Что такое APRS?

APRS - система для передачи сообщений и географических координат GPS на основе PACKET (протокола AX.25) и модуляции AFSK 1200. APRS предназначена для работы на небольшой территории одного региона, в области действия одного цифрового ретранслятора (digi) или группы ретрансляторов, соединенных в сеть.

Другое применение APRS - автоматические метеостанции, сообщающие через эфир температуру, давление, скорость ветра. Их можно увидеть на карте APRS. Существуют фиксированные или подвижные маяки - последние называются трекерами. Можно отследить путь или найти других радиолюбителей поблизости.

С помощью APRS можно передавать сообщения на определённой территории без использования Интернет, то есть на радиочастоте диапазона УКВ. Традиционно в восточном полушарии используется частота 144.800 МГц.

APRS называют глобальной сетью - пакет из эфира проходит через шлюз и оказывается на сайте https://aprs.fi. Таким образом, другие радиолюбители могут наблюдать активность APRS станций с помощью веб-браузера. Можно настроить программу APRSDROID или APRSIS32 или UIVIEW32 для отправки пакетов APRS по сети Интернет TCP-IP, без использования эфира. Для работы по TCP-IP понадобится получить пароль (только лицензированные радиолюбители могут использовать APRS) - для подключения к APRSdrroid по TCP-IP нужно получить passcode. Он выдаётся team AT aprsdroid.org в течение нескольких дней или пары недель после предоставления электронной копии своей радиолюбительской лицензии.

Что такое PACKET радио?

Пакетное радио - это передача сообщений и данных в виде пакетов, по протоколу AX.25. История PACKET берет свое начало в 70-х годах прошлого века. Тогда, задолго до появления Интернет, пакетное радио использовалось доя организации Электронных Досок Объявлений (BBS) с доступом по радио. Затем появились метеостанции, где пакеты могут состоять не только из текста, но и из битовых полей, например, значения температуры, скорости ветра. Пакетное радио - не для соревнований по радиоспорту, и не область слабых сигналов. С помощью пакетного радио можно проводить радиосвязи (QSO) с соседями по региону. Ранее Всё что требуется для этого - компьютер с TNC контроллером с обоих сторон и УКВ радиостанции 2-метрового диапазона (144 МГц), с возможностью подключения к ним линейного входа и выхода звука.

Что такое модуляция AFSK 1200?

Модуляция наряду с радиостанцией представляет собой самый нижний, физический уровень для передачи сообщений.
Для передачи AFSK используются два тона 1200Hz and 2200Hz, которые меняются во время передачи информации.

• тип модуляции - FSK
• скорость 1200 бод
• используются 2 тона 1,2 кГц для "Mark" и 2,2 кГц для "space"
• частотный сдвиг между тонами 1 кГц.
• из-за быстрой манипуляции выглядит как спектр шириной примерно 1300-1400 кГц.
• в начале передачи есть преамбула из коротких флагов, служащих для синхронизации модемов, с периодом 6.7 мс.
• уровень громкости обоих тонов должен быть одинаковый (звуковой спектр сигнала AFSK должен быть ровный).
• пакетная модуляция AFSK 1200 широко используется радиолюбителями на УКВ в диапазоне 2 метра (144-146 МГц) для передачи APRS на частоте 144.800 МГц в Европе и Азии и 144.390 МГц в Америке.

Какие ещё типы модуляции для APRS существуют?

• FSK модуляция со скоростью 300 бод (используется на коротких волнах в диапазонах 30 и 20 метров).
  Два тона Mark и Space разделены интервалом 200 Гц. Для передачи данных радио работает в режиме SSB.
• G3RUH FSK используется на УКВ при передаче со скоростью 9600 бод. Используется кодирование при помощи полинома и ограничение ширины спектра.
• BPSK модуляция - используется на радиолюбительских спутниках DO-64 (DELFI-C3), AO-73 (FUNcube-1).
• 9600 bps GMSK - используется на спутнике FalconSat-3 для APRS.

