Terminal Node Controller

Terminal Node Controller 2400 (Packet-Radio Modem)

Kantronics 9612+

Als Terminal Node Controller (TNC) bezeichnet man ein Modem für den Packet Radio-Betrieb im Amateurfunk. Er stellt die Verbindung zwischen Rechner und Funkgerät her und wird mit der seriellen Schnittstelle oder parallelen Schnittstelle und dem Mikrofon- und Lautsprecheranschluss des Funkgeräts verbunden. Darüber hinaus ist natürlich noch eine Betriebsspannung notwendig, meist über einen Stecker zugeführte Gleichspannung; in Ausnahmefällen wie beim TNC1 auch direkt die Netzwechselspannung.

Terminal Node Controller gehören zur Familie der Packet-Radio-Controller.

Die TAPR (Tucson Amateur Packet Radio Corp.) entwickelte 1983 eine Rechnerkarte 'TNC1', (TNC = Terminal Node Controller), welche die Daten in dem AX.25 Protokoll senden und empfangen konnte. Mit der Weiterentwicklung, dem TNC2 1985, begann die schnelle Entwicklung der Betriebsart Packet-Radio in Deutschland. Das Prinzip von Packet Radio wurde auch bei später entwickelten Betriebsarten eingesetzt, z. B. APRS.

Der Teil des TNCs, der die Datenpakete zusammenstellt, beziehungsweise wieder unter Beachtung der korrekten Prüfsumme zerlegt, wird auch PAD (Packet Assembler and Disassembler) genannt. Der PAD im TNC ist ein kleiner eigenständiger Rechner. Dieser besteht aus einem Mikroprozessor, einem ROM, in welchem die Firmware (TF/TAPR etc.) gespeichert ist, einem batteriegepufferten RAM, in dem die Parametereinstellungen, die empfangenen und die zu sendenden Daten gespeichert werden, sowie einem Schnittstellenbaustein, der die Ankopplung an Terminal und Modem erledigt, zusätzlichen Logikbausteinen sowie meist auch einem Modem. Der PAD setzt die vom Computer seriellen (RS232 oder USB) gelieferten Signale (meist wird das Protokoll AX.25 genutzt) in einen digitalen Code (meist NRZI) um. Damit der digitale Code (bestehend aus logischen Nullen und Einsen) auch über das analoge Funkgerät gesendet werden kann, wird er mit Hilfe des Modems moduliert.

Es folgten verschiedene Weiterentwicklungen des TNC2, der die direkte Verbindung von nur einem Funkgerät mit einem Computer ermöglichte. 1993 wurde in Deutschland das TNC3S entwickelt, mit dem es nun möglich war 2 Funkgeräte von einem Computer steuern zu lassen. Die Rechenleistung des TNC3S war sogar für den Aufbau eines Packet Radio-Netzknotens (Digipeater) ausreichend, so dass der Computer als zentrale Einheit des Digipeaters abgelöst werden konnte. Das TNC31 ist die kleine Version des TNC3 mit nur einem Modemsteckplatz. Als nächster Schritt wurde 1997 in Deutschland der TNC4E entwickelt, der nun den Anschluss von 3 Funkgeräten vorsah und zur Kommunikation mit Computer und anderen TNC4Es einen Ethernet-Anschluss integriert hatte. Die verwendeten Chips zum Bau des TNC4E sind Motorola MC68EN302PV20 und den MC68160FB. Die Modems von Symek beziehungsweise DK9SJ ermöglichen Baudrates bis 614 kbit/s. Die Software beim TNC4 ist XNet und wird von DL1GJI auf Basis von TCP/IP (siehe auch Internetprotokollfamilie) weiterentwickelt.

