Sistema automático de informes de paquetes - Automatic Packet Reporting System

Transmisor de baliza APRS con receptor GPS.

El Sistema Automático de Reporte de Paquetes ( APRS ) es un sistema basado en radioaficionados para comunicaciones digitales en tiempo real de información de valor inmediato en el área local. Los datos pueden incluir coordenadas del sistema de posicionamiento global (GPS) de objetos , telemetría de la estación meteorológica , mensajes de texto, anuncios, consultas y otra telemetría . Los datos APRS se pueden mostrar en un mapa, que puede mostrar estaciones, objetos, pistas de objetos en movimiento, estaciones meteorológicas, datos de búsqueda y rescate y datos de búsqueda de direcciones.

Los datos APRS se transmiten típicamente en una sola frecuencia compartida (según el país) para ser repetidos localmente por estaciones repetidoras de área (digipeaters) para un consumo local generalizado. Además, todos estos datos se ingieren normalmente en el Sistema de Internet APRS (APRS-IS) a través de un receptor conectado a Internet (IGate) y se distribuyen globalmente para un acceso ubicuo e inmediato. Todos los usuarios recopilan los datos compartidos por radio o Internet y pueden combinarse con datos de mapas externos para crear una vista compartida en vivo.

APRS ha sido desarrollado desde finales de la década de 1980 por Bob Bruninga, indicativo de llamada WB4APR, actualmente ingeniero de investigación senior en la Academia Naval de los Estados Unidos . Todavía mantiene el sitio web principal de APRS. El inicialismo "APRS" se deriva de su distintivo de llamada.

Historia

Bob Bruninga, ingeniero de investigación senior de la Academia Naval de los Estados Unidos, implementó el antepasado más antiguo de APRS en una computadora Apple II en 1982. Esta primera versión se utilizó para mapear informes de posición de la Marina de alta frecuencia . El primer uso de APRS fue en 1984, cuando Bruninga desarrolló una versión más avanzada en un Commodore VIC-20 para informar la posición y el estado de los caballos en una carrera de resistencia de 100 millas (160 km).

Durante los siguientes dos años, Bruninga continuó desarrollando el sistema, que luego llamó Sistema de Tráfico de Emergencia sin Conexión (CETS). Después de una serie de ejercicios de la Agencia Federal para el Manejo de Emergencias (FEMA) usando CETS, el sistema fue trasladado a la Computadora Personal IBM . A principios de la década de 1990, el CETS (entonces conocido como el Sistema Automático de Información de Posición) continuó evolucionando a su forma actual.

A medida que la tecnología GPS se hizo más disponible, "Posición" fue reemplazada por "Paquete" para describir mejor las capacidades más genéricas del sistema y enfatizar sus usos más allá de la mera información de posición.

Bruninga también ha declarado que APRS no estaba destinado a ser un sistema de seguimiento de la posición del vehículo, y se puede interpretar más bien como "Sistema automático de notificación de presencia".

Descripción general de la red

APRS (Automatic Packet Reporting System), es un protocolo de comunicaciones digitales para intercambiar información entre un gran número de estaciones que cubren un área grande (local), a menudo denominados " usuarios de IP ". Como red de datos multiusuario, es bastante diferente de la radio por paquetes convencional . En lugar de usar flujos de datos conectados donde las estaciones se conectan entre sí y los paquetes se reconocen y retransmiten si se pierden, APRS opera completamente en una forma de transmisión no conectada, utilizando tramas AX.25 no numeradas .

Los paquetes APRS se transmiten para que todas las demás estaciones los escuchen y usen. Los repetidores de paquetes , llamados digipeaters, forman la columna vertebral del sistema APRS y utilizan tecnología de almacenamiento y reenvío para retransmitir paquetes. Todas las estaciones operan en el mismo canal de radio y los paquetes se mueven a través de la red de un receptor digital a otro, propagándose hacia afuera desde su punto de origen. Todas las estaciones dentro del alcance de radio de cada repetidor digital reciben el paquete. En cada repetidor digital, se cambia la ruta del paquete. El paquete se repetirá sólo a través de un cierto número de digipeaters, o saltos, dependiendo de la configuración de "PATH" tan importante.