Что такое AX.25

AX.25 - один из протоколов передачи (таких как INET TCP-IP v4, IPv6, IPX, APPLETALK). Отличие AX.25 от других - используется преимущественно радиолюбителями, на узлах, работающих в режиме PACKET. Также через AX.25 могут обмениваться информацией приложения как на одном персональном компьютере, так и на разных. Протокол AX.25 работает на логическом и программном уровне выше физического. Передача информации между программами с поддержкой AX.25 организована при помощи сокетов (файловых потоков). Доступ "один ко многим". Внутри сокетов передаются низкоуровневые ("сырые") пакеты данных, состоящие из 0 и 1. Для проверки целостности пакетов данных в AX.25 используются фреймы, которые организованы по стандарту HDLC. Есть два типа станций - конечные станции node и промежуточные узлы (релейные) которые общаются между собой - один передатчик и один или множество приемников. Есть возможность по маршрутизации трафика - с промежуточными узлами (ретрансляторами) и ограничения количества промежуточных узлов для каждого сообщения. Оконечные узлы называются терминальными - TNC terminal node controller. Промежуточные узлы бывают репитерами (digi) или же шлюзами в Интернет - гейтами (от слова gate - шлюз). Через шлюзы трафик сообщений входит внутрь сети APRS (из эфира в компьютерную сеть) или выходит наружу (транслируется в эфир). Через AX.25 можно передавать любые данные, даже пакеты TCP-IP. Из-за низкой скорости радио интерфейсов (1200 бод) радиолюбители применяют AX.25 для коротких сообщений в кодировке 7 бит (только буквы латинского алфавита и цифры) или битовых полей (телеметрия, погода). Все конечные узлы передают данные по одному каналу (на одной частоте). Все станции обладают одинаковыми правами на использование канала передачи. Во избежание коллизий реализован контроль занятости радиоканала.

Что такое HDLC

HDLC протокол контроля целостности фреймов AX.25 и синхронизации приемника и передатчика. Ноль (0) кодируется изменением состояния модуляции из негативной на позитивную, а при передаче единицы (1) состояние модуляции не изменяется. Начало и конец фрейма маркируется синхро-последовательностью 01111110 (или 0x7e). Длительные передачи 1 запрещены (перед каждыми идущими подряд единицами вставляется символ 0). В конец сообщения добавляется 16 битная контрольная сумма. Особенностью протокола является его нечувствительность к изменению полярности сигнала. То есть инвертирование амплитуды модулирующего сигнала с + на - и наоборот не вызывает проблем передачи.

Что такое KISS

KISS это специальный протокол для взаимодействия компьютера и TNC. Так как между компьютером и TNC присутствует последовательный порт, данные из компьютера упаковываются в HDLC фреймы и передаются между двумя точками - компьютер и TNC.
Оба этих устройства должны понимать данный протокол. В качестве KISS контроллеров могут выступать программы для цифровых радиолюбительских видов fldigi или MixW. Однако для KISS обычно применяются либо аппаратные TNC контроллеры либо программные эмуляторы TNC контроллеров. По протоколу KISS передаются как данные так команды для управления TNC. Протокол KISS придуман, чтобы различные программы и контроллеры могли общаться "на одном языке".

Модели TNC

Например, популярные и аппаратные контроллеры Kantronics для любительского радио, MFJ-1270B или программный контроллер KISS, который эмулирует аппаратный контроллер только в памяти ПК - служит для подключения к нему APRS программ.

Список моделей контроллеров TNC, которые реализованы в "железе":

• AEA PK-88 Terminal Node Controller
• Kantronics KPC-3
• Kantronics KPC-3 Plus
• Kantronics KPC-9612
• Kantronics KAM-98
• Kantronics KAM-Plus
• Kantronics KAM-XL
• MFJ-1270CX (модель снята с производства)
• MFJ-1270CTX (модель снята с производства)
• MFJ-1270B
• MFJ-1270X
• MFJ-1275
• BUX Communications Corp (BUX CommCo ™) RASCAL™ (“Radio And Sound Card Adapter Link"™)
• RIGblaster Standard
• RIGblaster Plus (фирмы West Mountain Radio)
• RIGblaster Advantage
• RIGblaster Plug and Play
• Tigertronics SignaLink USB
• Tigertronics SignaLink SL-1 Plus
• Timewave HamLink USB
• Timewave PK-96
• Timewave PK-232/DSP
• встроенный TNC-контроллер трансивера Kenwood TS-2000.
• трансиверы Kenwood моделей TM-D710, TM-D710A, TM-D710E, TM-D710GA.
• контроллеры встроенные в радиостанции стандарта D-Star.
• Byonics - TinyTrak4
• KISS TNC на базе Arduino (тут)
• самодельный TNC контроллер IZ1DNJ.

Список программных контроллеров TNC и звуковых программных модемов PACKET/AFSK:

• UZ7HO SoundModem - см. сайт UZ7HO packet radio (Windows)
• AGWPE soundmodem - AGW Packet Engine (Windows)
• Thomas Sailer, HB9JNX/AE4WA soundmodem (Linux: Ubuntu и Debian, Mint и т.д.)
• WB2OSZ DireWolf (Linux и Raspberry Pi)
• MixW http://goryham.qrz.ru/digi/mixw/packet.htm
• fldigi https://github.com/la5nta/fldigiattach

Что такое Mic-E?

