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ARQ-M （Automatic Repeat ReQuest Multiplexの略）は、部分的に信頼性の低い無線リンクを介してテレックスメッセージを確実に転送するために使用される無線電信プロトコルです。 [ 1 ]これは、固定電話テレックスシステムの性能に合わせ、短波無線を使用してメッセージを長距離に転送できるように設計された低速システムです。最初のARQ-Mリンクはオランダに構築され、1947年にニューヨークの対応リンクとのメッセージ交換を開始しました。
ARQ-Mは概念的にはARQ-Eと似ていますが、ARQ-Eには多重化機能がなく、異なる7ビットのアルファベットを使用します。
電信システムから発展したテレックスシステムは、マーク信号またはスペース信号として解釈される、定義された電流レベルに基づいています。これらは通常、エラー率を非常に低く抑える十分なインフラストラクチャを備えた、明確に定義されたネットワークを介して送信されます。一方、無線通信は、さまざまなノイズやその他の信号問題の影響を受けやすく、損失が発生します。テレックスメッセージを無線リンクで正常に転送するには、何らかのエラー訂正方式を適用する必要があります。
ARQ-Mはエラーを自動的に処理するために開発されました。[ 2 ]自動再送要求システムは、1940年代にオランダのヘンドリック・ファン・デューレンによって発明されました[ 2 ]。そのため、ファン・デューレン自動誤り訂正システムとして知られるようになりました。[ 3 ]使用された7ユニットコードはファン・デューレンコードと呼ばれていました。
ARQ は、アムステルダムにマスター局を置いてアムステルダムからニューヨークへのリンクで、1947 年に初めて商用利用されました。[ 1 ] [ 4 ] 1950 年 5 月に、ニューヨークとアムステルダム間の TEX (海外テレプリンター交換) サービスが開始されました。TEX は TELEX の初期の名称で、TELEX ネットワーク上で送信者から受信者へのプライベート メッセージを自動的にルーティングできるシステムです。ARQ-M が導入される前は、受信メッセージに多くのエラーがあったため、通信会社のスタッフが手動でメッセージをチェックし、正しく受信されたことを確認する必要がありました。ARQ-M が導入されると、メッセージを短波無線で長距離にわたって自動的かつ確実に送信できるようになり、自動システムに導入されました。[ 1 ] [ 5 ] 1956 年までに、ARQ 無線回線はニューヨークからアムステルダム、ベルン、ブリュッセル、フランクフルト、ロンドン、パラマリボ、パリ、ローマ、ウィーンに敷設され、コペンハーゲン、リスボン、マドリード、オスロへの敷設も計画されていました。アムステルダムはベルン、キュラソー、ジャカルタ、パラマリボ、ローマと無線で繋がっていた。ブリュッセルはレオポルドヴィルと繋がっていた。フランクフルトはマドリードとローマと繋がっており、ブエノスアイレスとの繋がりも計画されていた。マドリードからカナリア諸島への繋がりも計画されていた。[ 6 ] 1959年までに、テレックスの無線回線のほとんどはARQを使用していた。[ 1 ]国際短波ARQデータリンクは海底ケーブルと衛星回線に置き換えられた。[ 5 ]
ニュージーランド郵便局は、 1961年まで数年間、ウェリントンとバンクーバー、シドニー間の短波無線回線で通信するために、2チャンネル多重ARQシステムを使用していた。[ 7 ]無線リンクは1日22時間または23時間利用可能で、エラー率を1%から0.001%に改善することができた。[ 8 ] 1961年、無線システムは主要なコモンウェルス太平洋ケーブルシステム（COMPAC）海底ケーブルのバックアップとなり、 [ 9 ]代わりに電話回線で音声周波数電信を使用して電信業務が行われた。 [ 10 ]
オーストラリア運輸省は、AUSSAT を使用する以前は、複数の多重化 ARQ データ リンクを遠隔空港に運用していました。[ 11 ]これらは航空固定テレタイプ ネットワークと呼ばれていました。航空および気象データの通信に使用されていました。[ 11 ] パースの局 VZPH と VKP は、ココス島 VZCC、ポート ヘッドランド VZPD、ダーウィン VZPM、シドニー VZSY と通信していました。[ 11 ] シドニーの局 (Pernrith Rx、Llandilo Tx) は、アリス スプリングス VZAS、マウント アイザ VZMA、ノーフォーク島 VZNF、ロード ハウ島 VZLH と通信していました。国際無線テレタイプ リンクは、シドニー (VLS3 として) を 9ME でシンガポール、8BB でジャカルタに接続していました。[ 11 ]
