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A.P.R.S
APRS deriva da Automatic Position Reporting System, inventato da Bob Bruninga WB4APR, al TAPR/ARRL Digital Communication Conference del 1992.
APRS è un protocollo di comunicazione a
pacchetti. Utilizzato per mezzo di RTX,TNC,GPS e software specifici, oppure
tramite RTX dedicat,i permettendo agli Om di localizzare e visualizzare automaticamente
la posizione di stazioni radioamatoriali, informazioni meteo, d'emergenza e
informazioni di vario genere che possono essere rappresentate su mappe specifiche
con l'ausilio di diversi simboli.
Sono inoltre possibili, lo scambio di brevi messaggi, la richiesta
e l'invio di informazioni dettagliate direttamente alle stazioni
attive in quel determinato momento. I riferimenti software
menzionati in questa pagina corrispondono all'utilizzo di Ui-View
di G4IDE.
Particolarità dell'A.P.R.S sono:
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Le possibilità offerte dal software Ui-View sono molteplici, ad esempio vi é la possibilità di connettersi direttamente ad Internet, e tramite server APRS creare dei veri e propri Gateways RF<>INET trasportando cosí le informazioni laddove non vi é copertura RADIO, é anche possibile filtrare le informazioni in entrata dalla RETE, evitando in questo modo di generare QRM inutile nel traffico locale (infatti non ha alcun senso immettere in RF informazioni provenienti dall'esterno della propria nazione o zona).
L' APRS utilizza i pacchetti non connessi <<UI>> dell'AX.25. Ciò vuol dire i pacchetti APRS vengono inviati a tutti utilizzando il protocollo AX.25. Per poter aumentare il percorso dei pacchetti vengono utilizzati i digipeater che sono a tutti gli effetti dei ripetitori digitali. Per poter instradare i pacchetti attraverso un percorso ben definito è necessario indicare al pacchetto stesso i vari digipeater che deve attraversare per raggiungere la destinazione o la massima portata conosciuta.
Questo si ottiene con il comando UNPROTO, come nel seguente esempio:
>UNPROTO APRS Via Call1,Call2,Call3, ...
Dove il termine "APRS" è virtuale nel senso che non indica nulla al pacchetto stesso mentre "Via" è una parola chiave e "Call1,Call2,Call3, ..." sono gli indicativi dei digipeater che il pacchetto deve attraversare.
Questa impostazione fa in modo che un pacchetto spedito dalla stazione che trasmette sia ripetuto a turno da ciascun ripetitore digitale. Ogni volta che un digipeater ripete un pacchetto il callsign di quel ripetitore viene marcato con un asterisco in modo che solamente il ripetitore successivo (nella lista) ripeterà lo stesso pacchetto. Questo modo di funzionamento implica che la stazione trasmittente deve essere in grado di conoscere esattamente tutti i digipeater che il pacchetto originato dovrà attraversare per giungere a destinazione.
L'APRS, invece, per poter soddisfare la necessità di poter essere utilizzato in situazioni di emergenza e non prevedibili, non può conoscere ovviamente i digipeater che impegnerà. Per questo motivo TUTTE le STAZIONI APRS hanno nel percorso UNPROTO un nome di digipeater generico: RELAY. In questo modo una stazione può usare qualsiasi altra stazione come digipeater semplicemente indirizzando i pacchetti VIA RELAY. L'impiego di questa forma di digipeating generico (RELAY), una stazione mobile o una nuova stazione non è obbligata a conoscere nulla in anticipo della topografia di rete nella zona in cui sta operando per poter "vedere" i nodi adiacenti. Nell'arco di 10 minuti Max.di tempo di ascolto sulla frequenza APRS la stazione è in grado di vedere sulla mappa tutte le stazioni ed i digipeater della zona, e l'operatore può quindi inserire nel percorso UNPROTO i callsign esatti dei degipeater ascoltati, o che vuole attraversare in modo da limitare il QRM ( noise ).
In modo del tutto similare lavora un altro tipo di digipeater generico. Il digipeater WIDE.
In questo caso, la copertura radio di un'intera area deve essere affidata solamente un ripetitore che nel protocollo APRS assume l'alias di WIDE.
Un digipeater con l'alias di WIDE, quindi, deve essere posizionato nel punto più alto possibile della zona da coprire.
E' molto importante che la rete APRS cresca e maturi con ripetitori digitali fissi e ben conosciuti dalle stazioni locali, quindi tutti gli operatori APRS che attivano una stazione fissa non devono utilizzare i nomi generici di RELAY o di WIDE nel loro percorso UNPROTO.
Benché è normale per le stazioni mobili utilizzare il percorso RELAY,WIDE il percorso RELAY solo in rari casi deve essere utilizzato dopo il primo salto, e mai dopo WIDE.
Quindi, ad esempio, MAI usare:
E' bene ricordare che qualsiasi pacchetto inviato Via RELAY verrà ripetuto da tutte le le stazioni APRS che lo ascoltano; utilizzare un percorso tipo RELAY,RELAY congestionerebbe il canale con un traffico eccessivo.
Anche se, generalmente, il digipeating non è una buona soluzione per le connessioni di livello 2 dell'AX.25, è una tecnica ideale in applicazioni APRS che utilizzano solo frame UI. Inoltre il ciclo di trasmissione su un canale APRS è relativamente basso e ne permette la condivisione anche con altre applicazioni a patto che non si occupi completamente il canale. Ad esempio mentre può essere accettata la condivisione con l'accesso alle Mail Box Personali PBBS, dal momento che i messaggi PBBS vengono spediti alla velocità di battuta di tastiera, non possono essere accettate le connessioni per lo scarico di mail o altri modi di tipo CONNESSO, come l'email forwarding, il file transfer ed il DX Cluster ( per uso esclusivo amatoriale ).
I digipeater APRS che coprono vaste aree (WIDE) devono essere separati tra loro il più possibile, in modo da assicurare la massima copertura radio con il minino numero di salti. Questo, però, non preclude l'impiego di eventuali RELAY necessari per coprire zone d'ombra o zone negative in generale per il digipeater WIDE. Questi ultimi, infatti, forniscono il primo salto (VIA RELAY) per tutte le stazioni mobili verso il digipeater principale WIDE.
Dal momento che i ripetitori WIDE sono installati in posizioni geografiche eccellenti, non devono solamente essere dedicati alla funzione di collegamento della rete verso altre aree ma devono anche avere l'alias RELAY necessario per il collegamento delle stazioni mobili o per le nuove stazioni. Versioni recenti di firmware per TNC permettono l'impiego di più alias. Una configurazione di WIDE-RELAY che formano un "backbone" per il collegamento a lunga distanza dovrebbe essere realizzata distanziando gli WIDE almeno di 50/80 Km o più in funzione della topologia locale, comunque devono ascoltarsi l'un l'altro. Come già detto le stazioni mobili utilizzano il percorso RELAY,WIDE in modo da non doversi preoccupare di chi ripeterà il loro pacchetto, sia una stazione fissa RELAY oppure un WIDE.
Con la disponibilità di nuovi TNC che offrono la possibilità di usare quattro alias e dispongono dell'algoritmo di sostituzione del callsign, è possibile usare anche l'alias TRACE. Anche se tutti i quattro alias sono trattati alla stessa maniera, l'uso di TRACE ha alcuni importanti vantaggi:
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ATTENZIONE: le stazioni fisse che raggiungono 2 o più WIDE non devono mai usare tre callsign generici RELAY/WIDE in una singola riga, e il RELAY non deve essere posizionato in nessuna altra parte del percorso se non all'inizio della lista. E' possibile usare anche più TRACE ma, se non è indispensabile, è inutile indurre traffico non necessario al di là della zona di interesse. Benché i percorsi generici sono normali per le stazioni mobili, deve essere posta particolare attenzione se in una particolare zona è previsto un grande addensamento di stazioni APRS mobili che usano il percorso generico RELAY,WIDE poiché ciascuna ripeterà il pacchetto dell'altra! In un caso del genere sarà necessario consigliare una variazione del percorso UNPROTO togliendo il RELAY.
Un suggerimento sul come settare le stazioni mobili è il seguente:
Stazione con potenza 1-5 watts:
Stazione con potenza superiore:
produrrà 2 salti in tutte le direzioni e 4 salti ulteriori nelle direzioni di call3 e call4.
