APRS

APRS [ 1、2 ]はデジタルアマチュア無線プロトコルです。 このプロトコルに基づいて、グローバルな通信システムが構築されます。 主なタスク：空間内のオブジェクトの座標に関する情報の送信、メッセージング、気象観測所からのデータ転送など。



この記事は何についてですか？ 一般に、APRSは、ほとんどのラジオ愛好家にとっても、大きく、複雑で、理解できないトピックです。 しかし、Habréにはラジオハムはあまり多くありません。 したがって、標準自体が非常に優れており、アマチュア無線の外部で適用できることを示したいと思います。 座標メッセージングの問題が何度も発明され（輸送）、たとえば気象観測所からの天気についての情報転送形式が発明され、テキストメッセージの送信方法が開発された多くのシステムがあります。 ただし、これらのシステムの作成者がAPRS規格を知っていれば、（少なくともプロトコルを開発するために）時間を節約できるだけでなく、多くの既製のソフトウェアおよびハードウェアソリューションを適用できます。



システムに関する知識のほとんどは、既存のプログラムと機器の実際の使用からではなく、それを操作するための独自のプログラムとユーティリティの開発から得られました[ 3、4 ]。 情報は、標準[ 5 ]、Xastirソースコード[ 6 ]、アマチュアラジオフォーラム[ 7、8 ]、およびアマチュアラジオ愛好家とのコミュニケーション（すべてを数えることはできません）から収集されました。



行う場合：

• 気象観測所;
• インターネットまたはリピーターなどの他のページャーを使用した分散システムの形式のラジオチャネルを介した双方向テキストメッセージングシステム。
• 衛星アラーム;
• 遠隔局の遠隔測定監視;
• バルーンを起動します。

そして、ほとんどの場合、無線チャネルを介してデータ伝送システムを構築し、そのためのプロトコルを発明したい場合、無線アマチュアには、さまざまなデジタルタイプの通信とAPRSプロトコルの形でベストプラクティスがあります。

APRSとは何ですか？

本質的には、ネットワークを介して送信できるメッセージのタイプと形式を記述する標準です。 パケットの形式は、伝送媒体によってわずかに異なる場合があります（以下を参照）が、パケットの内容と目的はこれから変更されません。



メッセージの種類：

1. ビーコンはおそらく最も一般的に使用されるメッセージです。 コールサイン、その座標、短いコメントが含まれています。
2. ショートテキストメッセージ（メッセージ） -SMSに類似しており、受信者、送信者のコールサイン、およびショートメッセージのテキストが含まれています。
3. ウェザーステーションパッケージ（WX） -所定の地点の気象条件に関する情報（温度、圧力、湿度、風の強さ、方向）が含まれています。
4. 他のタイプのメッセージ。

ビーコンとテキストメッセージは、最も一般的に使用されるメッセージの種類です。 標準から学習できるメッセージには多くの種類があります。 その中で、例えば、ステーションの遠隔測定に関するメッセージ、つまり、いくつかのセンサーの測定値の自由に決定されたパラメーターを送信することが可能です。

ネットワークはどのように構成され、どの部分で構成されていますか？

まず第一に、これらはステーション（モバイルおよび静止）であり、まだオブジェクトがあります。 コール信号（Callsign）とステーションまたはオブジェクトの座標（QTH）がネットワークに送信されます。 さらに、駅の目的（車、バス、家など）と短いテキストコメントを示すアイコンが送信されます。 たとえば、私は自分の車が今どこにいるかを知りたいです。 さらに悪いことに、私の妻は私の車がどこにあるのか知りたがっています！ ネットワークは、ステーションの座標やその他のパラメータに関する情報を関係者全員に送信する機能を実行するだけです。 原則として、ステーションは送信された座標で地図上に表示されます。 ネットワークの完全なメンバーである別のステーションは、テキストメッセージを別のステーションに送信できます。 たとえば、地図上のタクシーディスパッチャーは、正しい場所に最も近い車を見て、行き先の住所をテキストメッセージで送信します。

システムがグローバルなのはなぜですか？

理想的なケースでは、ステーションからのパケットはグローバルインターネットに送られる必要があるためです。 その後、インターネットに接続している誰でもステーションに関する情報を取得できます。 これを行うために、グローバルAPRSサーバーがあります。 インターネットのおかげで、無線ネットワークのさまざまな部分が1つのAPRSグローバルネットワークに結合されます（そしてステーションは互いに通信できます）。

