Všeobecný úvod do APRS
Obsah:
1) Druhy APRS
Zkratka APRS znamená Automatic Packet Reporting Systém, neboli systém pro přenos dat. Těmi daty může být obecně cokoli, třeba informace z meteorologické stanice. Nejčastěji se ale vžilo použití pro přenos údajů o poloze z GPS.
APRS vzniklo v době analogové, to znamená, že data jsou konvertována na zvukový nf signál, který je pak pomocí úzkopásmové FM modulace přenášený analogovým vysílačem. Ke konverzi dat na zvukový signál se používá protokol AX.25. Podrobnosti si můžete přečíst třeba tady: https://en.wikipedia.org/wiki/Automatic_Packet_Reporting_System
V dnešní moderní době vznikl novější protokol FX.25, který původní verzi rozšířil o FEC, neboli Forward Error Correction. Jedná se o samoopravný kód, který umí detekovat poškození původních dat způsobené rušením během přenosu a jejich zrestaurování do původní podoby. Samozřejmě, že jsou limity, které nezvládne ani tato technologie. Ale úspěšnost dekódování signálu APRS je výrazně větší. Přes tuto nepopíratelnou výhodu se i nadále v běžné praxi používá původní protokol AX.25. Důvodem nejspíš bude, že varianta FX.25 zatím není oficiálním standardem IARU ani ITU (platí 1.8.2025). Podrobnosti si můžete přečíst třeba tady:
https://en.wikipedia.org/wiki/FX.25_Forward_Error_Correction
UPOZORNĚNÍ: APRS se nevyhnulo ani plně digitálnímu vysílání. Tady už není potřeba převádět data na zvukový signál, ale odesílají se přímo ve formátu krátkých textových zpráv. Tyto zprávy se pak šíří a zpracovávají podle pravidel digitální sítě, ke které jste připojeni. Jedná se o zcela jinou technologii, která není předmětem mých článků. Pokud budu v dalším textu používat pojem APRS, budu mít na mysli vždy analogovou verzi. Na případné výjimky upozorním.
2) Infrastruktura pro radioamatéry s koncesí
Kdo už o APRS slyšel, určitě zná adresu https://aprs.fi Na této adrese najdete mapu zobrazující polohu mnoha objektů. A určitě zde najdete i značku nějakého radioamatéra, se kterým se znáte. Jak to ale zařídit, aby se zde zobrazovaly i údaje o vaší radiostanici? Obecná cesta dat je vidět na tomto obrázku.
- Signál APRS se odešle z vašeho zařízení, například ruční radiostanice, obvykle na frekvenci 144.8 MHz. Nově se začíná používat i frekvence 432.5 MHz. K tomu je potřeba, aby tato ručka obsahovala modul GPS a software na převod dat protokolem AX.25. Skutečné odesílání APRS musí být povolené a musíte mít správně nastaveno ještě několik souvisejících parametrů.
- Vysílání zachytí přijímač obvykle na vyvýšené kótě, který jej dekóduje a převede do formátu vhodného pro šíření internetem. Jedná se o bránu i-gate, která všechna zachycená data posílá na určitý APRS server. I-gate dostupný z mého stanoviště v Jevíčku je například OK2ULQ-1 nedaleko Valašského Meziříčí. Jakýmsi mezičlánkem mezi radiostanicí a i-gate může být digipeater, který signál zachytí a pošle dál do větší vzdálenosti. Takové zařízení najdete například na Pradědu pod názvem OK0X.
- Nejznámějším přístupovým APRS serverem pro Evropu je euro.aprs2.net. Spolu s dalšími servery navzájem sdílejí vložená APRS data prostřednictvím sítě APRS-IS. Součástí jejího komunikačního protokolu je i identifikace odesílatele dat. Lze tedy už na úrovni i-gate detekovat a zablokovat neautorizovaný přístup. Povolené pakety se pak na serveru po určitou dobu ukládají do databáze.
