APRS

Automatic Packet Reporting System (APRS) — аўтаматычная сістэма пакетных паведамленняў, гэта адмысловы тып пакетнай радыёсувязі ў радыёаматарскай службе. Яна ўяўляе сабой абмен лічбавымі паведамленнямі і перадачу даных у рэальным часе на пэўнай тэрыторыі. Даныя могуць уключаць у сябе каардынаты у глабальнай сістэме пазіцыянавання (GPS), тэлеметрыю метэастанцыі, тэкставыя паведамленні, аб’явы, запыты і іншае. Даныя APRS могуць быць адлюстраваны на карце, якая можа паказваць станцыі, аб’екты, шляхі перасоўвання рухаючыхся аб’ектаў, метэаралагічныя станцыі, звесткі для пошуку і ратавання і вынікі пеленгацыі. Даныя APRS звычайна перадаюцца на адной агульнай частаце (у залежнасці ад краіны) і могуць паўтарацца лакальна лічбавымі рэтранслятарамі (digipeaters) для ўсеагульнага карыстання. Акрамя таго, усе такія даныя, як правіла, трапляюць у інтэрнэт-сістэму APRS (APRS-IS) праз прыёмнікі, падключаныя да інтэрнэту (IGate) і распаўсюджваюцца па ўсім свеце для ўсеагульнага і неадкладнага доступу. Даныя, атрыманыя праз радыё або інтэрнэт усімі карыстальнікамі могуць аб’ядноўвацца на знешняй карце для пабудовы карціны ў рэальным часе. APRS распрацоваўся з канца 1980-х гадоў Бобам Брунінгам (Bob Bruninga), пазыўны WB4APR, які з’яўляўся старэйшым інжынерам-даследчыкам Ваенна-марской Акадэміі ЗША. Ён падтрымліваў галоўны вэб-сайт APRS да сваёй смерці ў 2022 годзе. Абрэвіятура «APRS» паходзіць ад яго пазыўнога.

Гісторыя

Першая версія APRS была распрацавана Бобам Брунінгам на камп’ютары Apple II у 1982 годзе. Яна выкарыстоўвалася для адлюстравання месцазнаходжання на карце караблей паводле іх кароткахвалевых паведамленняў. Першае выкарыстанне APRS адбылося ў 1984 годзе, калі Боб Брунінга распрацаваў больш удасканаленую версію на камп’ютары Commodore VIC-20 для адсочвання стану каней падчас 160 кіламетровай гонкі з дапамогай радыёхваляў. На працягу наступных двух гадоў Брунінга працягвае развіваць тое, што цяпер мае назву CETS (аўтаномная сістэма аварыйнага трафіку). Ад пачатку 1990-х гадоў CETS, ужо вядомая як аўтаматычная сістэма перадачы інфармацыі пра месцазнаходжанне (APRS), працягвае развівацца ў яе цяперашнім выглядзе. З распаўсюджваннем тэхналогіі GPS, тэрмін "Position" (месцазнаходжанне) быў зменены на "Packet" (пакет), каб лепш апісаць магчымасці сістэмы і спосабы яе выкарыстання па-за рамкамі простага прадстаўлення пазіцыі.

