inleiding
|
Elk APRS station bestaat uit hardware. De samenstelling van de hardware kan verschillen. In de basis bestaat een APRS station uit een aantal delen.
|
|
antenne
|
|
(zend)ontvanger
|
 Elk APRS station heeft een zendontvanger nodig om de datapakketjes uit te kunnen zenden en te kunnen ontvangen. Wanneer een station geen informatie hoeft te demoduleren (audio omzetten naar data), moet er toch een ontvanger zijn om te kunnen vaststellen of er niet een ander station aan het zenden is! De zender mag pas inschakelen als de frequentie "vrij is". De ontvangen signalen hoeven niet te worden gedetecteerd, alleen hoeft er vastgesteld te worden dat er geen ander signaal ontvangen wordt. Zenden en ontvangen gebeurt op dezelfde frequentie.
Een eenvoudige FM zendontvanger volstaat al prima. Er is geen subtoon of andere 'ingewikkelde' opties nodig. Zelfs een oude Condor mobilofoon of portofoon volstaat prima. Een vereiste is dat de zendontvanger wel op de juiste frequentie ingesteld kan worden zoals 144,800 MHz of 432,500 MHz. Tot 31 maart 2017 was de frequentie 430,1255 MHz, deze frequentie wordt echter uitgefaseerd. Bestaande repeaters kunnen nog op de oude frequentie staan, maar het is de bedoeling dat de nieuwe frequentie gebruikt gaat worden.
|
|
modem/tnc
|
 Het woord modem is een samenstelling van moduleren en demoduleren. Daarmee wordt bedoeld dat een datapakket wordt gemoduleerd ofwel de digitale signalen om wordt gezet in audio tonen. Deze hoorbare audio tonen kunnen via een zendontvanger worden uitgezonden. Een andere zendontvanger kan deze tonen ontvangen een een gekoppeld modem kan deze tonen demoduleren en daarmee omzetten naar datasignalen. Zo is het mogelijk om data pakketjes via geluid door kunnen worden gegeven.
In de praktijk is (was) een modem een apparaatje dat tussen een zendontvanger en een computer geplaatst kon worden. Echter is tegenwoordig een computer ook vervangen door bijvoorbeeld een Arduino microcontroller dat de functie van een pc over kan nemen. Ook zijn er software applicaties die de modem functie over hebben genomen. Hiermee is de hardware modem door software en een geluidskaart vervangen.
TNC
TNC is de afkorting van Terminal Node Controller. Een TNC is een specifieke modem dat in beginsel een (RS232/serieel) digitaal data signaal omzet naar hoorbare tonen en kan "terugvertalen" van de audio tonen naar data. Zo is het mogelijk om digitale informatie via geluiden over te zenden. Veelal is een TNC een klein apparaat zoals hiernaast afgebeeld. Soms zijn er meer knoppen of leds aanwezig om de status af te kunnen lezen. De eerste TNC's waren fysieke apparaten, tegenwoordig zijn er meer software modems dat een applicatie op een computer is en de hardware van de geluidskaart gebruikt.
AFSK
Er zijn twee audiotonen gebruikt voor 1.200 baud APRS verbindingen, namelijk 1.200 en 2.200 Hz. Doordat dit in het audio bereik ligt van 300...3.000 Hz van een communicatieradio, kan zonder een technische aanpassing de digitale informatie in de vorm van audio worden verzonden en ontvangen. Deze gebruikte modulatietechniek (techniek om informatie via een draaggolf te kunnen verzenden) heet Audio Frequency Shift Keying ofwel AFSK. Kortweg komt het er op neer dat door het "heen en weer schakelen" (keying) tussen twee audio tonen (audio frequency) informatie kan worden verzonden. Hieronder staat een afbeelding van 1200 baud AFSK audio.
baudrate en datasnelheid
Een TNC heeft vaak twee datasnelheden die niet verward moeten worden! De snelheid voor de audio tonen is voor APRS 1.200 baud (en op HF 300 baud). De communicatiesnelheid tussen de TNC en de gekoppelde computer (of soortgelijk apparaat) kan variëren. Vaak is de datasnelheid 9.600 baud. Hoe sneller, des te groter de kans op fouten en sneller dan 9.600 baud is betrouwbaar en voldoende snel.
Zoals aangegeven is een modem een MOdulator en een DEModulator. Er zijn veel modulatievormen mogelijk, maar voor APRS wordt er atijd over een AFSK modem gesproken met (bijna altijd) 1200 baud aan datasnelheid. (Op HF kan namelijk ook een snelheid van 300 baud, maar wordt weinig gebruikt.) De modem vertaalt de twee audio tonen van 1.200 en 2.200 Hz naar digitale enen en nullen en omgekeerd. De ontvangen audio van een radio ontvanger wordt zo omgezet in hoog/laag signalen en dus ook omgekeerd. Met de ontvangen "enen en nullen" kan je echter nog weinig zinnigs. De packet data bevat namelijk niet alleen de gewenste APRS informatie, maar ook AX.25 protocol informatie zoals de gegevens (roepletters) van het afzender station en een integriteit controle of de ontvangen data correct is. De gewenste APRS informatie moet nog uit de ontvangen AX.25 data worden gefilterd. Er zijn drie methoden van (de)moduleren en "filteren" van de data. De drie mogelijkheden staan hieronder.