Durante una prima realizzazione di una rete APRS alcune stazioni fisse ben posizionate sul territorio possono operare temporaneamente come WIDE. Per fare questo basta configurare il TNC con WIDE.
ATTENZIONE: configurare MYAlias con WIDE non funziona perché se si attiva il programma APRS (WinAPRS o UI-View) questo parametro viene forzato a RELAY.
E' bene non configurare MYCALL con il valore WIDE a patto di averlo concordato con tutti coloro che operano in APRS nella zona. Il motivo principale è che molti WIDE nella stessa zona generano un QRM ( noise )che può portare alla congestione del canale.
Se si opera come WIDE è necessario mettere nel messaggio di beacon che contiene anche le coordinate della stazione il carattere \ "backslash" come separatore tra Longitudine e Latitudine in modo da ottenere la visualizzazione di digipeater nelle mappe degli operatori APRS.
(Questa è una particolarità dei TNC di nuova generazione che ciascun produttore ha implementato con proprie caratteristiche specifiche)
Il digipeating generico WIDEn-n ripete semplicemente TUTTI i pacchetti inviati VIA WIDEn-n, ma solamente UNA VOLTA!.
Su questo tipo di digipeater viene mantenuta una copia (oppure il checksum) del pacchetto ripetuto per almeno 30 secondi, e ciascun nuovo pacchetto viene comparato con quelli già trasmessi (nel periodo di 30 secondi) in modo da evitare la duplicazione di pacchetti già trasmessi.
Questo tipo di digipeating elimina completamente la ripetizione di pacchetti già trasmessi causata da un percorso generico come WIDE,WIDE,WIDE. In un caso come questo, infatti, un tale percorso genererebbe 3x3x3 ovvero 27 duplicazioni del pacchetto. Mentre in una rete con un digipeater WIDEn-n si avrebbero solamente 3 ripetizioni.
Numero dei salti (hop).
In un digipeating WIDEn-n, "n" rappresenta il numero dei salti. Ciascun digipeater che ripete un pacchetto decrementa il WIDE-SSID di uno. In questo modo la parte -n raggiunge lo zero, mentre la parte WIDEn indica il numero dei salti (digipeater) che il pacchetto ha effettuato per raggiungere la destinazione. Ad esempio è possibile che un pacchetto previsto per un collegamento a lunga distanza o per un evento particolare utilizzi un percorso WIDE7-7, ma un utente locale può usare un percorso WIDE2-2 per limitare il QRM ( noise )indotto.
TRACEn-n
E' da notare che nel momento in cui WIDEn-n raggiunge WIDEn-0 il destinatario non ha alcuna idea da dove è partito il pacchetto a lui destinato. Ma, se il digipeater che ha trasmesso il pacchetto WIDEn-n supporta anche il modo TRACEn-n, durante il suo viaggio il pacchetto non solo subisce il decremento della parte -n di WIDEn ma, per ogni salto, viene inserito il MYCALL del digipeater che lo ha ripetuto. In questo modo, però, il pacchetto che arriva conterrà un quantitativo di dati superiore al normale (contiene infatti tutti i nominativi dei digipeater che hanno ripetuto il pacchetto). Anche se questa modalità è molto utile, per contro si ha un aumento non indifferente della dimensione del pacchetto ripetuto e dovrebbe essere impiegata solamente nei pacchetti riservati ai messaggi.
I comandi TNC richiesti.
Per permettere il funzionamento di quanto descritto è necessario disporre di comandi dedicati a queste funzioni:
>MYFlood1/2: Simile a MYAlias permette di impostare il callsign da utilizzare per l' instradamento WIDEn-n, Normalmente WIDE e TRACE.
>HOPLimit: questo è un parametro SYSOP che deve essere utilizzato per impostare il massimo numero di salti permesso ad un pacchetto in una data rete. Anche in questo caso il numero massimo di salto è di 7, dal momento che il bit superiore dell'SSID è riservato per usi futuri. Tutti gli operatori di digipeater devono essere sensibilizzati per impostare il minor numero di salti possibile in un dato percorso.
