業餘無線電集群 (Cluster) 的來龍去脈

上方圖片:一個位於吉隆坡的典型 Cluster 節點,使用 DXSpider。
在 Cluster 還沒有出現的時代,熱衷於 DX(即積極追逐並努力與遠方電台通訊)的人,只能依靠口頭互報、寄送 QSL 卡片或守聽 14.195 / 14.200MHz 的「DX 窗口」,這方式非常不方便,而且往往容易錯過最佳的傳播時段。
這裡我們先複製一段關於 DX Cluster 的定義:
DX群組 (Cluster) 是一種網路系統,讓業餘無線電操作員能夠即時分享有關活躍 DX 電台的資訊。當操作員在特定頻率上發現一個 DX 電台時,他們可以透過向群組報告詳細資訊來「發現」該電台。這些資訊通常包括電台呼號、頻率、工作模式(例如 CW、SSB 或數位),以及訊號強度等。
請注意,這是一種網路系統,而非具體的協定或軟體。實際上,能夠成為 DX Cluster 節點的應用程式並非只有一個(見下方)。
DX群組的起源可追溯至20世紀80年代,當時業餘無線電操作員開始利用早期的電腦網路來分享有關活躍的DX廣播站資訊。起初,這些努力依賴於分組無線電。(AX.25)——一種數位通訊方式,讓操作員能夠透過無線電頻率交換數據。早期的DX群組作為獨立的服務節點運作,其他一般台站透過無線電與DX群組通訊,並下載最新的DX資訊。當時,群組之間沒有明確的協定規範,聯繫和通訊內容也比較鬆散,更像是一個BBS系統。這些原始群組為我們今天的先進網路奠定了基礎。
「PacketCluster」改變了這種局面,該系統約在 1988-1989 年由 Dick Newell 發布,並對現代 DX 集群系統的發展起到了關鍵作用(AK1A 在 1989 年的 Dayton Hamvention 上首次公開展示)。
PacketCluster 商標在 2000 年後歸屬於 Aether Systems,此後該產品在業餘領域已停止官方維護,僅少數政府/救援網路仍在運作。
PacketCluster 的運作方式如下:它也依賴一種叫做 AX.25 的無線電鏈層協議,但該協議規定了一些純文字關鍵字,例如 DX、ANNOUNCE、SHOW/FILTER、SET/NOVICE。在這個設計中,沒有伺服器和客戶端的關係,每個節點都是對等的,許多的節點組成了「簇」或「集群」(Cluster)。
然而,在 90 年代後期,「主節點-漏斗節點-使用者」的三級架構出現。使用者端已經退化成純客戶端(僅發送命令,不接收無線電信號)。隨著網路的普及,現在看到的節點實際上分為兩層——混合無線電+網路的核心節點(仍然運行 Cluster 協議)和純 Telnet 客戶端(例如使用者手中的日誌軟體),後者已經不再是「對等節點」。
每個運作 PacketCluster 的電台節點(應該說電台連接到運行該軟體的電腦),會透過特定的頻率監聽安裝了該軟體的一個或多個其他電台。這些連接的節點稱為「集群」。集群連接到其他集群,擴展了空中網路。他們之間使用該協定來發送數據包(Packet),並互相通訊、共享資訊。
此外,個人用戶透過與節點站連結的不同無線電頻率進行連接。使用者可以宣告 DX 點及相關公告、發送個人通訊訊息、發送和接收電子郵件訊息、搜尋和檢索檔案資料,以及從資訊數據庫取得資料等功能。
在 PacketCluster 之後,任何連接到節點的愛好者可以在一分鐘內將「3XY1D0 21.025 MHz CW」這樣的簡短訊息發送到整個網路,其他人無需等待即可得知(例如)某個稀有的利比里亞電台已上線。這套純文字指令——DX、ANNOUNCE、SHOW/FILTER、SET/NOVICE——實際上就是後來所有 DX Cluster 軟體的「協定」。
儘管 PacketCluster 的 HAM 用戶群體正在衰退,但經過所有權轉移後,目前該公司的商標和軟體的擁有權由 Aether Systems 掌握。它在(美國)的執法部門和消防救援部門中運作,擁有超過 4 萬名用戶(2003 年 Aether 提供數據,目前情況不明)。
DX集群為業餘無線電操作員帶來許多優點:HAM 可以專注於特定站點,而不是隨機掃描頻段,這樣可以節省時間。此外,透過即時活動資訊,HAM 可以了解頻段狀況和傳播趨勢,並發現新的 DX 機會。這降低了在比賽中尋找稀有電台或實現(例如美國的)「全州通勤」的需求。(WAS)或 DX世紀俱樂部(DXCC)達到獎項里程標的標準。