Slimme modems / TNC's
De eerste modems waren "intelligente" modems. Dit type modem wordt ook wel TNC genoemd als afkorting van Terminal Node Controller. Een TNC (de)moduleert niet alleen, maar verwerkt de informatie ook volgens het AX.25 protocol. Een TNC kan de ontvangen (uit te zenden) data niet alleen moduleren, maar ook aanbieden in het AX.25 protocol formaat. Hieronder is zichtbaar dat de modem en AX.25 verwerking samen de TNC vormen.
Toen TNC's zijn uitgevonden was de rekenkracht en geheugen capaciteit van computers zeer beperkt tot enkele kilobytes. Vandaar dat de rekenkracht voor omzetten van de informatie gebeurde in de processor ín de TNC. Het voordeel is dat alle benodigde bewerkingen in de TNC gebeuren en alleen de gewenste APRS data voor de gebruiker zichtbaar is. De TNC wordt één keer voorzien van de instellingen zoals de bestemming (zoals APK001) en de roepletters (zoals PA0XYZ). Bij het aanbieden van de data verwerkt de microprocessor alle benodige handelingen. Een TNC kan zo bijvoorbeeld werken als zelfstandige mailbox omdat de ontvangen berichten in de TNC kunnen worden opgeslagen. Echter wordt deze "luxe" functionaliteit voor APRS niet gebruikt...
Het voordeel van een hardware TNC is dat deze vaak stabiel en betrouwbaar is. Het nadeel is dat een hardware TNC vaak vrij duur is (of was). Een modem kossten al snel € 200,00. Anno 2019 zijn dezelfde modems gebruikt te vinden voor € 25,00. Maar nieuwe TNC's zijn nog steeds relatief duur.
Een TNC kan vaak in meedere modi worden geschakeld. De CONV modus en de CMD modus. In de CMD (commando) modus kan de aangesloten pc communiceren met de microprocessor van de TNC. Zo kunnen de parameters (zoals roepletters en data snelheid) van de TNC worden ingesteld en uitgelezen. Deze gecommunideerde data wordt dus niet uitgezonden. Meestal kan de CMD modus worden geactiveerd door de toetsen [ctrl] en [c] tegelijk in te toetsen zoals bij een AEA PK-88.
In de CONV (converstatie) modus wordt alle aangeboden data omgezet in audio tonen en omgekeerd. Dus hiermee is het mogelijk om data door middel van een zendontvanger uit te zenden. Meestal kan de CONV modus worden geactiveerd door de tekst CONV gevold door een enter te typen zoals bij een AEA PK-88. De ASCII tekst dat naar de TNC wordt gestuurd, wordt aangevuld met de genodigde AX.25 protocol informatie (zoals roepletters van de afzender) en uitgezonden. Dus er wordt meer data verstuurd dan dat direct zichtbaar is.
Omdat een TNC vaak luxe functies heeft zoals een mailbox, is er complexere hardware nodig. Het is ook mogelijk om een TNC "dommer" te maken door middel van de KISS modus. Hierbij wordt de hardware wel benut voor de betrouwbaarheid, maar alle AX.25 verwerking en luxe functies worden niet benut. KISS staat voor Keep It Stupid Simple, ofwel, houd het simpel door de ingewikkelde mogelijkheden van een TNC niet te benutten. De meeste software en hardware modems werken momentel met de KISS modus. Er zijn ook hardware TNC's ontwikkeld zonder de complexere functies die daarmee alleen in KISS modus kunnen werken zoals de TNC2multi en TNC7multi. Dit zijn dus (betrouwbare) hardware TNC's die met KISS werken, maar de AX.25 protocol verwerking gebeurt niet meer in de modem en een CONV(erse) modus is dus ook niet mogelijk. Het voordeel is dat er een betrouwbare en toch goedkopere hardware TNC onstaat met eenvoudigere elektronica omdat de complexe functies niet meer ingebouwd zijn. Een KISS hardware TNC is hiermee bijzonder geschikt voor digipeaters of onbemande stations omdat de digipeater software de AX.25 protocol verwerking kan regelen en er toch betrouwbare hardware onstaat.
Er zijn ook "halve" TNC's zoals trackers. Een Byonics TinyTrak 3 is bijvoorveeld een tracker dat alleen AX.25 APRS data uit kan zenden en geen data kan ontvangen. (Wel kan de tracker "horen" of het kanaal vrij is omdat anders per ongeluk over een andere uitzending worden uitgezonden.) In de PIC chip wordt de (te wijzigen) instellingen zoals roepletters, pad en zendt interval ingesteld. De ontvangen GPS informatie wordt gecombineerd met de instellingen, omgezet naar AX.25 data en via een modulator omgezet tot de uit te zenden AFSK informatie. Het is dus een hardware modem met intelligentie, maar alleen in de zend richting en voor een specifieke toepassing, dus het is geen échte TNC.
"domme" modems
Omdat "slimme" TNC modems duur zijn/waren en de rekenkracht van computers in de jaren '80/'90 beter werd, zijn er "domme" modems gemaak zoals de bekende Baycom modem. Een Baycom modem is een kale modem dat alleen de AFSK signalen omzet naar digitale signalen, maar verder geen AX.25 protocol verwerking uit kan voeren. Dus de verwerking van de AX.25 data moet door de software op de gekoppelde computer gebeuren. Een Baycom modem is daarmee eignenlijk alleen de (de)modulator van een TNC, dus zonder de microprocessor intelligentie... Omdat de computers sneller waren geworden, kan de software van de computer dit prima overnemen. Het grote voordeel is dat de modem véél voordeliger (en kleiner) is en dat de gebruiker er weinig van merkt. Hieronder staat een weergave van de situatie. De 1200 baud AFSK modem is duidelijk losgekoppeld van de computer en AX.25 logica. De AX.25 logica wordt overgenomen door de software op de computer.
 In de jaren '90 zijn Baycom modems héél veel toegepast. Ook APRS digipeaters zijn hiermee uitgerust geweest zoals PI1APA lang geleden. Een beperking is dat een "domme" modem dus niet kan functioneren zonder de bijbehorende software. De oude Baycom software kan deze omzetting verzorgen maar ook de nieuwere AWGPE (AGW Packet Engine) software.
software modems
Doordat de rekenkracht van computers nog groter is geworden én computers uitgerust zijn met een geluidskaart zijn zogeheten soundcard modems ontstaan. De rekenkracht van computers is zo groot dat het (de)moduleren van de AFSK audio prima door software kan worden uitgevoerd. Ook het verwerken van de AX.25 protocol informatie kan vaak door dezelfde software worden uitgevoerd. Het voordeel is dat er geen hardware modem meer nodig is maar een nadeel is dat computers instabiel kunnen raken waardoor de betrouwbaarheid minder kan zijn. Voor een thuisstation is een keer resetten waarschijnlijk geen probleem, maar voor een digipeater is betrouwbaarheid wel van belang. AWGPE (AGW Packet Engine) heeft een soundcard modem functie ingebouwd zodat met een portofoon, een computer en bijvoorbeeld UI-View al met APRS kan worden gewerkt. Zoals hieronder weergegeven is duidelijk dat het (de)moduleren, verwerken van de AX.25 data en gebruikerssoftware geregeld kunnen worden door een computer met software erop.
zwaai afregelen
Instellen van de zwaai (EN:deviation) is belangrijk! De meeste APRS stations hebben een te grote zwaai waardoor de data vervormd wordt en het systeem niet goed werkt.
De zwaai kan worden ingesteld en moet daarmee worden afgeregeld. De zwaai is gekoppeld aan de kanaalbreedte en de hoogst uitgezonden audio toon. Een 1200 baud APRS AFSK packet signaal bestaat uit maar twee tonen; 1.200 en 2.200 Hz. De hoogste toon bepaalt de maximale zwaai, dus voor APRS wordt de zwaai bepaald voor een 2.200 Hz audio toon.
Gebleken is dat de beste prestaties van een APRS station zijn met een zwaai van 3 kHz. Verstandig is om de gekoppelde zendontvanger af te regelen volgens de instructies van de fabrikant. De signaalsterkte van het AFSK signaal kan vervolgens worden ingesteld zodat de zwaai van de zender 3 kHz is.
Door een TNC in de calibratie modus te schakelen wordt er een constante audio toon uitgezonden. (Vaak via CMD: CALibrate.) Stel de TNC is in de hoge 2.200 Hz toon (of beide tonen tegelijk als aternatief). Meet met een zwaaimeter de zwaai van het uitgezonden FM signaal en regel het AFSK audio niveau af op 3 kHz. Meestal zit er een potmeter in de TNC waarmee de signaalsterkte kan worden ingesteld. En mogelijk is de signaalsterkte via een software instelling te wijzigen.
Te veel zwaai zorgt voor vervorming waardoor de data niet goed wordt gedemoduleerd. Te weinig zwaai zorgt ervoor dat een AFSK signaal weg valt in de ruis. Een goede zwaai instelling is zeer belangrijk voor goede APRS prestaties!
|
|