しかし、情報パケットはどのようにしてインターネットに届くのでしょうか？

アマチュア無線の創造性には多くの選択肢と巨大な範囲があります！



最も簡単なオプションは、ステーションがインターネットに直接接続している場合です（たとえば、スマートフォン+ GPS +モバイルインターネット上のプログラム、またはデスクトップコンピューター+インターネット接続上のプログラム）。 この場合、APRSサーバーへの直接接続が行われ、プログラムはAPRSグローバルネットワークと直接メッセージを送受信します。



しかし、それは退屈です！ ラジオアマチュアには、独自のラジオ放送があります！

パケットラジオ

APRSネットワークがパケット無線通信に取って代わりました。 これは完全に真実ではないと思います。 パケット無線は、AX.25 [ 10 ]と呼ばれるx.25プロトコルのアマチュア版です。 スタックは単純です。物理レベルでは、トランシーバーは変調された信号を送受信し、モデムによって情報バイトに変換されます。 バイトはパケットで収集されます。 パッケージには、ソース、レシーバー（アマチュアax.25ではコールサイン）、メッセージ、チェックサムなど、必要なものがすべて含まれています。 確認応答を使用して接続を確立および維持する方法もあります（TCPと同様）。 確認応答のないパケットがあります（UDPと同様）。 以前は、無線を介した接続の確立、メールの送受信が可能な多数のBBSがありました。 メール交換機能を備えたこのようなBBSは、しばらく経つと軌道の特徴により、地球上の任意の地点を飛行し、どこにでもメールを送信できるアマチュア無線衛星にも搭載されました。



時間が経つにつれて、インターネットが登場し、利用可能になり、メッセージングのニーズを閉じました。 パケット無線局のネットワークは衰退し始めました。 しかし、機器は残っています。 また、このパケット機器を使用して、APRSネットワークのパケットを無線で送信できます。 つまり、APRSはパケットを置き換えませんでしたが、パケット通信、または1つのタイプのパケットのみです。UIax.25パケット（配信制御なし）と無線チャネルは、APRSネットワークでメッセージを送信するための媒体として使用されます。



したがって、パケット無線は、ステーションからシステムにAPRSパケットを送信する1つの方法です。 原則として、無線信号の他の方法およびタイプの変調、たとえばBPSKは、APRSネットワークメッセージを送信するための媒体として使用および使用できます。

インターネットが必要ですか？

すべてがうまくいくように見えますが、突然、黙示録後、制裁、プロバイダーでの事故ですか？ システムはインターネットなしで動作しますか？ もちろん、インターネットを使用するシステムの一部は、事故が発生すると機能しなくなります。 ブラウザを介してオブジェクトの座標を見つけることは不可能であり、グローバルAPRSに直接接続されたステーションは接続されないままになります。 ただし、通信に無線チャネルを使用するシステムの部分は、独立して動作できます。



十分に開発されたAPRS無線ネットワークは、クラスステーション-無線送信機（パケットリレー-デジピター（DIGI））のネットワークの存在を意味します。 ここでは、セルラー基地局との類推を描くことができます。 これらの局は高く、遠くまで聞こえ、通常VHFで動作するモバイルオブジェクトからモバイルラジオ局から信号を受信します。 APRSメッセージを受信した後、DIGIはそれを中継します（これは別の議論のトピックです。パケットが変更されているため、パスを理解するためにコールサインDIGIがパスに追加されるか、特定の条件下でパケットが破棄されます）。



リピータに加えて、ステーションのクラスもあります-ブリッジ（GATE）、1つの帯域から別の帯域にパケットを転送できます。 たとえば、GATEが異なる範囲に2つのトランシーバーを持っている場合、ある範囲から別の範囲にパケットを転送できます。 VHFの通信範囲は50 kmに達する可能性があり、VHFでパケットを受け入れたGATEはそれをHFに転送できます。 したがって、パッケージは別の都市に「飛ぶ」ことになります。 そして、DIGIの助けを借りて必要なすべての地域をカバーし、それらを相互に接続するネットワークがあれば、インターネットは不要になります。 しかし、そのようなソリューションには経済的および技術的な制限があります。 したがって、別のクラスのステーション-インターネットに接続されているゲート-IGATEがあります。 ラジオブロードキャストからのパケットがグローバルAPRSネットワークに入るのは、それらを通してです。

