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Text File  |  1988-12-17  |  6KB  |  119 lines
  1. [ Note: This series of articles was found on Compuserve and downloaded 
  2.   from HAMNET there on 21 July 1985 by Dwight Ernest KA2CNN 70210,523. ]
  3.  
  4.                    An Introduction to Networks
  5.                              part 4
  6.                      by T.C. McDermott, N5EG
  7.                        networks SIG, TPRS
  8.  
  9.      This article describes some requirements for network node hardware.
  10. One of the key concepts is the idea of modular implementation - to allow
  11. for changes in the way a network is designed.
  12.  
  13.      The network that has been evolving from the description in the 3
  14. previous articles can be implemented in a backbone type of network.  In
  15. this network there are two channels that are accesible at any node, the
  16. high-speed inter-node communication channel, and the 2-meter AX.25
  17. channel.  Thus the description of the hardware assumes that there are
  18. two synchronous channels per node.
  19.  
  20.      Each node has the capability to move traffic along between nodes
  21. (all on the high-speed channel) and also to drop and add traffic to the
  22. high-speed channel from the low-speed channel.  One of the first
  23. assumptions is that the high-speed channel will operate at 9600
  24. bits-per-sec (b/s).  For a number of reasons (the formost of which is
  25. availability) the K9NG type of FSK modem on the 220 Mhz. band will be
  26. utilized.  There are some performance advantages to be obtained with
  27. PSK, but the slow carrier-recovery loops that are normally used are not
  28. always compatible with the fast T/R-switching times needed in packet
  29. service.  The low-speed channel will compatible with AX.25 TNC's, and
  30. thus is a 1200 b/s channel on the two meter band.
  31.  
  32.      We have thus partitioned the node into three major elements:
  33.  
  34.      1. High-speed channel hardware.
  35.           This includes 220 MHZ. radio, antennas, power splitter,
  36.           9600 b/s FSK modem (K9NG).
  37.  
  38.      2. Low-speed channel hardware.
  39.           This includes 2-M radio, antenna, and 1200 b/s AFSK
  40.           modem.
  41.  
  42.      3. Node-control computer.
  43.           This includes 2 synchronous interfaces, T/R control
  44.           circuits, RAM, ROM, and fail-safe sequence decoder.
  45.  
  46.      A simplification of the high-speed radio circuitry is to have only
  47. one 220 Mhz. transmitter and one 220 Mhz. receiver per node.  Two
  48. high-gain directional antennas are used, with a 3-dB. power splitter
  49. near the antennas.  Thus communications with the northerly- and
  50. southerly- nodes is possible with one radio.  Extension of this concept
  51. to three or four nodes is possible but the RF losses start to get high.
  52. The design of the high-speed portion (the backbone) allows access to the
  53. node only by other nodes.  This is done to eliminate direct channel
  54. contention between users and the inter-node communication.  The users of
  55. the network do not, and indeed CANNOT communicate with it on 220 Mhz.
  56. The protocol on 220 Mhz.  (in this implementation) is TEXNET-IP, which
  57. IS NOT compatible with AX.25 (and indeed, for the reasons expressed in
  58. parts 1-3, should not be compatible with AX.25).
  59.  
  60.      The 2-Meter section can use a commercially-available FM radio, and
  61. AFSK modem design.
  62.  
  63.      Each of the radio sections contains logic-level interfaces to the
  64. node control unit.  This is done to facilitate the changeout of the node
  65. control processor should a new design or network protocol standard
  66. become available.  It is anticipated that resolution of the various
  67. trade-offs involved in the implementation of a network will take several
  68. years to occur.  In order to solve a pressing need within TPRS, the need
  69. for long- haul communication, we will go ahead and implement TEXNET with
  70. an eye towards changes and evolving standards.
  71.  
  72.      The node control computer consists of a Z80-SIO chip (which has two
  73. synchronous HDLC-type serial channels), a Z80 (4 Mhz.) microprocessor,
  74. 16K of ROM, 32K or RAM, some timer circuitry to develop the 1200-hz,
  75. 9600-hz, and 1200 x 32 = 38400 hz.  clocks.  The node also has two
  76. time-out timers to prevent transmitter lock-up on the 2-m and 220 Mhz.
  77. units, contains NRZ/NRZI coder, decoder, and clock-recovery circuits for
  78. the 1200 b/s channel.  It also contains a special state machine that
  79. listens to the 220 Mhz. channel and clock.  This circuit recognizes a
  80. special sequence (that obeys the HDLC coding rules) and interprets the
  81. reception of this sequence as a over-riding command that uses hardware
  82. to re-boot the node processor.  Each node contains a unique code in its
  83. state machine.  The code is chosen to be sufficiently long that the mean
  84. time to false is 6*10^7 years (assuming random data).
  85.  
  86.      A custom circuit board will be constructed to contain this
  87. controller.  It may have been possible to modify one of the Xerox-820
  88. boards, but it was felt that the changes required would reduce the
  89. reliability of the resultant assembly too much.  The parts cost of
  90. byte-wide RAMs and ROMs has dropped recently, and these devices will
  91. should allow construction of the entire controller for slightly less
  92. than the price of just the 820 board when purchased surplus.
  93.  
  94.      The controller will be constructed mostly of CMOS circuitry, and
  95. will be powered at +5 V through a series regulator powered from +12 VDC.
  96. This will allow a single +12 V supply.  The node will contain a gel-cel
  97. battery and a charger circuit.  Thus the entire node will have something
  98. approaching un-interruptable power, while still having an acceptable
  99. power supply cost.
  100.  
  101.      The node controller card will be connecterized at the logic- level
  102. interfaces to the radio circuits.  In the event a new controller design
  103. emerges, then upgrading of the node can be as simple as replacing the
  104. card.
  105.  
  106.      One of the objectives of this network design is to keep the cost of
  107. any node low.  Our goal was $500.00.  We anticipate that those groups
  108. who wish to joint TEXNET will assemble, place, and maintain their node,
  109. with the assitance of TPRS. We thus would release the design of the node
  110. to those groups, and perhaps sell or supply the circuit boards needed,
  111. as well as the software for the controller.  In our design, each node
  112. will have the same software, except for routing tables.  A first crack
  113. at the routing problem can be attempted with static routing tables,
  114. whcih will be in ROM, and different at every site.
  115.  
  116.      The subjects of routing, and other network topics will be discussed
  117. in part 5 of this series.
  118. 
  119.