アメリカで初めてARQ-Mを使用したRadio Corporation of Americaは、ARQ機器を「自動エラー低減および訂正装置」と名付けた。[ 12 ]
1990 年までに ARQ-M の使用は減少したが、フランス軍はパリとンジャメナ、ジブチ、ポール・ド・フランス、パペーテ、ダカール、ポール・ブエ、ル・ポール、レユニオン島との通信に依然として使用していた。リスボンのCompanhia Portuguesa Radio Marconiとバチカンを結ぶリンクが 1 つあった。イギリス陸軍、海軍、空軍は依然としてイングランドとジブラルタルからこれを使用していた。モスクワはカブール、ハバナ、ハノイとリンクしていた。ASECNAは西アフリカの空港のネットワークを持っていた。 コモロのモロニはパリとリンクしており、ストックホルムはホーチミン市とリンクしており、ブリュッセルはキンシャサとリンクしていた。カナダ軍は北極への衛星リンクが困難なため短波ラジオを使用していた。 Martin-de-VivièsとPort-aux-Français は、 Direction des Telecommunications des Reseaux Exterieurs のためにフランスに戻りました。[ 13 ]
2005年11月17日、欧州特許庁は、NECが多重化システムを特許化しようとした特許番号0309763の取り消しに関する控訴を棄却した。これは、欧州特許0099101 AおよびシーメンスElmux 1000を超える新しいものは何も追加していないという点で合意したためである。[ 14 ]
ARQ-Mは、部分的に信頼性の低い無線経路を介してデータが正しく送信されることを保証するために使用される双方向無線通信プロトコルです。 [ 15 ]
データは、ヴァン・デュレン符号またはCCITT電信アルファベットNo.3と呼ばれる7ビット誤り検出符号を使用して送信される7ユニットバイナリコードでエンコードされます。データは、AとBのラベルが付いた2つのチャネル、またはA、B、C、Dのラベルが付いた4つのチャネルで送信されます。異なるチャネルからのデータは、時分割多重システムを使用してインターリーブされます。2チャネルシステムはARQ-M2、4チャネルシステムはARQ-M4と呼ばれます。[ 15 ]
同期データストリームに同期するために、エンコードされた文字は正位置または反転して送信できます。反転とは、0と1が入れ替わることを意味し、正位置とは、文字が変更されずに送信されることを意味します。チャネルの遅延に応じて、2つのチャネル構成が可能です。通常の遅延の場合、サイクルは4文字で構成され、チャネルの遅延が非常に長い場合は8文字になります。チャネルA（またはC）は、1文字の反転の後に3文字または7文字の正位置の文字が続きます。チャネルB（またはD）は、1文字の正位置の後に3文字または7文字の反転の文字が続きます。[ 15 ]
標準伝送速度はいくつかあります。推奨される標準速度は、2 チャネル システムでは96ボー、 4 チャネル システムでは 192 ボーです。これらの速度により、50 ボーのテレックス固定電話システムと同じ速度で動作することが可能になりました。伝送サイクルは 145 + 5/6 ms でした。別の標準速度では、45 ボー ネットワークとの相互運用が可能で、繰り返しサイクルは163 + 1/3 ms、ボー速度は2 チャネル システムで85 + 5/7 ms、4 チャネル システムで171 + 3/7 msでした。最速の標準速度は 100 ボーと 200ボーで、伝送サイクルは 140 ms でしたが、固定電話ネットワークとは互換性がなく、ポイント ツー ポイント リンクでより一般的に使用されました。[ 16 ]
ARQ-Mリンクの品質特性を示す2つのパフォーマンス指標は、エラー率とスループットです。残留エラーは、シンボル要素の転置または二重エラーによって発生する可能性があります。これが発生する確率は、保護されていないリンクが動作している場合よりも約100～1000倍低くなります。残留エラー率と生エラー率の対数グラフは、100%エラーで交差する傾き2の急な直線を示します。保護されていない5ユニットコードのエラー率が1%の場合、ARQ-M保護コードのエラー率は0.0025%です。[ 17 ]
エラーによってスループットが低下します。生エラー率が3%に上昇すると、リンクは再送信によって常にブロックされます。このような状況では、28ビットの各送信サイクルでエラーが発生する可能性が高くなります。8文字の繰り返しサイクルでは、その影響は2倍になります。生エラー率が1%の場合、4文字サイクルシステムのスループットは約80%です。実際の機器では、効率メーターでスループットの良し悪しが示される場合があります。[ 17 ]
