A.P.R.S.* Automatic Position Reporting System

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1 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 Copyright Alessandro Bondavalli - Soluzioni Informatiche

2 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 ,5 Mhz in Europa e Mhz in USA a baud in HF 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

3 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

4 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.

5 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.

6 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

7 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)*

8 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

9 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

10 Introduzione al sistema APRS Come funziona: esempio tipico di stazione fissa che traccia 2 stazioni mobili.

11 Introduzione al sistema APRS Come funziona: il SW sceglie la cartina + idonea alle stazioni tracciate.

12 Introduzione al sistema APRS Come funziona: esempio di stazione metereologica (WX Station)

13 Introduzione al sistema APRS Link consigliati per la ricerca di stazioni attive: (ita) (ita)

14 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.

15 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.

16 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.

17 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.

18 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).

19 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".

20 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 IZ4BEQ- 11, 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.

21 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

22 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* Variabile (dipendente fra velocità e cambio direzione) *Apparati Tracker in appendice D

23 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 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.

24 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

25 Conosciamo meglio il sistema APRS Appendice B: gli SSID (Secondary Station IDentifier) Icona standard APRS SSID Standard de facto Casa Nessuno Nessuno Ambulanza -1 Bus -2 Pompieri -3 Stazioni Meteo (WX) Bicicletta -4 Imbarcazione generica -5 Digipeter IGATE IP (Internet GateWays) Elicottero -6 Piccolo Aereo -7 Imbarcazione a motore -8 Automobile -9 Mezzi in movimento (Automobile) Motociclo -10 Mongolfiera -11 Digipeater WIDE (Stella) Fuoristrada -12 Veicolo da diporto -13 Camion -14 Monovolume -15

26 Conosciamo meglio il sistema APRS Appendice C: Frequenze APRS (soggette a variazioni) Mhz Modo baud Mhz Modo baud LSB LSB 300/ LSB LSB 300/1200 * LSB 300 * LSB 300 Da a LSB 300 Da a LSB FM LSB 1200 * LSB FM LSB 300/ FM 1200/9600 * APRS-PSK31

27 Appendice D: apparati tracker per l emissione automatica della posizione su mezzi mobili

28 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 ( Sito di IZ7DOP (