APRS

Das APRS System existiert schon seit vielen Jahrzehnten, es war eine der zentralen Anwendungen des damals (1980er, 1990er) existierenden Packet-Radio-Netzwerks. Das Netzwerk ist weitgehend verschwunden, APRS erfreut sich aber weiterhin großer Beliebtheit.

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  1. PicoAPRS V4 Transceiver
    PicoAPRS V4 Transceiver

    Der weltweit kleinste APRS-Transceiver mit TNC und einer breiten Palette von Anwendungen. Streichholzschachtelgröße, eingebauter GPS-Empfänger. Und jetzt noch besser: Auch als FM VHF Handfunkgerät nutzbar: PTT + Lautsprecher + Mikrofon - alles drin!

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  2. PicoAPRS V4 LoRa 70cm Transceiver
    PicoAPRS V4 LoRa 70cm Transceiver

    Der weltweit kleinste APRS-Transceiver mit einer breiten Palette von Anwendungen. Streichholzschachtelgröße, eingebauter GPS-Empfänger, Wifi, BT

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  3. Akku für PicoAPRS V3 und V4
    Akku für PicoAPRS V3 und V4

    Akku für PicoAPRS V3 und V4, 3.6 V, 850 mAh

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  4. PicoAPRS V2 Halterung
    PicoAPRS V2 Halterung

    Praktische Halterung für PicoAPRS V2, mit Klettband

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  5. TinyTrak-4 Kabel
    TinyTrak-4 Kabel

    TinyTrak Kabel MiniDIN 6-polig, mit Stecker f. Zigarettenanzünder

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  6. PicoAPRS APRS TRx mit GPS, ohne Akku
    PicoAPRS APRS TRx mit GPS, ohne Akku

    Ultra-kompakter, sehr vielseitiger APRS-Transceiver mit TNC, OLED-Display, 1 Watt

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  7. SCS Tracker APRS TNC mit DSP
    SCS Tracker APRS TNC mit DSP

    Packet Radio TNC 300/1200/9600, APRS-Geber

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    Art.Nr. SCS-TRACKER

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FAQ

Kann ich APRS mit jedem Funkgerät nutzen?
Ja, solange das Modulations-Signal für Sendung und Empfang gut zugänglich ist. Am besten geht das, wenn das Funkgerät eine "Data" Buchse hat.
Was für Geräte benötige ich, um APRS zu machen?
Ein Funkgerät, ein TNC der Packet Radio kann und eine Software. Alternativ geht es mit den Funkgeräten von Kenwood: TH-D72, TH-D74, TH-D75, TM-D700, TM-D710 sowie dem AT-D878UV von Anytone. Anstelle eines TNC kann auch zum Senden ein APRS-Tracker verwendet werden.
Wo kann ich die Position eines APRS-Teilnehmers sehen?
Das geht zum Beispiel auf den Webseiten https://aprs.fi und https://aprs.to sehr komfortabel.
Wie kommen die Daten eines APRS-Senders ins Internet, z.B. zur Webseite aprs.to ?
Das geschieht über sog. APRS-Gateways. Viele Funkamateure betreiben ein reines Empfangs-Gateway. Andere Stationen arbeiten als Digipeater (Relais-Station), und übertragen die Daten auch gleichzeitig an einen APRS-IS Server.
Wo kann ich mehr Details zu APRS erfahren?
Am besten ist die Webseite des Erfinders, Bob Bruninga (WB4APR sk), aprs.org. Hier findet man die Protokollspezifikation und alle weiteren Infosrmationen.

Die Ursprünge und Vielseitigkeit von APRS: Positionsbestimmung, Datenübertragung und taktisches Lagebild vor dem digitalen Zeitalter

Die ursprüngliche Idee von APRS ist es, die eigene Position und weitere kurze Informationen per Funk auszusenden und entweder direkt oder über eine geeignete Infrastruktur an andere Teilnehmer weiterzuleiten. Dazu wird die Technik von Packet Radio verwendet, der funkbasierten Netzwerktechnik. Das Packet Radioverfahren wird auch als AX.25 bezeichnet, in Anlehnung an das Vorbild „X.25“. X.25 ist die Bezeichnung der ITU für eine ganze Familie von Datenübertragungsprotokollen für Weitverkehrsnetze. Das „A“ in „AX.25“ deutet an, dass diese Verfahren an den Amateurfunk angepasst wurden.

Die grundlegende Idee war es zunächst, die eigene Position per GPS zu ermitteln und per Funk auszusenden. Denn zur gleichen Zeit wie Packet Radio (1980er) wurde auch das GPS-Satellitensystem der USA für zivile Nutzer zu einem erträglichen Preis verwendbar.

Einer der wichtigsten Treiber des APRS Systems war Bob Bruninga, WB4APR (sk). Zusammen mit der Tucson Amateur Packet Radio Group (TAPR) hat er die Standards geschaffen, die bis heute das Funktionieren des APRS-Netzes ermöglichen. APRS ist ein eingetragenes Warenzeichen von Bob Bruninga, WB4APR.

