Le origini e la versatilità dell'APRS: posizionamento, trasmissione dati e conoscenza della situazione tattica prima dell'era digitale
L'idea originale dell'APRS è quella di trasmettere via radio la propria posizione e altre brevi informazioni e di trasmetterle ad altri partecipanti direttamente o tramite un'infrastruttura adeguata. A questo scopo viene utilizzata la tecnologia radio a pacchetti, una tecnologia di rete basata sulla radio. Il metodo packet radio viene anche chiamato AX.25, sulla base del modello "X.25". X.25 è la designazione ITU per un'intera famiglia di protocolli di trasmissione dati per reti wide area. La "A" di "AX.25" indica che queste procedure sono state adattate ai radioamatori.
L'idea di base era inizialmente quella di determinare la propria posizione tramite GPS e di inviarla via radio. Contemporaneamente al Packet Radio (anni '80), il sistema satellitare statunitense GPS divenne disponibile per gli utenti civili a un prezzo ragionevole.
Uno dei principali promotori del sistema APRS è stato Bob Bruninga, WB4APR (sk), che, insieme al Tucson Amateur Packet Radio Group (TAPR), ha creato gli standard che consentono alla rete APRS di funzionare ancora oggi. APRS è un marchio registrato di Bob Bruninga, WB4APR.
Oltre alla propria posizione, si sono rapidamente aggiunte altre idee, come quella di trasmettere altri dati relativi alla posizione e generare così un quadro della situazione tattica su una mappa. Si tratta di stazioni mobili, ma anche di oggetti fissi come un sito sul campo, un sito di antenna, un bar, una stazione di servizio, ecc. Sono stati aggiunti anche i dati meteo, che vengono visualizzati sulla mappa per la posizione della stazione meteo. Ricordate: tutto questo avveniva molto prima di Internet e di cose utili come Google Maps o Open Street Map!
Evoluzione della tecnologia packet radio: da dispositivi FM e modem a tracker innovativi e digipeater in rete
Per utilizzare la radio a pacchetto, sono necessari un dispositivo FM e un modem (noto anche come TNC, Terminal Node Controller). E, naturalmente, un PC che controlli il TNC tramite un'interfaccia seriale. Si tratta di un impegno eccessivo per il veicolo. Per questo motivo sono stati rapidamente sviluppati dei sistemi semplici, i cosiddetti tracker, che analizzano il segnale dati dell'antenna GPS e lo convertono in un pacchetto di modulazione radio insieme al nominativo e allo stato attuale. Questo segnale audio viene poi inviato al trasmettitore. Inizialmente non veniva utilizzato un ricevitore.
All'epoca, la rete packet radio era costituita dai cosiddetti digipeater, che, come i relè FM, venivano posizionati in alta quota. A differenza dei ripetitori FM, anche questi digipeater erano collegati in rete tra loro, idealmente attraverso i radioamatori sulle bande più alte (23 cm, 13 cm), ma anche attraverso le prime connessioni dati della rete telefonica. Come già detto, questo avveniva molto prima che Internet fosse facilmente accessibile al pubblico.
Dati APRS in tutto il mondo in un colpo d'occhio: La nascita del sistema APRS Internet Service (APRS-IS) e la sua importanza per l'osservazione globale.
Ma chi poteva visualizzare e analizzare i dati APRS? Inizialmente, solo le stazioni fisse dotate di PC potevano ricevere i segnali della regione. Un software adeguato visualizzava le informazioni ricevute su una mappa. Ma molto presto è nata l'esigenza di distribuire i dati APRS su distanze maggiori, idealmente a livello nazionale. Questo è diventato possibile con l'avvento di connessioni Internet poco costose, ed è stato creato il sistema APRS-IS (APRS Internet Service). Uno degli indirizzi più noti di questo sistema è https://aprs.fi, un sito web che registra tutti i dati della rete APRS e li visualizza su una mappa in un browser web. In questo modo è facile monitorare tutte le stazioni APRS mobili e fisse. E poiché la radio amatoriale è fondamentalmente un sistema "aperto", cioè funziona senza crittografia, questi dati possono essere visualizzati da chiunque nel mondo.
Efficiente gestione delle collisioni nella radio a pacchetti: le procedure ALOHA e lo sviluppo di sistemi con capacità di tracciamento per una maggiore sicurezza delle trasmissioni
Un aspetto tecnico importante della radio a pacchetto è l'evitamento delle collisioni. In altre parole, il tentativo di evitare la trasmissione simultanea di due o più stazioni non coordinate. Esistono vari approcci a questo problema nella tecnologia delle reti commerciali. Si è affermato il cosiddetto metodo ALOHA, noto anche come CSMA/CA. In termini semplificati, funziona così: prima si ascolta se il canale è libero. In caso affermativo, si trasmette. In caso contrario, si attende un breve tempo casuale e poi si riprova. Questa procedura funziona abbastanza bene finché il numero di partecipanti in una regione rimane gestibile e tutti si attengono a determinate regole. Altre procedure, più eque e sicure, richiedevano troppo tempo e non erano facili da realizzare con risorse amatoriali.