Агляд сеткі

APRS уяўляе сабой пратакол лічбавай сувязі для абмену інфармацыяй паміж вялікай колькасцю станцый на вялікай тэрыторыі. Як шматкарыстальніцкая сетка перадачы даных яна моцна адрозніваецца ад звычайнай пакетнай радыёсувязі. Замест выкарыстання сталых патокаў даных паміж станцыямі, злучанымі паміж сабой у выглядзе пункт-пункт калі пакеты перадаюцца паўторна ў выпадку памылак, APRS працуе у бязадрасным рэжыме з выкарыстаннем ненумераваных пакетаў AX- 25. APRS пакеты перадаюцца для ўсіх іншых станцый. Пакетныя рэтранслятары, так званыя дыджыпітэры (digipeaters), ўтвараюць аснову сістэмы APRS і выкарыстоўваюць тэхналогію назапашвання і перадачы для рэтрансляцыі пакетаў. Усе станцыі працуюць на адным і тым жа радыёканале і пакеты перадаюцца па сетцы ад дыджыпітэра да дыджыпітэра далей ад іх пункту паходжання. Усе станцыі ў зоне радыёахопу кожнага дыджыпітэра атрымліваюць той самы пакет. На кожным дыджыпітэры шлях (path) пакета змяняецца. Пакет будзе паўтарацца толькі праз пэўную колькасць дыджыпітэраў - рабіць скачкоў (hops) - у залежнасці ад налад «PATH» у ім. Дыджыпітэры адсочваюць пакеты, якія яны перасылаюць на працягу пэўнага перыяду часу, такім чынам прадухіляючы дубліраванне пакетаў. Гэта перашкаджае бясконцай цыркуляцыі пакетаў у аднарангавых сетках. У рэшце, большасць пакетаў трапляе ў APRS Internet Gateway (IGate) адкуль пакеты накіроўваюцца ў інтэрнэт-APRS сістэму (дзе пакеты-дублікаты, пачутыя іншымі Igates адкідаюцца) і становяцца даступнымі ўсім карыстальнікам сервероў APRS-IS або інтэрнэт-сайтаў, распрацаваных на іх аснове. Здавалася б, што выкарыстанне нязвязаных і ненумераваных пакетаў без пацверджання і паўторнай перадачы на агульным, а часам і перагружаным канале прывядзе да зніжэння надзейнасці сістэмы і страты пакетаў, але гэта не так, таму што пакеты перадаюцца для ўсіх і шмат разоў паўтараюцца кожным дыджыпітэрам. Гэта азначае, што ўсе дыджыпітэры і станцыі ў радыёабсягу атрымліваюць копію пакетаў, а затым ажыццяўляюць іх перадачу ўсім астатнім дыджыпітэрам і станцыям у межах іх радыёахопу. Канчатковым вынікам з'яўляецца тое, што пакеты множацца больш, чым яны будуць страчаныя. Такім чынам, пакеты часам можна пачуць на некаторай адлегласці ад станцыі адпраўлення. Пакеты могуць быць рэтрансляваныя на дзясяткі ці нават сотні кіламетраў, у залежнасці ад вышыні і рангу дыджыпітэраў на вызначанай тэрыторыі. Пры перадачы пакет дубліруецца столькі разоў, колькі магчыма, выкарыстоўваючы ўсе даступныя шляхі адначасова, пакуль колькасць «скачкоў» дазволеных устаноўкай шляху пакета не сканчаецца.

Тыпы пакетаў і аб’екты на карце

Праз APRS праходзіць шмат тыпаў пакетаў. Яны могуць несці інфармацыю пра месцазнаходжанне аб’екта, стан аб’екта, статус, паведамленні, запыты, метэазводку, тэлеметрыю. Пакет можа ўтрымліваць каардынаты аб’екта, сімвал, які будзе адлюстроўвацца на карце і мноства дадатковых палёў для вышыні, курса, хуткасці, выпраменьванай магутнасці, вышыні антэны над узроўнем мора , каэфіцыента ўзмацнення антэны і галасавой частаты. Пазіцыі фіксаваных станцый настроены ў праграмным забеспячэнні APRS. Рухомыя станцыі (партатыўныя або мабільныя) аўтаматычна атрымліваюць сваю інфармацыю аб пазіцыі ад прыёмніка GPS, падключанага да APRS абсталявання. Адлюстраванне на карце гэтай інфармацыі палягчае зносіны паміж карыстальнікамі сістэмы APRS, як пры нармальнай эксплуатацыі так і ў аварыйных сітуацыях. Любы аб'ект можа выкарыстоўваць адзін з некалькіх соцень знакаў або сімвалаў канкрэтнага стандарту. Кожны знак на карце APRS можа адлюстроўваць некалькі атрыбутаў аб’екта і адрознівацца па колеры, або іншымі спосабамі. Акрамя тыповых значкоў, якія абазначаюць фіксаванае месцазнаходжанне (сімвал дома) і мабільны (сімвал аўтамабіля), ёсць значкі станцыі надвор'я (сімвал WX), дыджыпітэр (сімвал зоркі), IGate Station і TCP/IP, станцыі E-MAIL (з дапамогай якой можна адправіць кароткае паведамленне па электроннай пошце), грамадзянскай абароны, выратавальных сродкаў, сістэмы RTX Kenwood і да т.п. Ёсць таксама значкі для «аб'ектаў», зарэгістраваных у пэўнай вобласці, такія як: аматарскі рэпіцер, лакальны лічыльнік трафіку дадзеных, крушэнне, эпіцэнтр землятрусу, мясцовыя ўмовы надвор'я і г.д.).

