Digital Activity Days «01-10» January: RULES
 

Любительский телетайп - RTTY

in RTTY
Обновлено: 07 Июнь 2014
Просмотров: 3439

ЖУРНАЛ "РАДИОКЛУБ"  Image  ОСНОВЫ И ПРАКТИКА ЛЮБИТЕЛЬСКОЙ РАДИОСВЯЗИ  Image  

Почему цифровые виды связи были названы цифровыми? Да потому, что для кодирования/декодирования информации используется двоичный код. Самым «старым» и простейшим цифровым видом связи является телеграф. Вы удивлены? Однако тут нет никакого противоречия. Если за нажатие принять логическую «единицу», а за паузу - логический «ноль», то привычную нам таблицу азбуки Морзе можно представить набором «нулей» и «единиц». Развитием телеграфа явилась буквопечатающая связь или «телетайп».

Обратимся к истории

Изобретателем электромагнитного телеграфа с самопишущим прибором принято считать С.Морзе, однако его изобретение было подготовлено работами и открытиями первой трети 19 века. Электродинамика Ампера лежит в основе работы любого электромагнитного аппарата, а главная часть аппарата Морзе - электромагнит - был изобретён в 1825 году английским физиком Вильямом Стердженом (1783-1850), равно как в 1836 году английским физиком Даниэлем была создана достаточно ёмкая гальваническая батарея, позволившая создавать длительные и большие токи. Тем не менее, именно телеграф Морзе стал первым в серии электромагнитных. 
телеграфный аппарат МорзеГлавными недостатками телеграфа Морзе были сравнительно низкая скорость телеграфирования и необходимость расшифровки принятых телеграмм, закодированных азбукой Морзе, что увеличивало время доставки депеш. Изобретение буквопечатающих систем стало огромным достижением в деле популяризации телеграфа. Такой аппарат в 1850 году построил Якоби, но практическое применение получил аппарат Юза, созданный в 1855 году. Следующий шаг сделал американец Дейвид Эдвин Юз (1831-1900), который изобрёл в 1858 году буквопечатающий аппарат. Используя принцип синхронности и синфазности работы передающего и приёмного аппаратов, основой которых стали одинаковые колеса с выгравированными по их окружности буквами, цифрами и знаками препинания, аппараты Юза позволили передавать около 125 букв в минуту, но зато депеша принималась сразу в читаемом варианте, что в целом увеличило скорость передачи в 5 раз.

Следующим существенным прорывом вперёд в технологии телеграфа был примитивный печатающий телеграфный аппарат, или "телетайп"; его запатентовал во Франции в 1874-м году Жан Морис Эмиль Бодо [Jean-Maurice-Émile Baudot] (1845-1903). Как и телеграф Морзе, это изобретение привело к созданию новой системы кодирования символов - 5-битного метода кодирования Бодо (и используемой с ним таблицы символов). Метод кодирования Бодо стал первым в мире методом кодирования текстовых данных с помощью двоичных последовательностей. Сообщения, для передачи которых использовалась система кодирования Бодо, распечатывались операторами на узкие ленты для двухканальной связи с помощью специальных 5-клавишных клавиатур. В более поздних версиях устройства использовались клавиатуры, как у пишущих машинок, уже автоматически генерировали соответствующую той или иной букве 5-битную последовательность. Другой особенностью телетайпа Бодо было мультиплексирование, обеспечивающее возможность одновременной работы до 6-ти операторов благодаря применению системы временнóго распределения. Это позволило значительно увеличить пропускную способность телеграфной линии. Предложенная Бодо аппаратура зарекомендовала себя весьма положительно и оставалась в широком применении в XX-м веке, пока её не вытеснили телефоны и персональные компьютеры.
аппарат Бодо
Причиной, по которой Бодо был вынужден ограничить свой метод кодирования использованием двоичных последовательностей длиною в 5 бит и не оставил, таким образом, места в таблице символов для строчных латинских букв - были аппаратные ограничения. Более сложный метод кодирования - даже использовавший бы для представления символов всего на 1 бит больше (т.е. 6-битный) - потребовал бы применения значительно более сложных электромеханических передающих устройств, изготовление (по крайней мере массовое изготовление) которых во времена Бодо было чрезвычайно трудной технологической задачей. После расширения системы кодирования Бодо так, что с её помощью стало возможным передавать 55 разных символов - и при этом появились 3 позиции для "символов национальных языков" - CCITT в Женеве, в Швейцарии, в 1932-м году объявил её стандартной 5-битной системой кодирования символов для телетайпов. В честь Бодо, между прочим, была также названа специальная единица измерения Бод (Baud), которой измеряется число изменений (модуляций) сигнала в секунду. Наибольшее распространение получили двукратные аппараты Бодо, работавшие на дальние связи почти до конца 20 века и передававшие до 760 знаков в минуту.

