home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Ham Radio 2000 / Ham Radio 2000.iso / ham2000 / packet / aprs75c / vox-rptr.txt < prev    next >
Text File  |  1996-03-21  |  11KB  |  199 lines
  1. VOX-RPTR.txt        INTEGRATING APRS WITH VOICE REPEATERS             APRS
  2. rev 3                      THE APRS LOCATOR SYSTEM             PROPRIETARY
  3.                           Copyright 1993,4,5 WB4APR
  4.  
  5.      As the mobile GPS phenomenon continues to grow, there is a much more
  6. cost effective method to provide mobile vehicle tracking, than to require
  7. every mobile to have an additional TNC, digital radio, and second antenna
  8. costing over $400!  The mobile position reports should be integrated into 
  9. the EXISTING vehicle two-way radios by transmitting the position report 
  10. in a very brief tone burst at the end of a voice tramnsmission.  With this 
  11. scheme, no additional hardware is required in the vehicle, other than a 
  12. hand-held GPS unit.  The unit not only reports position and vehicle type,
  13. but also one of 7 canned messages and optionally 4 analog parameters!
  14.  
  15.      By transmitting a position report at the end of a voice transmission,
  16. not only is this a period of dead time due to the almost universal 
  17. courtesy beeps found on amateur repeaters, but the tone burst can be 
  18. easily muted out at the repeater receiver, so that the other mobile users 
  19. DO NOT HEAR it!  If the tone burst is about 0.25 seconds, then it will be 
  20. virtually transparent to voice repeater operation.  A new APRS format 
  21. achieves a complete position report, course, speed, and digipeater 
  22. information in about 30 bytes including header, vice the 90 or more 
  23. bytes in a normal APRS position report.
  24.  
  25.      At the voice repeater receiver, a special APRS REPEATER NODE TNC 
  26. picks off the position report and digipeats it out onto the dedicated APRS 
  27. digital frequency for mobile position reporting using a path derived from 
  28. the bits in the TO-SSID.  In addition, it appends the repeater frequency 
  29. onto the end of the position report so that digital users can see where 
  30. the packet originated.  If all voice repeaters digipeated onto the same 
  31. digital position reporting channel (usually 145.79) then anyone 
  32. monitoring the APRS frequency will see ALL mobile position reports from 
  33. ALL GPS mobiles on ALL frequencies!
  34.  
  35.  
  36. HARDWARE:  To implement this APRS LOCATOR SYSTEM, there are two critical
  37. elements needed.  First is an APRS MIC ENCODER to handle the integration
  38. of the mobile GPS data into the users mobile microphone connector.  Second 
  39. is the specialized APRS REPEATER NODE that handles the digipeating of the
  40. compressed position reports heard on the voice repeater inputs over to the
  41. APRS digital channel.  (As an interim fix, any TNC with true DCD can
  42. be used at the repeater).  Details of each of these designs follows.
  43.  
  44.  
  45. APRS MIC ENCODER:  In order to make the APRS LOCATOR SYSTEM practical, 
  46. the device for injecting the position report into the microphone audio 
  47. had to meet several design constraints:
  48.  
  49.    * Must interface to UNMODIFIED radios via the MIC connector
  50.    * Must compress position report into about 0.25 seconds
  51.    * Must Fail Safe so that MIC can always be used
  52.    * Must be low enough in power so that it does not load the MIC power pin
  53.    * Must have easily selectible user parameters
  54.    * Must be very small for easy mounting and portability
  55.    * Must accept the readily available NMEA output from GPS receivers
  56.    * Must use standard AX.25 for compatibility
  57.    * Optionally has 4 analog channels for telemetry
  58.  
  59. The result is a 1200 baud position report compressed to 32 bytes including
  60. beginning and ending FLAGS.  This equates to about 250 ms, including
  61. CALLSIGN, DIGIPEATER PATHS, and a minimum message capability, and the packets
  62. are still receivable on ANY AX.25 TNC.
