Το LoRa APRS αντιπροσωπεύει μια σημαντική πρόοδο στον κόσμο της ερασιτεχνικής ραδιοεπικοινωνίας. Αυτή η καινοτόμος τεχνολογία συνδυάζει τις δυνατότητες μεγάλης εμβέλειας του LoRa (Long Range) με το καθιερωμένο Automatic Packet Reporting System (APRS), προσφέροντας βελτιωμένες επιδόσεις και συναρπαστικές νέες δυνατότητες για τους λάτρεις του ραδιοφώνου.

Βασικά χαρακτηριστικά και οφέλη

Το LoRa APRS λειτουργεί σε παγκόσμια συχνότητα 433.775 MHz, παρέχοντας μια ενοποιημένη πλατφόρμα για παγκόσμια επικοινωνία.  Αυτό το σύστημα προσφέρει πολλά πλεονεκτήματα σε σχέση με τα συμβατικά APRS:

1. Εκτεταμένο εύρος: Η τεχνολογία φάσματος εξάπλωσης κελαηδίσματος του LoRa επιτρέπει τη λήψη σημάτων πολύ κάτω από το επίπεδο θορύβου, αυξάνοντας σημαντικά το εύρος επικοινωνίας σε σύγκριση με τα παραδοσιακά APRS.
2. Χαμηλή κατανάλωση ενέργειας: Οι ιχνηλάτες LoRa APRS συνήθως εκπέμπουν στα 100 mW, καθιστώντας τους εξαιρετικά αποδοτικούς για λειτουργίες που λειτουργούν με μπαταρία.
3. Βελτιωμένη απόδοση: Το σύστημα μπορεί να παρέχει ενημερώσεις τοποθεσίας, πληροφορίες καιρού και μηνύματα κειμένου σε μεγαλύτερες αποστάσεις από το συμβατικό APRS.
4. Οικονομικά αποδοτικό υλικό: Οι ιχνηλάτες LoRa και το iGates μπορούν να κατασκευαστούν χρησιμοποιώντας άμεσα διαθέσιμο, χαμηλού κόστους καταναλωτικό υλικό εκτός ραφιού (COTS).

Ενώ το LoRa APRS προσφέρει αυτά τα πλεονεκτήματα, αξίζει να σημειωθεί ότι το παραδοσιακό APRS επωφελείται από μια καλά εδραιωμένη υποδομή και εφέ δικτύου, που χρησιμοποιείται εδώ και δεκαετίες.  Ωστόσο, καθώς το LoRa APRS συνεχίζει να αναπτύσσεται, υπόσχεται να ενισχύσει σημαντικά τις δυνατότητες της τεχνολογίας APRS, ειδικά σε σενάρια που απαιτούν επικοινωνία μεγάλης εμβέλειας και χαμηλής κατανάλωσης.

Εφαρμογές στο Ερασιτεχνικό Ραδιόφωνο

Το LoRa APRS έχει βρει ιδιαίτερη εύνοια μεταξύ των αερομεταφορέων Summits on the Air (SOTA). Η ικανότητά του να λειτουργεί αποτελεσματικά σε περιοχές με περιορισμένη κυτταρική κάλυψη το καθιστά ιδανικό για απομακρυσμένες τοποθεσίες και ορεινό έδαφος. Οι χαμηλές απαιτήσεις ισχύος και οι δυνατότητες μεγάλης εμβέλειας του συστήματος είναι κατάλληλες για φορητές λειτουργίες, επιτρέποντας στους ενεργοποιητές SOTA να στέλνουν αναφορές θέσης και να λαμβάνουν σημεία χωρίς να βασίζονται σε αποσπασματικές συνδέσεις δεδομένων κινητής τηλεφωνίας.  

Τεχνικές Προδιαγραφές

Το LoRa APRS χρησιμοποιεί συνήθως τις ακόλουθες παραμέτρους:

• Συχνότητα: 433.775 MHz
• Συντελεστής Διασποράς: 12
• Εύρος ζώνης: 125 kHz
• Ρυθμός κωδικοποίησης: 4:5
• Ισχύς εξόδου: 20 dBm (0, 1W)

Το IARU International Amateur Radio Union (IARU) Region 1 VHF Handbook 8.50 συνιστά 433.775 και 433.900 MHz με εύρος ζώνης 125 kHz.  Φροντίστε να ελέγξετε εάν η συχνότητα και το εύρος ζώνης είναι νόμιμα στη χώρα σας πριν από τη μετάδοση.