APRSサーバーはどのように機能しますか？

APRSワールドサーバーは相互接続され、各サーバーが受信するメッセージを交換します。 これらのサーバーのクライアントは、メッセージングのためにAPRSグローバルネットワークに直接接続するエンドステーション、または空中からグローバルネットワークにパケットを送信するIGATEステーションです。 他のステーションは、接続されているサーバーに関係なく、このメッセージを受信します。 グローバルネットワークには多くのメッセージがあるため、サーバーは特定のパラメーターのフィルターシステムをサポートしています。

APRSネットワーク-リアルタイムネットワーク！

ステーションからのパケットは、配信の保証なしで、あたかも無効であるかのように無線に送信されます。 しかし、パケットが受け入れられると、すぐに処理/中継/さらに送信されるか、インターネットに送信されます。 適切なソフトウェアを開いている場合、受け入れられたパッケージはすぐに世界地図に表示されます。 オブジェクトのプロパティで、オブジェクトのデータがどれだけ古いかを確認できます。 配信保証がないにもかかわらず、テキストメッセージの受信を確認するメカニズムがあります（受信者から受信の確認を受信するまでメッセージをN回送信します）。

使用されている用語と略語のリスト

• HF-短波
• VHF-超短波
• インターネットAPRSサーバー-APRSパケットのメッセージング、受信、送信が可能なインターネット上のサーバー。データはそれらに蓄積されます。 原則として、世界のすべてのAPRSサーバーは相互接続され、サーバーの1つでIGATEから受信したメッセージは他のすべてのサーバーに届きます。
• CALL-コールサインラジオ局
• Digipeater（DIGI）-パケットリレー
• GPS-正確な座標を決定できるデバイス
• GATE-APRSパケットを他の範囲に転送するためのブリッジ
• IGATE-APRSパケットをインターネットAPRSサーバーに転送するためのブリッジ
• SID-コールステーションに追加される0〜15の番号（たとえば、UA3MQJ-4）。 同じコールサインで複数のステーションを識別するために使用されます。 また、APRS標準のSIDに従って、ステーションのタイプと目的（モバイルステーション、GATEなど）を決定できます。 SIDが指定されていない場合、ゼロと見なされます。
• トランシーバー-トランシーバー。 通常、設計では、回路の共通部分を使用して信号を送受信します。
• TNC-KISSコンピューターに接続されたモデムとトランスミッターの動作を制御するコントローラー; TNC-KISS操作モードをサポートするTNC
• モデム-特定のプロトコル（パケットなど）に従って信号を変調/復調するためのデバイス
• APRSパケット-APRSプロトコル（ビーコン、メッセージなど）に対応する情報パケット。送信のトランスポートプロトコルに関係なく。
• AX.25パケット-AX.25パケット情報パケット
• トランスポート-APRSパケットの送信に使用されるプロトコルと環境（たとえば、AX.25パケットは無線またはTCP / IPネットワーク経由で、またはテキスト形式でインターネットAPRSサーバーに送信できます）

APRSと連携するためのデバイスとソリューションの例

インターネット接続、ラジオなし、GPSなしの1台の固定PC

装備品

• デスクトップコンピューター。
• インターネットへの接続（GPRS / ADSL /など）。

ソフトウェア：

• APRSクライアント-UI ビュー

私たちが得る機会：

• マップとマップ上のステーションを表示します。
• ステーションパラメータの表示（モバイルの場合、たとえば速度、気象ステーションの場合、気象パラメータなど）。
• テキストメッセージを送受信します。
• 固定座標でステーションに関する情報を含むビーコンを送信します。

コメント：これはおそらく最も簡単なオプションです。

1.1インターネットに接続したラップトップPC、ラジオなし、GPSあり

装備品

• （M）ラップトップコンピューター。
• （+）GPS受信機が接続されています。

コメント：この構成では、座標は時間とともに自動的に変化し、APRSネットワークの他のメンバーはあなたの動きを見ることができます。

1.2インターネット接続なしのラップトップPC、トランシーバーあり、GPSあり

装備品

• （M）ラップトップコンピューター。
• （+）GPS受信機が接続されています。
• （+）トランシーバーが接続されています。

コメント：この構成では、座標が時間とともに自動的に変化し、これに関する情報がラジオ放送に送信されます。 APRSネットワークの他のメンバーが無線でパケットを受信すると、この情報を見ることができます。 APRSグローバルネットワーク（IGATE）に接続されたステーションがパケットを受信すると、誰でも情報を見ることができます。