Tuttavia, i tracker di cui sopra hanno un problema: non hanno un ricevitore con cui controllare l'attività del canale. Per questo motivo questi dispositivi sono stati rapidamente sostituiti da sistemi migliori in grado di ascoltare. Anche i produttori di apparecchiature sono saliti sul carro dell'APRS. Il Kenwood TM-D700 è stato uno dei primi dispositivi mobili che, insieme a un'antenna GPS opzionale, rappresentava un sistema radio APRS completo. Altri produttori hanno seguito l'esempio e oggi Yaesu, Alinco, Anytone e Kenwood, tra gli altri, offrono radio mobili e portatili che consentono l'APRS direttamente. Le radio portatili di solito hanno un'antenna GPS/GNSS incorporata.
Elenco di alcune radio
amatoriali abilitate all'APRS (al gennaio 2023)
L'evoluzione della radio a pacchetto: i gateway come moderni intermediari per i dati APRS nella rete globale
Ora che la rete packet radio ha superato il suo apice negli anni '90 ed è in gran parte scomparsa, sono scomparsi anche i digipeater che trasmettevano i dati APRS ricevuti. Oggi questo compito è svolto dai cosiddetti gateway. Si tratta di ricevitori o stazioni radioamatoriali trasmittenti che ascoltano su una frequenza fissa e trasmettono i dati APRS ricevuti a Internet. Anche il sistema APRS-IS continua a esistere e garantisce la trasmissione dei dati corrispondenti in tutto il mondo. Se siete interessati, potete trovare tutte le informazioni importanti sul sito https://www.aprs-is.net/. Tuttavia, queste conoscenze di base sono necessarie solo come autori di software, non come operatori di un gateway o di una stazione APRS.
Esistono anche gateway che ricevono informazioni dal server APRS-IS e le inviano via radio per trasmettere i dati di posizione di altre stazioni. Semplici procedure assicurano che vengano trasmessi solo i dati rilevanti per la regione. In questo modo si riduce anche la quantità di dati, poiché il sistema APRS-IS raccoglie i dati di tutti i partecipanti a livello mondiale. Non è il caso di inoltrarli tutti senza filtro attraverso un gateway...
I dati trasmessi sono cambiati poco dalla loro introduzione. Poiché la lunghezza del pacchetto di dati APRS è limitata, molto lavoro viene fatto con la compressione e la codifica fissa dei singoli bit. Oltre ai nominativi e alla posizione, vengono trasmessi semplici messaggi di stato predefiniti. Nel gergo dell'APRS, questi sono chiamati stati "MIC-E". Tuttavia, sono possibili anche testi liberi, anche se piuttosto brevi (circa 100 caratteri). I partecipanti di solito usano questa opzione per trasmettere il loro nome di battesimo o informazioni simili. I sistemi specializzati possono anche registrare dati di misura e trasmetterli via APRS. Ad esempio, lo stato operativo di un ripetitore radioamatoriale può essere trasmesso via radio.
Nominativi e identificazione in APRS: l'importanza di SSID e simboli per una visualizzazione versatile della mappa
Il nominativo è ovviamente particolarmente importante nei dati APRS. Dopo tutto, noi radioamatori dobbiamo etichettare le nostre trasmissioni con il nostro nominativo. Il sistema packet radio consente a diversi dispositivi di partecipare alla rete contemporaneamente. A questo scopo, al nominativo viene aggiunto il cosiddetto "Secondary Station Identifier" (SSID); il valore ammesso va da 0 a 15. Questa procedura con gli SSID viene utilizzata anche con l'APRS, e in questo caso gli SSID hanno acquisito un ulteriore significato. Essi caratterizzano il tipo di stazione, ossia se si tratta di un veicolo, di un pedone o di un altro sistema. Allo stesso tempo, il pacchetto dati codifica il simbolo con cui la stazione deve essere visualizzata su una mappa. È stato creato un sistema molto versatile che non lascia nulla a desiderare.
Nuove vie nella distribuzione dei dati: il "New-N Paradigm" nell'APRS e il suo ruolo nel controllo efficace della portata
Questa procedura si è resa necessaria per limitare la portata dei dati. La popolarità dell'APRS e la densità di stazioni in diverse regioni hanno fatto sì che alcuni gateway fossero completamente sovraccarichi di traffico di dati, alcuni dei quali provenienti da regioni lontane e irrilevanti per la situazione locale. Il "New-N Paradigm" indica a un gateway o a un digipeater se il pacchetto di dati deve essere inoltrato o meno. Come percorso del digipeater vengono fornite solo informazioni come "WIDE1-1" o "WIDE2-2". Ogni digipeater conta il numero alla fine della specifica del percorso; se raggiunge lo zero, il pacchetto non viene più inoltrato e viene quindi scartato. Questo è l'unico modo per garantire che tutti gli utenti possano trasmettere i loro dati anche in regioni densamente popolate. Noi radioamatori conosciamo già bene questa considerazione reciproca da altri modi operativi.
Il fascino senza tempo dell'APRS: la durata e l'attrattiva di un sistema di trasmissione radio apparentemente datato ma collaudato
L'APRS può sembrare un po' datato. Tuttavia, la sua popolarità dimostra che c'è un grande interesse nel continuare a utilizzare metodi così vecchi. Il motivo è la semplicità del sistema, la disponibilità di dispositivi facili da usare e la sofisticatezza del protocollo APRS. L'APRS continuerà a ispirare noi radioamatori per molto tempo ancora.