- Vizualizace dat na mapovém podkladu se obvykle provádí na jiném serveru. Zde se už dostáváme k cílové adrese https://aprs.fi která je jednou z nich. Server na této adrese zajišťuje způsob prezentace dat. Může to být prosté zobrazení ikony s časovým údajem v jednom bodě. Ale může to být třeba zobrazení polohy za určité období, tedy celá trasa, kudy se objekt v daném časovém úseku pohyboval. Může se vypočítat délka zobrazené trasy nebo i výškový profil trasy. Služby, které mapa poskytuje, jsou výhradně určeny provozovatelem konkrétního mapového serveru.
UPOZORNĚNÍ: Systém APRS byl historicky využívaný radioamatéry s koncesí. Proto jsou zvolené vysílací frekvence pro Evropu 144.8 MHz a 432.5 MHz v radioamatérském pásmu. Stejně tak i uvedené i-gate, digipeatry nebo APRS servery jsou budované a provozované většinou radioamatéry. Proto se důsledně kontroluje, jestli zájemci o využívání této infrastruktury jsou licencovaní radioamatéři. Zkrátka na mapu https://aprs.fi se bez radioamatérských zkoušek (legálně) nedostanete.
V nedávné historicky krátké době vznikla i bezlicenční pásma, k jejichž využívání radioamatérskou koncesi nepotřebujete. Mnoha lidem to stačí a ke skládání radioamatérských zkoušek nemají žádný důvod. Někteří z nich vlastní radiostanici s modulem GPS a rádi by využívali možnost zobrazení své polohy v nějaké mapě na internetu. Protože se i tato část majitelů radiostanic utěšeně rozrůstá, postupně pro ně vznikly alternativy k radioamatérským sítím. I tady data putují v principu podle obrázku číslo 1, jen frekvence a adresy jsou odlišné.
- Základem je síť CBAPRS určená právě pro uživatele bezlicenčních pásem, tedy pro lidi bez přidělené oficiální radioamatérské značky. Přístupovým serverem do této sítě pro Evropu je server eu.cbaprs.net. Tato síť používá stejné přenosové protokoly jako síť APRS-IS, takže každý uživatel musí mít své textové označení složené z 5÷6 velkých písmen a číslic a s ním svázané jedinečné identifikační číslo. Číslice v textovém označení není povinná, takže například moje označení pro bezlicenční aktivity je HUGJEV.
- Dál je potřeba, aby někdo vytvořil na svém serveru mapový podklad, do kterého zanese údaje jednotlivých objektů ze sítě CBAPRS. Takových serverů můžeme najít hned několik:
- https://openaprs.de/
- https://aprs.to/
- https://cbaprs.ok1zxs.cz/
Jistě existují i další. Základ je pro všechny mapy stejný. Zobrazují polohu objektů. Liší se ale v dalších službách, které poskytují. Kterou mapu si vyberete, to už záleží jen na vašem vkusu. - Ke vstupu do sítě CBAPRS, a tedy i na některou ze zmíněných map, potřebujete ještě i-gate. A právě to bývá největší kámen úrazu. Zdá se, že radioamatéři s koncesí nemají moc důvodů budovat větší stacionární i-gate pro bezlicenční pásma, které by svými příjmovými podmínkami pokryly větší území ve svém okolí. Možná máte štěstí a zrovna u vás něco takového je k dispozici. Ale to budou spíše jen výjimky. Tak co s tím?
Řešením je postavit si svůj vlastní i-gate. Ještě jednou zdůrazním, že se bavíme o bezlicenčním pásmu omezeném jak výkonem, tak podmínkou „mobility“. Takže nemůžeme stavět základnovou stanici v pásmu UHF s pevně instalovanou anténou někde na kopci. Bude se jednat o malý „osobní“ i-gate, který si můžete nosit všude s sebou. Podobně jako už možná máte malý osobní hotspot pro přístup do digitálních sítí. Konstrukcí takového i-gate se vás pokusím provést v následujících článcích. Zde jsem chtěl jen vysvětlit smysl takového počínání. Proč se do stavby malého i-gate pustit. Věřím, že to není nic složitého, a že lidem, kteří o něčem takovém uvažují, poskytnu užitečné informace.