Пакет APRS і яго маршрут

Маяк (ідэнтыфікацыйны сігнал), што перадаецца праз рэгулярныя прамежкі часу з APRS станцый — пакет свабоднага фармату. Гэта дазваляе кожнай станцыі аб'явіць аб сваёй бягучай дзейнасці або кантактную інфармацыю або іншую інфармацыю ці дадзеныя для непасрэднага выкарыстання. Пакет можа быць ужыты для тэкставых паведамленняў, бюлетэняў, аб'яваў ці нават пасланняў электроннай пошты. Ён таксама прыдатны для двухпунктавай перадачы паведамленняў, аб’яваў або лістоў электроннай пошты. Аб'явы і паведамленні апрацоўваюцца адмысловым чынам, збіраюцца ўсімі ўдзельнікамі сістэмы, таксама яны могуць рабіць дадаткі, захоўваючы пастаянна абноўленную аб'яву. Усе паведамленні APRS дастаўляюцца ў прамым эфіры ў рэжыме рэальнага часу да анлайн-карэспандэнтаў. Паведамленні не захоўваюцца, але паўтараюцца, пакуль ня скончыцца іх шлях. Дастаўка гэтых паведамленняў з'яўляецца глабальнай, паколькі APRS-IS размяркоўвае ўсе пакеты для ўсіх іншых APRS Igate ў свеце, і пакет фактычна вернецца праз радыёэфір праз любы Igate, які знаходзіцца каля меркаванага карэспандэнта.

Паведамленні могуць быць адпраўлены таксама па электроннай пошце. Гэтыя паведамленні ў рэжыме рэальнага часу APRS-IS накіроўвае на WU2Z Email рухавік, які перасылае іх па стандартнаму пратаколу электроннай пошты ў інтэрнэце. Глабальная сетка WinLink 2000 таксама падтрымлівае электронную пошту APRS.

Станцыі, удзельнікі сістэмы, каб перадаць інфармацыю праз сетку, выкарыстоўваюць метад маршрутызацыі, які называецца кірунак ("path"). У тыповай пакетнай сетцы станцыя будзе выкарыстоўваць "path" вядомых станцый, на прыклад «via n8xxx,n8ary». Гэта прыводзіць да таго, што пакет будзе паўтарацца праз дзве станцыі, перш чым спыніцца. У APRS рэтранслятарамі прысвойваюцца агульныя пазыўныя, што забяспечвае больш аўтаматычную працу.

Як ужо згадвалася, пакет, які перадаецца кожнай APRS радыёстанцыяй (радыёмаяк), змяшчае разнастайную інфармацыю, у тым ліку і каманду, якая рэгулюе распаўсюджванне па радыёканале, гэта значыць, на колькі (ці якія) станцыі будуць яго паўтараць для таго, каб пакрыць больш ці менш буйныя адлегласці. Гэтыя каманды называюцца RELAY і WIDE (або TRACE замест WIDE).

Для таго, каб атрымаць надзейнае злучэнне, вы павінны правільна ўсталяваць каманды кірунку (RELAY / WIDEn-n / TRACEn-n), што дазваляе вашым пакетам паўтарацца праз колькасць «n» станцый і/або дыджыпітэраў, якія яго атрымліваюць.

Ніжэй прыведзены прыклады радку ідэнтыфікацыі пакета з камандамі шляху, згаданымі вышэй (DigiPath): УВАГА: Каманды DigiPath, адзначаныя ніжэй, лічацца састарэлымі ў Амерыцы з 2004 года, а таксама ў Еўропе з кастрычніка 2009 года, але яны па-ранейшаму важныя для разумення механізму працы APRS сеткі.

