LoRa APRS
La idea de este post es poner la información mas básica condensada que me ayudó a experimentar en esta modalidad donde los que, como yo, no saben como se unen estos conceptos de APRS y LoRa.
Toca hacer un poco de historia y recordar conceptos.
¿Que es el APRS?
El APRS es un sistema de posicionamiento para Radioaficionados que se extiende en Packet Radio, el tradicional, en AX.25. Simplificando el concepto, se trata de un sistema por el cual se envía información de posición -en principio- y/o de movimiento de los diferentes aficionados que integran esta red.
Esta información puede ser usada para «pintar» un mapa a través de diferentes programas o, incluso, ser visualizados en los equipos mas modernos que soportan APRS y, desde los cuales, podemos conocer la posición relativa de otros, etc.
Con el tiempo y la evolución de internet esos datos se han ido migrando a servidores globales en los que se concentra información del tárafico de todo el mundo y puede visualizarse de forma libre, https://aprs.fi es un ejemplo de esto.
La información de la «red radio» (que en Europa se mantiene en 144.800KHz) es «subida» por esos servidores por iGATEs y, en algunos casos, parte del tráfico que circula por los servidores globales en Internet se inyectan en la red radio para enriquecer la información disponible y explotable por los usuarios.
Existen muchas formas de poder enviar nuestra información a esos servidores globales para que nuestra posición sea conocida por el resto ademas de la red radio (convencional). La red Brandmeister permite que enviemos nuestra posición si nuestro equipo dispone de GPS y está configurado para enviar dicha información. Hay aplicaciones de móvil que también lo hacen y, ademas, el «LORA-APRS», es otra de las opciones.
¿Que es LoRa?
El LORA es un protocolo para transmitir información por radio, originalmente pensado para bajas velocidades y maximizar la eficiencia energética y de cobertura radio de los dispositivos. Un protocolo pensado, inicialmente, portado a dispositivos IoT que se ha popularizado mucho en proyectos de todo tipo y que encuentra un hueco en muchos aspectos de nuestra vida cotidiana: iluminación, riego, sensores de temperatura, sensores de humedad, sensores anemométricos, etc.
Estos dispositivos que soportan LoRa funcionan en diferentes bandas 407MHz, 433MHz, 868MHz, 915MHz, etc.
Dependiendo de donde se compren y del tipo nos dejarán funcionar en los segmentos autorizados en nuestro país para estos segmentos.
Actualmente se venden en muchas plataformas en Internet dispositivos con capacidades de comunicación LORA y que, ademas, disponen de WIFI, Bluethoot, GPS, etc. y que están basados en microcontroladores ESP32 o ESP8266. La tecnología vuela.
Las pruebas realizadas indican que se pueden demodular tramas con señales que son, a priori, imperceptibles en el orden de los -130dBm -143dBm -145dbm y un SNR de -21dB (resultado de pruebas realizadas) con total normalidad.
¿Como se unen estos conceptos? LoRa APRS
O sea… Tenemos una serie de dispositivos que se pueden programar y que tienen capacidad de comunicación ultra-eficiente en 433MHz. Evidentemente era cuestión de tiempo.
Nacieron muchos proyectos de Radioaficionados para flashear estos dispositivos y meterles un firmware que explote estas capacidades y sean capaces de enviar tramas entre sí que contengan información proporcionada por los GPS que tienen integrados, así como diferentes sensores que se pueden instalar. Algunos Radioaficionados han trabajado en portar el APRS a estos dispositivos de tal forma que que éstos puedan ser configurados como trackers, agites, digipeaters, estaciones meteorológicas, etc.
Hay varios grupos de trabajos y trabajos individuales en este sentido.
Me interesa, ¿por donde empiezo?
Podemos empezar a leer, pero en algunos ordenes de la vida el camino se hace andando. Personalmente creo que comprar un o para ir probando es una excelente forma.
Dependiendo del «rol» que se quiera adoptar se debe comprar uno u otro dispositivo.
Estación «base» (IGATE o DIGIPEATER) de LoRa APRS
Es la estación que está «a la escucha» del resto de dispositivo y es capaz de subir esa información a internet. Para esto necesitamos la mas sencilla de las tarjetas pero, ademas, asociarla a un filtro para mejorar un poco su rendimiento.
Placa: TTGO
Filtro: Filtro 433MHz
OJO: En ambos casos mirar muy bien que se trata de los dispositivos en 433MHz.
Estación «móvil» (TRACKER)
Son los dispositivos que se están «moviendo». Las diferencias con la placa anterior es, básicamente, que ésta debe disponer de GPS y además provista de un zócalo donde se puede instalar una batería del tipo 18600.
Placa: TTGO T-Beam
OJO: Que se trate del model «SOLDER 433», para que el dispositivo venga ya ensamblado.
Batería: No he comprado, de momento, por lo que no me atrevo a recomendar un vendedor/producto. No confundir con la 18650, que no entra en el zócalo.
Firmware
Aquí deberemos mojarnos un poco. La carga del firmware (software que le da la funcionalidad al dispositivo) y su metodología depende de cual queremos usar. Llevo unos pocos días haciendo pruebas, hay gente que lleva mucho mas tiempo. Personalmente me decanto por los firmwares que ha desarrollado CA2RXU. El método de carga me arrojó resultados excelentes tanto en Windows como en GNU/Linux y OSX.
Estos trabajos están en repositorios de GitHub, el código puede ser leído perfectamente y, si se desea, modificado antes de compilar y cargarlo en nuestro «cacharrito».
El firmware del TRACKER esta aquí: https://github.com/richonguzman/LoRa_APRS_Tracker
El firmware del IGATE esta aquí: https://github.com/richonguzman/LoRa_APRS_iGate
En ambos casos, en los comentarios de abajo, hay una guía perfectamente procedimentada paso a paso para que podamos cargar el firmware y configurarlo.
Primera carga de firmware «bueno» en el TRACKER de LoRa APRS. Los tiempos en los hoteles cuando se está de viaje dan para mucho.
Conclusión
Las navidades suelen ser fechas propicias para acometer pequeños experimentos y pasárnoslo bien entre risas y, porque no, contagiando a algún amigo que nos pueda echar una mano en probar los diferentes conceptos.
Se trata de una buena forma de comenzar con la experimentación en dispositivos ESP32, modulación LoRa, APRS, GitHub, carga de programas.
En mi caso, ademas, me ha hecho tomar noción de lo mucho que se puede hacer con estos dispositivos en modulación LoRa y sus capacidades de aprovechamiento de señal.
Este es el mapa de cobertura que mi IGATE puede confirmar por los datos de recepción. Finalmente he integrado un dispositivo en mi Estación de Radio.
Cobertura del IGATE montado en casa. Antena X200.
Coberturas en las que se van a emplazar dispositivos IGATE en entorno urbano de Gijón.
Agradecimientos
Son varios. Arranco por orden de aparición:
Beni/EB1TK: Que fue el que, de rebote, me introdujo la curiosidad por probarlo.
Iñigo/EA2CQ: Que me echó una mano fundamental en rectificar el camino con el firmware utilizado.
Gera/EC1A, Arse/EA1FHQ, Jose/EA1AIW, Diego/EA1IOS: Que, sin dudar, se han pedido placas (que comienzan a llegar) para ampliar la cobertura de IGATES y de TRACKERS danzando por ahí.
Guido/EA1FPN: Al que le colocamos un TRACKER para medir cobertura.
Rich/CA2RXU: Que hace un trabajo estupendo desarrollando, manteniendo y mejorando los firmwares de ambos dispositivos.
