AX.25

AX.25（アマチュアX.25）は、もともとX.25プロトコルスイートのレイヤー2から派生したデータリンク層プロトコルであり、アマチュア無線家向けに設計されています。 ^{[1]アマチュア}パケット無線ネットワークで広く使用されています。

AX.25 v2.0 は、リンク層接続の確立、フレームにカプセル化されたデータのノード間の転送、通信チャネルによって導入されたエラーの検出を担当します。

AX.25 v2.2 ^[1] (1998) では、特にデータレートが高い場合の効率を向上させるための改善が加えられました。^[2] ステーションは、以前の 256 バイトの制限よりも大きいペイロード サイズを自動的にネゴシエートできます。拡張シーケンス番号 (7 ビット対 3 ビット) により、確認応答を待つ前に送信できるフレームの数であるウィンドウ サイズを大きくすることができます。「選択的拒否」により、すでに正常に受信されたフレームを無駄に再送信するのではなく、不足しているフレームのみを再送信できます。これらすべての利点にもかかわらず、20 年以上前に公開されたこれらの改善点を組み込むように更新された実装はほとんどありません。現時点で (2020 年)、v2.2 の唯一の完全な実装は、Dire Wolf ソフトウェア TNC です。^[3]

AX.25 は、IPv4 などのネットワーク層のデータリンク層として一般的に使用され、その上で TCP が使用されます。AX.25 は、限定された形式のソース ルーティングをサポートします。イーサネット スイッチの動作に似た AX.25 スイッチを構築することは可能ですが、これはまだ実現されていません。^{[引用が必要]}

AX.25 は物理層の実装を定義していません。実際には、1200ボーの ベル 202 トーンと 9600 ボーの G3RUH DFSK ^[4]がVHFとUHFでほぼ独占的に使用されています。HF では、標準の送信モードは 300 ボーのベル 103 トーンです。物理層では、AX.25 は「物理層ステートマシン」と、送信機と受信機の切り替え遅延に関連するいくつかのタイマーのみを定義します。

リンク層では、AX.25 はHDLCフレーム構文と手順を使用します。(ISO 3309) ^{[5]フレームは}NRZIエンコーディングで送信されます。HDLC はフレームの可変長アドレス フィールドの構文を指定しますが、セマンティクスは指定しません。AX.25 では、このフィールドが複数のアドレスに分割されることを指定します。送信元アドレス、0 個以上のリピータ アドレス、宛先アドレス、およびリピータが使用する埋め込み制御フィールドです。アマチュア無線の規則への準拠を簡素化するため、これらのアドレスは送信元、宛先、リピータ局の局コール サインから派生します。

メディア アクセス制御は、衝突回復機能付きキャリア センス マルチアクセスアプローチ (CSMA/CR) に従います。

AX.25 は、仮想回線接続モードとデータグラム スタイルのコネクションレス モードの両方の動作をサポートします。後者は、自動パケット レポート システム(APRS) によって効果的に使用されます。

データリンク レベルでは、デジピータを使用したシンプルなソース ルーティングメカニズムが利用できます。デジピータは、ローカル ステーションからのパケットを受信、デコード、再送信するシンプレックスリピータとして機能します。これにより、直接通信できない 2 つのステーション間でマルチホップ接続を確立できます。デジピータは、フレームのアドレス フィールドの情報を使用して変更し、この機能を実行します。

AX.25 仕様は、完全な、ただしポイントツーポイントのみの ネットワーク層プロトコルを定義していますが、これはキーボード対キーボードまたはキーボード対 BBS 接続以外ではほとんど使用されていません。NET/ROM、ROSE、および TexNet は、ノード間のルーティングを提供するために存在します。原則として、ユビキタスなインターネット プロトコル(IP) を含むさまざまなレイヤー 3プロトコルを AX.25 で使用できます。このアプローチは、データリンク層で AX.25 UI フレームを使用するアマチュア無線 TCP/IP ネットワークである AMPRNetで使用されています。

従来、アマチュア無線家は、マイクロプロセッサとファームウェアでのプロトコルの実装を含む端末ノード コントローラを使用して AX.25 ネットワークに接続してきました。これらのデバイスにより、ダム端末とトランシーバのみを使用してネットワーク リソースにアクセスできます。

AX.25はパーソナルコンピュータにも実装されています。たとえば、LinuxカーネルにはAX.25のネイティブサポートが含まれています。^[6]コンピュータは、オーディオインターフェイスまたは単純なモデムを介してトランシーバに接続します。コンピュータは、他のコンピュータと相互接続したり、BPQ over Ethernetフレーミングを使用して他の場所にあるTNCやトランシーバにブリッジまたはルーティングしたりすることもできます。これはLinuxカーネルによってネイティブにサポートされているため、実際のトランシーバをアンテナマストの下または内部に直接配置して、RF配線を「低損失」で短くし、高価で長くて太い同軸ケーブルとアンプを安価な光ファイバー（RFI（双方向）/EMP/雷耐性）または銅線のイーサネット配線に置き換えることで、より現代的なセットアップが可能になります。 BPQ イーサネット フレーミングを使用すると、TNC + トランシーバー ペアのスタック全体を既存のコンピューター ネットワークに接続できます。これにより、すべてのコンピューターが同時に提供されるすべての無線リンクにアクセスし (透過的にブリッジ)、AX.25 を介して内部的に相互に通信したり、フィルター ルーティングを使用して特定の TNC/無線周波数を選択したりできるようになります。

Dire Wolf は、1980 年代スタイルの TNC に代わる無料のオープン ソースの代替品です。DSP ソフトウェア モデムと、AX25 v2.2 の完全な実装、およびFX.25フォワード エラー訂正機能が含まれています。追加のソフトウェアなしで、デジタル リピーター、GPS トラッカー、および APRS インターネット ゲートウェイ (IGate) として機能します。