隨著1990年代互聯網的出現,DX群組發展成為全球可訪問的半互聯網-半業餘無線電系統。由於互聯網連接更加穩定可靠,DX群組網路的運作也逐漸跨越到互聯網基礎設施上:業餘無線電台透過互聯網使用Telnet協議彼此連接,以便收集 DX 位點、留言、查詢和發布公告,並互相發送電子郵件。類似於早期 telnet BBS 或 fido-net。
這種轉變極大地增加了使用者數量以及分享資訊的量。隨著時間的推移,這些平台也導入了篩選、警報和地圖等先進功能,顯著提升了 DX 的體驗。
許多新手 HAM 會因為不知道該連接哪個節點(伺服器)而感到困惑,但實際上並沒有什麼區別——目前大多數公開的節點/群組都是互相連線,事實上,當有人「發現」一個 DX 站到群組時,這個群組會將數據分享給所有其他群組,這樣數據幾乎會在瞬間出現。DX 群組唯一的差異在於介面和功能——所以你可以選擇你喜歡的那一個。

(上方圖片:由 DXlabsuite 開發的 SpotCollector)
儘管如此,PacketCluster在三十年後的今天仍然在使用,但許多節點已經開始取代該軟體,例如AR-Cluster。CC 群組,CLX Clusse, DX 蜘蛛, DxNet
| 實現 | 平台 | 對原始協定主要擴展 | 典型節點 |
| DX 蜘蛛 | 跨平台 / Perl | SET/DX_網格,腳本擴充 | VE7CC, HB9WDF |
| AR-Cluster | Win/.NET | 記憶體庫, JSON/SPIDER | dxc.nc7j.com |
| CC 群組 | Win | 比賽專用網路,無需設定 | (自行建造) |
DX Cluster 的生態圈基本已定型,主要分為三個軟體實現(個人觀察):第一個是 DX Spider——開源、跨平台,擁有最多的節點數,維護者仍然使用 Perl 來進行增量更新。
此外,還有冉冉升起的 AR-Cluster,它僅能在 Windows/.NET 平台上運作,官方網站為 dxc.nc7j.com,並由 RBN (Reverse Beacon Network 反向傳輸信號網路) 作為資訊來源。
RBN 可以被視為「自動 Spot 供應商」的一部分,但 RBN 節點之間使用自己的 XML/JSON 進行通訊,而不會遵循傳統的 Cluster 協定。
在比賽中,可以看到 CC Cluster(競賽集群)的身影。這個方案主要針對競賽團隊,CC Cluster 允許競賽隊使用局域網自行建立的伺服器,實現亞毫秒級的本地 Spot 分發,適合多人同時操作同一台比賽呼號。
其他的軟體也有,例如 Clx、Dxcng,感覺是歐洲一些 HAM 頻道的局部維護和使用,使用者群較小。
先前已提及,DX Cluster是一個定義寬鬆、分散式網路系統,其問題在於缺乏明確的協定規範和統一的 API,僅依賴長期以來形成的慣例(例如)。DX 9A1P 7.005 5999 3Z50P「這樣的簡陋的 80 位的固定長字串來交換資訊;新的叢集為了相容性,新功能只能以私有擴展出現,例如 AR-Cluster 的「JSON/SPIDER」指令、DX Spider 的「SET/DX_GRID」指令,導致它演進緩慢。但是從後端架構上還是可以觀察到新技術的努力,例如 AR Cluster 已經使用了多執行緒和記憶體資料庫、過濾器、使用者命令集、高性能 telnet 伺服器,以及介面和後台處理的分離。」
關於 80 位的訊息:實際上,早期的 AX.25 UI-frame 最高可達 256 位,為了與 Packet-Radio 協同工作,PacketCluster 將單行訊息截斷。 70-80 個字,這是人工截斷,沿用已形成的實際長度慣例。
關於字串為何採用這樣的格式:PacketCluster 最早使用空格作為欄位分隔,總共有 6 段。DX + 頻道號碼 + 頻率 + 模式/訊噪比 + 備註 + 觀測台後來,Spider 允許使用「\_」來取代空格,從而支援網格、IOTA 等擴充功能。
有不少競賽/記錄軟體集成了 Cluster 功能(基於 telnet 協定),例如 DX Summit、N1MM 等,使用者不需要額外安裝。 另外,有一個軟體大家是否熟悉? DX Atlas 的 CW Skimmer (由於翻譯錯誤,也被戲稱為「撇渣器」) 本身也有一個伺服端,實際上也是一種(私有協定)的 Cluster。 此外,還有一些直接提供網頁線上瀏覽功能(而非透過古老的 telnet 協定)的 Cluster 服務,例如 DXHeat。
(原本打算說明如何讓普通 HAM 開始使用 DX Cluster 功能,但考慮到如果有人有這種需求,應該已經具備自學能力,所以就不再從頭開始講了……)