APRS

Története

Az APRS kezdete 1984-re tehető. Amerikában Bob Bruninga, WB4APR által kifejlesztett protokoll GPS-sel összekapcsolt csomagrádió állomások térképen történő megjelenítését oldotta meg (Automatic Position Reporting System). Ahogy az APRS fejlődött, újabb szolgáltatások jelentek meg: időjárás jelzések, iránymérés, üzenetküldés. Az APRS rövidítés új értelmezést kapott: Automatic Packet Reporting System.

Eltérések a klasszikus csomagrádióhoz képest

• térképeken meg tudja jeleníteni mozgó és fix állomások pozícióit
• 'egy-mindenkinek' protokoll használata, egy állomás által küldött adatok mindenkinél azonnal megjelennek, frissítődnek
• általános digipeatereket használ, a már ismert ALIAS hívójelekkel, emiatt nem szükséges ismerni a hálózat egyes állomásainak hívójelét
• intelligens átjátszással rendelkezik, hívójel behelyettesítéssel meg tudja akadályozni a hálózat 'elárasztását'
• kizárólag AX.25 UI csomagokra támaszkodik. AX.25 célcím nem hívójel, hanem APRS és az SSID pedig ha 0, akkor klasszikus VIA (kin keresztül), ha pedig nem 0, akkor az átjátszhatóság számát (ellátottsági területet) határozza meg.
• AX.25 UI frame-eket (számozatlan információs kereteket) használva támogatja a kétirányú üzenetküldést, bulletin terjesztést, gyors szöveg szétküldést

Az APRS jellemzői

A hagyományos AX.25 kapcsolat két állomás között zajlik. Először fel kell építeni egy kapcsolatot, utána lehet az adatokat adni/venni. Az APRS használatánál nem kell felépíteni kapcsolatot. Egy állomás által küldött adatok azonnal megjelennek a többi állomásnál. Az APRS programok számos platformon működnek: DOS, Windows (3.x, 9x, 2k, XP), MacOS, Linux és Palm. A programok általában rendelkeznek az APRS főbb jellemzőivel:

• Térképek - néhányszor 10m-es felbontástól a világtérképig. Mindegyik APRS állomás megjelenik a térképen, mozgó állomások esetén a sebesség és irányszög is megjeleníthető
• Időjárás jelentő állomás - automatikusan megjeleníthetők egy WX állomás adatai (hőmérséklet, szélirány/sebesség, stb.)
• DX Cluster megjelenítés - ideális DX Cluster felhasználóknak
• Internet elérés - APRS szervereket lehet telnettel elérni, így lehetőség van többszáz állomást figyelni egyszerre - az egész világon
• Üzenetek - kétirányú üzenetküldés, nyugtázással. Mindegyik beérkező üzenet 'riasztja' a felhasználót és törlésig a képernyőn marad
• Hírek (Bulletin) és közlemények (Announcement) - mindenkinek szóló, többsoros üzenetek. A hírek 20 percenként kerülnek adásra 4 órán keresztül, míg a közlemények minden órában 4 napon át
• Monitor - nyomon lehet követni a többi állomás forgalmát
• Log - a programok többfajta logot vezethetnek: hallott állomások, a teljes forgalom, stb.
• Objektumok - bármelyik felhasználó elhelyezhet egy objektumot a térképünkön. Ezáltal megjeleníthetők pl. a beszédátjátszók, BBS-ek is a térképeken.

A fentieken kívül egyes programok más egyebb szolgáltatásokat is tudnak. Ezeket az adott program illetve az APRS protokoll leírásából lehet megtudni.

A programok használatához általában egy 1200 Bd-os modemmel ellátott TNC-re van szükség. WIN95/98 alatt lehetőség van BAYCOM modem használatára az SV2AGW által írt AGWPE TNC emulátorral. Linux esetén a soros portra kötött TNC mellett az AX.25 interface-eket is lehet használni, így BAYCOM és YAMM modemet, AXIP linket is használhatunk. A legtöbb program tud GPS-t is fogadni, de stabil állomásnál ez nem szükséges feltétel.

Hogyan működik?

Egy mobil állomásnál szükségünk van egy GPS vevőre, egy TNC-re és egy rádióra. A GPS veszi a műholdak jeleit és másodpercenként kiszámolja a GPS vevő pontos koordinátáit amit kiküld a soros portján. Ez ASCII text formátumú, tartalmazza a szélességi és hosszúsági adatokat is. Ezt egyszerűen rákötve a TNC soros portjára, BEACON-ként ki lehet adni. A vevő állomások mindegyike képes dekódolni ezeket az adatokat és meg tudja jeleníteni a térképen. Egy ilyen - GPS-ből származó - adat pl. így nézhet ki:

$GPGGA,102705,5157.9762,N,00029.3256,W,1,04,2.0,75.7,M,47.6,M,,*62
       \____/ \_________/ \__________/    |     \___/           |
          |        |            |         |       |             |
         idő   szélesség    hosszúság  műholdak magasság     checksum
                                        száma

Néhány új fejlesztésű berendezéssel ki lehet váltani a mobil állomásoknál a TNC-t. Ezek általában valamilyen mikrokontrollerrel felépített, 1200 Bd-os modemmel ellátott, olcsó eszközök. (MIC-E, PIC-E, TinyTrak, stb.) Általában csak az adó oldali funkciókat tudják, a vétel csak a DCD jelzésre korlátozódik. Képesek fogadni a GPS 4800 Bd-dal érkező adatait, majd feldolgozás után AX25 csomagok formájában kiadni azokat. Általában valamilyen tömörítést is alkalmaznak, hogy a mobil állomásoknak minél rövidebb csomagot kelljen adniuk. Az APRS programok képesek dekódolni a tömörített csomagokat is.

Átjátszók használata

Az előző - legegyszerűbb - esetet tekintve, a mobil állomás BEACON adása csak szűk körzetben vehető. A TNC-nél pl: UNPROTO APRS beállítással lehet a címzett hívójelet (aliast) megadni. Valós körülmények között az adó és a vevő távolabb is lehet egymástól, emiatt átjátszók használatára van szükség. Ezt a TNC-nél pl: UNPROTO APRS via HG5XXX HG5YYY megadásával tehetjük meg, ha tudjuk a digik hívójeleit.

A legtöbb APRS állomás 'hallgat' a RELAY aliasra, amit TNC-nel pl: MYALIAS RELAY megadásával tehetünk meg. Így nem szükséges tudnunk a digi hívójelét, a mobil állomásnál az: UNPROTO APRS via RELAY beállítás megfelelő. (A mintákban TAPR firmware-rel ellátott TNC2 parancsok szerepelnek, mivel Amerikában ezt favorizálják.)

Nagyobb területet ellátó, pl. hegytetőre telepített átjátszók a WIDE aliasra is hallgatnak. A mobil állomásoknak az: UNPROTO APRS via WIDE beállításra van szükségük, hogy az ilyen átjátszót használni tudják. A RELAY és WIDE útvonalak kombinálhatók is: UNPROTO APRS via RELAY,WIDE vagy UNPROTO APRS via WIDE,WIDE . RH-n a RELAY helyett ECHO aliasra hallgatnak az állomások, a GATE aliast pedig az RH/URH gateway-ek használhatják. Ezekhez a beállításokhoz nincs szükség semmilyen speciális programra, maga a TNC2-ben futó TAPR firmware tudja ezt a fajta átjátszást.

Vannak speciális, APRS céljára szolgáló átjátszó programok. Ezek intelligens átjátszásra is alkalmasak. Újabb aliasokra is hallgatnak: WIDEn-n , TRACE , TRACEn-n .

A WIDEn-n esetén az n=1..7 lehet. (Az SSID-t jelöltem n-nel.) Az átjátszó, ha egy ilyen csomagot vesz, akkor megismétli azt, de úgy, hogy az SSID-t csökkenti 1-gyel. Ha az SSID 0-ra csökken, akkor az átjátszó már nem adja tovább az adott csomagot. Ezáltal elkerülhető, hogy egy adott csomag vég nélkül keringjen a hálózatban. Nem ismétli meg a csomagot az átjátszó akkor sem, ha 28 másodpercen belül újra hallotta. Így nem fordulhat elő, hogy egy WIDE7-7 címzés esetén pl. két átjátszó között 'pattogjanak' a csomagok.

Ha az alias TRACE, akkor az átjátszó a csomagban a TRACE aliast lecseréli a saját hívójelére és úgy adja ki. TRACEn-n esetén (ahol n hasonló a fenti példához) az átjátszó a digi listába beszúrja a saját hívójelét, az SSID-t csökkenti 1-gyel és úgy adja ki. Ha az SSID 0-ra csökken, akkor már nem kerül ismétlésre az adott csomag.

Pl: ha az átjátszók hívójele HG5XXX, HG5YYY, a mobil állomásé HA5OB-9

• az eredeti csomag: HA5OB-9>APRS,TRACE3-3
• az első átjátszó ezt adja: HA5OB-9>APRS,HG5XXX*,TRACE3-2
• a második átjátszó ezt adja: HA5OB-9>APRS,HG5XXX*,HG5YYYY*,TRACE3-1

Mobil állomásoknak célszerű a RELAY,WIDE,WIDE vagy a RELAY,TRACE3-3 útvonalat megadni. Egy jól kiépített hálózatban néhány, magas helyre telepített átjátszóval országos lefedést lehet biztosítani. Természetesen a városokban, a völgyekben, a hegyek takarásában mozgó állomást nem láthatják minden esetben az APRS átjátszók. Emiatt célszerű minden állomásnak a RELAY aliasra hallgatnia, így segítve a mobil állomásokat a legközelebbi 'rendes' átjátszó eléréseben.

Pozíció adás GPS nélkül

Nem mindig szükséges GPS az APRS állomások részére. Például az otthoni állomás vagy az átjátszó nem valószínű, hogy elmozdul a helyéről. Ilyenkor a BEACON szövegben megadhatjuk a koordinátákat es egy szimbólumot (ikon) rendelhetünk az adott hívójelhez. Ennek formátuma kötött és 20 karakterből áll.Utána még szöveg is megadható, ami utal állomásra, infot nyújt, stb. Pl:

!4730.39N/01904.04E# aprsdigi 2.0 - Budapest/HA
|\______/|\_______/|\_________________________/
|    |   |    |    |             |
|    |   |    |    |             `------- BEACON szövege
|    |   |    |    `----------- szimbólum (itt DIGI)
|    |   |    `---------------- hosszúság
|    |   `--------------------- szimbólum tábla (/ vagy \)
|    `------------------------- szélesség
`------------------------------ APRS adat típus

Az APRS adat típus jelző ! = / @ jel lehet. Ez meghatározza, hogy van-e idő adat, az állomás képes-e üzenet fogadásra / küldésre. Bővebben az APRS protokoll leírásban olvashatsz erről. A mintában szereplő ! azt jelenti, hogy nincs idő adat és az állomás nem képes üzenet fogadásra / küldésre. A szimbólum karakter azt határozza meg, hogy az adott állomáshoz milyen ikon jelenjen meg a térképen. A legtöbb APRS program leírása, ill. az APRS protokoll leírás tartalmazza ezeket. (b=bicikli, #=digi, >=személyautó, stb.) Még egy érdekes lehetőség van a a pozíció beacon adásában. Ha a szimbólum karakter után a PHGxyvz all (x,y,v,es z pozitív egész szám, 0..9 között), akkor megadhatjuk az állomásunk rádiós elérésének határát.