記事全文はKISS (TNC)をご覧ください。

AX.25は、高価で一般的でないHDLCコントローラカードを使用する代わりに、低コストの代替手段としてKISS ^{[7]フレーミングを実装した}TNCで使用されることが多い。

KISS フレーミングは AX.25 プロトコル自体の一部ではなく、無線で送信されるものでもありません。これは、プロトコル フレームをカプセル化して、シリアル リンクを介して TNC に正常に渡せるようにするだけです。KISS フレーミングは SLIP から派生したもので、会話に関係する「エンドポイント」が 2 つだけであるなど、多くの点で同じ前提に基づいています。SLIP の場合、これらは 2 つの SLIP 接続ホストでした。KISS の場合、KISS フレーミング リンクはシリアル経由で、ホスト コンピュータと TNC のみが関係していると想定されています。特に、複数の (シリアル) データ チャネルがないと、複数の TNC をアドレス指定するのが難しくなります。

KISSの代替として、6PACKなど、これらの制限に対処するものも存在します。^[8]

AX.25 は、追加のネットワーク層なしで、パケット無線局間の直接のポイントツーポイントリンクを確立するために最も頻繁に使用されています。これは、局間のキーボード対キーボードの接続や、ローカル掲示板システムやDX クラスターへのアクセスには十分です。

近年、APRS は人気のアプリケーションになりました。

IP 経由の AX.25 パケットのトンネリングでは、AXIP と AXUDP を使用してAX.25 を IP またはUDPパケットにカプセル化します。

パケット無線データの送信に一般的に使用される速度（9,600ビット/秒を超えることはめったになく 、通常は1,200ビット/秒）では、^{[9] AX.25で追加のネットワーク層を使用することは、データのオーバーヘッドが発生するため実用的ではありません。これはAX.25}自体の制限ではありませんが、AX.25を使用するように設計されたアプリケーションの高度化に制約を課します。

HDLC プロトコルは、各フレームをアドレスで識別します。HDLC の AX.25 実装には、送信元と宛先のステーションのコールサインと、フレーム アドレスの 0 ～ 15 の範囲の 4 ビットのセカンダリ ステーション識別子 (SSID) 値が含まれます。ITU WARC2003 では、アマチュア無線局のコールサイン仕様が修正され、以前の最大長 6 文字が 7 文字に引き上げられました。ただし、AX.25 には 6 文字のハード制限が組み込まれているため、7 文字のコールサインは AX.25 ネットワークでは使用できません。

AX.25 には明示的なポート(またはSAP ) がないため、多くの場合、SSID がこの役割を担います。したがって、AX.25 ステーション SSID アドレスごとに 1 つのサービスしか存在できず、多くの場合、さまざまな成功度で間に合わせの方法がとられます。

Phil Karn KA9Qなどの一部のアマチュアは、 AX.25 は前方誤り訂正(FEC) と自動データ圧縮がないため、ノイズが多く帯域幅が限られた無線リンクでの動作には適していないと主張しています。しかし、AX.25 の広く採用される実用的な後継はまだ登場していません。考えられる理由は次のとおりです。

• リサイクルされた狭帯域FMラジオ、特に既存のAPRSアプリケーションの大規模な既存展開、
• 既存の従来の無線機器に適合する、特に430MHz UHF帯域用の安価で低電力のFM送信機の入手が容易であること。
• 新しい無線レベルの変調には、現在使用されているものとは異なる無線機器が必要となり、結果として得られるシステムは既存のシステムと互換性がなくなるため、新しい無線機器への多額の初期投資が必要になる。
• 将来的に前方誤り訂正を含む可能性のある新しいライン コーディングの採用には、 Bell 202の1,200 ビット/秒AFSKよりも多くの労力が必要です。以前は十分だった 128 バイトの RAM を備えた小型8 ビットマイクロプロセッサでは不十分で、新しいものは 3 ドルではなく 30 ドルかかる可能性があります。Phil Karn は、この新しい変調のデモ デコードをPentium IIマシンで実行しました。それから約 10 年が経ち、中レベルの組み込みマイクロプロセッサは、50 ドル未満のシステム コストで同じことを実行できるほどの能力を備えています。

これらの制限にもかかわらず、 TAPRによって、前方誤り訂正をサポートする AX.25 プロトコルの拡張が作成されました。この拡張はFX.25と呼ばれます。

小型の送信機は、何が送信されているかを知る必要はありません。送信しないタイミングを知るには、無線受信機のRSSI (受信信号強度表示) によるチャネル占有を監視するだけで済みます。スマート変調によるインターリーブリード ソロモン FEC信号の送信には、同じ信号の受信よりもはるかに少ないリソースしか必要ありません。そのため、十分なマイクロプロセッサのコストは 30 ドルではなく 5 ドルで済み、送信機を含めたシステム コストは 50 ドル未満に抑えられる可能性があります。ただし、近年では、安価なマイクロコントローラ ( Atmel AVRやMotorola 68HC08ファミリなど) を使用して、送信だけでなく受信もできることが実証されています。

しかし、現在の Bell 202 変調と互換性のない新しいシステムは、広く採用される可能性は低いようです。現在の変調は十分なニーズを満たしているように見えるため、特に新しい設計に大量のハードウェアの購入が必要な場合は、より優れた設計に移行する動機はほとんどありません。

最近では、KK4HEJ の Nino Carillo 氏によって、前方誤り訂正機能を備えたまったく新しいプロトコル「Improved Layer 2 Protocol (IL2P)」が作成されました。

• パケット無線
• 自動パケット報告システム(APRS)
• FX.25 前方誤り訂正
• 改良レイヤー2プロトコル（IL2P）^[10]