Neben der eigenen Position kamen schnell weitere Ideen hinzu, nämlich weitere ortsbezogene Daten auszusenden und damit auf einer Karte ein taktisches Lagebild zu erzeugen. Das sind also bewegliche Stationen, aber auch feste Objekte wie zum Beispiel ein Fieldday-Platz, ein Antennenstandort, ein Café, eine Tankstelle usw. Außerdem kamen Wetterdaten dazu, die auf der Karte für den Standort der Wetterstation angezeigt werden. Man bedenke - das war alles lang vor dem Internet und nützlichen Dingen wie Google Maps oder Open Street Map!

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Evolution der Packet Radio Technologie: Von FM-Geräten und Modems zu innovativen Trackern und vernetzten Digipeatern

Um Packet Radio zu betreiben, ist ein FM-Gerät und ein Modem (aka TNC, Terminal Node Controller) nötig. Und natürlich ein PC, der über eine serielle Schnittstelle den TNC steuert. Im Fahrzeug ist das zu viel Aufwand. Deswegen entstanden schnell einfache Systeme, sog. Tracker, die das Datensignal der GPS-Antenne auswerten und zusammen mit dem Rufzeichen und dem aktuellen Status, in eine Packet Radio Modulation umwandeln. Dieses Audiosignal wird dann auf den Sender gegeben. Auf einen Empfänger verzichtete man zunächst.

Das Packet Radio Netzwerk bestand damals aus den sog. Digipeatern, die, ähnlich wie FM-Relais, auf hoch gelegenen Standorten betrieben wurden. Im Unterschied zu FM-Relais waren diese Digipeater auch untereinander vernetzt, idealerweise per Amateurfunk auf höheren Bändern (23 cm, 13 cm), aber auch schon über erste Datenverbindungen im Telefonnetz. Wie zuvor erwähnt - das war lange vor dem öffentlich leicht zugänglichen Internet.

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APRS-Daten weltweit im Blick: Die Entstehung des APRS Internet Service (APRS-IS) Systems und seine Bedeutung für die globale Beobachtung

Aber wer konnte die APRS Daten denn anzeigen und auswerten? Zunächst waren das auch nur feste Stationen mit PC, die die Signale der Region empfangen konnten. Geeignete Software stellte die empfangenen Informationen auf einer Karte dar. Aber sehr schnell entstand der Bedarf, die APRS Daten auch über größere Entfernungen zu verteilen, idealerweise landesweit. Das wurde mit dem Aufkommen von preiswerten Internetverbindungen möglich, das APRS-IS (APRS Internet Service) System entstand. Eine der bekanntesten Adressen dieses Systems ist https://aprs.fi, eine Webseite, die alle Daten des APRS Netzes aufnimmt und im Web-Browser auf einer Karte darstellt. So lassen sich alle beweglichen und festen APRS-Stationen leicht beobachten. Und da der Amateurfunk prinzipiell ein „offenes“ System ist, also ohne Verschlüsselung arbeitet, sind diese Daten für jeden Menschen der Welt einsehbar.

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Effiziente Kollisionsvermeidung in Packet Radio: ALOHA-Verfahren und die Entwicklung von Tracker-fähigen Systemen für verbesserte Übertragungssicherheit

Ein wichtiger technischer Aspekt von Packet Radio ist die Kollisionsvermeidung. Also der Versuch, das gleichzeitige Senden von zwei oder mehr unkoordinierten Stationen zu vermeiden. Dazu gibt es in der kommerziellen Netzwerktechnik verschiedene Ansätze. Durchgesetzt hat sich das sog. ALOHA-Verfahren, auch CSMA/CA genannt. Stark vereinfacht funktioniert das so: Höre zunächst, ob der Kanal frei ist. Falls ja - sende. Falls nicht, warte eine kurze zufällige Zeit und probiere es dann erneut. Das funktioniert auch recht gut, solange die Anzahl der Teilnehmer in einer Region überschaubar bleibt und alle sich an gewisse Spielregeln halten. Andere, fairere und sichere Verfahren waren zu aufwendig und mit Amateurmitteln nicht leicht zu realisieren.

Nun haben aber die o.g. Tracker ein Problem - sie haben gar keinen Empfänger, mit dem sie den Kanal auf Aktivität überprüfen können. Daher wurden diese Geräte dann schnell von verbesserten Systemen abgelöst, die auch hören konnten. Und auch die Gerätehersteller sprangen auf den APRS-Zug auf. Das Kenwood TM-D700 war eines der ersten Mobilgeräte, das zusammen mit einer optionalen GPS-Antenne ein komplettes APRS-Funksystem darstellte. Andere Hersteller zogen nach, heute bieten unter anderem Yaesu, Alinco, Anytone und Kenwood Mobil- und Handfunkgeräte an, die APRS direkt ermöglichen. Die Handfunkgeräte haben in der Regel eine GPS/GNSS Antenne direkt eingebaut.

