Introducción al APRS

1 Introducción

1.1 Medio de transmisión

1.2 Posicionamiento

1.3 Mensajes

2 Equipamiento

2.1 Configuración de UIView

2.2 Mapas

3 Repetidores

4 Conclusión

1.1 Introducción

El APRS es un sistema Automático de Información de posición, es decir que podemos ver en un mapa la posición en la que está una estación fija o móvil de radioaficionado. También tiene otras capacidades como poder ver información meteorológica, señalización en el mapa de todo tipo de eventos (catástrofes, puntos de interés para el radioaficionado) o telemando.

En el seguimiento de estaciones móviles se aprovecha la tecnología que nos brindan los GPS, que conectados a un equipo de radio nos sirven para seguir en el mapa a un vehículo.

El APRS utiliza para transmitir los datos el protocolo AX 25, es decir, el mismo que utiliza el packet convencional, por lo tanto es compatible con cualquier modem o TNC sin suponer un coste añadido.

APRS es una marca registrada de Bob Bruninga WB4APR, pero con licencia para su uso por cualquier radioaficionado con fines no comerciales, que empezó por 1984 con un programa para el Commodore VIC20.

Últimamente ha sufrido una gran evolución, por lo tanto el protocolo en que se basa el APRS está cambiando para mejorar y adaptarse a nuevas necesidades o utilidades. Está evolución aconsejó la creación de un comité que lidera la Tucson Amateur Packet Radio, que es una asociación Americana especializada en comunicaciones digitales. Este comité que reúne a los principales desarrolladores de APRS ha creado un documento en el que se definen el protocolo y todas las especificaciones del sistema APRS. Esto es muy importante para estandarizar y para los desarrolladores de software.

1.1 Medio de transmisión.

Como ya hemos resaltado el APRS utiliza el AX25 como medio de transmisión por lo tanto nos vale cualquier TNC o modem baycom para trabajar con él. La frecuencia usual en Uruguay es de 144.930 a una velocidad de 1200 baudios y 7.040 a 300 baudios.

La gran diferencia respecto al packet convencional es que la información se intercambia en modo ‘desconectado’, por lo tanto no nos tenemos que conectar a ninguna bbs ni digipeater.

Esto es debido a que se utilizan los paquetes UI que nos brinda la especificación del AX25 para el intercambio de información sin establecer una conexión.

Son los mismos paquetes que se utilizan para mandar balizas o por ejemplo en BBS FBB para difundir listas de mensajes.

Esto tiene como contrapartida que el control del flujo, es decir la confirmación de que ha llegado un mensaje a su destino, no recae en el AX25 sino que es el propio protocolo APRS el que tiene que comprobarlo.

El APRS no es un protocolo 100% infalible pero intenta buscar un equilibrio entre flexibilidad, poca ocupación de canal y sencillez.

1.2 Posicionamiento

Para informar de su posición una estación transmite un paquete UI con las coordenadas geográficas en las que está ubicada. Por lo tanto tendremos que acudir a un mapa de pequeña escala para decirle al programa de APRS en que coordenadas estamos situados.

En estaciones móviles es el GPS el que mide la posición en grados segundos y minutos, la velocidad y el rumbo, la transmite a la TNC o el transceptor para ser enviadas por radio.

Mientras que en estaciones fijas es conveniente transmitir una baliza cada 20-30 minutos en una estación móvil conviene transmitir cada 30 s o 1 minuto para poder hacer un buen seguimiento de la estación. En nuevos equipos hay otros métodos más eficaces como transmitir una baliza cuando el movimiento sea superior a una cifra, por ejemplo 100 metros. De esta forma se evita estar emitiendo continuamente cuando un móvil está parado.

1.3 Mensajes.

Junto con la información de posición esta es una de las características más importantes del APRS. Su uso es muy simple, simplemente hay que señalar en el mapa a que estación queremos enviar el mensaje, escribirlo y enviarlo.

