APRS esittely

Luonnos artikkeliksi Vipuseen

Tämän artikkelin laajempi verkkoversio on osoitteessa: http://wiki.ham.fi/APRS_esittely

Mitä on APRS ?

APRS on radioamatööriharrasteen tietokone- ja internet-aikakauden muotoja. Siihen liittyy monenlaisia asioita joista saa omat hupinsa kaikista.

Sanan APRS selitetään nykyisin olevan lyhenne englanninkielisistä sanoista: Automatic Packet Reporting System, mutta alunperin se tuli kyllä kehittäjänsä Bob Bruningan kutsumerkistä (WB4APR.) P-kirjaimella on ollut selitteenä myös "Position", mutta kun systeemille on annettu paikkatiedottomia viestintäkäyttöjä, selitesanakin vaihtui.

APRS:ää käytetään luonteeltaan taktiseen ( eli "tilannekuva juuri nyt" ) käyttöön. Bruninga sanoo, että APRS on muutakin kuin paikkatietojen jakelua, mutta se "muu" eli pikaviestintä ei ole ihan triviaalia isommilla etäisyyksillä vaatien apua APRS-internet yhdyskäytäviltä.

APRS:llä voidaan tehdä monenlaisia asioita, kuten:

• Paikkatietoa liikkuvista asemista (yleensä autot, veneet)
• Paikkatietoa liikkumattomista paikoista, erilaisia "points of interest"
• Telemetriaa, eli mittaustietoa kiinnostavista asioista, kuten sääasemista
• Yhden tekstirivin yleisbulletiineja ja henkilöltä toiselle kulkevia viestejä (vrt. matkapuhelinverkkojen SMS)

Vaihtoehtoinen esitystapa:

APRS:llä voidaan välittää paikkatietoja, lyhyitä tekstiviestejä sekä telemetriatietoja. Paikkatietoja voidaan 
lähettää liikkuvista kohteista, kuten auto ja kiinteistä kohteista, kuten toistinasemat, qth:t ja muut kohteet.
Viestilähetyksiä voidaan käyttää mm. lyhyiden bulletiinitiedotteiden välittämiseen sekä viestien lähettämiseen 
toiselle radioamatöörille. Telemetriatietojen lähettämisessä voidaan lähettää lähes mitä tahansa mitattavaa tietoa, kuten
lämpötilaa, ilmanpainetta, jännitettä, tuulen suuntaa ja nopeutta. Nopeimmin näistä on yleistymässä paikkatiedon lähettäminen 
liikkuvasta kohteesta, useimmiten amatöörin oma auto - kotiväki näkee missä ukko luuraa ja vaihtoehtoisesti ukko voi
katsoa, mihin auto tuli jätettyä edellisiltana.

/oh1gwk

Siinä missä pakettiradion käyttö amatöörien välisessä suorassa viestinnässä on menettänyt merkitystään, halpojen GPS-paikantimien yleistyminen on luonut potentiaalia lähettää amatöörin liikkumisesta lyhyitä datasanomia radiolla ns. APRS-taajuudella. (Suomessa ja suurimmassa osassa Eurooppaa 144.800 MHz NBFM.)

Varsinaiseen APRS-toimintaan radioiden kanssa pääsee helpoimmin, kun löytää jonkin kapeakaista-FM-vastaanottimen jonka voi virittää taajuudelle 144.800 MHz ja kytkee sen nurkassa tomuttuneen vanhan pakettiradiomodeemin kuuntelemaan mitä datapaketteja kuuluu (AFSK 1200 baud). Seuraavaksi laittaa tietokoneeseensa jonkin lukuisista ohjelmista joilla voi katsella kuultuja APRS sanomia ja kuvata niitä karttapohjalla.

APRS ja koti-PC

TODO: PC ohjelmia ? Viite erillisiin artikkeleihin ?

APRS ja Internet

APRS:n suosiota on voimakkaasti kasvattanut 1990-luvulla alkunsa saanut APRS-internet välitinjärjestelmä, ns. APRS-IS. Sinne välitetään paikallisista radioverkoista kuultuja sanomia ja sieltä niitä sitten kerätään erilaisille mm. karttapalveluille. Esimerkkeinä:

• http://aprs.fi/
• http://www.findu.com/

Kotimainen OH7LZB:n   http://aprs.fi/   on varsin hieno esimerkki siitä mitä lisäpalveluita saadaan tehtyä. Esimerkiksi VaPePa:n toimintapaikalla on voi olla yksisuuntainen (vastaanottava) yhdyskäytäväasema ja nettiyhteys (vaikkapa 3G:llä). Lopputuloksena on mahdollisuus seurata etsintäpartioita karttapohjalla lähes reaaliajassa ja niin monella selaimella kuin mille löytyy nettiyhteydet. Lisäksi vaikkapa aluehälytyskeskus voi seurata samaa näkymää internetistä.