(PHG = Power Height Gain - Teljesítmény Magasság Nyereség)

       PHG kód 	0 	1 	2 	3 	4 	5 	6 	7 	8 	9 	-
       Teljesítmény 	0 	1 	4 	9 	16 	25 	36 	49 	64 	81 	Watt
       Magasság 	10 	20 	40 	80 	160 	320 	640 	1280 	2560 	5120 	feet
       Nyereség 	0 	1 	2 	3 	4 	5 	6 	7 	8 	9 	dB
       Irányszög 	kör 	45 	90 	135 	180 	225 	270 	315 	360 	- 	fok
       Irány 	- 	NE 	E 	SE 	S 	SW 	W 	NW 	N 	- 	-

Példa egy PHG kódra:

PHG2230 = teljesítmény 4W, az antenna 40 feet (kb. 12m) magasan van, az antenna nyereség 3 dB, körsugárzó.

Egyes programok - pl. a linuxos XASTIR - ebből kikalkulálják a rádiós elérési körzetet és a térképen egy kör vagy ellipszis formájában berajzolják azt. (Az alábbi képen zöld körök formájában láthatók. A térképek megjelenítése ki van kapcsolva, hogy a zöld körök jobban látszódjanak.)

Az APRS ezen kívül még számos adat-kibővítéssel rendelkezik. Ezekről bővebben az APRS protokoll leírásban lehet olvasni.

Időjárás jelző állomások

Az APRS ideális eszköze annak, hogy a megfelelő típusú, házi időjárás állomás adatait kiadja rádión. A protokoll leírás részletesen tárgyalja a WX csomagok felépítését, így lehetőség van saját építésű hőmérő, szélmérő, stb. jeleinek kiadására is.

Teljes kiépítés eseten az alábbi adatok jelenhetnek meg:

• szélirány (fok)
• szélsebesség (mérföld/óra)
• széllökés sebessége az utolsó 5 percben (mérföld/óra)
• hőmérséklet (Farenheit fok)
• csapadék az utolsó 24 órában (inch)
• csapadék éjfél óta (inch)
• páratartalom (%)
• légnyomás (mbar)
• napsugárzás (W/m2)
• hó (inch)

Nem az időjáráshoz kapcsolódik szorosan, de lehetőség van telemetriai adatok küldésére is. Az ilyen adatok a mérés sorszámán kívül 5 darab 3 számjegyes analóg és egy 8 bites digitális értéket tartalmazhatnak.

Objektumok

Mindegyik APRS állomás el tud helyezni egy objektumot a térképen, ami a többi állomás térképen megjelenik. Ezáltal lehetőség van arra, hogy olyan állomásokat is feltüntessünk a térképen, amelyek nem alkalmasak az APRS kezelésére (pl. beszédátjátszók, BBS-ek, rádióamatőr találkozók helyének megadása, stb.)

Üzenetek

A sok lehetőség közül egy: gyors üzenetváltás veszély, katasztrófa esetén egy kiválasztott állomással. A személyes üzenetek rövid, egysorosak lehetnek. Az APRS protokoll lehetőséget ad mindenkinek szóló hírek, közlemények adására is. Ezek lehetőségeiről az adott program leírásából tudhatunk meg többet.

Kapuállomások

Az APRS-nél is van lehetőség internetes kapuállomások létesítésére. Ezek a kapuállomások a rádión hallott adatok elérését teszik lehetővé interneten keresztül. Az adatokhoz nem rádióamatőr is hozzáférhet, megnézheti azokat. Nem regisztrált felhasználó csak interneten csatlakozó állomásnak tud adatot küldeni. Regisztrált, hívójellel is rendelkező állomás képes csak rádiós állomással adatot cserélni. Az APRS hálózat így védve van nem rádióamatőrtől származó információk ellen. A kapuállomásokat természetesen össze is lehet kötni interneten keresztül, így egy helyi felhasználónak nem szükséges pl. egy amerikai kapuállomást meghívnia, a helyi kapuállomáson is ugyanazokat az adatokat 'látja'.