En este punto el programa de APRS emite el mensaje en un paquete UI y espera a recibir una confirmación del destinatario también en un paquete UI, por lo que no tenemos que realizar ninguna conexión. Si no se recibe la confirmación vuelve a emitir el mensaje hasta que se reciba. Si en cuatro intentos no se recibe el mensaje se descarta y se marca como no-enviado.

El APRS es práctico para transmitir mensajes pasando por hasta 4 repetidores, con lo que se pueden conseguir distancias de 400-500km dependiendo de la orografía de la región. Más lejos de estas distancias se hace poco práctico debido al retardo que se produce al ir pasando por muchos repetidores.

En algunos casos, como servidores APRS conectados por Internet, se puede cubrir muchos kilómetros.

Este sistema de enviar mensajes funciona en tiempo real, es decir que los mensajes llegan a su destinatario en unos 2 a 20 segundos, dependiendo del numero de digipeaters por los que tenga que pasar el mensaje.

Ya que el APRS nace como un sistema táctico de información de posición y comunicaciones de emergencia, es un requisito básico que no sea necesario conocer la ruta que ha de seguir un mensaje para llegar a la estación de destino. Para eso los repetidores de APRS aparte del indicativo propio que tienen asignado, tienen unos alias o sobrenombres estándares que son RELAY,WIDE,TRACE, y repiten los paquetes que escuchen dirigidos a estos sobrenombres.

Estos sobrenombres de los repetidores APRS son importantísimos ya que gracias a ellos podemos hacer APRS en cualquier sitio sin tener que conocer que indicativos tienen los Repetidores.

A parte de los mensajes entre estaciones también se pueden mandar anuncios o boletines generales para todas las estaciones.

Los mensajes se transmiten línea a línea, siendo estas de unos 55 caracteres, por lo tanto según vamos escribiendo en el teclado se van transmitiendo contiguamente.

El programa de APRS asigna un número a cada línea para poder comprobar la confirmación del destinatario a cada una de ellas, y para poder mostrarlas en la ventana del destinatario en orden.

2. Equipamiento.

Cualquier TNC, o modem Baycom o YAMM, así como cualquier equipo de VHF nos vale para montar nuestra estación APRS en Casa. De todo lo demás se encarga el software, por lo que solo necesitaremos un PC . Existe un programa en MS-DOS para hacer APRS, pero conviene utilizar un PC con entorno gráfico, Windows, Linux, Mac.

El programa más utilizado en Uruguay es el UIView de G4IDE. Se caracteriza por la facilidad de crear mapas personalizados, por lo tanto cualquiera puede scannear un mapa de su ciudad y utilizarlo en el programa. Es un programa muy fácil de utilizar y configurar.

Es el mejor para empezar a conocer el sistema. De todas formas hay programas para MAC y para Linux.

Para trabajar en móvil tenemos que recurrir primero a un GPS con conexión externa de datos, y segundo a un equipo preparado para APRS como los Kenwood TH-D7 y TM-D700. Alinco también va a presentar un equipo para móvil preparado para APRS, pero de ICOM y Yaesu no se sabe nada de momento.

Con equipos preparados para APRS (TH-D7, TM-D700, Alinco), lo único que tenemos que hacer es conectar el GPS al equipo de radio, y este ya se encarga de todo, ya que estos equipos tienen el software y la tnc incorporados.

Estos equipos tienen la ventaja de que no solamente van transmitiendo la posición, sino que reciben constantemente información de las demás estaciones y comunican al GPS dónde está cada una. Por lo tanto si el GPS tiene capacidad para mostrar mapas, veremos los indicativos de las estaciones, repetidores, digis u objetos en el mapa.

De esta forma podemos ver en el display de estos equipos que estaciones APRS están activas, en que posición, a que distancia. Por ejemplo, cuando llegamos a una ciudad podemos ver donde se hallan sus repetidores.

También tienen capacidad para recibir mensajes y para contestarlos, así como para recibir información de estaciones metereológicas.