Αντί να χρησιμοποιεί τη μορφή πλαισίου AX.25, το ωφέλιμο φορτίο πλαισίου LoRa περιέχει

· Ακολουθία τριών byte για διάκριση από άλλες εφαρμογές LoRa: 0x3c 0xff 0x01

· πακέτο APRS σε μορφή παρακολούθησης TNC-2.

Δημιουργία δικτύου LoRa APRS

Η ανάπτυξη μέχρι στιγμής έχει επικεντρωθεί σε δύο βασικά στοιχεία:

1. Ιχνηλάτες: Αυτές οι συσκευές μεταδίδουν γεωγραφικές θέσεις σε πραγματικό χρόνο χρησιμοποιώντας διαμόρφωση LoRa. Συχνά κατασκευάζονται με χρήση μονάδων ESP32 LoRa, οι οποίες περιλαμβάνουν πομπό/δέκτη 433 MHz, δέκτη GPS, μονάδα WiFi, μικροελεγκτή, θύρα USB, οθόνη OLED και συχνά φορτιστή μπαταρίας.
2. IGates: Αυτά τα συστήματα λαμβάνουν πλαίσια που αποστέλλονται από ιχνηλάτες και τα εισάγουν στο δίκτυο APRS-IS μέσω πρόσβασης στο Διαδίκτυο. Η προώθηση προς την αντίθετη κατεύθυνση συνήθως περιορίζεται σε “μηνύματα” που απευθύνονται σε σταθμούς που ακούστηκαν πρόσφατα μέσω R Οι iGates εγκαθίστανται συνήθως σε σταθερές, υπερυψωμένες θέσεις για να διασφαλιστεί η ευρεία κάλυψη.

Μελλοντικές Προοπτικές

Καθώς το LoRa APRS συνεχίζει να κερδίζει έλξη, υπόσχεται να σύρει το APRS στον 21ο αιώνα. Η ανώτερη απόδοση της τεχνολογίας, ειδικά σε προκλητικά εδάφη και σενάρια χαμηλής κατανάλωσης, την καθιστά μια συναρπαστική προοπτική για το μέλλον της παρακολούθησης και της επικοινωνίας του ερασιτεχνικού ραδιοφώνου. Ενώ το LoRa APRS επικεντρώνεται κυρίως στην αναφορά θέσης και στη σύντομη ανταλλαγή μηνυμάτων, η ενσωμάτωσή του με την υπάρχουσα υποδομή APRS του επιτρέπει να αξιοποιήσει δεκαετίες ανάπτυξης στο σύστημα APRS-IS και σε εργαλεία οπτικοποίησης όπως aprs.fi.

Όσοι πιστεύουν ότι το APRS παρακολουθεί ιχνηλάτες στο apr i δεν καταλαβαίνουν τη φιλοσοφία πίσω από το APRS.  Σύμφωνα με τα λόγια του δημιουργού του: 

το “APRS δεν είναι σύστημα παρακολούθησης οχημάτων. Είναι ένα αμφίδρομο τακτικό σύστημα ψηφιακών επικοινωνιών σε πραγματικό χρόνο μεταξύ όλων των περιουσιακών στοιχείων σε ένα δίκτυο που μοιράζεται πληροφορίες για όλα όσα συμβαίνουν στην περιοχή. Στο ραδιόφωνο με ζαμπόν, αυτό σημαίνει ότι εάν κάτι συμβαίνει τώρα ή υπάρχουν πληροφορίες που θα μπορούσαν να είναι πολύτιμες για εσάς, τότε θα πρέπει να εμφανιστούν στο ραδιόφωνο APRS στο κινητό σα ”

το “APRS είναι ένα πρωτόκολλο τακτικής ψηφιακής επικοινωνίας σε πραγματικό χρόνο για την ανταλλαγή πληροφοριών μεταξύ μεγάλου αριθμού σταθμών που καλύπτουν μια μεγάλη (τοπική) περιοχή.  Ως δίκτυο δεδομένων πολλών χρηστών, είναι αρκετά διαφορετικό από το συμβατικό ραδιόφωνο πακέτων.