Los digipeaters realizan un seguimiento de los paquetes que reenvían durante un período de tiempo, evitando así la retransmisión de paquetes duplicados. Esto evita que los paquetes circulen en bucles sin fin dentro de la red ad hoc. Finalmente, la mayoría de los paquetes son escuchados por un APRS Internet Gateway, llamado IGate, y los paquetes se enrutan a la red troncal Internet APRS (donde los paquetes duplicados escuchados por otros IGates se descartan) para que otros usuarios conectados a un APRS los muestren o analicen. IS servidor, o en un sitio web diseñado para tal fin.

Si bien parecería que el uso de paquetes no conectados y sin numerar sin reconocimiento y retransmisión en un canal compartido y a veces congestionado daría como resultado una confiabilidad deficiente debido a la pérdida de un paquete, este no es el caso, porque los paquetes se transmiten (difunden) a todos y multiplicado muchas veces por cada digipeater. Esto significa que todos los receptores digitales y estaciones dentro del alcance obtienen una copia y luego proceden a transmitirla a todos los demás receptores digitales y emisoras dentro de su alcance. El resultado final es que los paquetes se multiplican más de lo que se pierden. Por lo tanto, los paquetes a veces se pueden escuchar a cierta distancia de la estación de origen. Los paquetes se pueden repetir digitalmente decenas de kilómetros o incluso cientos de kilómetros, dependiendo de la altura y el alcance de los digipeaters en el área.

Cuando se transmite un paquete, se duplica muchas veces a medida que se irradia, tomando todas las rutas disponibles simultáneamente, hasta que se consume el número de "saltos" permitidos por la configuración de ruta.

Posiciones / objetos / artículos

Captura de pantalla de una pantalla APRS en XASTIR, un sistema de software APRS para Linux / Unix. Las posiciones, los objetos y los elementos de las estaciones se muestran en un mapa que se superpone a los condados de la ciudad de Nueva York. Los mensajes APRS sin procesar se muestran en la ventana del terminal en la parte inferior derecha.

APRS contiene varios tipos de paquetes, incluida la posición / objeto / elemento, estado, mensajes, consultas, informes meteorológicos y telemetría. Los paquetes de posición / objeto / elemento contienen la latitud y la longitud, y un símbolo que se mostrará en el mapa, y tienen muchos campos opcionales para altitud, rumbo, velocidad, potencia radiada , altura de la antena por encima del terreno promedio , ganancia de antena y funcionamiento por voz. frecuencia. Las posiciones de las estaciones fijas se configuran en el software APRS. Las estaciones móviles (portátiles o móviles) obtienen automáticamente la información de su posición de un receptor GPS conectado al equipo APRS.

La visualización del mapa utiliza estos campos para trazar el rango de comunicación de todos los participantes y facilitar la capacidad de contactar a los usuarios durante situaciones de rutina y de emergencia . Cada paquete de posición / objeto / elemento puede utilizar varios cientos de símbolos diferentes. La posición / objetos / elementos también pueden contener información meteorológica o puede ser cualquier número de docenas de símbolos meteorológicos estandarizados. Cada símbolo en un mapa APRS puede mostrar muchos atributos, discriminados por color u otra técnica. Estos atributos son:

  • Móvil o fijo
  • Estimado o viejo
  • Mensaje capaz o no
  • Estación, objeto o artículo
  • Objeto propio u otro objeto / artículo de la estación
  • Emergencia, prioridad o especial

Estado / mensajes

El paquete de estado es un formato de campo libre que permite a cada estación anunciar su misión o aplicación actual o información de contacto o cualquier otra información o dato de uso inmediato para las actividades circundantes. El paquete de mensajes se puede utilizar para mensajes punto a punto, boletines, anuncios o incluso correo electrónico. Los boletines y anuncios se tratan de forma especial y se muestran en un único "tablón de anuncios de la comunidad". Este tablero de anuncios de la comunidad tiene un tamaño fijo y todos los boletines de todos los carteles se ordenan en esta pantalla. La intención de esta pantalla es ser coherente e idéntica para todos los espectadores, de modo que todos los participantes vean la misma información al mismo tiempo. Dado que las líneas se ordenan en la pantalla, los carteles individuales pueden editar, actualizar o eliminar líneas individuales de sus boletines en cualquier momento para mantener el tablero de anuncios actualizado para todos los espectadores.