ARQ-M プロトコルで使用されるアルファベットは、一般的に Baudot として知られるCCITT 電信アルファベット No. 2に基づいています。 [ 18 ] このアルファベットは 5 ビットなので、2 5または 32 種類の異なるシンボルが可能です。タイプライターと同様に、文字シフトと数字シフトを使用して、異なる文字セットを選択します。ARQ-M アルファベットは同期であるため、常にデータを送信する必要があり、文字間にギャップはありません。非同期伝送で使用される開始ビットと停止ビットは含まれていないため、文字ごとに 2 ビットを節約できます。非同期伝送では、停止信号が継続すると、送信するものがないことを示します。開始信号が継続すると、たとえばテレックス接続の宛先を選択するなどのシグナリングに使用できます。
ARQ-M 文字は、常に 3 ビットがオンで 4 ビットがオフになるように 7 ビット システムに再マッピングされます。ARQ コードは、任意の 1 ビットの変更を検出できるムーア コードです。 [ 19 ]このアルファベットは、CCITT 電信アルファベット No.3、別名TOR No.3です。[ 20 ]これは、ARQ-Eシングル チャネル システムで使用されるアルファベットとは異なります。 [ 18 ] 32 個の Baudot セットに 3 つの制御信号が追加されます。128 個の 7 ビット文字のうち、35 個は 3 つの 1 ビットがセットされているため、32 個の Baudot と 3 つの制御コードがちょうど収容できます。追加の制御文字は、再送要求を意味する RQ、接続の終了 (ブレーク信号) を示すか、接続先の番号などの情報を通知するために使用できる定数スペース状態を意味する α、送信するものがないときに使用される定数マーク状態を意味する β 文字です。 RQ信号はローマ信号1とも呼ばれ、「I」と表記されることがある。
受信側では、文字の送信中にエラーが発生したかどうかを判断するために、1ビットの数をチェックします。受信した各文字には3つの1が含まれている必要があります。エラーが検出された場合、リターンチャネルにはRQ信号が含まれます。 [ 18 ]
このコードは第二次世界大戦中にヘンドリック ヴァン デューレンによって発明されたため、ヴァン デューレン コードと呼ばれています。[ 21 ] [ 22 ]
7ビット文字には、0が0のままで1が1のままである正立で送信するか、0が1に、1が0に変わる反転で送信するかの選択肢があります。規格では、どの文字が正立でどの文字が反転されているかを特定のパターンで示すマーキングパターンが規定されており、これによりシステム位相、チャネル、サブチャネルを決定できます。システムは同期式であるためスタートビットはなく、受信側はビットストリームを調べてマークされたサイクルの開始位置を特定する必要があります。システム位相が確立されると、各チャネルの各文字の正しい位置に正しい受信ビットを割り当てることができます。各文字に3つの1ビットと4つの0ビットが含まれるため、受信側はシステム位相が確立されていることを判断できます。勧告342-2では、2つの異なるマーキング長スキームが示されています。4文字の繰り返しサイクルでは、チャネルAは↓↑↑↑（4333）でエンコードされ、チャネルBは↑↓↓↓（3444）でマークされます。これらは時分割多重方式で文字がA1 B4 A2 B1 A3 B2 A4 B3の順に組み合わされ、開始時のチャネルAの最初の文字に一致するマーキングパターン↓↓↑↑↑↑↓↓（44333434個の1ビット）が生成されます。[ 16 ]
8文字の繰り返しサイクルでは、チャンネルAは↓↑↑↑↑↑↑↑（43333333）とエンコードされ、チャンネルBは↑↓↓↓↓↓↓↓（34444444）とマークされます。組み合わせマーキングパターンは↓↓↑↑↑↑↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓（4433343434343434 1ビット）です。[ 16 ] 実際には、8文字の繰り返しサイクルは無線で使用されているのが確認されていません。[ 23 ]
4 チャネル システムでは、チャネル C はチャネル B と同じ方法でエンコードされ、チャネル D はチャネル A と同じ方法でエンコードされます。 [ 16 ]チャネル C のビットはチャネル A とインターリーブされ、チャネル D のビットはチャネル B とインターリーブされます。A の要素は C の前にあり、B は D の前にあります。[ 16 ]
