APRS: Automatic Packet Reporting System

APRS – протокол зв’язку для передавання геоданих та решти пакетованої інформації по радіохвилях, який дозволяє суттєво спростити ситуаційну обізнаність та прискорити комунікацію.

Один з найбільших викликів для ефективної групової комунікації з використанням великої кількості портативних радіостанцій – це обмін даними про місце перебування абонентів.

В умовах міста для цього зручно використовувати назви вулиць, номери будинків, відомі локації (пам’ятники, культурні та адміністративні споруди тощо), вітрини та рекламу. Тому вирази типу “він цього магазину пройти два квартали в сторону центра міста, повернути праворуч та пройти ще квартал” – це однозначна інструкція, яка може бути легко сприйнята на слух та виконана.

Якщо ж ви спробуєте відтворити таку ж вказівку в польових умовах, то швидко зрозумієте, що це не так просто. І все через те, що інструкції та орієнтири перестають бути такими однозначними. У відповідь на “повернути біля куща направо” у вас виникне мінімум два питання: “біля якого саме куща?” і “як різко направо: на 30, 60 чи 90 градусів?”.

Так, для геолокації можна використовувати просіки, квадрати мапи та точні GPS-координати. Але тоді вам всім знадобляться однакові карти (в одному масштабі, з однаковою розміткою тощо), компаси та GPS-приймачі. На додачу, не мені вам казати, що точні координати GPS вони й візуально не зовсім легко сприймаються, годі вже казати про їх передачу в радіоефірі.

Аби додатково проілюструвати вам проблемність такої комунікації, просто уявіть що б ви казали у відповідь на питання “Ти де?”, знаходячись посеред поля чи в лісосмузі? Добре, якщо і ви, і ваш кореспондент знаєте цю ділянку місцевості як свої п’ять пальців, та маєте умовні позначення для визначених місць (стоянка авто, базовий табір, джерело, “чортова балка”, “там, де Коля освідчувався Олі” тощо), а якщо ні? Також можете уявити як довго ви займатимете радіоефір намагаючись красномовно описати саме той кущ, біля якого варто було звертати. Тоді все, що вам залишається, це відповідати “У лісі”?

APRS - Automatic Packet Reporting System - secretsquirrel.com.ua

Але відповідь “У лісі” – це не єдиний можливий варіант, адже є радіоаматорська технологія під назвою APRS, яка здатна ефективно розв’язувати описані проблеми, і нижче я спробую коротко про неї розповісти.

APRS від Automatic Packet Reposting System – автоматизована система передачі пакетованих даних. Через те, що вона доволі часто використовується для передавання саме координат й інформації про місцеположення, абревіатуру APRS часто помилково розшифровують як Automatic Position Reporting System. Це не зовсім відповідає дійсності, адже тип пакету Beacon, що містить координати, – це лише один з можливих видів пакетів, що передаються через систему APRS.

Packet Radio чи “пакетне радіо” існувало ще задовго до APRS, але в формалізовану систему, протокол та, певною мірою, стандарт зв’язку APRS перетворилася зусиллями Bob Bruninga (WB4APR), який й зареєстрував відповідну торгову марку у 1992 році.

В “пакетному радіо” разом з радіостанціями використовувалися спеціальні модеми, вони ж термінальні контролери (Terminal Node Controller або скорочено TNC). Вони розбивають інформацію на частини – пакети (звідки й походить назва) та кодують їх у тонові сигнали, які пізніше передаються на певних частотах за допомогою аматорських радіостанцій. Якщо ви ще пам’ятаєте dial-up інтернет та тонові сигнали, що їх видавав модем під час підключення до мережі, то ви легко уявите собі роботу TNC.

Задля отримання такого повідомлення на іншому боці теж потрібний TNC, який розпізнає тонові сигнали певної частоти, перевірить отримані пакети на предмет помилок чи вад, і з’єднає їх докупи, презентуючи зміст всього повідомлення.

Пакетне радіо здебільшого має адресований епізодичний характер (короткі P2P зв’язки типу абонент-абонент), що не дозволяє використовувати його для створення автоматизованих систем, які показують ситуацію в реальному часі.

