A.R.I. Sezione di Reggio Emilia
presenta:
Introduzione al sistema
A.P.R.S.*
Automatic Position
Reporting System
*APRS è un marchio depositato da Bob Bruninga, WB4APR
ARI Sezione di Reggio Emilia
by IW4BMA
Copyright 2002-03 © Alessandro Bondavalli - Soluzioni Informatiche
Introduzione al sistema APRS
In pratica che cos’è:
•
APRS è un sistema Packet Radio il quale, attraverso "UI frames“*, crea una
“rete”** dati in modo automatico per mezzo di beacon inviati / ricevuti.
In pratica consiste di tante stazioni e/con digipeaters: su un display (cartina
geografica) con opportuno SW è possibile leggere il nominativo e la posizione
delle stazioni attive: se la stazione è di tipo mobile ed è connessa ad un
sistema GPS si può rilevarne l’esatta posizione, direzione e quindi tracciarne
la rotta.
•
Ogni stazione tramite l'emissione del beacon isofrequenza (in VHF 144.800144.812,5 Mhz in Europa e 144.390 Mhz in USA a 1.200 baud in HF 14.105150 LSB a 300 baud)***, trasmette la propria posizione, ma è anche possibile
inserire altre informazioni, quali temperatura, direzione del vento, pioggia,
brevi messaggi di testo, ecc..
*Unnumbered Information AX.25 di tipo unproto/broadcast (senza connessione)
**Termine non esatto
*** Vedere tabella in appendice “C”
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Introduzione al sistema APRS
Sì, ma a cosa serve ?
• Senza dubbio trova grande utilità per innumerevoli
applicazioni: prima di tutto per i casi di emergenza
permettendo di tenere sotto controllo la situazione di un piano
di intervento seguendo lo spostamento di mezzi e persone
consentendo d'inviare piccoli messaggi.
• Un altro uso che ne fanno in USA è quello classico di Packet
Cluster visto che è possible mettere indicazioni di stazioni DX,
raffigurandole anche sulla mappa, ove a sua volta è possibile
calcolare il QRB usando il mouse!
• Un altro modo di attivarsi in packet
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Introduzione al sistema APRS
Riassunto delle funzioni previste dal protocollo APRS:
• Mappe - Le posizioni delle stazioni APRS possono essere visualizzate in tempo reale
su mappe con risoluzione da qualche decina di metri al mondo intero.
Le stazioni che trasmettono posizione e velocità durante uno spostamento vengono
tracciate alla posizione attuale. Sono disponibili database di dati che possono essere
visualizzati sulle mappe con la localizzazione dei digipeaters ed altre informazioni di
carattere generale.
E' possibile zoomare in ogni punto del globo.
• Rapporti Meteo (Weather Station Reporting – WX Station) - L'APRS permette la
visualizzazione automatica di informazioni meteo trasmesse da postazioni remote.
• Visualizzazione spot DX (DX Cluster Reporting)
L'APRS è uno strumento ideale per gli utenti di DX cluster! Non solo è possibile vedere
tutti gli spot DX sulla mappa, ma operando nel modo monitor-only, viene ridotto
sensibilmente il carico packet sul DX Cluster.
• Accesso Internet Un collegamento Internet può essere utilizzato per collegare la
situazione locale a tutto il mondo. E' possibile collegarsi ad un server APRS e vedere in
diretta centinaia di stazioni da tutto il mondo. Chiunque connesso può alimentare la
rete mondiale con i pacchetti ascoltati dalla propria stazione e tutti, da qualsiasi parte
del mondo, possono vedere quelle informazioni senza disporre della radio.
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Introduzione al sistema APRS
Riassunto delle funzioni previste dal protocollo APRS:
•Messaggi I messaggi sono comunicazioni tra due punti con conferma. Tutti i
messaggi in arrivo avvertono l'operatore della loro presenza e sono mantenuti
nella finestra dei messaggi sino a quando non vengono distrutti.
•Bollettini ed Annunci
I bollettini e gli annunci sono indirizzati a tutti. I
Bollettini sono spediti alcune volte in un'ora e per alcune ore. Gli annunci meno
frequentemente ma con possibilità di essere trasmessi per alcuni giorni
•Registrazioni di Stazioni Fisse In aggiunta alla registrazione automatica di
stazioni mobilie equipaggiate con GPS/LORAN, l'APRS è in grado di tracciare e
registrare
anche
coordinate
di
mappe
inserite
manualmente.
•Oggetti Qualsiasi operatore può posizionare un oggetto APRS sulla mappa, e
entro pochi secondi quell'oggetto appare sui display di tutte le stazioni APRS
collegate. Questa caratteristica è molto utile se si ha la necessità di tracciare
risorse o operatori non equipaggiati con dispositivi automatici (tracker). Serve
quindi solo un operatore con radio e packet per sapere dove si trovano le risorse.