11:30т EW2XY> APRS, RELAY, WIDE

Час і пазыўны (EW2XY), пакет перадаецца ў рэжыме RELAY WIDE. RELAY гэта каманда запыту таго, што ваш пакет будуць рэтрансляваць станцыі, устаноўленыя ў якасці лічбавых рэтранслятараў рэлейнага тыпу. Гэтыя рэтрансляцыйныя станцыі, як правіла, станцыі на малой вышыні з дрэнным радыусам пакрыцця. Кожная рэтрансляцыйная станцыя атрымае наш пакет і будзе рэтрансляваць, паўтараючы яго, прастаўляючы ідэнтыфікатар сімвала ў радку пакета аб паспяховым паўтарэнні.

11: 31R EW2XYU> APRS, RELAY*, WIDE

Час ажыццяўлення прыёму і пазыўны перад камандай «RELAY*» паказвае, што пакет, які нясе сігнал ідэнтыфікацыі ўжо паўтораны рэтрансляцыйнай станцыяй. Так што цяпер ён будзе паўтарацца з наступных WIDE станцый. Дыджыпітэры тыпу WIDE, як правіла, размешчаны на значных вышынях і пакрываюць вялікія адлегласці (часам больш за 100 км). Радок пакета пасля таго, як ён быў паўтораны станцыяй тыпу WIDE:

11: 32Т EW2XYU> APRS, RELAY*, WIDE*

У гэтым выпадку наш сігнал быў паўтораны 2 разы (г.зн. адзін раз праз RELAY мясцовых станцый, а затым, праз станцыю тыпу WIDE) Каманда WIDE таксама можа быць заменена камандай TRACE. Вось як можа выглядаць радок «RELAY, TRACE» у пакеце для тых, хто яго атрымлівае:

11: 32R EW2XY> APRS, EW6DLY *, * EW6CPK

Гэта азначае, што пакет ад EW2XY прыбыў да адрасата праз станцыі EW6DLY і EW6CPK, якія яго паўтарылі. Звярніце ўвагу, што на самой справе нават каманда RELAY мае ўласцівасць, каб паказаць імя рэтрансляцыйнай станцыі, калі гэта дазваляе аператар станцыі. Можна, да каманды WIDE дадаць дадатковую інфармацыю, якая можа вызначыць магчымасць перасоўвання пакетаў праз шматразовае паўтарэнне па ўсіх напрамках. Ніжэй прыклад каманднага радка пакета, які дазваляе множныя паўторы на вялікіх адлегласцях (сотні кіламетраў):

11: 32Т EW2XY> APRS, RELAY, WIDE7-7

У гэтым выпадку наш сігнал будзе паўтарацца, найперш праз усе мясцовыя станцыі RELAY за адзін раз, а затым праз 7 паўтораў WIDE (WIDE7-7), у агульнай колькасці прынамсі 8 скачкоў ва ўсіх напрамках. Як ужо адзначалася вышэй, у апошні час для APRS аператараў па ўсім свеце было прапанавана не выкарыстоўваць каманду RELAY, якая стварае надмернасць непатрэбнага паўтарэння пакетаў. Ім таксама прапануецца выдаліць налады, якія выклікаюць паўтор на занадта вялікіх адлегласцях, каб рэзка паменшыць лік паўтораў ланцуга (выкліканую, напрыклад, WIDE7-7 і TRACE7-7) для таго, каб прадухіліць засмечанне радыёабмену пры спробе дабрацца да аддаленых станцый. Новыя каманды, якія прапаноўваюцца замест старых гэта WIDE1-1 і WIDE2-1 замест RELAY ці WIDE2-2 замест TRACEn-n. Прыклад радка пакета з вышэй згаданымі камандамі:

EW2XY> APRS, WIDE1-1, WIDE2-2

У гэтым выпадку маяк EW2XY будзе паўтарацца адзін раз (WIDE1-1) мясцовым дыджыпіцерам, а затым прынамсі 2 разы (WIDE2-2) станцыяй WIDE тыпу. Са з’яўленнем новых «разумных» ТNС, станцыі могуць мадыфікаваць каманду «WIDE» у «WIDEn-N» атрымліваецца, што пакеты з кірункам WIDE2-2 будуць паўтарацца праз першую станцыю як WIDE2-2, але потым кірунак будзе зменены да WIDE2-1 для наступнай станцыі. Пакет перастае рэтранслявацца калі «-N» частка кірунку дасягае «-0» . Гэты новы пратакол выклікаў знікненне з выкарыстання каманд RELAY і WIDE.