Todos los mensajes APRS se entregan en vivo en tiempo real a los destinatarios en línea. Los mensajes no se almacenan ni se reenvían, sino que se vuelven a intentar hasta que se agote el tiempo. La entrega de estos mensajes es global, ya que el APRS-IS distribuye todos los paquetes a todos los demás IGates en el mundo y aquellos que son mensajes en realidad volverán a RF a través de cualquier IGate que esté cerca del destinatario previsto.

Correo electrónico

Se puede enviar un mensaje de caso especial a EMAIL, donde estos mensajes se extraen del APRS-IS en tiempo real y se envuelven en un correo electrónico estándar y se reenvían al correo electrónico normal de Internet. Hasta 2019, esto se hacía mediante el motor de correo electrónico WU2Z, que se reemplaza por javAPRSSrvr Email Gateway.

Capacidades

En su implementación más simple, APRS se utiliza para transmitir datos, información e informes en tiempo real de la ubicación exacta de una persona u objeto a través de una señal de datos enviada a través de frecuencias de radioaficionados. Además de las capacidades de generación de informes de posición en tiempo real utilizando receptores GPS adjuntos, APRS también es capaz de transmitir una amplia variedad de datos, incluidos informes meteorológicos , mensajes de texto cortos, rumbos de radiogoniometría , datos de telemetría , mensajes cortos de correo electrónico (solo enviar ) y pronósticos de tormentas. Una vez transmitidos, estos informes se pueden combinar con una computadora y un software de mapeo para mostrar los datos transmitidos superpuestos con gran precisión en una pantalla de mapa.

Si bien el trazado de mapas es la característica más visible de APRS, las capacidades de mensajería de texto y las capacidades de distribución de información local, combinadas con la red robusta, no deben pasarse por alto; la Oficina de Manejo de Emergencias de Nueva Jersey tiene una extensa red de estaciones APRS para permitir mensajes de texto entre todos los Centros Operativos de Emergencia del condado en caso de falla de las comunicaciones convencionales.

Información técnica

En su forma más utilizada, APRS se transporta a través del protocolo AX.25 utilizando Bell 202 AFSK de 1200 bits / s en frecuencias ubicadas dentro de la banda de aficionados de 2 metros .

Muestra de frecuencias APRS VHF

Una extensa red de repetidores digitales, o "digipeater", proporciona transporte para paquetes APRS en estas frecuencias. Las estaciones de puerta de enlace de Internet (IGates) conectan la red APRS en el aire al Sistema de Internet APRS (APRS-IS), que sirve como una red troncal mundial de gran ancho de banda para los datos APRS. Las estaciones pueden acceder a este flujo directamente, y varias bases de datos conectadas al APRS-IS permiten el acceso a los datos a través de la web, así como capacidades de extracción de datos más avanzadas. Varios satélites en órbita terrestre baja , incluida la Estación Espacial Internacional , son capaces de transmitir datos APRS.

Configuración del equipo

Una infraestructura APRS comprende una variedad de equipos de controlador de nodo terminal (TNC) instalados por operadores de radioaficionados individuales. Esto incluye tarjetas de sonido que conectan una radio a una computadora, TNC simples y TNC "inteligentes". Los TNC "inteligentes" son capaces de determinar lo que ya ha sucedido con el paquete y pueden evitar que el paquete redundante se repita dentro de la red.

Las estaciones de informes utilizan un método de enrutamiento llamado "ruta" para transmitir la información a través de una red. En una red de paquetes típica, una estación usaría una ruta de estaciones conocidas como "vía n8xxx, n8ary". Esto hace que el paquete se repita a través de las dos estaciones antes de que se detenga. En APRS, los distintivos de llamada genéricos se asignan a las estaciones repetidoras para permitir una operación más automática.

