AX.25 Encoding

Raymond Kelvin Nando — AX.25 Encoding merupakan teknik pengkodean data yang digunakan dalam protokol komunikasi paket radio amatir. AX.25 sendiri adalah adaptasi dari protokol X.25 Layer 2 (LAPB) yang dimodifikasi untuk kebutuhan komunikasi radio, termasuk dukungan untuk alamat berbasis callsign dan penanganan frame yang tahan terhadap kondisi kanal yang bising. Encoding dalam AX.25 berfokus pada pembentukan frame, representasi alamat, bit stuffing, serta mekanisme FCS untuk menjaga integritas data.

Pengertian AX.25 Encoding

AX.25 Encoding adalah proses pengkodean frame AX.25 ke dalam bitstream yang siap ditransmisikan melalui medium radio. Encoding ini mencakup penyusunan frame dalam format HDLC-like, pembentukan alamat dalam 7-byte callsign field, bit stuffing untuk menghindari konflik pola flag, dan penambahan Frame Check Sequence (FCS) menggunakan CRC-16.

Ciri utama AX.25 Encoding:

• Format frame mengikuti struktur HDLC.
• Alamat menggunakan callsign amatir (6 karakter + SSID).
• Menggunakan bit stuffing setelah lima bit ‘1’ berturut-turut.
• Flag frame: 01111110
• FCS 16-bit: CRC-CCITT (X^16 + X^12 + X^5 + 1).
• Digunakan dalam paket APRS, radio digital VHF/UHF, dan sistem telemetri amatir.

Sejarah Perkembangan AX.25 Encoding

AX.25 dikembangkan pada akhir 1970-an oleh radio amatir Kanada berdasarkan LAPB (Link Access Procedure Balanced) milik X.25. Pada saat itu, kebutuhan komunikasi paket melalui radio meningkat seiring berkembangnya teknologi komputer. AX.25 memperkenalkan modifikasi utama pada struktur alamat dan fleksibilitas untuk jaringan non-komersial.

Pada 1980–1990-an, AX.25 menjadi standar de facto jaringan packet radio, digunakan dalam BBS radio amatir, gateway internet awal, hingga telemetri satelit amatir. Versi 2.0 dan 2.2 memperkenalkan perbaikan efisiensi, frame tanpa koneksi (UI frame), serta kompatibilitas dengan APRS. Encoding AX.25 terus dipakai hingga sekarang, terutama dalam APRS, CubeSat, telemetri eksperimen, serta sistem darurat berbasis radio amatir.

Prinsip Dasar dan Metode AX.25 Encoding

Encoding AX.25 mengikuti pola frame HDLC dengan beberapa modifikasi untuk penggunaan radio.

1. Struktur Frame AX.25

Flag
Address Field
Control Field
Protocol ID (PID)
Information Field
FCS
Flag

Flag:
01111110 (7E) di awal dan akhir frame.

2. Address Field (14–70 byte)

Setiap alamat berukuran 7 byte:
6 karakter callsign (A–Z, 0–9, spasi)
1 byte SSID

Karakter diencode dalam 7-bit ASCII yang digeser satu bit ke kiri.
Bit terakhir byte SSID mengandung bit “End of Address”.

Contoh:
CALLSIGN: YG2AAA-3
Setiap karakter di-shift 1 bit ke kiri.

3. Control Field

• Untuk UI Frame: 03
• Untuk frame terhubung: berbagai nilai SABM/UA/DM/FRMR, I-frame, S-frame.

4. Protocol ID (PID)

Untuk UI frame APRS: F0
Untuk protokol lain digunakan nilai berbeda.

5. Information Field

Payload atau data APRS/telemetri.
Tidak memiliki panjang tetap.

6. Bit Stuffing

Untuk memastikan flag tidak muncul di tengah frame:
Setelah lima bit ‘1’ berturut-turut → sisipkan satu ‘0’.

Contoh bit stuffing:
11111 + 0 disisipkan sebelum bit ‘1’ berikutnya.

7. FCS (CRC-16-CCITT)

Polinomial:
X^16 + X^12 + X^5 + 1
Inisialisasi: FFFF
Output dibalik (bitwise inverted), kemudian dikirim LSB terlebih dahulu.

8. Return to Zero (NRZ-I)

AX.25 sering digunakan bersama NRZ-I dan modulasi AFSK 1200 baud dalam aplikasi APRS.

Contoh Input → Output AX.25 Encoding

Contoh 1: UI Frame APRS minimal

Source: YG2AAA-3
Destination: APRS
Control: 03
PID: F0
Info: Hello

Encoding alamat (setiap karakter shift left 1 bit):
Y → 0xB8
G → 0x8E
2 → 0x64
A → 0x82
A → 0x82
A → 0x82
SSID untuk -3 → 0x62

Destination: APRS SSID-0
A → 0x82
P → 0xA0
R → 0xA4
S → 0xA6
Spasi → 0x40
Spasi → 0x40
SSID → 0x60

Frame sebelum FCS (disederhanakan):
7E 82 A0 A4 A6 40 40 60 B8 8E 64 82 82 82 62 03 F0 48 65 6C 6C 6F XX XX 7E

XX XX adalah FCS CRC-16.

Contoh 2: Bitstream final dengan bit stuffing (disederhanakan)

01111110 10000010 10100000 … 01001000 01100101 01101100 01101100 01101111 (FCS) 01111110

Contoh 3: Dekode alamat

B8 → shift right → Y
8E → G
64 → 2

Contoh 4: FCS perhitungan

Contoh hitung untuk pesan “12345”:
CRC awal FFFF → diproses → hasil misal: 0x6F91
Dikirim sebagai byte: 91 6F

Contoh 5: UI frame tanpa koneksi

UI frame tidak memerlukan handshake, sehingga ideal untuk APRS.

Kelebihan & Kekurangan AX.25 Encoding

Kelebihan:

• Dirancang khusus untuk komunikasi radio yang noisy.
• Menggunakan CRC-16 yang kuat.
• Mendukung UI frame untuk komunikasi tanpa koneksi.
• Struktur fleksibel dan dapat digunakan untuk telemetri satelit.
• Dipakai luas dalam komunitas radio amatir dan APRS global.
• Open standard dan mudah diimplementasikan.
• Kompatibel dengan berbagai modulasi seperti AFSK, GMSK, FSK.

Kekurangan:

• Overhead relatif besar untuk data kecil.
• Tidak mendukung kecepatan tinggi dibanding protokol modern.
• Alamat 7-byte per callsign cukup boros.
• Bit stuffing menambah variabilitas panjang frame.
• Tidak mengakomodasi keamanan atau enkripsi bawaan.
• Implementasi stack AX.25 sering kompleks.
• Banyak perangkat modern beralih ke protokol lebih efisien.

Referensi

• TAPR. AX.25 Link Access Protocol for Amateur Packet Radio.
• ARRL. (2023). The ARRL Handbook for Radio Communications.
• Kurose, J., & Ross, K. (2021). Computer Networking: A Top-Down Approach.
• ITU-T. High-Level Data Link Control (HDLC) Specifications.
• Bruninga, B. APRS Technical Specification.