rzadsze dostrajanie odbiornika ale w warunkach silniejszych zakłóceń korzystne jest włączenie filtru RTTY (FSK) jeżeli jest to możliwe w trybie pracy jednowstęgowej (SSB).
    W menu lub polu rodzaju emisji należy wybrać emisję AMTOR. Parametry konfiguracyjne wprowadza się analogicznie jak w innych rodzajach emisji po naciśnięciu menu "Mode settings" ("Parametry").
    Częstotliwości nadawania i odbioru odpowiadają wybranym w oknie widma. Korzystne jest dostrojenie odbiornika tak, aby pożądana stacja znajdowała się w pobliżu środka pasma przenoszenia filtru p.cz. a więc ok. 1500 Hz. Odstęp częstotliowości mark i space można wpisać w polu "Shift" lub wybrać z rozwijanej listy. Najczęściej wynosi on 170 Hz. W ostatnim polu w dole okna użytkownik może dobrać alfabet stosowany przez program w zależności od języka, w którym prowadzona jest łączność. Pole "Inverted" pozwala na odwrócenie położenia częstotliwości mark i space w stosunku do standardowego dla danej wstęgi bocznej. W przypadku gdy mimo silnego sygnału w oknie odbiorczym nie pojawia się zdekodowany tekst warto sprawdzić czy nadawca nie stosuje odwrotnej wstęgi bocznej lub odwrotnego położenia tonów. W trakcie pracy położenie to można zmieniać za pomocą menu "Mode|Inverted" ("Emisja|Położenie odwrotne").
    Automatyczne dostrojenie ARCz (pole "AFC") jest wprawdzie pomocne w przypadku znacznej niestabilności częstotliwości korespondenta, ale w większości przypadków nie konieczne. Pole NET pozwala na zachowanie stałej częstotliwości nadawania w kółeczkach gdy częstotliwości pracy korespondentów różnią się między sobą.
    Wybór położenia tonów m.cz. jest dokonywany w MixW tak, aby częstotliwość w.cz. tonu mark była wyższa - jest więc on zależny od wstęgi bocznej wybranej w menu "Configure | Spectrum | RF" ("Konfiguracja|Widmo|W.cz."). Pole inwersji powoduje odwrócenie położenia po stronie w.cz. W przypadku korzystania z poleceń CAT w menu tym można wybrać pozycję "Auto", a wówczas program odczytuje z radiostacji wybraną tam wstęgę i dobiera automatycznie położenie tonów.
    Sygnały AMTOR są widoczne na wskaźniku widma w postaci dwóch linii odległych od siebie o 170 Hz. Odpowiadają one częstotliwościom mark i space. W celu dostrojenia programu do wybranej stacji należy ją zaznaczyć w oknie widma za pomocą lewego klawisza myszy. Odbierany tekst jest wówczas wyświetlany w oknie odbiorczym. W przypadku nie pojawienia się tekstu warto sprawdzić czy nadawca nie stosuje odwrotnej wstęgi lub odwrotnego położenia tonów. Wskaźnik dostrojenia ma postać dwóch rombów połączonych ze sobą za pomocą odcinka linii prostej.
Przykładowe QSO przedstawiono na ilustracji poniżej:



    Tekst przenaczony do nadania należy wpisywać do okna nadawczego. po naciśnięciu przycisku T/R na ekranie, klawisza Pause/Break lub pola TX/RX w linii informacyjnej rozpoczyny się jego nadawanie. Tekst nadany jest kopiowany do okna odbiorczego. Ponowne naciśnięcie jednego z wyżej wymienionych elementów powoduje zakończenie nadawania i przejście na odbiór. Klawisz ESC powoduje natychmiastowe zakończenie transmisji bez nadania całości tekstu. W trakcie nadawania wskźnik wodospadowy nie jest odświeżany.
    Alfabet AMTOR, podobnie jak alfabet dalekopisowy jest ograniczony do dużych liter, cyfr i części znaków przestankowych: - ( ) $ ! " / : ? .
    Wysterowanie nadajnika powinno odpowiadać połowie wysterowania, przy którym następuje ograniczenie mocy wyjściowej o ile w instrukcji nie podano innej wartości mocy wyjściowej dla pracy ciągłej.

6.3. PACTOR
    Pactor jest systemem opracowanym specjalnie dla potrzeb łączności krótkofalowej i charakteryzującym się znaczną odpornością na szumy, zkłócenia i zmienne warunki propagacji. Jest on półdupleksowym systemem ARQ łączącym niezawodność pakiet radio z synchronicznym sposobem transmisji systemu AMTOR. Zajmowane przez sygnał Pactor pasmo częstotliwości nie przekracza 600 Hz. Stosowane są szybkości transmisji 100 i 200 bit/s - zmiana następuje automatycznie w zależności od warunków odbioru.
    Alfabet Pactor obejmuje pełny zestaw znaków ASCII dzięki czemu możliwa jest transmisja plików dwójkowych bez ich kodowania na znaki czytelne. Podobnie jak w systemie pakiet radio bloki danych zawierają sumę kontrolną CRC16, pozwalającą na wykrycie przekłamań z dużym prawdopodobieństwem. Transmitowane dane mogą być kodowane przy użyciu kodu Huffmana, co dodatkowo zwiększa efektywność transmisji.
    System Pactor pozwala na korzystanie ze skrzynek elektronicznych. Skrzynki te mogą retransmitować pocztę nie tylko we własnej sieci ale także prowadzić wymianę poczty z siecią pakiet radio.
    Dane są transmitowane w postaci bloków o długości 192 bitów przy szybkości 200 bit/s (96 bitów przy 100 bit/s). Czas trwania bloku wynosi 0,96 sek. Długość cyklu transmisji wynosi 1,25 sek, a więc odstęp czasu pomiędzy nimi jest równy 0,29 sek. Bloki danych są kwitowane za pomocą bloków kontrolnych o długości 12 bitów i czasie trwania 0,12 sek. Bloki kontrolne są nadawane zawsze z szybkością 100 bit/s co zmniejsza prawdopodobieństwo ich przekłamania.
    W sygnale Pactor nie występuje stałe przyporządkowanie częstotliwości 'mark' i 'space'. Jest to sytuacja analogiczna jak w przypadku pakiet radio.
    Bloki danych (pakiety) składają się z nagłówka, 20 (8) bajtów danych, bajtu kontrolnego i dwóch bajtów zawierających sumę kontrolną CRC.
    Nagłówek ułatwia synchronizację i zawiera informacje pomocnicze. Numer pakietu, żądanie zmiany kierunku albo przerwania połączenia zawarte są w bajcie kontrolnym.
    Do obliczania sumy kontrolnej używany jest wielomian CCITT X^16+x^12+x^5+1.
Występują cztery bloki kontrolne oznaczone odpowiednio CS1 - CS4 o następujących kodach szesnastkowych:
CS1: 4D5 CS2: AB2 CS3: 34B CS4: D2C
Odstęp Hamminga pomiędzy nimi wynosi 8 bitów. Pary CS1/2 i CS3/4 charakteryzują się tym, że ich układ bitów stanowi wzajemną negację (w miejscu występowania jedynki w pierwszym z nich występuje zero w drugim i itd.). Bloki CS1 - CS3 mają funkcje identyczne jak w systemie AMTOR natomiast CS4 służy do sygnalizacji zmiany szybkości. CS3 jest używany w nagłówku żądania zmiany kierunku relacji.
    Stacja wywołująca (inicjująca połączenie) nadaje blok synchronizacyjny zawierający nagłówek i adres (znak) transmitowane z przepływnością 100 bit/s oraz człon transmitowany z przepływnością 200 bit/s. Pierwsza część bloku jest używana przez odbiornik do zasynchronizowania się, a druga do oceny jakości kanału. Po bezbłędnym odebraniu szybszego członu ndawany jest pakiet CS4 a w przeciwnym przypadku - CS1. Po otrzymaniu pokwitowania stacja wywołująca może rozpocząć transmisję danych z szybkością zależną od otrzymanej odpowiedzi. Pierwszy pakiet danych zawiera informację o wersji protokółu i znak stacji.
    Stacja odbiorcza może zażądać zmiany kierunku relacji w dowolnym momencie - po odebraniu bezbłędnego pakietu. Pakiet sygnalizujący żądanie rozpoczyna się od znaku CS3. Strona przeciwna kwituje żądanie za pomocą znaków CS1 lub CS3 (CS2 oznacza żądanie powtórzenia) i natychmiast przechodzi na odbiór. W celu wymuszenia zmiany zmiany bit BK w bajcie kontrolnym pakietu przyjmuje wartość jedynki. Odpowiada to sygnalizacji '+ ?' w systemie AMTOR.