Однако, всё это было сделано для использования связи по проводам. С изобретением радио появились запросы на создание беспроволочного печатающего аппарата, но реализация стала возможной только тогда, когда был изобретён генератор незатухающих колебаний, процесс модулирования сигнала. Наиболее подходящей на тот момент для реализации буквопечатания явлалась частотная модуляция. Её и применили.

Как построен телетайпный сигнал

Любительский телетайп (RTTY — Radio Tele TYpe) является, по-видимому, самым старым из всех видов цифровой радиосвязи. Для каждого вида цифровой радиосвязи имеется соответствующий ПРОТОКОЛ — это принятый и утверждённый авторитетными международными организациями подробный перечень всех основных условий, которым должны безусловно соответствовать все параметры передаваемых в этом виде связи сигналов. При дальнейших усовершенствованиях ПРОТОКОЛ может только расширяться, но ни в коем случае не изменяет основных параметров. Если стоит вопрос об изменении основных параметров, то обновленный вид связи получает совершенно другое название.

В таблице приведены основные параметры телетайпного сигнала:


Латинский

алфавит

Русский

алфавит

Цифры

Информационные

посылки

Шестнадцатеричный

номер

00

Русский

регистр

Код 93

00000

00

01

T

Т

5

00001

01

02

Возврат

каретки

код 10

00010

02

03

O

О

9

00011

03

04

Пробел

 

код 32

00100

04

05

H

Х

Я

00101

05

06

N

Н

,

00110

06

07

M

М

.

00111

07

08

Перевод

строки

код 13

01000

08

09

L

Л

)

01001

09

10

R

Р

4

01010

0A

11

G

Г

Ш

01011

0B

12

I

И

8

01100

0C

13

P

П

0

01101

0D

14

C

Ц

:

01110

0E

15

V

Ж

=

01111

0F

16

E

Е

3

10000

10

17

Z

З

+

10001

11

18

D

Д

Ч

10010

12

19

B

Б

?

10011

13

20

S

С

'

10100

14

21

Y

Ы

6

10101

15

22

F

Ф

Э

10110

16

23

X

Ь

/

10111

17

24

A

А

_

11000

18

25

W

В

2

11001

19

26

J

Й

Ю

11010

1A

27

Регистр

цифр

код 124

11011

1B

28

U

У

7

11100

1C

29

Q

О

1

11101

1D

30

K

К

(

11110

1E

31

Латинский

регистр

код 91

11111

1F

Телетайп предназначен для передачи текстовой информации. Каждая буква текста перед выдачей в эфир кодируется специальным пяти-битовым кодом, т.е. каждой букве назначается определённая последовательность токовых и бестоковых посылок. Например, в коде буквы 'T' имеются четыре бестоковых (1-я, 2-я, 3-я и четвертая) посылки и одна токовая (пятая), букве 'W' соответствуют три токовых посылки (1-я, 2-я и пятая) и две бестоковых посылки (3-я и четвертая). Эта кодировка закреплена ПРОТОКОЛОМ и изменена быть не может.

Из пяти посылок оказалось возможным создать только 32 различных комбинации, поэтому быть задействованными в телетайпе получили возможность только 32 буквы.