(oheiskuvitukseen screenshot aprs.fi:stä ja findu.com:ista ?)

Liikkuvan aseman tekeminen

Liikkuvalla APRS-asemalla tulisi olla jonkinlainen navigointilaite joka kertoo aseman ajantasaiset koordinaatit jollakin tarkkuudella. Tällainen GPS kytkettynä sarjalinjalla sopivaan ns. Tracker laitteeseen ja radioon mahdollistaa hetkittäisten sijaintikoordinaattien lähetyksen radioverkkoon ja sieltä edelleen kaiken nielevään internetin päällä palvelevaan APRS-IS runkoverkkoon, josta tiedot kulkeutuu mm. http://aprs.fi/ webiin.

Tracker laitteita ovat mm.:

• Hamdr - MDR150 softamodifikaatio radioamatöörikäyttöön
• Kenwoodin monet VHF radiot
• TinyTracker sarja
• OpenTracker sarja

Kahdessa ensimmäisessä on radio mukana, TT ja OT ovat yksinäisiä laitteita jotka tarvitsevat GPS:n ja ulkoisen radion.

Oleellista ovat seuraavat asetukset, detaljit hieman vaihtelevat:

• Sanoman lähettäjän AX.25 osoite
• Sanoman vastaanottajan AX.25 osoite on yleensä "APRS" tai joskus jotain muuta joka kertoo ohjelmiston
• Sanoman välityspolkutiedoiksi mieluiten: WIDE1-1,WIDE2-1
• Paikkatiedon oletuslähetysväliksi 5-8 minuuttia
• Käynnistetään ns. "Smart Beaconing", jos sellaista laitteesta löytyy.

Paikkatiedon toistaminen enemmän kuin kahdesti tuolla WIDEn-N systeemillä ei ole suotavaa, eikä sellainen ole edes tarpeen. Mitä useammin pakettia toistetaan radioverkossa, sitä laajemmalle alueelle se leviää, yhdelläkin välittimellä helposti 100 kilometriä, mikä ei lähiseudun taktisen tilannetiedon suhteen välttämättä ole tarpeen.

Sanoman välityspolun liika laveus on erittäin haitallista: sen sijaan että sanoma leviäisi vain 100-200 km etäisyydelle, se saattaakin levitä Tampereen tienoilta kaikkialle Suomeen (WIDE4-4 riittää moiseen ylilyöntiin.) Lisäksi se saa tyypillisen 0.5 sekuntia kestävän lähetteen varaamaan radiokanavaa vastaavasti pitempään - jopa 20 sekuntia, kun sitä toistellaan useasti.

Lyhyellä välitysjakelulla ja harvalla toistovälillä kanavalle mahtuu enemmän käyttäjiä!

Aiheesta lisää:

http://wiki.ham.fi/APRS_digipiittauspolkuesimerkki

Välitinasemat

Välitinasemalla tässä tarkoitetaan ns. Digipeateria, joka toistaa radiolta kuulemansa paketin samalle taajuudelle uudestaan.

Välitinasemat ovat APRS:n verkkoinfrastruktuuria. Tyypilliset APRS "päätelaitteet" ovat melko pienitehoisia lähettimiä ja ennenkaikkea niiden antennit sijaitsevat hyvin alhaalla ja siten ovat varsin maastopeitteisiä. Jotta niiden signaali kuuluisi laajemmalle alueelle, tarvitaan välitinasemia, ns. Digipeatereita jotka sijaitsevat korkealla olevissa mastoissa, kuulevat signaaleja laajalti ja joilla on hieman enemmän lähetystehoakin.

Harvaan asutulla seudulla ei tarvita kovin tiheää digipiitteriverkkoa, jos ne vain ovat kyllin korkealla, ruuhkaisilla seuduilla vastaanottimia pitää olla tiheässä ja aluetta palveleva relelähetin tarvitaan jossakin keskeisellä paikalla, mutta ei välttämättä yhtä korkealla kuin vastaanottimet! Jyrkillä maastonmuodoilla olevilla seuduilla tarvitaan ainakin tiheää vastaanotinverkkoa, vaikka lähettimiä olisikin vähemmän.

