The New Packet Radio

📌 1. Overview

본 프로젝트는 기존 아마추어 무선(Packet Radio) 시스템의 한계를 개선하기 위해 개발된 차세대 디지털 무선 네트워크 구조인 “New Packet Radio (NPR)” 기술을 소개한다.

기존 Packet Radio가 낮은 속도와 높은 지연 시간 문제를 가지고 있었다면, NPR은 현대적인 디지털 변조 및 IP 기반 구조를 통해 보다 높은 전송 속도와 안정적인 무선 데이터 네트워크를 제공하는 것을 목표로 한다.

특히 Ethernet/IP 기반 네트워크 개념을 RF 환경에 적용하여, 단순 텍스트 통신을 넘어 실제 TCP/IP 데이터 전송이 가능한 무선 네트워크 구조를 구현한 것이 특징이다.

📌 2. System Architecture

본 시스템은 Master-Client 기반의 TDMA(Time Division Multiple Access) 구조로 동작한다.

하나의 Master 노드는 여러 개의 Client 노드를 관리하며, RF 링크를 통해 IP 패킷을 전송한다.

                Internet / Local Network
                           ↓
                     Master Node
                           ↓
         ┌─────────────────────────┐
         │     UHF RF Channel      │
         └─────────────────────────┘
            ↓          ↓          ↓
        Client A   Client B   Client C

또한 기존 AX.25 기반 Packet Radio와 달리, NPR은 IP 네트워크 전송을 중심으로 설계되어 TCP/IP 및 UDP 기반 응용 시스템과 직접 연동 가능하다.

📌 3. Features

✔ 고속 Packet Radio 통신

기존 1200bps~9600bps 수준의 Packet Radio 대비 훨씬 높은 속도를 제공한다.

• 최대 수백 kbps급 데이터 전송
• IP 기반 데이터 통신
• 저지연 RF 네트워크

를 지원한다.

✔ IP 기반 네트워크 구조

기존 Packet Radio가 단순 메시지 전달 중심이었다면, NPR은 TCP/IP 네트워크 전송 자체를 목표로 설계되었다.

이를 통해:

• IP Routing
• TCP/UDP 통신
• 원격 접속
• 네트워크 서비스 운영

등이 가능하다.

✔ TDMA 기반 다중 노드 지원

Managed TDMA 구조를 사용하여 하나의 Master 노드가 여러 Client 노드를 동시에 관리할 수 있다.

이를 통해:

• 충돌 감소
• 채널 효율 향상
• 안정적인 다중 사용자 환경

을 제공한다.

✔ Open Hardware / Open Source 구조

하드웨어와 펌웨어가 모두 공개되어 있어 DIY 및 Maker 기반 프로젝트에 적합하다.

또한 사용자 정의 RF 시스템 및 실험적인 네트워크 환경 구축에도 활용 가능하다.

✔ 장거리 RF 네트워크 가능

70cm Amateur Band(UHF)를 사용하여 장거리 무선 데이터 통신이 가능하다.

일반적인 Wi-Fi 대비:

• 긴 통신 거리
• 높은 장애물 통과 능력
• 독립적인 네트워크 구성

이 가능하다.

📌 4. Hardware Configuration

🔹 MCU

• STM32 기반 시스템

🔹 RF Module

• SI4463 기반 UHF RF Module

🔹 Network Interface

• WIZnet W5500 Ethernet Controller
• TCP/IP Stack

🔹 RF Band

• 70cm Amateur Radio Band
• 420~450MHz

📌 W5500의 역할

New Packet Radio(NPR) 시스템은 단순 RF 데이터 송수신 장치가 아니라, 실제 IP 네트워크 전송을 목표로 설계된 RF 기반 데이터 네트워크 구조이다.

이 과정에서 WIZnet의 W5500 Ethernet Controller는 NPR 노드의 Ethernet/IP 네트워크 인터페이스 역할을 수행한다.

W5500은 하드웨어 기반 TCP/IP Offload Engine을 내장하고 있어 STM32 MCU가 복잡한 Ethernet 프로토콜 처리를 직접 수행하지 않아도 안정적인 TCP/IP 통신이 가능하다.

이를 통해 NPR 시스템은:

Ethernet 기반 IP 연결
TCP/UDP 데이터 전송
RF ↔ IP 네트워크 브리지
저부하 네트워크 처리
안정적인 패킷 송수신

구조를 구현할 수 있다.

📌 5. Communication Technology

✔ 사용 기술

• GFSK Modulation
• TDMA
• IP Packet Transport
• TCP/IP Networking

✔ 특징

기존 AX.25 Packet Radio 대비:

• 더 높은 속도
• 더 낮은 지연 시간
• 더 효율적인 채널 사용

을 제공한다.

또한 NPR은 RF 환경에서도 일반 네트워크와 유사한 방식으로 IP 데이터를 처리할 수 있도록 설계되었다.

📌 6. Application Fields

✔ 적용 가능 분야

• Amateur Radio Networking
• Emergency Communication
• Off-Grid Networking
• Rural Wireless Infrastructure
• Experimental RF Networking
• Independent Mesh Network

✔ 활용 가치

인터넷 인프라가 없는 환경에서도 독립적인 데이터 네트워크를 구축할 수 있다.

특히 재난 상황이나 인프라 장애 환경에서 독립적인 RF 기반 IP 네트워크로 활용 가능하다.

📌 7. Advantages

✔ 기존 Packet Radio 대비 높은 성능

수십 년 전 설계된 AX.25 기반 Packet Radio보다 훨씬 높은 데이터 처리 성능을 제공한다.

✔ Ethernet/IP 기반 현대적 구조

단순 텍스트 통신이 아닌 실제 IP 네트워크 운용이 가능하다.

✔ Open Source 기반 확장성

하드웨어 및 소프트웨어가 공개되어 있어 다양한 실험 및 응용이 가능하다.

✔ 독립적인 무선 네트워크 구축 가능

Wi-Fi 또는 Cellular Network 없이도 자체적인 RF 데이터 네트워크를 구성할 수 있다.

📌 9. Conclusion

New Packet Radio는 기존 Packet Radio 기술을 현대적인 IP 네트워크 개념으로 재구성한 차세대 Amateur Radio 데이터 통신 기술이다.

고속 RF 데이터 전송, TDMA 기반 다중 노드 구조, TCP/IP 지원 등을 통해 기존 Packet Radio의 한계를 극복하였으며, 향후:

• 장거리 무선 IP 네트워크
• 재난 통신
• 실험적 RF 인프라
• 독립형 데이터 네트워크

분야에서 높은 활용 가능성을 가진다