Die Evolution von Packet Radio: Gateways als moderne Vermittler für APRS-Daten im globalen Netzwerk

Nachdem das Packet Radio Netzwerk seinen Höhepunkt in den 1990er-Jahren lange überschritten hat und weitgehend verschwunden ist, sind auch die Digipeater verschwunden, die die empfangenen APRS Daten weitervermittelt haben. Diese Aufgabe übernehmen heute sog. Gateways. Dies sind Empfänger oder auch sendefähige Amateurfunkstellen, die auf einer festgelegten Frequenz lauschen und die empfangenen APRS-Daten ins Internet übermitteln. Denn auch das APRS-IS System besteht weiter und sorgt für die weltweite Vermittlung der entsprechenden Daten. Wer sich dafür interessiert: auf https://www.aprs-is.net/ sind alle wichtigen Informationen dazu zu finden. Man braucht dieses Hintergrundwissen aber nur als Software-Autor, nicht als Betreiber eines Gateways oder einer APRS-Station.

Um Stationen die Positionsdaten anderer Teilnehmer zu übermitteln, gibt es auch Gateways, die Informationen vom APRS-IS Server entgegennehmen und auf der Funkseite aussenden. Durch einfache Verfahren wird sichergestellt, dass nur regional relevante Daten ausgestrahlt werden. So wird auch die Datenmenge reduziert, das APRS-IS System trägt schließlich die Daten aller Teilnehmer weltweit zusammen. Die will man nicht alle ungefiltert über ein Gateway weiterleiten…

Die übermittelten Daten sind seit der Einführung wenig geändert worden. Da die Länge des APRS-Datenpaketes begrenzt ist, wird viel mit Komprimierung und fester Codierung einzelner Bits gearbeitet. Neben den Rufzeichen und der Position werden einfache, vordefinierte Statusmeldungen übertragen. Sie heißen im APRS Jargon „MIC-E“ Status. Daneben sind aber auch freie Texte möglich, die allerdings recht kurz sind (ca. 100 Zeichen). Meistens nutzen die Teilnehmer diese Möglichkeit, um den Vornamen oder ähnliche Infos zu übermitteln. Spezialisierte Systeme können auch Messdaten aufnehmen und per APRS ausstrahlen. So lässt sich zum Beispiel der Betriebszustand eines Amateurfunk-Relais per Funk übertragen.

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Rufzeichen und Identifikation in APRS: Die Bedeutung von SSIDs und Symbols für eine vielseitige Kartendarstellung

Eine besondere Bedeutung der APRS-Daten hat natürlich das Rufzeichen. Schließlich müssen wir Funkamateure unsere Aussendungen kennzeichnen, also mit unserem eigenen Rufzeichen versehen. Das Packet-Radio-System erlaubt es, mit mehreren Geräten gleichzeitig im Netz teilzunehmen. Dazu wird an das Rufzeichen der sog. „Secondary Station Identifier“ (SSID) angehängt, der zulässige Wertebereich geht von 0 bis 15. Dieses Verfahren mit den SSIDs wird auch bei APRS verwendet, und hier haben die SSIDs dann noch eine zusätzliche Bedeutung gewonnen. Sie kennzeichnen die Art der Station, also ob es sich um ein Fahrzeug, einen Fußgänger oder ein anderes System handelt. Im Datenpaket codiert ist gleichzeitig der Hinweis, mit welchem Symbol die eigene Station auf einer Karte dargestellt werden soll. Hier hat sich ein sehr vielseitiges System etabliert, das keine Wünsche offen lässt.

Neue Wege in der Datenverteilung: Das "New-N Paradigm" in APRS und seine Rolle bei der effektiven Reichweitensteuerung

Notwendig wurde dieses Verfahren, um die Reichweite der Daten zu begrenzen. Denn die Beliebtheit von APRS und Dichte der Stationen in verschiedenen Regionen führte dazu, dass manche Gateways mit dem Datenverkehr völlig überlastet waren, wobei die Daten teilweise aus weit entfernten Regionen stammen und für die lokale Situation nicht relevant sind. Das ‘New-N Paradigm’ teilt einem Gateway oder Digipeater mit, ob das Datenpaket noch weitergeleitet werden soll oder nicht. Als Digipeater-Pfad werden nur noch Angaben wie „WIDE1-1“ oder „WIDE2-2“ angegeben. Jeder Digi zählt die Ziffer am Ende der Pfadangabe runter, wenn man bei null angekommen ist, wird das Paket nicht mehr weitergeleitet, also verworfen. Nur so lässt sich sicherstellen, dass alle Teilnehmer auch in dicht besiedelten Regionen ihre Daten übermitteln können. Diese gegenseitige Rücksichtnahme ist uns Funkamateuren ohnehin von den anderen Betriebsarten bestens bekannt.

Zeitlose Faszination von APRS: Die Beständigkeit und Anziehungskraft eines scheinbar veralteten, aber bewährten Funkübertragungssystems

APRS mag etwas veraltet erscheinen. Die Beliebtheit zeigt aber, dass es auch bei solchen älteren Verfahren durchaus großes Interesse gibt, diese weiterzubetreiben. Der Grund dafür ist die Einfachheit des Systems, die Verfügbarkeit von einfach zu benutzenden Geräten und auch die Ausgereiftheit des APRS Protokolls. APRS wird uns Funkamateure noch lange begeistern.