Тож APRS, певною мірою, слугує надбудовою над пакетним радіо, яка дозволяє використовувати його для моніторингу ситуації в реальному часі в глобальних масштабах. Досягти цього вдалося шляхом використання кількох компонентів системи:

  • APRS-протокол – стандарт зв’язку, який докладно описує типи та формати повідомлень, а також методи розбивання та передачі інформації, її зворотного збору та інтерпретації, обробки помилок тощо. Це такий собі TCP\IP зі світу інтернету, реалізований на радіохвилях. З описом самого протоколу можна ознайомитися тут, але якщо узагальнити, то він описує обов’язкові атрибути для кожного типу даних, який підтримується. Найбільш розповсюджені серед них:
    • Beacon чи “маяк” – об’єкт, що містить інформацію про місцеположення, яка зчитується за допомогою GPS та інших видів датчиків.
    • Message чи “повідомлення” – об’єкт, що містить звичайну текстову інформацію. Дозволяє обмінюватися текстовими повідомленнями по радіохвилях навіть якщо поблизу відсутнє GSM\LTE покриття. Про таку комунікацію ми ще поговоримо дещо пізніше.
    • WX чи “погодний пакет” – об’єкт, що містить дані, які збираються автоматичною погодною станцією: температуру, вологість, силу та напрям вітру тощо.
    • Telemetry – “телеметрія” – об’єкт дещо схожий на Beacon, який дозволяє передавати дані телеметрії з різноманітних пристроїв, наприклад про температуру, обертання двигунів та гвинтів, заряд батарей тощо. Використовується для передачі інформації про статус приладів та систем (водні та повітряні судна, дрони, репітери, автоматизовані станції тощо).
  • APRS Radio Frequency (APRS-RF) – сукупність станцій, які здатні передавати та приймати APRS-об’єкти. Здебільшого це стаціонарні, рухомі та портативні радіостанції з сумісними TNC чи APRS-модемами, які працюють на аматорських або виділених APRS-частотах. В рамках цієї частини системи об’єкти передаються та приймаються по радіохвилях в межах зони покриття станцій, і можуть використовуватися для визначення кількості аматорських радіостанцій на місцевості, їх позивних, робочих діапазонів та частот, каналів виклику та іншої інформації для полегшення комунікації.
APRS: Automatic Packet Reporting System - secretsquirrel.com.ua
Зображення з http://aprs.org/

Інфо

В Європі та Африці для передавання APRS-об’єктів використовується виділена частота 144.800 мГц. Частоти для інших регіонів можна бачити на фото вище. Більше інформації на цю тему також доступно на сайті APRS – aprs.org.

  • APRS Internet Service (APRS-IS) – частина інфраструктурної складової APRS, що відповідає за збір інформації з виділених APRS-частот та їх передавання через інтернет на APRS-сервери, розташовані по всьому світу. Ця складова як раз і робить APRS глобальною системою для моніторингу ситуації в реальному часі, оскільки об’єднує у собі дані з багатьох територій, що не мають прямого сполучення на радіохвилях. Дані з серверів APRS-IS пізніше можна використовувати для візуалізації, агрегації та аналізу в рамках різноманітних систем та застосунків. За роботу цього компонента відповідають самі сервери APRS-IS й ціла мережа шлюзів по всьому світу, представлених наступним чином:
    • RF Gate чи digipeater – певна подоба аматорських репітерів у світі APRS, що підхоплюють APRS-об’єкти та ретранслюють їх на тих само чи на інших частотах. Часто застосовуються для ретрансляції місцевих даних на більші відстані шляхом зміни діапазонів (UHF -> VHF), а також для передавання APRS-об’єктів з місцевих частот на глобальні виділені APRS-частоти.
    • i-Gate – APRS-сумісні радіостанції, що мають підключення до інтернету, й здатні завантажувати отримані по радіохвилях об’єкти на сервери APRS-IS. Це основні шлюзи, через які інформація з радіохвиль стає доступною в інтернеті. Деякі шлюзи також подекуди працюють у зворотному напрямку, транслюючи віддалені пакети з інтернету по місцевих радіохвилям.

Сьогодні уже існує велика кількість портативних (Yaesu FT1DR\XDR, Yaesu FT2DRYaesu VX-8DR) та автомобільних (Yaesu FT400DR\XDR) радіостанцій, які включають всі необхідні компоненти (TNC, GPS-датчики тощо) для підтримки APRS безпосередньо в польових умовах та без застосування додаткових пристроїв. З ними, налаштувавши станцію на відповідну частоту, ви почнете отримувати маяки та повідомлення від станцій, які знаходяться в радіусі досяжності вашої рації. При отриманні маяка рація буде показувати вам напрям та відстань до станції-джерела пакету, використовуючи дані про власне положення. Крім цього ви також зможете отримувати додаткову інформацію про станцію-джерело (позивні, частоти виклику, види зв’язку, антени тощо), якою її власник вирішив ділитися в рамках відправлених ним пакетів.

Як ви розумієте, с такою технологією питання “Ти де?” перестає бути актуальним і для польових умов, оскільки задля визначення розташування вашого кореспондента необхідно знати лише його позивний. Але зовсім не обов’язково купляти задля цього нову радіостанцію з вбудованим APRS. Адже приймання та передачу APRS-пакетів можна організувати й з бюджетною радіостанцією сегменту Baofeng UV-5R. Як цього досягти ми ще розповімо в окремій публікації.

Коментарі

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *