Exposé : Packet RadioAPRS

F1IJP et F4BHQ, 11 juin 2004

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Packet Radio & APRS

PACKET RADIO Historique du packet radio Norme AX25 Structure d’une trame packet Matériel nécessaire Types de modem Les logiciels Le réseau et les différents accès Le réseau de la région grenobloise

A.P.R.S. C’est quoi ? Principe de fonctionnement Contenu des trames L’APRS en fixe L’APRS en mobile Configuration du logiciel UI-VIEW

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Le Packet Radio

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Packet Radio : Historique du packet radio

A l'origine, VE7APU a créé avec d'autres radioamateurs le V A D C G (Vancouver Amateur Digital Communications Group), en 1980 au Canada.La transmission était organisée autour du protocole IBM SDLC mais avec un nombre d'adresses limitées à 8 bits.Depuis, une norme internationnale s'est imposée avec l'AX25, (version amateur du X25 servant aux reseaux TRANSPAC).

Norme AX25 Introduction:

  Le protocole AX.25 ("Amateur X.25") est utilisé dans les transmission de données par radio en mode paquet (packet radio).Ce protocole a été décrit dans un document proposé par l'ARRL: AX.25 Amateur Packet-Radio Link-Layer Protocol Version 2.0 Octobre 1984.

AX.25 un "mini X.25" pour amateur ? :Dans les systèmes professionnels les recommandations X.25 définissent les protocoles d'accès à un réseau à commutation de paquets. Cet accès utilise le plus souvent une liaison point à point sur ligne spécialisée (louée). (X.25 ne défini pas les caractéristiques et la structure interne des réseaux).

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AX.25 est basé au niveau liaison (niveau 2) sur des procédures du type HDLC (High Level Data Link Control). On retrouvera donc des points communs avec le protocole de liaison LAP-B (Link Access Procedure Balanced) utilisé en X.25. 

Il serait faux de penser qu' AX.25 est un "protocole simplifié à usage amateur". Dans son principe le niveau liaison décrit dans AX.25 est assez proche du protocole LAP-D utilisé dans les Réseaux Numériques à Intégration de Services (RNIS / ISDN).

A l'heure actuelle plusieurs protocoles réseau (niveau 3), pouvant être "transportés" dans les trames AX.25, font l'objet de nombreuses expérimentations. Les plus connues sont :

TheNet (NET/ROM ®): mode datagramme, routage dynamique (inspiré du TCP/IP mais en plus simple afin de pouvoir être implanté en EPROM sur des TNCs).

ROSE / FPAC : Adaptation du protocole réseau X.25. Circuits virtuels, routage statique.

I.P. : Internet Protocol et toute la suite de protocoles associés ! ....

FlexNet : Circuits virtuels et routage dynamique (état de liens).

Protocole ultra efficace qui est complètement adapté aux contraintes des réseaux radioamateurs.

Norme AX25

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- Drapeau : Nécessaire pour assurer la synchronisation (1 octet = 7E)

- Adresse : Au minimum l'indicatif du destinataire et de l'expéditeur. Peut être complétée par 8 indicatifs servant de répéteurs.

- Contrôle : indication de service ainsi que la numérotation des packets.

- Information : Ascii text, FAX, SSTV binaire fichiers...

- CRC / FCS : séquence de contrôle de trame.

Le drapeau :

Il est constitué de 6 bits successifs à 1. C'est le seul moment dans une transmission packet qu'il peut y avoir cet octet. Pour en être sûr, les octets qui doivent être envoyés sont contrôlés, et si un octet présente plus de 5 bits consécutifs, un bit à 0 est intercalé pour pas que le récepteur interprète l'octet comme une fin de trame.

A la réception, on effectue l'opération inverse (suppression du 0) après isolation de la trame, calcul du FCS. On retrouve alors les informations transmises.

Structure d'une trame packetDrapeau Adresses 14 a 70 Octets Contrôle Données utilisateur CRC/Checksum Drapeau

01111110 F1IJP->F4BHQ,F5KGA-2 1 Octet 256 Octets maxi 2 Octets 01111110

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Structure d'une trame packet

Note sur l'octet de contrôle :

Une trame peut ne pas contenir d'information. Elle peut être utile au protocole par cet octet de contrôle indiquant par exemple au correspondant de répéter la trame précédente, ou au contraire de valider la trame qu'il vient de recevoir, permettant ainsi de continuer le transfert de données.

Procédure de calcul de la séquence de contrôle de trame (FCS ou CRC) :

C'est un codage mathématique suivant le polynôme suivant:

G(x) = X16 + X12 + X5 + 1

Nota : ce polynôme est la base du calcul du nombre CRC.

A partir du premier octet d'adresse jusqu'au dernier octet précédent le CRC.

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Le matériel nécessaire pour faire du packet

un PC ou un terminal pour accéder à un TNC. un modem (TNC / Baycom / Yam / TinyTrack...) un Emetteur/Récepteur un logiciel client.

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Type de modem

Voici une liste non-exhaustive de modems :

TNC2, TNC2C, TNC2S, TNC3 et FalCon avec EPROM modems G3RUH et compatibles (type TNC2-H) modem 9k6 pour port parallèle c'est le PAR96 modem 9k6 « PicPar » à base de micro contrôleur PIC pour port parallèle cartes internes USCC4 et USCC8 (accueillant indifféremment des modems

de 9 600 à 76 800 bauds -DF9IC-) cartes DSP Motorola, Analog-Device (EZKIT), Texas etc... cartes son SoundBlaster et Windows Sound System (1k2 et 9k6) modem BayCom (300 à 2 400 bauds) / Modem très simple qui ne fait que la

conversion numérique/analogique, c'est le PC qui fait tout le travail de gestion du protocole des timeout etc...

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Les logiciels

Il existe toute une panoplie de logiciels pour faire du packet :

Le Packet traditionnel utilisateur. (SP, GP, Winpack, Paxon, WinGT, etc...)Le serveur de messagerie ( FBB, Baycom-Mailbox, etc).Le Dx-Cluster (F6KDF et HB9IAP-8)Les applications IP sur un réseau TCP/IP.

L'APRS (qui permet la radio localisation : UI-View, Winaprs, xastir, etc...)pour le suivi de mobiles.

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Le Réseau et les différents accès

Type de point d'accès :LINK : c'est une liaison radio (en général dédié) entre deux NODES.

NODE : Relais qui permet de rentrer sur le réseau packet. Ce relais est généralement relié à d'autres NODES pour :

se promener sur le réseau, afficher la liste des personnes présentes se connecter à d'autres utilisateurs Se connecter à des Messageries et à des Dx-Cluster.

BBS : (Bulletin Board System), système de messagerie qui permet de lire et d'envoyer des messages sur le réseau. Les BBS sont reliées entre elles via les NODES et se passent les bulletins publics et les messages personels sur le réseau. (comme une messagerie internet).

DX-CLUSTER : Serveur d'informations sur les contacts radio DX en temps réel. Les DX-Cluster sont également reliés entre eux par les NODES.

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Le Réseau sur La Région

144.625 MHz : 1200 Bauds433.800 MHz : 9600 Bauds144.800 MHz : APRS 1200

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Comment se connecter sur le réseau ?

Il faut lancer le logiciel client adéquat, puis se connecter au relais le plus proche.C F5KGA-2 (à La Tronche / Grenoble).

Les différentes commandes disponibles sur un NODE Flexnet sont : (A)ctualité, (I)nfo, (H)elp : Permet de lire différents textes renseignés par le

Sysop (D)estinations : Affiche la table des destinations obtenues grâce aux

échanges du routage dynamique. D * F : cette extension permet d'afficher uniquement les digis comportant la lettre F dans l'indicatif

(P)aramètres : Donne les différents états du digi (qualité des liaisons, runtime, nombre de QSO, etc...)

(L)ink : Affiche les links dédiés sur le digi en question (MH)eard : Liste des stations entendues sur les différents ports (F)ind : Permet de rechercher un OM sur un ou plusieurs digi adjacents (C)onnect : Permet d'établir la connexion vers un digi, un service,

automatiquement s'il est connu du réseau

Pour connecter un serveur de messagerie à partir d'un NODE ou en direct :C F5KGA-8 (à La Tronche / Grenoble)

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Principales commandes utilisateurs sur une Messagerie FBB

? : Lecture du fichier d'aide. Taper ?[COMMANDE] pour obtenir l'aide d'une commande simple.! : Information minimale sur l'utilisation du BBS.A : Interruption de l'envoi des données du BBS à tout moment. B : Déconnexion du BBS. Le numéro du dernier message listé est sauvegardé.H : Lecture du fichier d'aide. Pour avoir l'aide d'une commande spécifique, utiliser la commande "?".I : Information sur le BBS. K msg# : Efface le message identifié par son numéro.KM : Efface tous les messages adressés pour l'utilisateur, sauf ceux que l'utilisateur n'a pas encore lus.L : Liste les nouveaux messages reçus par le BBS depuis la dernière utilisation de cette commande (si l'utilisateur a quitté le BBS avec la commande B).LM : Liste de mes messages.LN : Liste de mes nouveaux messages.LP : Liste des messages personnels.LL 10 : Liste les 10 derniers messages disponibles sur le serveur.OP : Valide ou désactive la pagination.OP nombre de lignes : Initialise le nombre de lignes de la pagination.R msg# msg# : Lit les messages par leur numéro.RM : Lit tous les messages pour l'utilisateur.RN : Lit tous les nouveaux messages pour l'utilisateur.SP indicatif : Envoi un message personnel a XXXXX.

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Principales commandes utilisateurs sur une Messagerie FBBS indicatif @ INDICATIFBBS : Envoi un message à une station vers une autre station par routage.

INDICATIFBBS peut être une adresse hiérarchique, par exemple F5KGA.FRA.EU.Tapez "SB TOUS" pour envoyer un bulletin adressé à "TOUS".Le message doit se terminer par Ctrl-Z ou /EX suivi d'un retour chariot.ATTENTION : Le /EX doit se trouver en début de ligne.

SB TOUS@F5KGA.FRA.EU

Adresse HIERARCHIQUE :Europe = EUFrance = FRARhône-Alpes = FRHABBS = F5KGA

exemple : Pour envoyer un message à F4BOO qui est sur le serveur F6BIG-8, il suffit de faire un message à : SP F4BOO@F6BIG.FRHA.FRA.EU

exemple : Si on veut envoyer un bulletin technique sur les satellites à toute la France (Attention au contenu) : SB SAT@FRA.EU (Penser à taper /EX en début de ligne pour terminer le message)

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L’ A.P.R.S.

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Logiciel UI-VIEW

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L’APRS, c’est quoi ?

Signification :

Automatic Position Reporting System (système de suivi automatique des positions) c'est-à-dire le report de la position de stations sur une carte au moyen de paquets AX25 retransmis par radio.

Ce système a été développé par Bob Bruninga, WB4APR et le sigle "APRS" est aujourd'hui une marque déposée. L’APRS permet la liaison universelle de toutes les stations.

Principe de fonctionnement :

Les coordonnées des stations fixes ou mobiles sont adressées sous forme de balises UNPROTO, c'est-à-dire sans être connecté, hors protocole, et transmises régulièrement par packet-radio AX25 (300, 1200, 2400, 9600 bauds selon le réseau local ou la fréquence HF utilisée).

La balise contient les coordonnées en latitude et longitude de la station émettrice ainsi qu'un texte d'identification et son icône. Par exemple :

F4BHQ>CQ [UI] =4512.42N/00546.41E-POSITION APRS

Ici, le "-" (tiret) indique que c'est un QRA (station fixe). Un BBS aura par exemple un "B" à la place du tiret. Cette syntaxe est normalisée.

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Principe de fonctionnement

La station qui reçoit cette balise packet-radio aura immédiatement à l'écran la position et l'icône de la station entendue ainsi que les autres informations contenues dans le texte d'identification.

D'autres paramètres contenus dans des balises APRS, notamment le PHG, pourront être ajoutés :! indique une station fixe DDMM.mmN/DDDMM.mmW indique LAT/LONG en degrés et minutes PHGphgd PHG p indique la puissance (racine² de P) h indique log2(HAAT/10) g indique le gain en dB d la directivité en deg/45 # indique qu'il s'agit d'un digipeater

/ séparateur entre LAT/LONG : / pour WIDE ou RELAY\ pour relais WIDET pour digis TRACEN pour digis WIDEn-n

/A=xxxxxx            mentionne l'altitude en pieds

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Les répéteurs génériques (les digis)

Le digi de type RELAYCe répéteur VHF est plus destiné à retransmettre plus facilement les informations APRS en direction soit d'un digi WIDE, soit dans zone locale restreinte, leur puissance est rarement au-dessus des 5 Watts. Dans une même ville, l'on peut trouver plusieurs répéteurs APRS, le but est de permettre l'usage d'un minimum de puissance par la station utilisatrice, pour cela, il faut un réseau de digi RELAY très structuré.

Le digi de type ECHOC'est le même chose que les digi RELAY, mais au niveau HF.

Le digi de type WIDEA l'opposé du digi RELAY, ce répéteur est plutôt destiné à diffuser les informations APRS sur une grande couverture, ils sont situés en priorité sur des point hauts avec des puissances pouvant atteindre 50 Watts.

Le digi de type TRACECe répéteur est assez proche d'un WIDE, sa particularité est qu'il incrémente un indicatif ou une information dans la trame, ceci afin de permettre de déterminé le cheminement de la trame.

Le digi de type WIDEn-nEn plus des capacités d'un digi WIDE, les répéteurs WIDEn-n disposent d'une logique géographique, ceci permettant de diriger des données dans une direction privilégiée.

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Contenu des trames APRS

• Position géographique (d’une station fixe ou mobile)• Vitesse et direction du déplacement d’un mobile (voiture, piéton)• Type de station avec logo associé• Météo : vent (direction + vitesse), température, pression,…• Valeurs analogiques• Direction d’une balise• Situation d’urgence• Message, bulletins, annonces…en temps réel.

La trame APRS envoyée contient aussi l’information du chemin qu’on veut lui faire suivre :

Vers une ou des stations relais que l’on connaît ex : APRS,F4BHQ,F1IJP,F5GJJ

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L’APRS en fixe

1) PC + Baycom ou TNC2 + TX

2) Node (point haut dégagé)

Station fixe utilisateur

OU :

Station fixe relais

( TNC2 avec soft “UIDIGI de G4IDE )

( PC: soft UIVIEW ou WINAPRS / TNC2 : Rom TFxx ou TAPR / BAYCOM : driver AGW2000 )

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L’APRS en mobile

1) THD7 + GPS

3) TMD700 + GPS

2) TX + Tinytrak + GPS

+ : Mobilité (voiture/pedestre), simplicité, Dialogue

- : Prix

+ : Mobilité (voiture), Dialogue, 1seul TX aprs/phonie

- : Prix

+ : Prix, taille, facile 0 contruire

- : Pas de dialogue

4) TX + PC (portable) + TNC2 ou Baycom + GPS

+ : Puissant

- : Cher, ComplexeOU :

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La configuration du logiciel UI-VIEW

• APRS,RELAY,TRACE3-3 pour un mobile

• APRS,TRACE7-7 configuration standard

• APRS, WIDE7-7 pour du DX avec 7 stations

• APRS,TRACE5-5,WIDE7-7 Config maxi pour faire du DX

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La configuration du logiciel UI-VIEWavec un TNC

Si vous avez un TNC2 sur le port COM2avec une vitesse RS232 de 9600 Bauds.