1.3トランシーバーを備えた、インターネットに接続された固定PC

装備品

• （+）トランシーバーが接続されています。

コメント：この構成では、ステーションは、無線可視性ゾーン内で、グローバルAPRSネットワークとラジオ​​ブロードキャストの両方からパケットを受信、送信、および処理できます。 このようなステーションは、IGATE（ラジオブロードキャストからAPRSグローバルネットワークに受信パケットを送信）として動作できます。

1.4インターネットに接続せず、トランシーバーを搭載した固定PC

装備品

• （+）トランシーバーが接続されています。
• （-）インターネットがありません。

コメント：この構成では、ステーションはラジオ可視性ゾーン内で、ラジオブロードキャストからのパケットを受信、送信、および処理できます。 このようなステーションは、DIGI（ラジオブロードキャストから受信したリレーパケット）として動作できます。 IGATEがこのステーションの無線可視範囲内にある場合、そのパケットはグローバルAPRSネットワークに到達します（たとえば、深い森や海にいる間に、サービスを使用してインターネット上のEMAILにテキストメッセージを送信できます）。

1.4インターネットに接続された固定PC、レシーバー付き

装備品

• （+）受信機が接続されています。

コメント：このような構成では、ステーションはIGATEとして動作し、この重要な機能を実行できます。 試してみると、アマチュアレシーバーがなくても実行できますが、SDRテクノロジーを備えたUSBドングルですべてのプログラムを正しく接続できます。

トランシーバーをAPRSステーションに接続する方法に関する注意

通常、トランシーバーは人間の声を送信するように設計されています。 デジタル信号は、音声と同じ周波数帯域で送信されます（電話のモデムの場合）。 音の周波数で変調されたデジタル信号を送受信するために、トランシーバーには個別のライン入力と出力を持たせることができます（信号を変更しません）。



ただし、信号は何らかの方法で変調および復調する必要があります。 パケット通信の場合、HF操作にはAFSK 300ボーが使用されます。 これは周波数変調です。1つの周波数は「1」、2番目の周波数は「0」です。 最初は、仕事にモデムが使用されていました。 受信時には、フィルターを使用して0と1を区別し、2つの周波数ジェネレーターを送信に切り替えました。 ゼロと1から得られるストリームは、特別なデバイス（TNC（パケットコントローラー））を使用してパケットに変換されました。 したがって、接続図は次のようになりました。

RS232 RX,TX(TTL) RX,TX(Audio)  <-------> TNC <---------->  <------->  <------>  ( )
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

時間が経つにつれて、このチェーンの個々の部分が1つのデバイスに統合され始めました。 たとえば、モデムを内蔵したトランシーバーがあります。 モデムが組み込まれたTNCがあります。 既製のブロック、TNCトランシーバーもあると思います。 MixWプログラムに基づくソリューションは、非常に人気があります。 この場合、TNCとモデムはMixWプログラムによってエミュレートされ、トランシーバーはコンピューターのサウンドカードに接続されます。 APRSソフトウェアの一部では、このプログラムはKISS TNCとして機能し、COMポートを介して相互作用します。 ところで、2つのCOMポートとヌルモデムワイヤは必要ありません。 MixWユーティリティパッケージには、接続された仮想ポートのペアを指定できる仮想ヌルモデムドライバーが含まれています。 APRSは、ハードウェアCOMポートを介してハードウェアTNCと通信していると想定します。 一般に、MixWプログラムは非常に開発されており、パケット無線通信（Windowsでテスト済み）を使用してデータを送信するネットワークカード用のドライバーもあります。 サウンドカードを介して2台のコンピューターを接続し、pingを実行することができました。 しかし、もちろんすべてが無線通信用に設計されています。