SSID

Пры выкарыстанні графічнага рэжыму APRS (гэта значыць, з дапамогай камп’ютара), ужыванне суфіксу SSID з’яўляецца карысным для правільнай маршрутызацыі паведамленняў. EW1AAA-3 і EW1AAA-9 не супадаючыя станцыі.EW1AAA-3 метэастанцыя у той час як EW1AAA-9 з'яўляецца мабільнай станцыяй. У сістэмах, дзе не ўяўляецца магчымым адлюстраваць малюнак, (напрыклад, з выкарыстаннем GPS ў якасці дысплея) гэта можа быць неабходна для ідэнтыфікацыі станцый. SSID — гэта лічба, якая змяшчаецца пасля сталага пазыўнога станцыі. Так, напрыклад, пазыўны ЕW6CP з наступным SSID-9 азначае, што аператар у мабільнай станцыі (ЕW6CP-9). Такім чынам, сістэма APRS дазваляе выкарыстоўваць наступныя SSID:

Код	Апісанне
0 (SSID не выкарыстоўваецца)	асноўная станцыя, як правіла, фіксаваны
1-4	дадатковая станцыя, Digi, WX, і г.д.
5	станцыі DSTAR, Iphone, Android, WindowsPhone, Blackberry, Samsung, планшэт і г.д.
6	спецыяльныя мерапрыемствы, спадарожнікі, кемпінг і г.д.
7	партатыўныя рацыі або іншыя радыёперадаючыя партатыўныя прылады
8	караблі, марскія судны
9	аўтамабільныя (з прыладамі APRS)
10	Інтэрнэт-станцыі (без RTX), Igates, EchoLink, WinLink, AVRS, APRN і г.д.
11	паветраныя шары, лятаючыя аб’екты
12	APRStt, DTMF, RFID прылады, прылады без APRS і г.д.
13	метэастанцыі (станцыі WX)
14	грузавік (грузавыя аўтамабілі, фургоны)
15	дадатковая станцыя, DIGI, Wireless, WX, і г.д .

APRS-IS

APRS-IS (APRS-Internet Service) з'яўляецца часткай сеткі APRS, якая працуе цалкам у інтэрнэце. Яна складаецца з мноства сервераў:

• Галоўныя серверы, так званыя core - дзевяць сервераў у свеце;
• Прамежкавыя серверы, так званыя hub - выконваюць ролю пасярэдніка паміж галоўнымі серверамі і рэгіянальнымі серверамі другога ўзроўню;
• Рэгіянальныя серверы другога ўзроўню, так званыя Tier2 — атрымліваюць і адпаведна фільтруюць пакеты ад IGate, а таксама ад падключаных карыстальнікаў, якія не могуць выкарыстоўваць радыёсеткі. Гэтыя дадзеныя перадаюцца на асноўныя серверы. Імя кожнага сервера, афіцыйна уключанага ў сетку, пачынаецца з прэфікса T2 (абрэвіятура ад Tier2), напрыклад, T2POLAND, T2RUSSIA. У свеце афіцыйна працуе 83 рэгіянальныя серверы;
• Рэгіянальныя адрасы, так званыя "rotate", якія перанакіроўваюць пакет на выпадковы сервер другога ўзроўню. Кожны з пяці адрасоў прызначаны для карыстальнікаў на пэўным мацерыку/кантыненце. Гэта забяспечвае пастаяннае падтрыманне сувязі ў выпадку перагрузкі або збою сервера.