Existen también TNC’s preparadas para APRS y con conexión directa al GPS pero son menos prácticas debido a que lo único que hacen es transmitir, no podemos como en los demás equipos visualizar los datos en un display y responder mensajes, salvo que las conectemos a un PC.

De todas formas Este panorama esta evolucionando, por lo que aparecerán distintas soluciones para salir en APRS con en móvil.

2.1 Configuración de UIView

Vamos a comentar por encima los puntos más importantes de configuración de este programa. Existen multitud de situaciones dependiendo del modem o TNC de que se disponga pero en principio veremos la configuración con el modem Baycom ya que es la más utilizada.

Para trabajar con el modem baycom en Windows es necesario disponer de Flexnet o de AGW. El problema a día de hoy del flexnet es que el controlador de baycom es un residente MS-DOS y por lo tanto puede dar problemas de funcionamiento en equipos Windows. Además solamente la versión registrada del UIView permite conectarse con FlexNet.

Existe otro programa que es el AGW Packet Engine que es capaz de controlar hasta dos baycoms y multitud de TNC’s a la vez, y comunicarse con multitud de programas como en UIView, WinPack, NBF, TsthWin . Es decir con el podemos tener un canal en 144.930 para APRS, y otro para la BBS, El cluster, el converse.. Yo lo he probado con tres puertos uno en baycom y otro KPC3 y placa de sonido sin problemas.

Proceso de configuración:

Instalación de AGW Packet Engine

Primero lo más importante, conseguir el programa que se puede bajar de :

http://www.raag.org/sv2agw/inst.htm

El archivo que hay que descargar es AGWPE.zip y el Drivers.zip (dónde se incluye el driver Baycom)

Después hay que descomprimirlos en el disco duro con el winzip en un directorio por ejemplo C:\RADIO\AGW

Una vez aquí ejecutamos el programa agwpe.exe

Saldrá una pantalla de presentación que desaparecerá si pulsamos con el ratón sobre ella o después de un tiempo automáticamente.

Después nos quedará el programa Packet Engine residente en la barra de tareas. Nos situamos con el ratón encima de el y pulsamos el botón derecho.

Aquí nos sale un menú en el que tenemos que activar la opción “Winsocks Interface” con el botón izquierdo.

Después volvemos a hacer lo mismo y escogemos Propiedades(o Properties). Ahora sale la ventana de configuración de puertos de radio

Pulsamos el botón de añadir uno nuevo y nos sale una ventana de que hemos creado un nuevo puerto, le damos aceptar.

Ahora sale la ventana de configuración del puerto.

Escogemos el COM en el que tengamos conectado el Baycom , la velocidad la ponemos en 1200baudios y el tipo de TNC escogemos BAYCOM.

Una vez hecho esto ya queda configurado el AGWPE con un puerto baycom. Para que los cambios surjan efecto hay que cerrar el AGWPE y volverlo a ejecutar. Ahora si cogió la configuración del modem aparecerá un dibujo en pequeño de una TNC en la barra de inicio, al lado del reloj de Windows.

El AGW ya queda preparado para trabajar con UIView.

Dejarlo activo para cuando configuremos el UIView.

Ahora hay que instalar el UIView.

El UIView se puede bajar de :

http://www.ui-view.org/

Lo mejor de este programa es la ayuda, en inglés por supuesto. La primera vez que lo utilices te extrañará que cada vez que quieras ir a un menú nuevo de configuración, el programa te remitirá al apartado de la ayuda correspondiente. Supongo que G4IDE lo hace así porque si uno se para a leer la ayuda un poco no va a tener problemas de configuración.

Después de bajar el UIView hay que instalarlo como cualquier programa de Windows en el directorio que nosotros queramos.

Una vez hecho esto habrá que ejecutar el UIView (INICIO-PROGRAMAS-UIVIEW) .

Y empezamos con la configuración en el menú setup

1- Escoger menú station setup

cerrar la ventana de ayuda que os aparecerá la primera vez.