  63.  
  64.  
  65. PACKAGING:  Although the electronics could be miniaturized into about 
  66. 1 cubic inch, the requirement for user access to switches and the 
  67. requirement for withstanding the pulling and tugging on the MIC cord
  68. results in a robust dash board box design.  The cicruit is powered by the
  69. mic connector and the only external input is via a standard 1/8 inch
  70. phone jack to receive the NMEA data from the GPS unit.  This makes the 
  71. entire mobile vehicle position reporting system as portable as the 
  72. microphone!  Simply move the MIC from vehicle to vehicle, and as long as 
  73. the radios are compatible at the MIC connector, then the vehicles are 
  74. GPS ready!
  75.  
  76. For initial configuration, the MIC encoder is programmed via its serial
  77. port using any PC running the MIM.EXE program.  This program provides 
  78. a nominal TNC type user command mode for setting the MIM configuration.
  79. It provides the standard cmd: prompt.  Once the MIM is configured, you
  80. use the PERM command to cause the MIM to save the configuration in
  81. EEPROM.  The following items can be configured:
  82.  
  83.      MYCall           Sets the MIC callsign       
  84.      MYSymbol         Sets the APRS symbol character
  85.      VIA digi1,, etc  Sets the Unproto digipeater path
  86.      TXDelay          Sets the key up delay
  87.      PERiod           Sets the nominal MIC cycle period
  88.      POSIT N          Sets PSIT period as N * cycle period
  89.      TELEMETRY N      Sets TELEMETRY period as N * cycle period
  90.      BEACON N         Sets BEACON period as N * cycle period
  91.      BText            Sets the Beacon Text
  92.  
  93.      On the APRS MIC ENCODER, there are 8 configuration bits (switches) 
  94. that give the operator real-time control over other dynamic MIC choices
  95. as follows:
  96.  
  97.      ON/OFF      Used to enable or disable APRS beeps (power switch)
  98.      AUTO/OFF    Auto will transmit when repeater is silent more than N secs.
  99.      DIR/OMNI    Used to set Directional or OMNI digipeating paths
  100.      LOC/DX      Used to set LOCAL or LONG DISTANCE digipeating paths
  101.      2 PATH BITS Used to set North/South/East or West routes
  102.      3 MSG BITS  Used to indicate up to 7 pre-defined messages
  103.  
  104.  
  105. Normally the MIC encoder will only send a POSIT if the POSIT timer has  
  106. elapsed AND the user has been talking and releases his PTT.  In the AUTO 
  107. mode, however, after a specified AUTO time period, AND after the 
  108. repeater has been silent for the QUIET period, then a position packet will 
  109. be initiated and transmitted.  The following sketch shows the 
  110. recommended front panel for the MIC ENCODER.  Notice that thumbwheel
  111. switches are useful for the 3 path and 3 message bits.  Otherwise 9
  112. toggle switches could be used...
  113.  
  114.                            
  115.  -------------------------------------------------------------------
  116.  |        M I K E        D X     P A T H  M S G    R A T E   O N   |                              
  117.  |                              -----------------  H I G H         |
  118.  |         o   o                |       |       |                  | 
  119.  |      o         o       O     |       |       |     O       O    |
  120.  |           o           (O)    |   7   |   7   |    (O)     (O)   |                                   |
  121.  |      o         o             |       |       |                  |
  122.  |         o   o        LOCAL   |       |       |   L O W   O F F  |
  123.  |                              -----------------                  |
  124.  -------------------------------------------------------------------
  125.  
  126.  
  127.  
  128. DIRECTIONAL DIGIPEATING:  Although the MIC ENCODER can generate an AX.25
  129. packet complete with any number of digipeaters, each digipeater adds 7
  130. bytes to the packet, and for three hops, this almost doubles the length 
  131. of the packet!  But for backwards compatibility with all existing
  132. networks and TNC's this capability is included and is called the MIC1
  133. mode.  But the APRS MIC ENCODER also has the MIC2 mode ready to go.  