Lasciando quindi libera la loro radio per il traffico voce, egli può mantenere le
posizioni ed i loro movimenti “a mano” monitorate sul proprio display e tutte le
altre stazioni APRS collegate visualizzeranno le stesse informazioni.
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Introduzione al sistema APRS
Che cosa serve:
(configurazione tipica da stazione base)
• Hardware:
– Computer (di solito un pc)
– Radio adatta al traffico packet 1200 Kb
– TNC (in genere vanno bene tutti)*
– Ricevitore GPS**
• Software:
– SW APRS (UI-View, WinAPRS, ecc)
– SW di decodifica audio (AGWPE, ecc)*
**Non strettamente necessario
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Introduzione al sistema APRS
Che cosa serve:
(configurazione tipica da stazione mobile completa)
• Hardware:
– Computer portatile
– Radio adatta al traffico packet 1200 Kb
– TNC (in genere vanno bene tutti)*
– Ricevitore GPS
• Software:
– SW APRS (UI-View, WinAPRS, ecc)
– SW di decodifica audio (AGW, ecc)*
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Introduzione al sistema APRS
Che cosa serve:
(configurazione tipica da stazione spallabile di sola segnalazione)
• Hardware
– Radio con TNC entrocontenuto
(TH-D7, TM D700, ecc)
– Ricevitore GPS
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Introduzione al sistema APRS
Che cosa serve:
(configurazione tipica da stazione “SWL” fissa)
• Hardware
– Computer (di solito un pc) con SW aprs
– Ricevitore adatto al traffico packet 1200 Kb
– TNC
e/o
– Connessione internet
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Introduzione al sistema APRS
Come funziona:
esempio tipico di stazione fissa che traccia 2 stazioni mobili.
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Introduzione al sistema APRS
Come funziona:
il SW sceglie la cartina + idonea alle stazioni tracciate.
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Introduzione al sistema APRS
Come funziona:
esempio di stazione metereologica (WX Station)
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Introduzione al sistema APRS
Link consigliati per la ricerca di
stazioni attive:
• www.findU.com
• http://www.wulfden.org/APRSQuery.shtml
• http://www.i2sdd.net/findu_mode.htm (ita)
• http://www.qsl.net/iw0hcc/aprs.htm (ita)
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Conosciamo meglio il sistema APRS
Conosciamolo meglio:
il protocollo MIC-E (MICrophone-Encoder)
•
Abbiamo detto che si tratta di un normale sistema packet
tradizionale, con l'aggiunta di un nuovo protocollo di compressione
dati chiamato MIC-E, che praticamente, non fa altro che comprimere
una stringa di informazioni in pochi caratteri per essere poi
successivamente decodificati in ricezione. Il MIC-E è usato per i dati
di latitudine/longitudine, altezza e velocità dei mezzi in movimento e
normalmente si attiva sui nuovi apparecchi RTX con TNC entro
contenuto (portatili o veicolari).
•
Tutto il sistema funziona senza essere connessi l’un l’altro, quindi
non servono comandi come quelli usuali per connettere i soliti BBS o
nodi cluster, ma è basato unicamente sulla sola emissione di beacon
(noti in packet come frame di tipo UI).
•
I beacon contengono il nominativo della stazione che trasmette ed i
dati relativi alla sua posizione per permettere al software di
posizionare l'icona nella esatta coordinata geografica sulla mappa.
Se si inviano messaggi, anche questi verranno trasmessi come
beacon di tipo UI e riceveranno come risposta un beacon di ACK
(ricevuta di ritorno). L'invio dei messaggi viene fatto alla stazione
specificata nel campo "to" della finestra di invio. Il software pensa a
riconoscere quali beacon di messaggio sono destinati alla propria
stazione o meno.
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Conosciamo meglio il sistema APRS
Conosciamolo meglio:
l’arte del digipeating
•Per una corretta utilizzazione della rete APRS è fondamentale una
buona configurazione dei parametri e dei comandi che regolano il
modo di invio del beacon e della sua ripetizione.
•Bisogna innanzitutto tener presente la necessità fondamentale di
impegnare il meno possibile il canale (siamo in isofrequenza) e nel
contempo far giungere il nostro beacon il più lontano possibile: in
poche parole dobbiamo ottenere il massimo risultato con il minimo
sforzo.
•Iniziamo quindi a vedere, senza entrare nello specifico, quale è il
principio di funzionamento dell'invio e della ripetizione del beacon.