APRSネットワークで動作するように特別に設計されたトランシーバーがあり、特定の機能を独立して実行します。

APRSを操作するためのデバイスとソリューションの例（第2シリーズ）

2スマートフォン

装備品

• スマートフォン

ソフトウェア：

• APRSクライアント-APRSdroid

コメント：この構成では、ステーションは常にあなたのポケットの中にあり、地図上では（車ではなく）人として表示できます。

2.1スマートフォン+トランシーバー

実際、詳細はわかりませんが、写真はそれ自体を物語っています。

3 APRSトラッカー

はい、はい、これはまさに「サテライトアラーム」という名前で販売されているものです。 トラッカー-単に座標と時間を記録するか、さらにビーコンを空中に送信できる自動デバイス。 プロセスでのユーザーとの対話は想定されていません。 トラッカーは車に乗せ、 風船で走ります。



www.byonics.com/tinytrak

4インターネット接続ルーター

固定座標で世界地図にステーションをマークすることだけが目標である場合、このために24時間パソコンを運転することはあまり便利ではありません。 まず、すべてのコンピューターが24時間動作するわけではありません。 第二に、プログラムの実行を忘れることがあります。 第三に、プログラムは常にトレイにハングアップします。 第4に、Windowsを再インストールするたびに、すべてを再構成する必要があります。 また、一般的に、1つのパッケージを送信するためにPCを駆動するのは「太字」です。 このような目的には、低消費電力のシンプルな24時間365日のデバイスが最適です。 ルーターは最適なオプションです。



OpenWRTファームウェアがインストールされているルーターでは、APRXクライアントを実行でき、常にマップ上にいます。 TP-Link TL-MR3020ルーターでこれを行いました 。

Windows Mobileでの5つのPDA

PDA- APRS / CEのクライアントがあります 。

APRSネットワークにアクセスする方法は？

コールサインのあるアマチュア無線は、APRSアマチュア無線ネットワークに接続し、アマチュア無線の目的でこのネットワークを使用できます。 あなたがアマチュア無線家ではなく、1人になりたくない場合、または技術を使用してネットワーク、システムを構築し、個人または商業目的で使用する場合は、いくつかのポイントを調整する必要があります。



システムのAPRSサーバーを上げる方法は？ アマチュア無線のコールサインがない場合、ラジオ放送を使用することは可能ですか？ 使用できるトランシーバーとその接続方法は？ これだけでなく、他の多くの技術的問題（たとえば、メッセージ形式、無線周波数の範囲、変調の種類）は、1つの記事では既に多くのことであり、さらに、私も疲れています:)トピックが興味深い場合、それを続けます。



それまでの間、すべてのUA3MQJ 73にお祈り申し上げます。

使用されたソースのリスト

1. http://aprs.qrz.ru/-ロシアのAPRSのサイト。

2. https://ru.wikipedia.org/wiki/APRS-ウィキペディアの情報

3. https://code.google.com/p/qaprs/-デスクトップPC用の実験的なQAPRS（Qt4）プロジェクト。

4. https://code.google.com/p/japrs/-GPSを使用しない携帯電話向けのjAPRS（JAVA ME）パイロットプロジェクト。

5. http://www.aprs.org/doc/APRS101.PDF-PDFファイル-APRS標準の説明。

6.http：//xastir.org/

7. http://forum.qrz.ru/27-aprs.html-QRZ.RUフォーラムのAPRSスレッド

8. フォーラムCQHAM.RUのAPRSスレッド

9. UI-View -PC用APRSクライアント

10. AX.25プロトコルの説明（PDF）

11. http://www.qslnet.de/member/rz3tw/ap_st/ap_st.htm-APRS-それは何ですか？

12. http://www.mixw.net/index_rus.php-MixWデジタル通信プログラムのウェブサイト。

13. APRSdroid -Android用APRS

14. www.byonics.com/tinytrak

15. Windowsモバイル用クライアント

16.Http： //hamcmw.qrz.ru/pr/index.html-アマチュア無線パケット通信（パケット無線）およびAPRS



重要： APRSテクノロジーは教育目的で提供されています。 アマチュア無線によって開発され、アマチュア無線のコールサインはステーションを識別するために使用され、グローバルAPRSネットワークはアマチュア無線サーバーであり、通信に使用される無線周波数は発行された許可に基づいて使用されます。 アマチュア無線アマチュアでない限り、アマチュア無線サーバーと無線周波数帯域の使用は禁止されています。 ただし、テクノロジ自体とメッセージ形式は、サーバーを使用するプロジェクトで使用できます。 周波数を購入した場合は無線を使用することも、SCRFが登録なしで使用できる周波数帯域、電力、変調タイプを使用することもできます。