Automatický systém hlášení paketů - Automatic Packet Reporting System - Wikipedia

Vysílač majáku APRS s přijímačem GPS.

Automatický systém hlášení paketů (APRS) je amatérské rádio - systém založený na digitální komunikaci v reálném čase s informacemi okamžité hodnoty v místní oblasti.[1] Data mohou zahrnovat objekt Globální Polohovací Systém (GPS) souřadnice, meteorologická stanice telemetrie, textové zprávy, oznámení, dotazy a další telemetrie. Data APRS lze zobrazit na mapě, která může zobrazovat stanice, objekty, stopy pohybujících se objektů, meteorologické stanice, údaje o vyhledávání a záchraně a údaje o směru.

Data APRS se obvykle přenášejí na jedné sdílené frekvenci (v závislosti na zemi), která se lokálně opakuje oblastními předávacími stanicemi (digipeatery) pro rozsáhlou místní spotřebu. Všechna tato data jsou navíc obvykle přijímána do internetového systému APRS (APRS-IS) prostřednictvím přijímače připojeného k internetu (IGate) a distribuována globálně pro všudypřítomný a okamžitý přístup.[2] Data sdílená prostřednictvím rádia nebo internetu shromažďují všichni uživatelé a lze je kombinovat s externími mapovými daty a vytvořit tak sdílený živý náhled.

APRS vyvíjí od konce 80. let Bob Bruninga, volací značka WB4APR, v současnosti vedoucí výzkumný inženýr na United States Naval Academy. Stále udržuje hlavní web APRS. Inicialismus „APRS“ byl odvozen z jeho volací značky.

Dějiny

Bob Bruninga, vedoucí výzkumný pracovník námořní akademie Spojených států, implementoval nejstaršího předka APRS na Apple II počítač v roce 1982. Tato raná verze byla použita k mapování vysoká frekvence Zprávy o poloze námořnictva. První použití APRS bylo v roce 1984, kdy Bruninga vyvinula pokročilejší verzi na a Commodore VIC-20 pro hlášení polohy a stavu koní ve vytrvalostním běhu na 100 mil (160 km).[3]

Během příštích dvou let Bruninga pokračoval ve vývoji systému, který poté nazval Emergency Traffic System (CETS). Po sérii Federální agentura pro nouzové řízení (FEMA) cvičení využívající CETS, byl systém portován na Osobní počítač IBM. Na počátku 90. let se systém CETS (tehdy známý jako systém automatického hlášení polohy) nadále vyvíjel do své současné podoby.

Jak se technologie GPS stávala široce dostupnější, bylo místo „Position“ nahrazeno „Packet“, aby bylo možné lépe popsat obecnější možnosti systému a zdůraznit jeho použití nad rámec pouhého hlášení polohy.

Bruninga rovněž uvedla, že APRS neměl být systémem sledování polohy vozidla, a lze jej interpretovat spíše jako „systém automatického hlášení přítomnosti“.[4]

Přehled sítě

APRS (Automatic Packet Reporting System), je digitální komunikační protokol pro výměnu informací mezi velkým počtem stanic pokrývajících velkou (místní) oblast, často označovanou jako „IP -ers ". Jako datová síť pro více uživatelů se zcela liší od konvenční paketové rádio. Spíše než používat připojené datové toky, kde se stanice připojují k sobě navzájem a pakety jsou potvrzovány a znovu přenášeny, pokud jsou ztraceny, APRS pracuje zcela nepřipojeným způsobem vysílání pomocí nečíslovaného AX.25 rámy.[5]

Pakety APRS jsou přenášeny pro všechny ostatní stanice, aby je slyšely a používaly. Balíček opakovače, nazývané digipeatery, tvoří páteř systému APRS a používají ukládat a přeposílat technologie pro opakovaný přenos paketů. Všechny stanice pracují na stejném rádiovém kanálu a pakety se pohybují po síti z digipeateru do digipeateru a šíří se směrem ven z místa původu. Paket přijímají všechny stanice v dosahu rádia každého digipeateru. Na každém digipeateru se změní cesta paketu. Paket se bude opakovat pouze přes určitý počet digipeaterů - nebo přeskoků - v závislosti na důležitém nastavení „PATH“.

Digipeatery po určitou dobu sledují pakety, které předávají, čímž zabraňují opětovnému přenosu duplicitních paketů. To udržuje pakety v cirkulaci v nekonečných smyčkách uvnitř sítě ad-hoc. Nakonec většinu paketů uslyší internetová brána APRS, která se nazývá IGate, a pakety jsou směrovány na páteř internetu APRS (kde jsou duplikované pakety slyšené jinými IGates) vyřazeny) pro zobrazení nebo analýzu jinými uživateli připojenými k APRS - IS server, nebo na webu určeném pro tento účel.