Ruta recomendada

En toda América del Norte (y en muchas otras regiones) la ruta recomendada para móviles o estaciones portátiles es ahora WIDE1-1, WIDE2-1. Las estaciones fijas (hogares, etc.) normalmente no deben usar un enrutamiento de ruta si no es necesario repetirlas digitalmente fuera de su área local; de lo contrario, se debe usar una ruta de WIDE2-2 o menos según lo dicten los requisitos. El parámetro de ruta refleja el enrutamiento de paquetes a través del componente de radio de APRS, y las estaciones fijas deben considerar cuidadosamente su elección de enrutamiento de ruta. Cualquier selección de ruta para estaciones que no la requieran contribuye a la congestión de la frecuencia APRS y puede dificultar los informes de otras estaciones. Las estaciones APRS de aeronaves y globos deben evitar las balizas con cualquier trayectoria en altitud, ya que la digitalización puede no ser necesaria debido a la altura de la antena y la probabilidad de llegar a múltiples señales digitales e IGates de amplio alcance. Las estaciones móviles en áreas congestionadas o áreas más pobladas pueden considerar usar solo 1 salto (WIDE1-1), ya que generalmente hay suficientes puertas de enlace de Internet cercanas que no necesitan enrutamiento de ruta. Una solución para la selección de la ruta es la ruta proporcional si el equipo del usuario es capaz.

Camino viejo

Al principio, el método ampliamente aceptado de configurar estaciones era permitir que las estaciones de corto alcance repitieran paquetes que solicitaban una ruta de "RELÉ" y las estaciones de largo alcance se configuraban para repetir paquetes de "RELÉ" y "ANCHO". Esto se logró estableciendo el ajuste MYALIAS de la estación en RELAY o WIDE según sea necesario. Esto resultó en un camino de RELÉ, ANCHO para las estaciones de informes. Sin embargo, no hubo verificación de paquetes duplicados ni sustitución de alias. Esto a veces causaba que las balizas "ping pong" hacia adelante y hacia atrás en lugar de propagarse hacia afuera desde la fuente. Esto causó mucha interferencia. Sin sustitución de alias, no se podía saber qué receptores digitales había utilizado una baliza.

Nuevo camino

Con la llegada de las nuevas TNC "inteligentes", las estaciones que solían ser "WIDE" se convirtieron en "WIDEn-N". Esto significa que un paquete con una ruta WIDE2-2 se repetirá a través de la primera estación como WIDE2-2, pero la ruta se modificará (disminuirá) a WIDE2-1 para que se repita la siguiente estación. El paquete deja de repetirse cuando la parte "-N" de la ruta llega a "-0". Este nuevo protocolo ha hecho que las antiguas rutas RELAY y WIDE se vuelvan obsoletas. Se les pide a los operadores de Digi que reconfiguren las estaciones de relleno "RELAY" para responder a WIDE1-1. Esto da como resultado una ruta nueva y más eficiente de WIDE1-1, WIDE2-1. Si bien la mayor parte del mundo ha adoptado la configuración de "nueva WIDEn-N", existe un debate en curso en el Reino Unido sobre el tema.

Sistemas relacionados

El protocolo APRS se ha adaptado y ampliado para apoyar proyectos que no están directamente relacionados con su propósito original. Los más notables son los proyectos FireNet y PropNET.

  • APRS FireNet es un sistema basado en Internet que utiliza el protocolo APRS y gran parte del mismo software de cliente para proporcionar información sobre incendios, terremotos y clima en un volumen y detalle mucho mayor que el que el sistema APRS tradicional es capaz de transportar.
  • PropNET utiliza el protocolo APRS sobre AX.25 y PSK31 para estudiar la propagación de radiofrecuencia. Las "sondas" de PropNET transmiten informes de posición, junto con información sobre la potencia del transmisor, la elevación y la ganancia de la antena, en varias frecuencias para permitir que las estaciones de monitoreo detecten cambios en las condiciones de propagación. Se basa en ACDS, un programa cliente especial que se ejecuta en Microsoft Windows.

Ver también

Referencias

Otras lecturas

enlaces externos