>AGELimit: il digipeating WIDEn-n deve mantenere in memoria, per un breve periodo, una copia di tutti i pacchetti ripetuti (oppure un checksum di questi) in modo da comparare questi valori con i pacchetti ascoltati ed assicurare una ulteriore ripetizione di pacchetti già ripetuti. Il parametro AGELimit determina per quanto tempo devono essere mantenuti in memoria i pacchetti ripetuti per poterli comparare con quelli ascoltati. Se questo tempo è troppo lungo si otterrà una lista grande (a scapito della memoria impiegata), se troppo corto si corre il rischio di propagare ancora pacchetti già trasmetti con il rischi di andare in "loop". In un canale a 1200 baud un valore appropriato è di 30 secondi.
Esempio di stringa digipeating
20:31:04R IW2EYW>TURYQ9,IW1ELO-11*,IW1EVR-11*,HB9FBP*,IW1EVR-11*,TRACE7-3,APRS <UI Len=22>:
Qualsiasi apparato radio ricetrasmittente
moderno è teoricamente utilizzabile per il traffico APRS.
Per il traffico amatoriale si dovrà utilizzare la
frequenza internazionale di 144.800 MHz in FM o le porzioni
di banda stabilite dai regolamenti IARU per il traffico digitale
in HF.
Normalmente le operazioni standard
di utilizzo prevedono apparati VHF/UHF/SHF in FM canalizzati e non.
Potranno essere utilizzati, unitamente a TNC adatti per il
traffico a pacchetti in HF, anche apparati SSB con funzione
di GATEWAY per traslare il traffico locale verso aree geograficamente
lontane oppure collegamenti via TCP/IP con identica funzione
per traslare verso internet.
Preferibilmente l'apparato radio dovrà essere predisposto di connettore separato per Microfono/Altoparlante per la connessione al TNC in particolare se monocanale per utilizzo misto Fonia/APRS.
Il protocollo APRS è attualmente implementato nel firmware di 2 apparati radio prodotti da Kenwood in grado di operare secondo gli standard specificati.
Detti apparati contengono all'interno
un TNC per traffico Packet Radio implementato su protocollo AX25 a 1200
bps ( standard APRS ) e a 9600 bps per comunicazioni digitali
su rete a pacchetti.
Sono disponibili e predisposte anche prese per connettersi
ad una unità GPS esterna e ad un PC risolvendo
in questo modo qualsiasi problema relativo alla messa in
funzione del sistema e all'eventuale necessità di
interscambio delle periferiche durante le fasi di manutenzione.
Se non vengono utilizzati apparati radio Kenwood come precedentemente indicato, sarà necessario aggiungere esternamente un TNC con funzione di "modem radio" in grado di eseguire le operazioni di tx dei dati digitali prodotti al GPS e di rx dei dati provenienti dalle altre unità del sistema.
Sono disponibili sul mercato molteplici TNC professionale e amatoriali in grado di interfacciarsi con l'apparato radio RX/TX attraverso un collegamento con altoparlante/microfono.
Affinchè i mezzi mobili possano essere identificati e ne sia visualizzata la loro posizione sulla mappa della stazione di controllo, sarà necessario che gli stessi siano dotati di una unità GPS in grado di determinare in tempo reale le coordinate geografiche del mezzo e di inviarle al TNC perchè siano trasmesse dal RX/TX di bordo.
Il mercato è in grado di fornire molteplici soluzioni che vanno da un economico sistema GPS in contenitore stagno con uscita in standard NMA di ridottissime dimensioni da applicare al lunotto della vettura o quello dotato di antenna preamplificata per zone di difficile copertura satellitare.
Sono inoltre disponibili sistemi GPS di livello superiore con antenna esterna e cartografia in grado di fornire all'utente del mezzo mobile, oltre che la mappatura dell'area d'utenza e la sua attuale posizione in forma grafica, anche l'esatta indicazione della posizione degli altri utenti del sistema che appariranno sul display del GPS con il loro codice di identificazione come waypoint.
N.B. Per l'uso del GPS ai fini del sistema APRS è necessario solamente che vengano trasmesse le coordinate geografiche del mezzo. Le ulteriori funzionalità del sistema GPS installato avranno solamente scopo locale.
Si ringrazia I2SDD, Ugo per la gentile concessione nel divulgare in parte questo documento.