    Strona odbiorcza żąda zmniejszenia szybkości transmisji z 200 bit/s na 100 bit/s przez nadanie bloku CS4. Powodem może być zbyt wysoka stopa błędów spowodowana złą jakością kanału. Po zmianie szybkości strona nadawcza powtarza nie potwierdzone dotąd dane.
    Potwierdzenie przez stronę odbiorczą pakietu za pomocą bloku CS4 powoduje, przy szybkości transmisji 100 bit/s, zmianę szybkości w górę. W przypadku jednak gdy nadany pakiet nie dotrze bezbłędnie strona nadawcza wraca samoczynnie do poprzedniej prędkości transmisji.
    Żądaniem przerwania połączenia jest spesjalny pakiet QRT, który jest kwitowany przez stronę przeciwną.
    Zastosowanie kompresji Huffmana pozwala na w przybliżeniu dwukrotne zwiększenie efektywnej szybkości transmisji. Długość znaku w kodzuie Huffmana jest zależna od częstości występowania znaku i leży w zakresie od 2 do 15 bitów. Zasada przyporządkowania znakom kodów o długości zależnej od ich częstości występowania została zastosowana w alfabecie Morse'a i w kodzie PSK31.
    W konwencjonalnych systemach ARQ strona nadawcza jest zmuszona do powtarzania pakietu (bloku) danych aż do czasu bezbłędnego ich odebrania albo do wyczerpania się dopuszczalnej liczby powtórzeń (w przeciwnym przypadku pogorszenie się warunków odbioru spowodowałoby nieprzerwany ciąg powtórzeń).
    Pogorszenie się stosunku sygnału do szumów i zakłóceń w kanale wymaga skrócenia pakietów dla zwiększenia prawdopodobieństwa ich bezbłędnego dotarcia. W systemie pakiet radio zmiana ta musi być dokonana przez operatora stacji. W sytemie Pactor długość pakietu jest zależna od szybkości transmisji a więc i pośrednio od jakości połączenia. Dodatkowo zastosowano sumowanie (kumulację) sygnałów w pamięci odbiornika. Wartości średnie zsumowanych próbek są następnie porównywane z wartością graniczną oddzielającą stan zera od jedynki. Następnie sprawdzana jest bezbłędność otrzymanych w ten sposób danych. Próbki sygnałów są pobierane z wyjścia filtru dolnoprzepustowego demodulatora i przetwarzane za pomocą konwertera analogowo-cyfrowego na 8-bitową postać cyfrową. Przypadkowo rozłożone w czasie szumy ulegają w pewnym stopniu redukcji dzięki odejmowaniu się części ich wartości napięć od siebie podczas gdy napięcia pochodzące od powtarzających się bloków danych zasadniczo dodają się do siebie. Mechanizm ten pozwala na poprawę stosunku sygnału użytecznego do szumu i zmniejszenie liczby powtórzeń niezbędnych do prawidłowego zdekodowania danych. W układy kumulacji sygnału wyposażone są kontrolery PTC firmy SCS i niektóre (bardziej rozbudowane) kontrolery TNC. Większość tańszych kontrolerów TNC wyposażonych w możliwość pracy emisją Pactor nie jest wyposażona w układ kumulacji a więc ich użytkownik traci jedną z istotnych cech systemu.
    Stacje nie uczestniczące w łączności mogą podglądać (monitorować) ruch na paśmie analogicznie jak w przypadku pakiet radio. Wyświetlane są tylko pakiety bezbłędnie odebrane.
    Biuletyny i wywołania są nadawane analogicznie jak w systemie AMTOR w trybie FEC. Przekłamania są korygowane dzięki powtórzeniom bloków.

6.4. Praca emisją PACTOR
    W wersji 2.0 MixW pozwala na odbiór emisji Pactor za pomocą systemu dźwiękowego komputera. Transmisja jest możliwa jednak wyłącznie przy użyciu wielofunkcyjnego kontrolera TNC lub kontrolera PTC. Odbiór emisji Pactor wymaga (podobnie jak w każdym innym przypadku) wybrania jej w menu ("Mode | Pactor" - "Emisja|Pactor") lub za pośrednictwem pola emisji w linii informacyjnej. Na ilustracji przedstawiono widok wskaźnika widma w trakcie odbioru stacji Pactor.

---

---

Wydanie z dn. 25.02.2003.
© Prawa autorskie Krzysztof Dąbrowski, OE1KDA.