I když by se zdálo, že používání nespojených a nečíslovaných paketů bez potvrzení a opakovaného přenosu na sdíleném a někdy přetíženém kanálu by mělo za následek špatnou spolehlivost kvůli ztrátě paketu, není tomu tak, protože pakety jsou přenášeny (vysílány) všem a mnohonásobně vynásoben každým digipeaterem. To znamená, že všechny digi-zesilovače a stanice v dosahu dostanou kopii a poté ji budou vysílat všem ostatním digi-zesilovačům a stanicím v jejich dosahu. Konečným výsledkem je, že pakety se více násobí, než se ztratí. Pakety lze tedy někdy slyšet v určité vzdálenosti od původní stanice. Pakety mohou být digitálně opakovány desítky kilometrů nebo dokonce stovky kilometrů, v závislosti na výšce a dosahu digipeaterů v oblasti.

Když je paket vysílán, je mnohokrát duplikován, když vyzařuje, přičemž bere všechny dostupné cesty současně, dokud není spotřebován počet „chmelů“ povolených nastavením cesty.

Pozice / objekty / předměty

Screenshot obrazovky APRS v XASTIR, softwarovém systému APRS pro Linux / Unix. Pozice stanic, objekty a předměty se zobrazují na mapě překrývajících se okresů v okolí New Yorku. Nezpracované zprávy APRS se zobrazují v okně terminálu vpravo dole.

APRS obsahuje řadu typů paketů, včetně polohy / objektu / položky, stavu, zpráv, dotazů, zpráv o počasí a telemetrie. Pakety polohy / objektu / položky obsahují zeměpisnou šířku a délku a symbol, který se má zobrazit na mapě, a mají mnoho volitelných polí pro nadmořskou výšku, kurz, rychlost, vyzařovaný výkon, výška antény nad průměrným terénem, zisk antény a hlasová provozní frekvence. Pozice pevných stanic jsou konfigurovány v softwaru APRS. Pohybující se stanice (přenosné nebo mobilní) automaticky odvozují informace o své poloze z přijímače GPS připojeného k zařízení APRS.[5]

Zobrazení mapy používá tato pole k vykreslení rozsahu komunikace všech účastníků a usnadnění možnosti kontaktovat uživatele během rutiny i nouzové situace. Každý paket pozice / objektu / položky může používat kterýkoli z několika stovek různých symbolů. Pozice / objekty / položky mohou také obsahovat informace o počasí nebo to může být libovolný počet desítek standardizovaných symbolů počasí. Každý symbol na mapě APRS může zobrazovat mnoho atributů rozlišených barvou nebo jinou technikou. Jedná se o tyto atributy:

  • Pohyblivé nebo pevné
  • Mrtvý nebo starý
  • Možnost zprávy nebo ne
  • Stanice, předmět nebo předmět
  • Vlastní objekt nebo jiný objekt / předmět stanice
  • Nouzové, prioritní nebo speciální

Stav / zprávy

Paket Status je ve formátu volného pole, který umožňuje každé stanici oznámit její aktuální misi nebo aplikaci nebo kontaktní informace nebo jakékoli další informace nebo data okamžitého použití okolním činnostem. Paket zpráv lze použít pro zprávy typu point-to-point, bulletiny, oznámení nebo dokonce e-mail. S bulletiny a oznámeními se zachází zvlášť a zobrazují se na jediné „komunitní bulletině“. Tato komunitní vývěska má pevnou velikost a na tomto displeji jsou seřazeny všechny bulletiny ze všech plakátů. Záměrem tohoto displeje je být konzistentní a identický pro všechny diváky, aby všichni účastníci viděli stejné informace najednou. Jelikož jsou řádky tříděny na displeji, mohou jednotlivé plakáty kdykoli upravovat, aktualizovat nebo mazat jednotlivé řádky svých bulletinů, aby byla vývěska aktuální pro všechny diváky.

Všechny zprávy APRS jsou doručovány online příjemcům online v reálném čase. Zprávy nejsou ukládány a přeposílány, ale jsou opakovány, dokud nevyprší časový limit. Doručování těchto zpráv je globální, protože APRS-IS distribuuje všechny pakety všem ostatním IGates na světě a ty, které jsou zprávami, se skutečně vrátí zpět do RF prostřednictvím jakéhokoli IGate, který je poblíž zamýšleného příjemce.