Тэхнічная інфармацыя

У найбольш распаўсюджаным выглядзе APRS транспартуецца з дапамогай пратаколу AX.25 пакетнай радыёсувязі, хуткасць патоку 1200 біт/с, мадуляцыя AFSK на частотах ў 2 -х метровым радыёаматарскім дыяпазоне (VHF). Некаторыя частоты сеткі APRS:

• 144,8 МГц — Еўропа, Расія, Паўднёвая Афрыка
• 145,175 МГц — Аўстралія
• 144,66 МГц — Японія
• 144.39 МГц — Паўночная Амерыка, Калумбія, Чылі, Інданезія, Малайзія
• 145,825 МГц — міжнародная касмічная станцыя.

Нізкаарбітальныя спадарожнікі (у тым ліку радыёаматарскія), як і міжнародная касмічная станцыя, могуць перадаваць даныя APRS. У некаторых краінах для працы APRS выкарыстоўваецца таксама і радыёаматарскі дыяпазон 70 см (хуткасць перадачы 9600 біт/с) і дыяпазон 11 м (СВ). APRS можна сустрэць таксама і на кароткіх хвалях (напрыклад 10,1476 МГц USB і 14,103 МГц LSB, хуткасць перадачы 300 біт/с).

Абсталяванне і праграмы

Для працы у APRS патрабуецца (у дадатак да допуску да ўдзелу ў радыёаматарскай службе):

1. крыніца даных (звычайна GPS прыёмнік)
2. модуль APRS
3. аматарская радыёстанцыя для 2-метровага дыяпазону або падключэнне да інтэрнэту
4. неабавязкова аматарская радыёстанцыя і кантролер тэрмінальнага вузла (TNC) для доступу да пакетнай радыёсувязі.

Існуе мноства прылад, якія дазваляюць працаваць у сетцы APRS. Гэта могуць быць як асобныя модулі TNC, так і камбінаваныя з GPS, працуючыя на адной частаце, «разумныя»ТNС або smart TNC і г.д.

Ёсць некалькі радыёстанцый на рынку, якія ўключаюць у сябе ўбудаваныя AX.25 кантролеры вузла тэрміналаў (TNC) і праграмнае забеспячэнне APRS і здольныя працаваць з або без выкарыстання знешняй прылады GPS. Такія, як Kenwood D700A, Kenwood D710, Kenwood TH-D7, Kenwood TH-D72, і Kenwood TH-D74, яны ўсё маюць ўбудаваны GPS-прыёмнік, Yaesu VX-8R і FTM-350R, а таксама Yaesu FT1D і FT2D, мабільны Yaesu FTM-400DE, Alinco DR-635T. Для таго, каб працаваць выключна з Інтэрнэту без выкарыстання трансівера, дастаткова камп’ютара з адпаведным праграмным забеспячэннем (напрыклад UI-VIEW, APRSISCE/32 для Windows і Xastir, DigiNed для Linux) і падключэнне да Інтэрнэту. Для мабільных прылад, такіх як мабільныя тэлефоны/КПК/планшэты прыдатныя для гэтых мэт такія праграмы, як APRS/CE для Windows Mobile або APRSDroid для Android.

Пашырэнне выкарыстання APRS і падобныя сістэмы

Пратакол APRS быў адаптаваны і пашыраны акрамя першапачатковай мэты і для розных іншых праектаў.

Сярод іх FireNet і PropNET.

FireNet — гэта інтэрнэт-сістэма, з выкарыстаннем пратаколу APRS і шмат чаго з кліенцкага праграмнага забеспячэння APRS для працы у выпадку пажараў, землятрусаў, экстрэмальнага надвор'я са значна большым аб'ёмам дадзеных, чым ёсць у класічнай сістэме APRS.

PropNET выкарыстоўвае пратакол APRS AX.25 і PSK31 для вывучэння распаўсюджвання радыёхваляў. PropNET станцыі перыядычна перадаюць на розных частотах інфармацыю аб месцазнаходжанні, магутнасці перадачы, вышыні, тыпу антэны, што дазваляе прымаючай станцыі выявіць змены ва ўмовах распаўсюджвання радыёхваляў.

Спасылкі

• aprs.org
• findu.com
• aprs.fi