Но для нормальной работы было нужно также использовать шесть служебных символов, так что на долю букв осталось только 26 мест. Этого количества хватало только для кодирования, а значит и для передачи в эфир только заглавных букв латинского алфавита. Для цифр и строчных букв этого же алфавита кодов не хватало. Вышли из положения вводом понятия "регистр". Были введены в практику и узаконены регистр заглавных букв, регистр строчных букв и регистр цифр. Для того, чтобы начать передачу текста из латинских заглавных букв, следует сначала передать на принимающую информацию станцию сигнал включения в работу регистра заглавных букв. Только после этого появляется возможность начать передачу заглавных букв. Чтобы начать передачу цифр сначала на принимающую станцию отправляется команда включить в работу регистр цифр. При передаче строчных букв сначала передаётся регистр строчных букв.

Если для латинского алфавита 26 букв оказалось достаточным, то для работы с русским алфавитом пришлось отобрать несколько мест у цифр.

Пятью битами (посылками) можно закодировать только 32 символа (буквы), семью битами можно закодировать 127 символов. Для кодирования 256 символов, задействованных необходимы восемь посылок. Все это находит применение в любом из компьютеров. Только из восьми посылок можно создать 256 кодовых комбинаций, достаточных для закодирования 256 стандартных символов, составляющих кодовую таблицу любого компьютера.

Теперь для понятливого читателя становится ясно, что нормальной телетайпной программой передать или принять бинарный файл невозможно при любых ухищрениях.
телетайп вчера и сегодня
Посылки названы мною токовыми и бестоковыми условно. На самом деле все посылки передаются промодулированными звуковыми тонами с разными частотами. Так, если посылки, названные мною бестоковыми посылаются в эфир промодулированными звуковой частотой 1000 Гц, то посылки токовые выдаются промодулированными с частотой 1170 Гц. ПРОТОКОЛ требует, чтобы разница в частотах токовых и бестоковых посылок составляла 170 Гц. Создавая свои программы, многие программисты допускают возможность передавать бестоковые посылки тонами более высокой частоты (1170 Гц), а токовые — тонами низкой частоты (1000 Гц), т.е. допускают так называемый "реверс" сигналов. Приведенные мною цифры 1170 Гц и 1000 Гц условные. Величины частот могут быть иными, но разница между частотами для телетайпа должна всегда быть равной 170 Гц.

Как передать телетайпом символ

Каждая буква (символ) в телетайпном коде состоит из семи составных частей — посылок. Первой идёт стартовая посылка, затем — пять информационных посылок, замыкает код символа стоповая посылка. ПРОТОКОЛ установил, что перед выдачей в эфир кода какой-то буквы непременно должна быть передана так называемая "стартовая" токовая посылка.

Принимающая станция после получения стартовой посылки становится готовой принять все последующие пять "информационных" посылок, составляющих код той или иной буквы. Кроме того, после передачи всех информационных посылок, передающая станция передаёт в эфир токовую посылку, которая называется "стоповой посылкой". При этом по длительности стоповая посылка должна быть в полтора раза больше посылки информационной. ПРОТОКОЛ устанавливает, что длительность каждой из перечисленных мною выше посылок должна подчиняться формуле:
T (мс) = 1000 / N,
где T (мс) — длительность информационной и стартовой посылок в миллисекундах; 1000 — число миллисекунд в одной секунде; N — скорость передачи RTTY в Бодах.

ПРОТОКОЛ также устанавливает скорость передачи сигналов в любительском телетайпе равную 45,45 Бод. При такой скорости длительность стартовой и каждой из информационных посылок должна составлять 22 мс, а длительность стоповой посылки получается равной 33 мс. Некоторые программисты предусматривают в своих программах возможность работать и на более высоких скоростях, но эти повышенные скорости можно использовать только для каких-то экспериментов. Например, для проверки работоспособности модема на больших скоростях и т.д. Чем выше скорости передачи телетайпного сигнала, тем короче становится информационная посылка, и тем более становится связь подвержена воздействию помех.
схема посылок в RTTYНа рисунке приведена схема посылок, из которых состоит телетайпный сигнал при передаче символа. Из схемы видно, что передача символа начинается с передачи стартовой посылки, затем следуют пять информационных посылок и завершает передачу символа посылка стоповая, длительность которой примерно в полтора раза больше. Такая схема передачи символа характерна для асинхронных видов цифровой связи.
материал для публикации подготовил Виктор Кособоков, R3BB

СОДЕРЖАНИЕ раздела журнала РАДИОКЛУБ

Яндекс.Метрика