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Conosciamo meglio il sistema APRS
Conosciamolo meglio:
l’arte del digipeating
• Innanzitutto dobbiamo dire che vi sono due diversi tipi di
digipeater: quelli che potremmo definire di "gerarchia alta"
(WIDE) pochi, fissi e ben conosciuti si occuperanno di ripetere i
beacon sulle lunghe distanze in modo che siano ascoltati e
ripetuti da altri digi di uguale tipo o gerarchia (50/100Km), vi sono
poi quelli che potremmo definire di "gerarchia bassa" (RELAY)
che si occuperanno di far giungere ai digi di gerarchia alta tutti
quei beacon che non sono in grado di giungervi direttamente.
• Poniamo una premessa che vedremo spiegata più avanti: tutte (o
quasi) le stazioni APRS dovrebbero essere abilitate come digi di
gerarchia bassa (RELAY).
• E' comunque vero anche il contrario e cioè che se una stazione è
in grado di linkare direttamente un digi di gerarchia alta dovrà
assolutamente evitare di farsi ripetere anche dalla gerarchia
inferiore, questo per evitare traffico inutile.
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Conosciamo meglio il sistema APRS
Conosciamolo meglio:
l’arte del digipeating
• Infatti nel caso che vi sia il link con il digi di gerarchia alta,
inviando direttamente il beacon ad esso il beacon stesso sarà
prima ascoltato nell'area di copertura della stazione che lo
invia e poi nell'area (maggiore) del digi che ha effettuato la
ripetizione.
• A questo punto il beacon così ripetuto sarà ascoltato da altri
digi di uguale tipo (gerarchia alta) che lo ripeteranno a loro
volta e così via consentendo così al beacon stesso di
percorrere centinaia di chilometri.
• Nel caso che una stazione non riesca a “linkare” direttamente
un digi di gerarchia alta invierà allora il proprio beacon ad un
digi di gerarchia bassa che, ripetendolo, lo farà giungere al
digi di gerarchia alta che innescherà la sequela di ripetizioni
viste prima.
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Conosciamo meglio il sistema APRS
Conosciamolo meglio:
il parametro “Packet Path”
• Vediamo ora nel dettaglio quali sono le diverse modalità di
ripetizione e quindi quali sono i comandi relativi da inserire nel
campo "Unproto address“ delle varie applicazioni o TNC.
• Le modalità di ripetizione sono: "RELAY" e "WIDE" per i digi di
gerarchia bassa e "WIDEn-n" e "TRACEn-n" per i digi di
gerarchia alta (n sta ad indicare per quante volte e in che
direzione il beacon deve essere successivamente ripetuto, n
va da 1 a 7*).
• Le modalità relay e wide sono assolutamente identiche e si
consiglia l'uso di una o dell'altra per evitare inutili ripetizioni
locali (si consiglia Relay).
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Conosciamo meglio il sistema APRS
Conosciamolo meglio:
il parametro “Packet Path”
• Anche tracen-n e widen-n sono tra loro uguali tranne per il
fatto che la prima inserisce il call del digi che effettua la
ripetizione nella stringa trasmessa consentendo così a chi
riceve il beacon di poter verificare il path ed eventualmente
ripercorrerlo a ritroso per comunicare con la stazione che ha
inviato il beacon stesso.
• Widen-n non consente ciò ed è quindi preferibile non
utilizzarla (se vogliamo ricostruire il path) se non in sequenza
ad un comando trace7-7 per aumentare il numero di
ripetizioni.
• Negli esempi che seguono utilizzeremo, per semplicità, widenn che a parte la differenza vista, si comporta come tracen-n.
• Dunque se la stazione IW4BMA “linka” direttamente un digi
widen-n (esempio IZ4BEQ-11) scriverà nel suo unproto
address "APRS,WIDE7-7".
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Conosciamo meglio il sistema APRS
Conosciamolo meglio:
il parametro “Packet Path”
•
Dove APRS è un parametro virtuale che non influenza il percorso del
pacchetto, ma informa eventuali ascoltatori del tipo di traffico.
•
In questo modo, IZ4BEQ-11 ripeterà cosi il beacon ricevuto:
"IW4BMA>APRS,WIDE7-6".
•
Un secondo digi IK2YDM-11, ricevendo il beacon ripetuto da IZ4BEQ11, lo ripeterà a sua volta così: "IK2YDM-11>APRS,WIDE7-5" e così
via fino alla settima ripetizione che sarà WIDE7* (l'asterisco indica che
l'istruzione è stata completata e quindi nessun altro digi ripeterà
questo beacon).
•
Nel caso invece di una stazione che non avesse un buon link con il
digi o nel caso delle stazioni mobili, ecco che allora sarà necessario
fare prima ripetere il proprio beacon da un digi di gerarchia inferiore:
un RELAY, il quale si occuperà di farlo giungere al digi WIDEn-n.
