El Sistema Automático de Informes de Paquetes ( APRS ) es un sistema basado en radioaficionados para comunicaciones digitales en tiempo real de información de valor inmediato en el área local. [1] Los datos pueden incluir coordenadas del Sistema de Posicionamiento Global (GPS) de objetos , balizas no direccionales , telemetría de estaciones meteorológicas , 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 radiogoniometría.
Los datos APRS se transmiten normalmente en una única frecuencia compartida (según el país) para que las estaciones de retransmisión de área (digipeaters) los repitan localmente para un consumo local generalizado. Además, todos esos datos suelen incorporarse al sistema de Internet APRS (APRS-IS) a través de un receptor conectado a Internet (IGate) y distribuirse globalmente para un acceso ubicuo e inmediato. [2] Los datos compartidos por radio o Internet son recopilados por todos los usuarios y pueden combinarse con datos de mapas externos para crear una vista en vivo compartida.
APRS fue desarrollado a partir de finales de la década de 1980 por Bob Bruninga, indicativo WB4APR, un ingeniero de investigación sénior de la Academia Naval de los Estados Unidos . Mantuvo el sitio web principal de APRS hasta su muerte en 2022. [3] [4] Las siglas "APRS" se derivan de su indicativo.
Bob Bruninga, un ingeniero de investigación de alto nivel de la Academia Naval de los Estados Unidos, implementó el primer antecesor del APRS en una computadora Apple II en 1982. [5] Esta primera versión se utilizó para mapear informes de posición de alta frecuencia de la Marina. El primer uso del APRS fue en 1984, cuando Bruninga desarrolló una versión más avanzada en un VIC-20 para informar la posición y el estado de los caballos en una carrera de resistencia de 100 millas (160 km). [6]
Durante los dos años siguientes, Bruninga continuó desarrollando el sistema, al que luego denominó Sistema de Tráfico de Emergencia Sin Conexión (CETS). Tras una serie de ejercicios de la Agencia Federal para el Manejo de Emergencias (FEMA) en los que se utilizó el CETS, el sistema se adaptó a la computadora personal IBM . A principios de los años 90, el CETS (conocido entonces como Sistema Automático de Informes de Posición) siguió evolucionando hasta alcanzar su forma actual.
A medida que la tecnología GPS se hizo más ampliamente disponible, "Posición" fue reemplazada por "Paquete" para describir mejor las capacidades más genéricas del sistema y enfatizar sus usos más allá del mero informe de posición.
Bruninga también ha declarado que el APRS no fue concebido como un sistema de seguimiento de la posición del vehículo, y que puede interpretarse más bien como "Sistema Automático de Informes de Presencia". [7]
APRS (Sistema Automático de Informes de Paquetes) es un protocolo de comunicaciones digitales para intercambiar información entre un gran número de estaciones que cubren un área (local) extensa, a menudo denominadas " IP -ers". Como red de datos multiusuario, es bastante diferente de la radio por paquetes convencional . En lugar de utilizar flujos de datos conectados donde las estaciones se conectan entre sí y los paquetes se reconocen y retransmiten si se pierden, APRS funciona completamente en un modo de difusión no conectado, utilizando tramas AX.25 no numeradas . [8]
Los paquetes APRS se transmiten para que todas las demás estaciones los escuchen y utilicen. Los repetidores de paquetes , llamados repetidores digitales, forman la columna vertebral del sistema APRS y utilizan tecnología de almacenamiento y reenvío para retransmitir los paquetes. Todas las estaciones operan en el mismo canal de radio y los paquetes se mueven a través de la red de un repetidor 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 solo a través de una cierta cantidad de repetidores digitales (o saltos) según la configuración "PATH", que es muy importante.
Los repetidores digitales llevan un registro de los paquetes que reenvían durante un período de tiempo, lo que evita que se retransmitan paquetes duplicados. Esto evita que los paquetes circulen en bucles infinitos dentro de la red ad hoc. Finalmente, la mayoría de los paquetes son escuchados por un gateway de Internet APRS, llamado IGate, y los paquetes se enrutan a la red troncal APRS de Internet (donde se descartan los paquetes duplicados escuchados por otros IGates) para que otros usuarios conectados a un servidor APRS-IS o a un sitio web diseñado para ese fin los visualicen o analicen.