CCIR勧告242では、Aチャンネルが正立、Bチャンネルが反転という、はるかにシンプルなマーキングが採用されている。[ 24 ]
2つまたは4つのチャネルのそれぞれは、より多くのデータストリームを送信できるように4つのサブチャネルに分割するオプションがありますが、レートは低くなります。これらのサブチャネルには1から4までの番号が付けられています。番号1のサブチャネルは、ストリーム内の他の文字とは異なる極性を持つ文字として識別されます。したがって、サブチャネルは、イタリック体が反転を意味する多重4CRCストリームで次のように配置されます。[ 15 ]
A1 B4 A2 B1 A3 B2 A4 B3
ハーフレートのデータストリームが必要な場合は、サブチャネル 1 と 3、または 2 と 4 が結合されます。サブチャネル 2、3、4 を組み合わせることで、3/4 レートのサブチャネルを作成できます。[ 15 ] ハーフレートが 1 つと 4/4 レートが 2 つ必要な場合は、ハーフレートにサブチャネル 2 と 4 が割り当てられます。チャネルを分割する機能はチャネル分割器と呼ばれます。サブレートのユーザーが文字を受信していない間は、停止信号が提供されます。[ 25 ] このような回路のコストは、フルレートの場合よりも低くなっています。[ 25 ]使用されるマーキング システムにより、受信側はサブチャネルの順序を判断できます。[ 25 ]
実際には、国際部分料金固定サービスがかつて利用可能であったにもかかわらず、サブチャネルの使用は確認されていない。[ 23 ]
システムが正常に機能するためには、双方向の2つの送信からなる回路を構築する必要があります。一方のステーションがマスターステーション、もう一方がスレーブステーションとなります。スレーブステーションはマスターステーションからの信号に基づいてタイミングを決定します。
最初の段階は自動位相合わせ（位相探索とも呼ばれる）で、各端末が文字ストリームの正しい位相を決定します。この段階では、受信機はシステム位相が達成され、システム位相がマーキングパターンと一致するまで1ビットずつずらします。スレーブ局は、信号繰り返しの代わりに7ビットの0000000または1111111を送信することになっています。
同期が達成されると、データの転送が可能になります。マーク信号が接続機器に送信され、回路が使用可能になったことを知らせます。一方の端で文字が受信されると、マーキングパターンに従って反転され、3つの1（マーク）記号が存在するかどうかがチェックされます。エラーの場合は、リターンパスにRQ文字が送信されます。受信機からは、4文字分の期間、文字は送信されません。RQ文字が受信されると、送信機は応答としてBQサイクルを開始し、RQ文字を送信して、最後に送信した3文字を繰り返します。この動作フェーズは、同じ4文字が再利用されるため、サイクリングと呼ばれます。うまくいけば、受信機はこれらを良好に受信し、転送します。そうでない場合は、RQが再度送信され、繰り返しが試みられます。[ 5 ]
ARQ-MはCCIR 342-2（現在はITU-R F.342-2と呼ばれている）および以前のCCIR 242で推奨されている。
ARQ-M は、国際無線諮問委員会 (Comité consultatif international pour la radio)によって標準化されました。1970 年にニューデリーで開催された第 XII 総会では、勧告 342-2「無線回線を介して送信される電信信号の自動誤り訂正システム」が承認されました。[ 16 ] CCITTは勧告 S.13 [ 26 ]「自動再送による誤り訂正を行う 7 ユニット同期システムの無線回線での使用」を作成しました。[ 27 ]
以前の勧告242はF.342-2と互換性がない。[ 28 ]これと同等のCCIT文書が1956年にジュネーブC.24で承認された。
ARQ-M の別名は TDM、TDM-242、TDM-342、または96-TDMです。ARQ-M2 はTDM-2またはARQ-28としても知られており、ARQ-M4 変異体はTDM-4またはARQ-56として知られています。[ 29 ] [ 30 ]
このシステム用の機器を製造していた企業は、ドイツ、日本、オランダ、スイス、米国にありました。[ 1 ]これらの企業には、RCA、[ 1 ] Marconi HU121、Electra Mux などがあります。
スイスのベルン出身のハスラーは、4チャンネルのTOR（無線テレックス）システムを製作した。[ 31 ] [ 32 ]