Volver a escoger station setup

aquí tenemos que poner:

-el indicativo

- La posición. Por ejemplo Latitude 34.48.85S Longitude 055.56.32W

Hay que mirar en un mapa en que coordenadas está vuestro QTH o en un GPS.

Hay que tener cuidado ya que las coordenadas están en Grados. Minutos. Centésimas de Minuto

- Compress dejarlo sin tachar ya que esto activa la baliza con la información de posición comprimida, lo que no tiene ninguna utilidad en estación base. En principio las coordenadas comprimidas son para ahorrar tiempo de transmisión en estaciones móviles, pero en la practica el ahorro es ínfimo y sobre todo pensando en que equipos como el TH-D7 trabajan con TxDelay de 50 por defecto para mejorar la comunicación en móvil.

- Unproto port tiene que ser 1 , salvo que existan más puertos configurados en el AGWPE.

- Unproto adress. Esta línea es importantísima. En principio lo mejor es dejarla en “APRS,WIDE3-3”. De esta forma las balizas podrán atravesar hasta 4 digipeaters, lo que es suficiente, y así podrán verlos en el mapa estaciones distantes.

- Beacon Comment La información que deseen que salga en la baliza de la estación

- UI View tag . Lo mejor es habilitarla así los identifica como una estación con UIView y por lo tanto con funciones suplementarias a las de APRS.

- Beacon Interval - fixed ponerlo a 30

El programa lanzará una baliza de posición cada 30 minutos.

- Symbol. Se seleccina el símbolo de la casa, o la casa con la antena, o el que corresponda.

Las demás opciones en principio no hay que tocarlas.

2- Escoger Comm setup

cerrar la ventana de ayuda que os aparece la primera vez.

Volver a escoger Comm setup

En host mode escoger AGWPE y darle a OK

En este momento debería salir una ventana con el listado de puertos del AGW, que se cierra automáticamente en 10 segundos. En la lista tiene que salir el modem baycom (Port 1 with Baycom)

En este momento ya está todo configurado y si se pulsa F9 el equipo transmitirá una baliza.

Si no sale esa ventana y sale una que pone “AGW TCP/IP error:”connection is forcefully rejected” significa que el UIView no se comunica con el AGW

Posibles causas:

- el AGW no estaba cargado

- no está activa la opción Winsock Interface en el Packet Engine

2.2 Mapas

Existen dos tipos de mapas para los programas de APRS, los vectoriales y los de imagen de bits.

Los vectoriales son como los archivos de programas de CAD, es decir un conjunto de líneas que forman las carreteras, los ríos y toda línea que pueda tener un mapa. Tienen la ventaja de que la precisión es muy buena, ocupan poco y se puede hacer ampliaciones sobre ellos sin perder mucha calidad. También pueden estar formados por capas, por lo tanto podemos activar y desactivar la visualización de ciertos elementos como carreteras, vías de tren. Tampoco son tan “vistosos” como los de mapa de bits. Los utiliza el programa WinAPRS muy utilizado en USA.

Los de imagen son cualquier mapa convertido a archivo gráfico mediante, por ejemplo, un scanner. Por lo tanto aquí podemos utilizar cualquier mapa que tengamos en papel o capturado de algún programa informático de mapas.

La gran ventaja de estos mapas es la facilidad de obtención y su vistosidad. La desventaja es que no es practico hacer ampliaciones sobre ellos ya que se pierde mucha calidad.

El UIView tiene mucha implantación en el mundo, aunque solo use mapas bitmap. No tiene capacidad de zoom como el WinAPRS, pero es mucho más atractivo visualmente y fácil de utilizar.

En el UIView podemos introducir un mapa digitalizado de nuestra ciudad, le damos las coordenadas de la esquina superior izquierda y de la inferior derecha y ya lo vemos en pantalla. Esto también es posible hacerlo con el WinAprs pero es un poco más complicado.