Mic-E - это режим, объединяющий голосовую и цифровую связь (E - от слова Echolink) - передача пакетов APRS через голосовые репитеры. Пакет APRS передаётся каждый раз после каждого нажатия и при отпускании кнопки тангенты или по таймеру. Данный режим реализованный в некоторых радиостанциях. Для более надежной передачи длина пакета сокращена до 0.3 секунды, в цифровом сжатом виде передаются только данные: позиция, тип транспортного средства, скорость, курс (направление движения). Mic-E сообщение короткое, всего 30 байтов, в то время как обычное APRS сообщение состоит из 90 байт.

Для того, чтобы Mic-E работал ретранслятор должен распознавать Mic-E сообщения, должен уметь обрабатывать такие пакеты. Чтобы другие пользователи не слышали шум, на ретрансляторах стоит защита от коротких нажатий на тангенту, и пакеты длительностью короче 0.3 секунд и так не проходят через ретранслятор, не вызывают открывание шумоподавителя. Однако сообщения на частоте Mic-E ретранслятора уходят в сеть APRS. При соответствующей настройке репитера. ;-)

Mic-E поддерживают радиостанции Kenwood, Anytone и Yaesu. Полный список радио с поддержкой Mic-E:

• Yaesu FTM-350
• Yaesu VX-8G
• Kenwood D72
• Kenwood TH-D7A, D7E
• Yaesu FTM-400DR
• Yaesu FT1D
• Kenwood TH-D74
• Anytone D878UV
• Anytone D578UV
• Yaesu FT-1D(R)
• Yaesu FT-2D(R)
• Yaesu FT-3D(R)

Первая версия MIC-E был реализована в виде отдельной "коробочки" (выпускалась TAPR/PACCOMM) которая подключалась к микрофону и динамику радиостанции проводами.

Позывной отправителя в APRS

Позывной APRS у отправителя и получателя состоит максимум из 6 знаков. Пример: RS0ISS, UB3ZZZ - совпадает с радиолюбительским позывным.

Позывной получателя в APRS

Может быть реальным радиолюбительским позывным (6 знаков) или стандартным получателем предусмотренным в системе APRS:

AIR, ALL, AP, BEACONCQ, GPS, DF, DGPS, DRILL, DX, ID, JAVA, MAIL, MICE, QST, QTH, RTCM, SKY, SPACE, SPC, SYM, TEL, TEST, TLM, WX, ZIP.

Например, получатель GPS используется трекерами, которые отправляют в интернет координаты станции, TEL и TLM - для телеметрии.

Что такое SSID

Цифровое значение в поле адреса источника (т.е. отправителя) стоящее после суффикса позывного через дефис называется полем SSID.
Пример: UA1AA-7 , -7 это SSID. Поле SSID определяет тип станции и значок на карте (если в поле значка не указано другое).

Примеры стандартных SSID:

Основные APRS символы

Что такое путь UNPROTO и значение WIDE ?

По самому старому стандарту, для передачи пакетов через узел, конечное устройство TNC должно было указывать слово RELAY в поле PATH. Слово RELAY означает, что такой пакет должен подвергаться ретрансляции digi-репитером в эфир. Так как репитеров стало больше, ретрансляторы digi тоже стали объединяться в цепочки и звезды для увеличения покрытия. В связи с этим стали использоваться варианты пути WIDEn-N. Это сделано для предотвращения бесконечной ретрансляции пакетов и ограничения покрытия одним пакетом территории - при каждой ретрансляции число указанное в SSID (например, -7) n уменьшается на 1 и в конце концов пакет перестает обрабатываться. Обычное значение для Санкт-Петербурга - WIDE2-2.

Какова взаимосвязь WIDE и SSID?

Получается, что меньше всего ретранслируются дома -0, -1, -2 и дальше других ретранслируются SSID -6, -7 - спутники и самолет,
Мелкие устройства SSID -12...-15 обрабатываются особым образом.

Как разослать через APRS широковещательное сообщение - бюллетень?

Бюллетень как следует из значения английского слова - сообщение прикрепленное на кнопку (bullet) к доске объявлений.
Можно назвать его закрепленным сообщением.

Чтобы отправить бюллетень, в поле "кому" указать BLN#, в текст сообщения - само сообщение.
Пример: To: BLN#

Программа начнёт периодическую отправку такого сообщения. У других радиолюбителей и на сайте https://aprs.fi бюллетень будет виден в отдельном спике "View" - "Bulletings".