RCAは自社の機器をRCAエレクトロニック・マルチプレックスと呼んだ。[ 33 ]
シーメンスAGは1956年にMultiplex-Funkfernschreibanlage MUX 4D 7a [ 34 ]と呼ばれるARQ端末を製造し、その後Elmux 1000と呼ばれる2チャンネルARQ端末を製造した。 [ 5 ] [ 35 ]
ARQ-Mシステムの機器は、受信側と送信側から構成されていた。各チャネルには、チャネルAとB、および存在する場合はチャネルCとDをサポートする回路も備えられていた。各サブチャネルにも、チャネル分割器によって制御されるサポート回路が備えられていた。
チャネル分割器は、受信側と送信側の両方について、各サブチャネル A1 A2 A3 A4 B1 ... 用の出力制御線を備えています。分割器出力からの信号は、サブチャネル回路内の AND ゲートで合成されます。送信セクション側の各サブチャネルには、シリアル-パラレル変換器と、次の文字をクロックするトリップパルスが含まれています。受信セクション側では、出力バッファは、チャネル分割器信号によって適切なタイミングで選択されたチャネル受信文字を選択する AND ゲートによって駆動されます。[ 5 ]
送信部では、チャネル回路には、繰り返し記憶器に給電する遅延線が含まれています。共通送信部回路には、5 ビットのコードを 7 ビットのコードに変換するコード トランスレータが含まれています。次に、7 ビットの文字は出力シフト レジスタに送られ、その後、極性反転器に送られます。4 チャネル システムの場合、ビットは AB チャネルと CD チャネルの間でインターリーブされます。最後の送信ステップは、トーン変調器と出力回路です。[ 5 ]トーンは周波数シフト キーイングを使用して変調されます。0 (またはスペース) 信号は低い周波数を選択し、1 (またはマーク信号) は高い周波数を選択します。この信号から周波数への変換は反転することができ、これは 10 MHz 未満では一般的です。
受信部では、無線受信機からの信号はトーン復調器、次に極性反転器、そして誤りチェック回路に入力され、同時にシリアルからパラレルに変換する入力シフトレジスタにも入力されます。次に、7ビットから5ビットに変換するコードトランスレータに入力されます。ここから5ビットのコードは、受信側の繰り返しサイクルタイマーによって制御されるパラレル-シリアル変換器に入力されます。[ 5 ]
テレックスネットワークはメッセージが配信されたタイミングを送信者にフィードバックしないため、また短波ARQリンクが利用可能かどうかわからないため、ARQリンクを備えたシステムはストアアンドフォワード半二重システムとして設定されています。これは、テレックス送信者が電報全体をメッセージセンターに送信し、メッセージセンターがメッセージを保存して、利用可能なときに短波リンク経由で転送することを意味します。 通話料金は、リンクがエラーなく動作している時間に対して、6秒または10秒単位で計算されました。[ 5 ] CCITTは、信頼性が80%未満の場合は課金しないこと、信頼性が不十分な場合はビジー信号を出すことを推奨しました。[ 36 ]
通話の開始と終了、および接続先を決定するには信号が必要です。信号システム B CCITT U1とCCITT U20 の2 つのシステムが使用されています。国際テレックス交換機には信号変換機能があります。[ 5 ]
無線スペクトルモニターでは、ARQ-M はデジタルモードに分類され、これを使用する無線局はユーティリティ局と呼ばれます。ARQ-M で通信する 2 つの局は、データが各方向に連続的に送信されるため、 2 つの異なる周波数を使用します。チャネルはアイドルモードで動作していることが多く、シンボルパターンが7/12秒ごとに繰り返されるため、リズミカルな音がします。毎分 240 行で動作するファックス機は、シンボルの全体的なパターンを記録できます。このようなチャートでは、 2 チャネル システムの場合、各行に 24 個のパルスが表示され、ページに沿って列を形成します。タイミングは非常に正確で、各シンボルは 10.416666 ms の同じ時間続きます。これは 96 ボー要素の持続時間です。[ 15 ]
ARQ-Mを使用するユーティリティ送信を受信して復号するためのソフトウェアとしてGo2MONITOR [ 37 ] [ 38 ] [ 39 ]があり、またHoka ElectronicのCode300-A [ 40 ]やWavecom M 4010 [ 23 ] [ 41 ]などのハードウェアもある。
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