3. Repetidores

A lo largo de este documento me he referido a los repetidores digitales como digipeaters, digis APRS o simplemente repetidores.

Se encargan de retransmitir los paquetes Unproto que emiten las estaciones para ampliar su cobertura y comunicarse con estaciones mas lejanas. Podemos hacer una primera distinción entre repetidor de amplia cobertura (WIDE) y microrepetidor (RELAY)

Son diferentes a los repetidores de packet convencionales ya que no valen para establecer una comunicación en modo conectado con otra estación. Es decir que no van a repetir un paquete SABM.

Los paquetes AX25 tienen la siguiente estructura:

ESTACIÓN>DIRECCIONUNPROTO, VIA, VIA, VIA <UI>

Por ejemplo:

CX4AE>APRS,WIDE,WIDE,WIDE <UI >:

La dirección Unproto para una estación base es normalmente APRS

Y en VIA es dónde va la lista de repetidores por donde queremos que vaya nuestra baliza.

Como se observa en VIA no tenemos que poner los indicativos de los nodos, ya que todos ellos responderán a la ruta WIDE.

Esta es una de las ventajas. Podemos ir de viaje por cualquier lado y no tenemos ni que saber los indicativos ni realizar cambios de configuración. Y si se abre una tropo o una esporádica igual.

Aunque exista el WIDE como sobrenombre de los repetidores de amplia cobertura, si queremos al ejemplo anterior le podemos dar la ruta por la que queremos que vaya la baliza:

CX4AE>APRS, CX2ACB, CX3VB-6, CX2SA-8 <>:

El APRS tiene otro formato para el WIDE que se aprovecha del SSID como contador de repetidores por los que ha pasado el paquete:

WIDE,WIDE,WIDE = WIDE3-3

Es decir que podemos emitir la baliza como :

CX4AE>APRS,WIDE3-3 <UI >:

Y el efecto sería el mismo que con el ejemplo anterior (WIDE,WIDE,WIDE)

Esto es un ejemplo teórico ya que depende mucho de la forma en la que estén configurados los repetidores y del tipo de software que tenga instalado. Existen muchas formas de repetir los paquetes. Pero el funcionamiento es parecido.

Existe otro sobrenombre para los repetidores que es “TRACE”. Su función es parecida a la de WIDE pero con la diferencia que obliga al repetidor a poner su indicativo en VIA cuando retransmite un paquete. Por ejemplo:

CX4AE>APRS,TRACE3-3 <UI >:

Será repetido de la siguiente forma:

Por CX2ACB : CX4AE >APRS,CX2ACB*,TRACE3-2

Por CX3VB-6: CX4AE >APRS,CX2ACB, CX3VB-6*,TRACE3-1

Por CX2SA-8: CX4AE >APRS,CX2ACB, CX3VB-6, CX2SA-8*,TRACE3-0

Y ahora el mejor invento del APRS.

El sobrenombre “RELAY”.

En APRS las estaciones móviles han de emitir sus paquetes via RELAY.

Igual que WIDE y TRACE son los alias para el acceso de estaciones fijas a un repetidor de amplia cobertura, RELAY es la forma aconsejada de acceder un móvil a un repetidor.

Esto es debido a que podemos configurar cualquier estación, incluso nuestra estación particular como repetidor de paquetes dirigidos a RELAY. Esto tiene la ventaja de que como el numero de repetidores en el monte es limitado por nuestros medios, cualquier estación base con buena cobertura puede actuar de ayuda para retransmitir la baliza del móvil. Y de esta forma podemos garantizar una mejor cobertura a estaciones móviles.

También posibilita la instalación de microrepetidores, para conseguir una cobertura total de una zona de sombra, sin sobrecargar la frecuencia.

Hay que tener en cuenta que los repetidores de amplia cobertura “WIDE,TRACE” han de estar estratégicamente ubicados, lo más separados posible, pero claro que se escuchen entre ellos. Por que si estuvieran muy juntos, primero, no aprovecharíamos su privilegiada cobertura, segundo, muchos se escucharían entre si , tercero se produciría mucho tráfico redundante y el tiempo de envío de mensajes aumentaría.