 Το APRS διαφέρει από το κανονικό πακέτο με τέσσερις τρόπους.  Πρώτον με την ενσωμάτωση χαρτών και άλλων οθονών δεδομένων για την οργάνωση και την εμφάνιση δεδομένων, δεύτερον, χρησιμοποιώντας ένα πρωτόκολλο ένα προς πολλά για την ενημέρωση όλων σε πραγματικό χρόνο, τρίτον, χρησιμοποιώντας γενική ψηφιοποίηση έτσι ώστε να μην απαιτείται προηγούμενη γνώση του δικτύου, AND FORTH, από το 1997, μια παγκόσμια διαφανής ραχοκοκ  Το APRS μετατρέπει το ραδιόφωνο πακέτων σε σύστημα τακτικής επικοινωνίας και απεικόνισης σε πραγματικό χρόνο για καταστάσεις έκτακτης ανάγκης και εφαρμογές δημόσιας υπηρεσίας (και παγκόσμιες επικοινωνίες).  Το κανονικό ραδιόφωνο πακέτων είναι χρήσιμο για τη μετάδοση της κίνησης μαζικών μηνυμάτων (Email) από σημείο σε σημείο, αλλά δεν τα πάει καλά σε γεγονότα σε πραγματικό χρόνο όπου οι πληροφορίες έχουν πολύ σύντομο χρόνο ζωής και πρέπει να φτάσουν γρήγορα σε όλους.

 Το APRS είναι ένα ΤΟΠΙΚΟ δίκτυο RF.  Αν και το Διαδίκτυο παρακολουθεί το APRS παγκοσμίως, αυτός δεν είναι ο πρωταρχικός στόχος.  Αλλά όπως όλα τα άλλα ραδιόφωνά μας, ο τρόπος με τον οποίο χρησιμοποιούμε το APRS σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης ειδικού συμβάντος είναι αυτός που οδηγεί το σχεδιασμό του πρωτοκόλλου APRS.  Αν και το APRS χρησιμοποιείται το 99% του χρόνου σε μεγάλες αποστάσεις και καλοήθεις συνθήκες, το πρωτόκολλο έχει σχεδιαστεί για βελτιστοποίηση για επιχειρήσεις κρίσης σε πραγματικό χρόνο μικρής απόστασης σε RF.

 Το APRS παρέχει καθολική συνδεσιμότητα σε όλους τους σταθμούς του δικτύου αποφεύγοντας την πολυπλοκότητα και τους περιορισμούς ενός συνδεδεμένου δικτύου.  Επιτρέπει σε οποιονδήποτε αριθμό σταθμών να ανταλλάσσουν δεδομένα όπως θα έκαναν οι χρήστες φωνής σε ένα φωνητικό δίκτυο.  Κάθε σταθμός που έχει πληροφορίες να συνεισφέρει απλά τις στέλνει, και όλοι οι σταθμοί τις λαμβάνουν και τις καταγράφουν.  Δεύτερον, το APRS αναγνωρίζει ότι μία από τις μεγαλύτερες ανάγκες σε πραγματικό χρόνο σε οποιοδήποτε ειδικό συμβάν ή έκτακτη ανάγκη είναι η παρακολούθηση βασικών περιουσιακών στοιχείων. 

Το “APRS δεν είναι σύστημα παρακολούθησης οχημάτω ”  ... Το “APRS είναι ένα ΤΟΠΙΚΟ δίκτυο RF.”

Για την υλοποίηση αυτού του στόχου, η γέφυρες χρειάζονται για τη σύνδεση των δύο ραδιοφωνικών δικτύων χωρίς να απαιτούνται συνδέσεις στο Διαδίκτυο.

Καθώς περισσότεροι ραδιοερασιτέχνες υιοθετούν αυτήν την τεχνολογία και συμβάλλουν στο αναπτυσσόμενο δίκτυο IGates και γέφυρες για τα παραδοσιακά APRS, το LoRa APRS είναι έτοιμο να γίνει ένα ολοένα και πιο πολύτιμο εργαλείο για την κοινότητα του ερασιτεχνικού ραδιοφώνου, ιδιαίτερα σε εφαρμογές που απαιτούν επικοινωνία μεγάλης εμβέλειας και χαμηλής κατανάλωσης σε δύσκολα περιβάλλοντα.

Αναφορές:

OE5BPA LoRa APRS

LoRa-APRS όπως χρησιμοποιείται στο SOTA

Ρύθμιση LoRa APRS

Πώς λειτουργεί πραγματικά η διαμόρφωση LoRa - επικοινωνία μεγάλης εμβέλειας με χρήση κελαηδιών

Εξερεύνηση LoRa APRS: VHF vs UHF Performance

RPi-LoRa-KISS-TNC: ένα απλό λογισμικό για να απολαύσετε LoRa APRS

Βελτιστοποίηση LoRa APRS Tracker για μέγιστη διάρκεια ζωής μπαταρίας

Εξηγείται ο παράγοντας διάδοσης LoRa

Παράγοντες Διάδοσης

LoRa APRS - Γέφυρα VHF APRS