E-mailem

Na EMAIL lze zaslat zprávu zvláštního případu, kde jsou tyto zprávy staženy z APRS-IS v reálném čase a zabaleny do standardního e-mailu a přeposlány do běžného internetového e-mailu. Do roku 2019 to bylo prováděno e-mailovým modulem WU2Z, toto je nahrazeno e-mailovou bránou javAPRSSrvr.[6]

Schopnosti

Ve své nejjednodušší implementaci se APRS používá k přenosu dat, informací a zpráv o přesném umístění osoby nebo objektu v reálném čase prostřednictvím datového signálu odesílaného přes amatérské rádiové frekvence. Kromě funkcí hlášení polohy v reálném čase pomocí připojených přijímačů GPS je APRS také schopna přenášet širokou škálu dat, včetně počasí zprávy, krátké textové zprávy, rádiový směr ložiska, telemetrie data, krátké e-mailové zprávy (pouze pro odesílání) a předpovědi bouří. Jakmile jsou tyto zprávy přeneseny, lze je kombinovat s počítačem a mapovacím softwarem a zobrazit přenesená data s velkou přesností při zobrazení mapy.

Zatímco mapové vykreslování je nejviditelnějším prvkem APRS, neměly by se přehlížet možnosti textových zpráv a možnosti distribuce místních informací v kombinaci s robustní sítí; Úřad pro nouzové řízení v New Jersey má rozsáhlou síť stanic APRS, které umožňují textové zprávy mezi všemi okresními operačními středisky pro případ nouze v případě selhání konvenční komunikace.

Technické informace

V nejrozšířenější formě se APRS přepravuje přes AX.25 protokol s rychlostí 1200 bitů / s Bell 202 AFSK na frekvence nachází se v 2metrový amatérský pás.

Ukázkové frekvence VKV APRS

Rozsáhlá síť digitálních opakovačů neboli „digipeaterů“ zajišťuje přenos paketů APRS na těchto frekvencích. Internet Stanice brány (IGates) spojují on-air APRS síť s internetovým systémem APRS (APRS-IS), který slouží jako celosvětová páteř s velkou šířkou pásma pro data APRS. Stanice mohou do tohoto streamu přímo proniknout a řada databází připojených k APRS-IS umožňuje webový přístup k datům i pokročilejší funkce těžby dat. Počet oběžná dráha nízké Země satelity, včetně Mezinárodní vesmírná stanice, jsou schopni přenášet data APRS.

Nastavení zařízení

Infrastruktura APRS zahrnuje řadu Řadič terminálového uzlu (TNC) zařízení zavedené jednotlivými amatérskými radisty. To zahrnuje zvukové karty propojující rádio s počítačem, jednoduché TNC a „inteligentní“ TNC. „Inteligentní“ TNC jsou schopny určit, co se již stalo s paketem, a mohou zabránit opakování nadbytečných paketů v síti.

Zpravodajské stanice používají metodu směrování nazvanou „cesta“ k vysílání informací prostřednictvím sítě. V typické paketové síti by stanice používala cestu známých stanic, například „via n8xxx, n8ary“. To způsobí, že paket se opakuje přes dvě stanice, než se zastaví. V APRS jsou generické volací značky přiřazeny opakovacím stanicím, aby umožňovaly automatičtější provoz.

Doporučená cesta

V celé Severní Americe (a v mnoha dalších regionech) je doporučená cesta pro mobilní telefony nebo přenosné stanice nyní WIDE1-1, WIDE2-1.[12] Pevné stanice (domy atd.) By za normálních okolností neměly používat směrování cesty, pokud není nutné je digitálně opakovat mimo jejich místní oblast, jinak by měla být podle požadavků použita cesta WIDE2-2 nebo méně. Parametr cesty[je zapotřebí objasnění ] odráží směrování paketů přes rádiovou složku APRS a pevné stanice by měly pečlivě zvážit jejich výběr směrování cesty. Jakýkoli výběr cesty pro stanice, které to nevyžadují, přispívá k přetížení frekvence APRS a může bránit hlášení jiných stanic. Stanice APRS letadel a balónů by se měly vyvarovat navádění na jakoukoli cestu ve výšce, protože digipeat nemusí být nutný kvůli jejich výšce antény a pravděpodobnosti dosažení více širokopásmových digipeaterů a IGates. Mobilní stanice v přetížených oblastech nebo více obydlených oblastech mohou zvážit použití pouze 1 skoku (WIDE1-1), protože v okolí je obvykle dostatek internetových bran, takže není nutné směrování cesty. Jedním z řešení výběru cesty je proporcionální rozdělení[13] pokud je zařízení uživatele schopné.