Что такое группы новостей?

Группы новостей это то же самое что подписки. Примеры групп: ALL, SPB, BALOON
Чтобы получать сообщения из них, нужно подписаться.

Как подписаться на группу новостей?

командой TO:ANSRVR со следующим текстом

1) чтобы подписаться
J список групп через пробел

или (предпочтительный вариант - подписка с одновременной отправкой CQ членам группы):
TO:ANSRVR
CQ имя_группы J

другой вариант - подписка в режиме мониторинга
K список групп или позывных через пробел
Пример: TO:ANSRVR
K RUSSIA

2) чтобы отписаться
U список групп через пробел

3) список доступных мировых групп
?
есть ещё локальные группы, например, SPB.

3) список мировых групп с владельцами:
D

4) отправка сообщения в группу:
кому: ANSRVR
сообщение: CQ имя_группы сообщение

пример отправки в группу CQ:
кому: ANSRVR
сообщение: CQ CQ ваш_позывной

пример отправки в группу SPB
кому: ANSRVR
сообщение: CQ SPB Privet wsem!

(Если не отправлять CQ, автоматически произойдет исключение из группы в течение 24 часов).

5) посмотреть, в какой группе я состою
кому: ANSRVR
сообщение: L

6) запросить описание группы
кому: ANSRVR
сообщение: D имя группы

Как отправить сообщение в группу новостей SPB?

To: ANSRVR
Сообщение: ALL SPB <текст>

либо

To: ANSRVR
Сообщение: CQ SPB <текст>

В другие группы - аналогично.

Какие существуют типы сообщений APRS?

• Позиция GPS (координаты станции, скорость, курс и высота)
• Азимут (для "охоты на лис" - время, координаты, азимут)
• Объекты и сущности (примеры как "Маяк", "Музей-квартира", "Место сбора участников" - объекты. "Время", "Центр шторма" - сущности)
• Погода (температура, ветер, давление, влажность)
• Телеметрия (напряжение, ток)
• Сообщения (от кого-то кому-то), аналог SMS
• Широковещательные сообщения (бюллетени, новости, объявления)
• Запросы (к станциям, напрямую) - заканчиваются символом "вопросительный знак" (?). Игнорируются шлюзами (приёмными гейтами) и ретрансляторами.
• Ответы (станций на запросы и любые сообщения)
• Статусы (например, Mic-E включен)
• иное.

Какие существуют программы для APRS?

• UI-View32 (Windows) - трекер, узел, шлюз или digi
• APRS-IS/32 (Windows) - трекер, узел, шлюз или digi
• UISS (Windows) - для проведения радиосвязей через международную космическую станцию
• Xastir (Linux) - для tnc, узла, шлюза или digi
• Direwolf (Windows, Linux) - может работать как APRS-трекер, приёмный шлюз или цифровой ретранслятор. В России допустима работа лишь под контролем оператора или rx-only gateway.
• aprsdigi - для организации репитера digi
• APRSdroid (Android) - для отправки своих координат в сеть APRS
• U2APRS (не работает под последними версиями Android)
• aprs · модуль языка Python для подключения к APRS с использованием TCP-IP (установка через PyPi).
• APRSISCE/32 (WinCE)

Что такое объекты APRS?

С помощью принципа объектов APRS, радиолюбитель может отметить на карте неживые сущности, то есть объекты - такие как лагерь, маяк, штаб-квартира, музей и т.п. В США иногда обозначают центр природной стихии - урагана. Можно рассчитывать расстояние до объекта так же как до другой радиостанции.

Источники:

http://www.aprs.org/doc/APRS101.PDF

http://www.aprs.org/aprs11/SSIDs.txt

http://aprs.gids.nl/uidigi/protocol.txt

http://www.aprs.org/ansrvr.html

https://www.dxzone.com/catalog/Software/APRS/

https://base.garant.ru/70263118/ - Приказ №184 от 26.07.2012

https://digital.gov.ru/ru/documents/4725/ - Приказ №156 от 07.05.2015

Приказ №572 от 17.11.2016

http://www.ax25.net/kiss.aspx

https://destevez.net/2016/06/kiss-hdlc-ax-25-and-friends/

http://www.aprs.net/vm/DOS/MICE.HTM

Похожие публикации

Автономные трекеры и Digi для системы APRS

Опыт использования APRSdroid с радиостанцией BaoFeng

APRS кабели для Baofeng UV-5R: два варианта

APRS через TCP-IP

Использование DireWolf совместно с Xastir вместо soundmodem