  134. In this mode, there are NO digipeaters in the path and only 4 bits are 
  135. used to tell the digipeater how to route the packet.  These bits indicate 
  136. whether the position report is to be digipeated omnidirectionally or 
  137. directionally, a short or long distance, and in what direction.  This 
  138. directionality concept allows the mobile operator to report his position 
  139. forward in the direction he is headed, or back towards where he is 
  140. traveling from.
  141.  
  142. OMNIDIRECTIONAL DIGIPEATING:  If the mobile has selected OMNI, then his
  143. position reports will be radiated outward in all directions.  The new 
  144. FLOOD-N  algorithm (described in DIGIS.txt) describes this function.  
  145.  
  146. APRS REPEATER NODE:  This special TNC NODE is designed to be intgrated into
  147. every standard amateur voice repeater.  The TNC performs a number of special
  148. functions to fully implement the APRS LOCATOR SYSTEM:
  149.  
  150.    * It has true DCD to destinguish between voice and data
  151.    * It has a MUTE output (DCD) to mute the repeater audio during posit
  152.      reports which must be 99.9% immune from falsing on voice
  153.    * It digipeats all position reports from the repeater receiver to the
  154.      dedicated APRS digital channel
  155.    * It implements the APRS Directional Digipeating algorithm
  156.    * It implements the APRS FLOOD-N digipeater algorithm for OMNI packets
  157.    * It appends ADDText (usually the rptr freq) to the end of all packets
  158.      ("Via 146.940") 
  159.    * It uses the external carrier detect for the APRS packet channel for
  160.      true CSMA effeciency, but this need only be an audio COR detector.
  161.   
  162.  
  163. Notice that although the APRS REPEATER NODE function only listens on the
  164. voice repeater input and only transmits on the digital APRS packet frequency,
  165. it must also have a secondary DCD listening to the APRS packet channel to
  166. avoid collisions.  This special APRS node function is NOT involved in any
  167. further routing on the APRS digital channel (I mean that it does NOT serve as
  168. a general purpose APRS digipeater on the digital channel).  All it does is to
  169. insert the appropriate directional or OMNI digipeater path and digipeat the
  170. packet.  This distinction, of course, is only a functional distinction, since
  171. APRS digipeater functions can be co-located, or even built into the same NODE
  172. box as long as dual digital receiver channels are maintained.
  173.  
  174.  
  175. PERFECT DCD OR MUTE CONSIDERATIONS:
  176.  
  177.         Since the ultimate acceptance of the POSIT-PACKET on voice
  178. repeaters will be determined by the minimization of the BRAAAAAAP sound
  179. on the repeater output, the DCD and subsequent muting of the repeater
  180. transmitter are very important.  The APRS NODE must therefore provide a
  181. separate MUTE signal that is 99.99% percent accurate.  Since most voice
  182. repeaters have simple analog delay lines of up to 50 ms to eliminate the
  183. squelch tail, the actual MUTE decision can be made as late as 50 ms after the
  184. initial DCD, and still be able to mute the packet from the repeater output! 
  185.  
  186.  
  187. NOTES:   Notice that the APRS REPEATER NODE will also work on the digital
  188. channel!  In other words, the APRS REPEATER NODE algorithms can also be
  189. running simiultaneously in all of the APRS DIGI's so that the APRS compressed
  190. format will be picked up directly on the digital channel.  These original
  191. packets are distinguishable because they DO NOT have an original DIGI field.
  192. Once a NODE processes them and adds the DIRECTIONAL or WIDE routing, they
  193. will be forwarded as usual.  Notice that the NODE hardware can actually do
  194. both functions as long as dual digital receive channels are provided.
  195.        
  196.  
  197. APRS PROPRIETARY                                           APRS PROPRIETARY
  198.  
  199.