Stará cesta

Nejdříve široce přijímanou metodou konfigurace stanic bylo umožnit stanicím krátkého dosahu opakovat pakety vyžadující cestu „RELAY“ a stanice s dlouhým dosahem byly konfigurovány tak, aby opakovaly jak „RELAY“, tak „WIDE“ pakety. Toho bylo dosaženo nastavením nastavení MYALIAS na stanici na RELAY nebo WIDE podle potřeby. To mělo za následek cestu RELAY, WIDE pro zpravodajské stanice. Neexistovala však žádná kontrola duplicitních paketů ani nahrazení aliasů. To někdy způsobilo, že majáky „ping pong“ sem a tam namísto šíření ven ze zdroje. To způsobilo velké rušení. Bez náhrady aliasem nebylo možné zjistit, které digipeatery použil maják.

Nová cesta

S příchodem nových „inteligentních“ TNC se stanice, které dříve bývaly „WIDE“, staly „WIDEn-N“. To znamená, že paket s cestou WIDE2-2 by se opakoval přes první stanici jako WIDE2-2, ale cesta bude upravena (snížena) na WIDE2-1, aby se mohla opakovat další stanice. Paket přestane být opakován, když část cesty „-N“ dosáhne hodnoty „-0“. Tento nový protokol způsobil, že staré cesty RELAY a WIDE zastaraly. Provozovatelé digi jsou žádáni, aby překonfigurovali doplňovací stanice „RELAY“, aby místo toho reagovali na WIDE1-1. Výsledkem je nová, efektivnější cesta WIDE1-1, WIDE2-1. Zatímco většina světa přijala nastavení „nové WIDEn-N“, ve Velké Británii o tomto tématu probíhá debata.[Citace je zapotřebí ]

Související systémy

Protokol APRS byl upraven a rozšířen tak, aby podporoval projekty, které přímo nesouvisejí s původním účelem. Nejpozoruhodnější z nich jsou projekty FireNet a PropNET.

  • APRS FireNet je internetový systém využívající protokol APRS a stejný klientský software pro poskytování informací o hašení požáru, zemětřesení a počasí v mnohem větším objemu a podrobněji, než je schopen nést tradiční systém APRS.
  • PropNET používá protokol APRS přes AX.25 a PSK31 studovat šíření vysokofrekvenčních vln. „Sondy“ PropNET vysílají zprávy o poloze spolu s informacemi o výkonu vysílače, nadmořské výšce a zisku antény na různých frekvencích, což umožňuje monitorovacím stanicím detekovat změny podmínek šíření.[14] Je založen na ACDS, speciálním klientském programu běžícím pod Microsoft Windows.

Viz také

Reference

  1. ^ Ian Wade, G3NRW, ed. (29. srpna 2000). „Reference protokolu APRS“ (PDF). Radioamatérské paketové rádio Tucson. Citováno 19. května 2012.
  2. ^ "Specifikace APRS-IS". www.aprs-is.net. Citováno 2016-10-02.
  3. ^ Bruninga, Bob. „Historie APRS“. Citováno 2. října 2016.
  4. ^ „DCC 2011 - nedělní seminář, 1. část - WB4APR a APRS“. Youtube. 2011. Citováno 13. dubna 2020.
  5. ^ A b R. Dean Straw, N6BV, ed. (2006). Příručka ARRL pro rádiovou komunikaci. Newington, CT. p. 9.22. ISBN  978-0872599482.
  6. ^ „E-mailové služby“. www.aprs-is.net. Citováno 2020-05-24.
  7. ^ http://www.nzart.org.nz/maps/2010/d1-ni.pdf ZL North Island Data Repeaters
  8. ^ http://www.nzart.org.nz/maps/2010/d1-si.pdf Opakovače dat ZL South Island
  9. ^ Evropské frekvence APRS
  10. ^ „Aktuální stav stanic ISS“. Amatérské rádio na Mezinárodní vesmírné stanici (ARISS). 17. dubna 2017. Citováno 16. listopadu 2017.
  11. ^ ON4AVJ. „430–440 MHz - Mezinárodní amatérská rádiová unie - region 1“. www.iaru-r1.org. Citováno 2018-10-19.
  12. ^ http://aprs.org/fix14439.html
  13. ^ http://www.aprs.org/newN/ProportionalPathing.txt
  14. ^ Internetový portál k projektu PropNET

Další čtení

externí odkazy