Aunque parecería que el uso de paquetes no conectados y no numerados sin acuse de recibo 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 cada repetidor digital los multiplica muchas veces. Esto significa que todos los repetidores digitales y estaciones dentro del alcance obtienen una copia y luego proceden a transmitirla a todos los demás repetidores digitales y estaciones dentro de su alcance. El resultado es que los paquetes se multiplican más de lo que se pierden. Por lo tanto, a veces los paquetes se pueden escuchar a cierta distancia de la estación de origen. Los paquetes se pueden repetir digitalmente a decenas de kilómetros o incluso a cientos de kilómetros, según la altura y el alcance de los repetidores digitales 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 la cantidad de "saltos" permitidos por la configuración de la ruta.
APRS contiene varios tipos de paquetes, incluidos los de 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 sobre el terreno promedio , ganancia de la antena y frecuencia de operación de voz. Las posiciones de las estaciones fijas se configuran en el software APRS. Las estaciones móviles (portátiles o móviles) obtienen automáticamente su información de posición de un receptor GPS conectado al equipo APRS. [8]
La visualización del mapa utiliza estos campos para trazar el rango de comunicación de todos los participantes y facilitar la posibilidad de contactar a los usuarios durante situaciones rutinarias y de emergencia . Cada paquete de posición/objeto/elemento puede utilizar cualquiera de varios cientos de símbolos diferentes. La posición/objeto/elemento también puede contener información meteorológica o puede ser cualquier cantidad de docenas de símbolos meteorológicos estandarizados. Cada símbolo en un mapa APRS puede mostrar muchos atributos, discriminados ya sea por color u otra técnica. Estos atributos son:
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 datos 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 manera especial y se muestran en un único "tablón de anuncios comunitario". Este tablón de anuncios comunitario tiene un tamaño fijo y todos los boletines de todos los participantes se clasifican en esta pantalla. La intención de esta pantalla es que sea consistente e idéntica para todos los espectadores, de modo que todos los participantes vean la misma información al mismo tiempo. Dado que las líneas se clasifican en la pantalla, los participantes individuales pueden editar, actualizar o eliminar líneas individuales de sus boletines en cualquier momento para mantener el tablón de anuncios actualizado para todos los espectadores.
Todos los mensajes APRS se entregan 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 de espera. La entrega de estos mensajes es global, ya que APRS-IS distribuye todos los paquetes a todos los demás IGates del mundo y aquellos que son mensajes volverán a RF a través de cualquier IGate que esté cerca del destinatario previsto.
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 tipo de mensaje de correo electrónico estándar, y se reenvían al correo electrónico de Internet normal. Esto lo hacía el motor de correo electrónico WU2Z hasta 2019, cuando fue reemplazado por la puerta de enlace de correo electrónico javAPRSSrvr . [9]
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 informe de posición en tiempo real mediante receptores GPS conectados, APRS también es capaz de transmitir una amplia variedad de datos, incluidos informes meteorológicos , mensajes de texto breves, rumbos de radiogoniometría , datos de telemetría , mensajes de correo electrónico breves (solo envío) 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, no se deben pasar por alto las capacidades de mensajería de texto y de distribución de información local, combinadas con la sólida red; la Oficina de Gestión de Emergencias de Nueva Jersey tiene una extensa red de estaciones APRS para permitir la mensajería de texto entre todos los Centros de Operaciones de Emergencia del condado en caso de falla de las comunicaciones convencionales.
En su forma más utilizada, APRS se transporta a través del protocolo AX.25 utilizando AFSK Bell 202 de 1200 bit/s en frecuencias ubicadas dentro de la banda de aficionados de 2 metros .
Una extensa red de repetidores digitales, o "digipeater", proporciona transporte para los paquetes APRS en estas frecuencias. Las estaciones de enlace de Internet (IGates) conectan la red APRS en el aire con el Sistema de Internet APRS (APRS-IS), que sirve como una columna vertebral mundial de gran ancho de banda para los datos APRS. Las estaciones pueden aprovechar este flujo directamente, y una serie de bases de datos conectadas al APRS-IS permiten el acceso basado en la Web a los datos, así como capacidades de extracción de datos más avanzadas. Una serie de satélites en órbita terrestre baja , incluida la Estación Espacial Internacional , son capaces de retransmitir datos APRS.
Una infraestructura APRS comprende una variedad de equipos de controladores de nodo terminal (TNC) instalados por operadores de radioaficionados individuales. Esto incluye tarjetas de sonido que interconectan una radio con una computadora, controladores de nodo terminal simples y controladores de nodo terminal "inteligentes". Los controladores de nodo terminal "inteligentes" son capaces de determinar lo que ya sucedió con el paquete y pueden evitar la repetición de paquetes redundantes dentro de la red.