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La configuration de AGWPE+UI-VIEW avec un Baycom

AGWPE avec modem Baycom:

- Click droit sur Packet Engine.- Choisissez Properties: Quand il n'y pas encore de port créé en Select RadioPort, choisissez New Port. Puis click OK.- Choisissez TNC SETUP et selectionnez le port-COM que vous voulez utiliser.- A SerialPort/modem Baudrate choisissez 1200. Avec Baycom, toujours être sur 1200 Bauds.- Pour TNC TYPE choisissez BayCom Serial.- Pour TNC SUB TYPE choisissez KISS Simple.- Laissez TNC CONTROL COMMANDS blanc et cochez ExitKiss sur Exit.- Selectionnez Single Port, si vous avez seulement 1 modem connecté.- Pour TNC RadioPort vous devez choisir: 144.800 MHz 1200 Baud.- Pour Ports Kiss Id fill out 0 (nul) pour le premier modem Baycom et 16 pour le second (si c'est le cas).Si le modem Baycom est connecté. Vous pouvez seulement connecté 2 modems Baycommais il est possible connecté plusieurs TNC's et il est aussi possible de combiné ceux-ci avec un modem Baycom!- Ensuite selectionnez TNC COMMANDS.- Selectionnez : Let me control Parameters.- Click sue Default 1200 et cochez SoftDCD (64) et décochez FullDuplex.- Click OK et redémarrez le programme.

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La configuration du logiciel AGWPE+UI-VIEW avec carte son

AGWPE avec carte Son:

Démarrez AGWPE .- Click droit sur Packet Engine.- Choisissez Properties: Quand il n'y pas encore de port créé en Select RadioPort, choisissez New Port. Puis click OK.- Choisissez TNC SETUP et selectionnez le port-COM que vous voulez utiliser.- A SerialPort/modem Baudrate choisissez 1200. vous devez toujours être sur 1200 Bauds.- Pour TNC TYPE choisissez SoundCarte.- Pour TNC SUB TYPE choisissez KISS Simple.- Laissez TNC CONTROL COMMANDS blanc et cochez ExitKiss sur Exit.- Selectionnez Single Port, si vous avez seulement 1 modem connecté.- Pour TNC RadioPort vous devez choisir: 144.800 MHz 1200 Baud.- Pour Ports Kiss Id fill out 0 (nul).il est aussi possible de combiné un modem Baycom et carte Son !- Ensuite selectionnez TNC COMMANDS.- Selectionnez : Let me control Parameters.- Click sue Default 1200 et cochez SoftDCD (64) et décochez FullDuplex.

- Click OK et redémarrez le programme.

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La configuration du logiciel UI-VIEW avec baycom ou carte son

UI-VIEW:1. Après redémarrage d' AGWPE, démarrez UI-View.2. Selectionnez Setup et ensuite Comms Setup.3. A Host mode vous choisissez AGW et click OK.4. A Setup - Station Vous pouvez remplir par exemple:* Callsign: votre indicatif (FXXXX)* Latitude: Latitude avec minutes en décimal: 51.11.05N* Longitude: Longitude avec minutes en décimal : 003.01.07E* Unproto port: 1* Unproto address: APRS,WIDE,WIDE,TRACE7-7* Beacon comment: adresse email, site web, etc.* UI-View Tag:coché= l'information UI-VIEW est transmise, par ce moyen les stationsen réception afficheront votre station en jaune, et sauront que vous utilisez UI-View.Non cocher = Votre indicatif s'affichera en blanc, ceci informera que vous n'utilisez pas UI-VIEW.* Fixed: Intervalle en minutes pour la transmission de votre balise.* Mobile: Peut seulement être utilisé avec un récepteur GPS.5. Click OK.

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Les fréquences APRS

HF 7.035 MHz LSB 300 Bauds10.150 MHz LSB 300 Bauds14.105 MHz LSB 300 Bauds29.250 MHz FM 1200 Bauds

VHF 144.800 MHz FM 1200 Bauds

UHF 430.825 MHz FM 9600 Bauds

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