Als Weiterentwicklung gilt der DLC7. Er bietet die Möglichkeit als Dual Link Controller 2 Linkverbindungen managen zu können und so den Anforderung eines Packet Radio Digipeater gerecht zu werden. Als Prozessorkern ist ein 32 bit RISC ARM7 mit 50 MHz Takt verbaut und MT48LC4M32B2TG-6 als SD-RAM. Wie schon der TNC4 ist der DLC7 auf das Verbinden von Digipeatern mit HF-Linkverbindungen optimiert. Als Software können die Versionen von XNET ab 1.39 Beta genutzt werden. Bei der TRX Seite gibt es AFSK, FSK, und neuerdings auch GMSK TRX zum Betrieb an einem Terminal Node Controller. Diese Modulationsverfahren hier GMSK hat den Vorteil, dass das HF-Signal mit hohem Wirkungsgrad nichtlinear verstärkt werden kann, ohne dass sich das Spektrum verbreitert, man kann jede mehr oder weniger dicke FM Endstufe verwenden. Der Grund liegt darin, dass GMSK eine konstante Hüllkurve besitzt ebenso wie FM oder PM., deshalb wird GMSK im Handy verwendet und auch in TRX die an den Terminal Node Controller angeschlossen werden. Es ist möglich damit eine Linkverbindung von über 100 Km aufzubauen. Der Terminal Node Controller, z. B. ein DLC7, ermöglicht die Verarbeitung der Daten. Viele Terminal Node Controller könnten auch mit einer QPSK-Modulation betrieben werden. Aber QPSK entsprechend der DVB-S Norm ist zwar auch eine digitale Phasenmodulation, hat aber keine konstante Hüllkurve, da der Träger z. B. beim Umschalten von 0 Grad nach 180 Grad kurzzeitig den Wert Null annimmt, bei nichtlinearer Verstärkung wir das Spektrum breit wie man dies seit langem vom übersteuerten AM Endstufen kennt. Dem QPSK Empfänger schadet dies nicht, wohl aber dem OM, der im Nachbarkanal Betrieb machen will. Daher sind hier lineare Verstärker notwendig, mit einem physikalisch bedingten geringen Wirkungsgrad. Der Vorteil der QPSK nach der DVB-Norm liegt darin, dass es preisgünstige Empfänger gibt. Würden jedoch durch entsprechenden Selbstbau und Massenbestellung von Bauteilen diese Vorteile wieder minimiert und man könnte sowohl Qualität und Preisvorteile abwägen und über lange Jahre und Jahrzehnte wieder bezahlbar machen. Für die GMSK gibt es noch keine Empfänger zu kaufen. In Wuppertal wurden einige Labormodelle für Versuchszwecke gemacht, die allerdings auch QPSK empfangen können. Die Verbindungen gehen auf 23 cm und auch auf 70 cm recht gut. Versuche wurde auch auf der AGAF Stand in der Halle in Friedrichshafen gemacht. Im Jahr 2004 wurden Versuche auf 70 cm von Wuppertal aus zu Niederländischen Standort über 100 km mit 2 MBit/s und etwa 2 MHz Bandbreite gesendet. GMSK an einem Terminal Node Controller ist für die überschaubare Zukunft für DX, über den Nachbau von Empfängern müssen Selbstbauer die Tagungen in Darmstadt http://www.iprt.de/ nutzen, die Sendeplatinen sind jedenfalls für Schmalband GMSK (2 MBit/s) und Breitband GMSK (5 MBit/s) durch Umstecken der Jumper entsprechend der Beschreibung auf der AGAF Website eingerichtet.

Technische Daten	TNC2 / TNC21	TNC3	TNC31	TNC4e	DLC7
Prozessorkern:	Z80 CPU + Z80 SIO, 5 MHz	MC68302, 16 bit, 14 MHz	MC68302, 8 bit, 14 MHz	MC68EN302, 16 bit, 20 MHz	32 bit RISC ARM7 50 MHz
RAM / ROM:	32k EPROM + 32k SRAM	256k-1 Mbyte Flash + 256k-2 MB SRAM	128–512 kbyte Flash + 128–512 kB SRAM	1 Mbyte Flash + 1–4 MB SRAM	4 Mbyte 16 bit Flash
Schnittstellen:					Dataflashinterface
	1 × HDLC (19 kbit/s)	2 × HDLC (1,2 Mbit/s)	1 × HDLC (1,2 Mbit/s)	3 × HDLC (1,2 Mbit/s)	2 × HDLC (10 Mbit/s)
	1 × RS232	1 × RS232	1 × RS232	1 × RS232, 1 × DCF-77	2 × RS232
				10 Mbit/s Ethernet	10/100 Mbit/s Ethernet
Bussystem:					I2C-Bus
Kartenformat:	meist 100 × 160 mm	120 × 170 mm	120 × 100 mm	120 × 180 mm	Eurokarte 100 × 160 mm

Weblinks

• http://www.landolt.de/info/afuinfo/tnc2c.htm – Der Ur-TNC in DL
• http://www.symek.de/d/tnc3s.html – TNC3S
• http://www.tnc4.de – TNC4e – Digipeater/Knotenpunkt
• http://www.tnc7multi.de – Digipeater/Entwicklung
• http://www.dlc7.de – Digipeater/Knotenpunkt