Las estaciones de notificación utilizan un método de enrutamiento denominado "ruta" para transmitir la información a través de una red. En una red de paquetes típica, una estación utilizaría una ruta de estaciones conocidas, como "vía n8xxx,n8ary". Esto hace que el paquete se repita a través de las dos estaciones antes de detenerse. En APRS, se asignan indicativos de llamada genéricos a las estaciones repetidoras para permitir un funcionamiento más automático.
En toda América del Norte (y en muchas otras regiones) la ruta recomendada para estaciones móviles o portátiles es ahora WIDE1-1, WIDE2-1. [15] Las estaciones fijas (hogares, etc.) normalmente no deberían utilizar una ruta de enrutamiento si no necesitan repetirse digitalmente fuera de su área local, de lo contrario se debería utilizar una ruta de WIDE2-2 o menos según lo dicten los requisitos. El parámetro de ruta [ aclaración necesaria ] refleja el enrutamiento de paquetes a través del componente de radio de APRS, y las estaciones fijas deberían considerar cuidadosamente su elección de ruta de enrutamiento. Cualquier selección de ruta para estaciones que no la requieran contribuye a la congestión de la frecuencia APRS y puede obstaculizar los informes de otras estaciones. Las estaciones APRS de aeronaves y globos deberían evitar la señalización con cualquier ruta en altitud, ya que la repetición digital puede no ser necesaria debido a la altura de su antena y la probabilidad de alcanzar múltiples repetidores digitales y puertas de enlace de amplio alcance. Las estaciones móviles en áreas congestionadas o más pobladas pueden considerar el uso de un solo salto (WIDE1-1), ya que generalmente hay suficientes puertas de enlace de Internet cercanas como para que no sea necesario enrutar la ruta. Una solución para la selección de la ruta es el enrutamiento proporcional [16] si el equipo del usuario es capaz.
Al principio, el método ampliamente aceptado para configurar estaciones era permitir que las estaciones de corto alcance repitieran los paquetes que solicitaban una ruta de "RELAY" y las estaciones de largo alcance se configuraban para repetir los paquetes "RELAY" y "WIDE". Esto se lograba configurando el ajuste MYALIAS de la estación en RELAY o WIDE según fuera necesario. Esto dio como resultado una ruta de RELAY,WIDE para las estaciones que informaban. Sin embargo, no había verificación de paquetes duplicados ni sustitución de alias. Esto a veces hacía que las balizas "se movieran como un ping pong" de un lado a otro en lugar de propagarse hacia afuera desde la fuente. Esto causaba mucha interferencia. Sin sustitución de alias, no se podía saber qué repetidores digitales había utilizado una baliza.
Con la llegada de las nuevas TNC "inteligentes", las estaciones que solían ser "WIDE" pasaron a ser "WIDEn-N". Esto significa que un paquete con una ruta de WIDE2-2 se repetiría a través de la primera estación como WIDE2-2, pero la ruta se modificará (reducirá) a WIDE2-1 para que la siguiente estación la repita. El paquete deja de repetirse cuando la parte "-N" de la ruta llega a "-0". Este nuevo protocolo ha provocado que las antiguas rutas RELAY y WIDE se vuelvan obsoletas. Se les está pidiendo a los operadores de Digi que vuelvan a configurar las estaciones "RELAY" de relleno para que respondan a WIDE1-1. Esto da como resultado una nueva ruta más eficiente de WIDE1-1,WIDE2-1.
La comprobación del alcance de las radios suele ser un componente importante de estos pasatiempos. La radioafición se utiliza a menudo con la radio por paquetes para comunicarse a 1200 baudios, utilizando el Sistema Automático de Informes de Paquetes (AIS, por sus siglas en inglés) de vuelta a la estación terrestre. También se construyen paquetes más pequeños, denominados micro o pico rastreadores, que se ponen en funcionamiento bajo globos más pequeños. Estos rastreadores más pequeños han utilizado el código Morse, Field Hell y RTTY para transmitir sus ubicaciones y otros datos. [17]
El protocolo APRS se ha adaptado y ampliado para dar soporte a proyectos no directamente relacionados con su propósito original. Los más destacados son los proyectos FireNet y PropNET.
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