Yhdellä antennilla yhdessä paikassa toimiva välitin on toki parempi kuin ei yhtään, mutta niiden sijoittelua pitää harkita huolellisesti niin ettei ruuhkaisen alueen liikenne kuulu kauas ympäristöönsä häiriten ruuhkattomampia seutuja.

Välitinasemat ovat 24/7 käynnissä olevia lähettimiä, eli ne tarvitsevat radioamatöörimääräysten mukaisen automaattiaseman luvan.
(Footnote: Tilapäistä 5-10 vuorokauden mittaista kokeilua kotiasemalla ei käytännössä katsota pahalla, mutta pidempien jaksojen toimintaa varten pitää olla tarkoitetut luvat.)

Lisää välitinasemista löytyy oheisen artikkelin kautta:

http://wiki.ham.fi/APRS_digipiitteri

(Oheiskuvitukseen http://wiki.ham.fi/Kuva:Pitka_aprs-polku.jpg - tai mielummin siitä painokelpoinen versio OH2MNI:ltä)

Yksisuuntainen yhdyskäytäväasema: Rx-iGate

Yksisuuntainen yhdyskäytävä radioverkosta APRS-IS verkkoon on "helppo" tapaus. Kyseessähän on kenen tahansa vastaanotettavissa olevaa radioviestintää ja niinpä sellaisen vastaanottimen tekoon ei tarvita edes minkäänlaisia radioamatööritutkintoja.

APRS-IS verkkoon viestejä välittävän laitteen pitäisi kyllä käytännössä antaa validi amatöörikutsu passcode:ineen siihen verkkoon kirjautuessaan, jotta yhdyskäytävän kautta saadut viestit voidaan välittää ulos kaksisuuntaisilta yhdyskäytäviltä, jos niin katsotaan tarvittavan.

On muutamia yksinkertaisia sääntöjä joiden mukaan rajoitetaan viestien välitystä radioverkosta APRS-IS verkkoon, niitä muutamia tapauksia lukuunottamatta tällainen yksisuuntainen yhdyskäytävä välittää kaikki kuulemansa APRS sanomat sellaisenaan viestin sisältöä muuttamatta APRS-IS verkkoon.

Esimerkkejä laitteista ja ohjelmistoista millä tällaisen yhdyskäytävän saa tehtyä:

http://wiki.ham.fi/OH1GSM-1

http://wiki.ham.fi/APRS_iGate

http://wiki.ham.fi/APRS_iGaten_ominaisuudet

Kaksisuuntainen yhdyskäytäväasema: Tx-iGate

Kaksisuuntaisella yhdyskäytävällä on enemmän haasteita. Sääntöjä on varsin paljon siitä, minkälaisia paketteja saa ylipäätään välittää radion suuntaan. Huonosti säädetty yhdyskäytävä tulvittaa radiokanavalle liikennettä jolle ei ole "alueellista taktista merkitystä", tai jolla ei muuten ole vastaanottajaa alueella. Lisäksi se saattaa yksinään lähetellä radiokanavan tukkoon niin että alueelliset liikkuvat asemat eivät saa viestejään läpi!

Jos yhdyskäytävä päättää että kaikista rajoituksista huolimatta APRS-IS verkosta saatu sanoma pitää välittää radiolle, sen tulee tehdä se mahdollisimman pienellä välitysjakelulla, mieluiten korkeintaan: WIDE1-1

Kaksisuuntaisen yhdyskäytävän teko on niin haastavaa puuhaa, että pitäydymme tässä artikkelissa kertomasta lisää, mutta siitä voi lukea esimerkiksi artikkelista:

http://wiki.ham.fi/APRS_iGate

http://wiki.ham.fi/APRS_iGaten_ominaisuudet

On myös huomattavaa, että kaksisuuntaisessa yhdyskäytävässä on 24/7 käynnissä oleva lähetin, eli se tarvitsee radioamatöörimääräysten mukaisen automaattiaseman luvan.

Toisin kuin pelkällä vastaanottimella toimiva yksisuuntainen yhdyskäytävä, tällaisen kaksisuuntaisen yhdyskäytävän tekemiseen kannattaa hakea koordinointiapua SRAL:in APRS-postituslistalta. Jonnekin seudulle missä on jo 50 kilometrin välein näitä kaksisuuntaisia yhdyskäytäviä ei niitä välttämättä tarvita lisää sellaisenaan, mutta tihennetty vastaanotinverkosto voi silti olla paikallaan.

Lisätietoja

http://wiki.ham.fi/APRS

APRS postituslista @ SRAL.FI ( http://sral.fi/mailman/listinfo/aprs/ )

SRAL APRS linkkejä: http://sral.fi/linkit/?6

IRCnet kanava #aprs