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Conosciamo meglio il sistema APRS
Conosciamolo meglio:
il parametro “Packet Path”
• Ecco quindi che nel caso la stazione in questione sia IW4BMA
essa scriverà nel proprio unproto address:
• “APRS,RELAY,WIDE7-7”
• La stringa beacon così inviata sarà:
• “IW4BMA>APRS,RELAY,WIDE7-7”
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Conosciamo meglio il sistema APRS
Conosciamolo meglio:
tempi e modi:
Come è possibile intuire anche la tempistica dei beacon è
importante: qui di seguito sono riportati i tempi medi per ogni tipo
di stazione. Non bisogna emettere beacon con t < 5 minuti !
Tipo di Stazione
Frequenza beacon “t”
(in minuti)
Fissa
Meteo
Digipeater
Mobile*
10 - 20
10 - 15
20 - 30
Variabile (dipendente fra velocità e cambio direzione)
*Apparati Tracker in appendice “D”
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Conosciamo meglio il sistema APRS
Conosciamolo meglio:
il parametro “Packet Path”
• Numeri superiori al sette consentono di indirizzare
"geograficamente" il beacon o di realizzare "combinazioni" di
modi di ripetizione come evidenziato nel manuale di pronto
uso scaricabile dal sito http://www.i2sdd.net/ che ospita le
pagine ufficiali del G.A.L.: Gruppo APRS Lombardia.
• Quando si dice che tutte le stazioni devono essere abilitate
come digi RELAY si intende tutte quelle stazioni che hanno un
link diretto con almeno un digi di gerarchia alta, infatti se una
stazione non è in grado di “linkare” detto digi è inutile, anzi
dannoso dal punto di vista del traffico, che ripeta i beacon
altrui.
• Allo stesso modo le stazioni mobili non dovrebbero mai
essere abilitate a nessun tipo di ripetizione proprio per la loro
caratteristica di "mobilità" che rende inaffidabile il link ed
estemporanea la loro presenza.
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Conosciamo meglio il sistema APRS
Appendice A:
tabella riassuntiva parametri n-n
Parametro n
N° Digipeater
Direzione
1
1
Tutte le direzioni
2
2
Tutte le direzioni
3
3
Tutte le direzioni
4
4
Tutte le direzioni
5
5
Tutte le direzioni
6
6
Tutte le direzioni
7
7
Tutte le direzioni
8
2
Nord
9
2
Sud
10
2
Est
11
2
Ovest
12
Tutti quelli ascoltati
Nord
13
Tutti quelli ascoltati
Sud
14
Tutti quelli ascoltati
Est
15
Tutti quelli ascoltati
Ovest
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Conosciamo meglio il sistema APRS
Appendice B:
gli SSID (Secondary Station IDentifier)
Icona standard APRS
Casa
Standard “de facto”
SSID
Nessuno
Ambulanza
-1
Bus
-2
Pompieri
-3
Bicicletta
-4
Imbarcazione generica
-5
Elicottero
-6
Piccolo Aereo
-7
Imbarcazione a motore
-8
Automobile
-9
Motociclo
-10
Mongolfiera
-11
Fuoristrada
-12
Veicolo da diporto
-13
Camion
-14
Monovolume
-15
Nessuno
Stazioni Meteo (WX)
Digipeter IGATE IP (Internet GateWays)
Mezzi in movimento (Automobile)
Digipeater WIDE (Stella)
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Conosciamo meglio il sistema APRS
Appendice C:
Frequenze APRS (soggette a variazioni)
Mhz
Modo
3.595 LSB
baud
300
Mhz
21.117
Modo
LSB
baud
300/1200
21.131
7.032 LSB
300
28.128
LSB
300/1200
* 10.147 LSB
300
*28.145
29.150
LSB
FM
300
1200
LSB
1200
FM
FM
1200
Da 10.148
a 10.151
LSB
300
50.650
Da 14.105
LSB
300
50.690
a 14.150
50.995
* 14.095 LSB
18.102 LSB
300
144.800
300/1200
433.800
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* APRS-PSK31
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1200/9600
Appendice D:
apparati tracker per l’emissione automatica della
posizione su mezzi mobili
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Conosciamo meglio il sistema APRS
Bibliografia e link utili:
• Il manuale del protocollo APRS by WB4APR Bob.
• Il manuale UI-View32 by IK2CBD Adriano
• Il manuale del TH-D7 Kenwood
• Sito ARI (http://www.ari.it/aprs.html)
• Sito di IZ7DOP
(www.qsl.net/iz7doq/packet/aprs.html)
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