En cambio en la zona de cobertura de un WIDE podemos poner un pequeño RELAY sin producir muchos paquetes redundantes.

Los repes de amplia cobertura han de responder siempre a RELAY, WIDE y TRACE.

En móvil se emplea la siguiente ruta:

CX4AE-9>APRS, RELAY,WIDE2-2

Que en un caso real sería: (un móvil con GPS y TM-D700)

19:41:07R CX4AE-9>T3QWRX,RELAY,WIDE2-2 Port=1 <UI R Len=38>:

'~/zl#X>/]"42}En ruta, QRV en 145.250

Que es retransmitida por nuestro repetidor:

19:41:07R CX4AE-9>T3QWRX,CX2ACB*,WIDE2-2 Port=1 <UI R Len=38>:

'~/zl#X>/]"42}En ruta, QRV en 145.250

El repetidor de amplia cobertura escucha un paquete dirigido a RELAY y lo retransmite sustituyendo el RELAY por su indicativo.

Se puede también observar que en este paquete que la dirección unproto no es APRS sino T3QWRX. Este código lo genera el Kenwood TM-D700 en este caso para enviar la información de rumbo y velocidad que da el GPS.

La definición del protocolo APRS es bastante compleja, ya que hay muchas variantes en las formas en que un digi a de retransmitir los paquetes.

Pero todos los de amplia cobertura han de responder a RELAY,WIDE,TRACE.

Para montar un repetidor existen dos alternativas:

-Con una TNC

-Con un PC

Con una TNC2 se puede realizar un repetidor muy compacto para dejar en cualquier lugar ya que no requiere que se le conecte ningún PC.

Existe un firmware de IW3FQG que grabado en una EPROM se inserta en la TNC2 y la convierte en un repetidor APRS

Se puede encontrar en:

http://space.tin.it/computer/msavegna/uidigi.htm

También hay TNC’s Kantronics que pueden realizar la función de digipeater.

-Con PC

En este caso hay pequeños programas en MS-DOS como el DIGI_NED de PE1DNN que con un baycom y un PC 286 hacen la función de digi.

El Digi_Ned está evolucionando mucho e incorporá aparte de las funciones de digi, funciones de información. Un radioaficionado puede con un portátil o desde un equipo de móvil solicitarle al DIGI_NED información de dónde se hallan sitios de interes como repetidores de fonía, local de radioaficionados, aeropuertos, bomberos , centros de asistencia médica y todo tipo de objetos que nosotros le configuremos.

Esto tiene interés para radioaficionados que lleguen a un región que no conocen. Se solicita la info al digi y la recibimos en el equipo y en los mapas del GPS.

4. Conclusión

El APRS nace y se desarrolla en Estados Unidos. Allí está plenamente desarrollado, con un uso, aceptación e infraestructuras impresionantes. Se implemento en Europa en buena forma y en América Latina se está expandiendo a gran velocidad.

El APRS trae aire fresco a una modalidad como el radio paquete, que aparte del converse y el cluster, tiene cada vez menos uso debido a su directa competencia con Internet.

El APRS trae a la radio un nuevo concepto que crea ilusión, comunicación y trabajo en equipo entre radioaficionados de distintas zonas.

Sus mayores cualidades son:

- Incorporación de nuevas tecnologías y campos de experimentación.

- Flexibilidad. Se pueden inventar muchas aplicaciones personalizadas, que

pueden llegar a ser “estándares”.

- Combina la experimentación radioeléctrica y la informática.

- Es visualmente muy atractiva para demostraciones. Los programas son

atractivos y “amigables”

- POTENCIA EL CONTACTO entre radioaficionados teclado a teclado, en

contraposición a los sistemas individualistas de conexión a una BBS, que

es una comunicación hombre máquina

- Señala la presencia en móvil o en base de una estación y por lo tanto el