Anatomía de un paquete APRS
Un paquete APRS se presenta muy a menudo en una forma textual legible:
SOURCE>DEST,PATH:DATAEjemplo:
SQ9MDD-7>APRS,WIDE1-1:!5012.34N/01956.78E>A primera vista parece un único formato.
En realidad, esta notación combina en una sola línea información procedente de varios elementos de la trama AX.25 y los datos APRS propiamente dichos.
De forma simplificada:
SQ9MDD-7 > APRS , WIDE1-1 : !5012.34N/01956.78E>^^^^^^^^ ^^^^ ^^^^^^^ ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ SOURCE DEST PATH DATA AX.25 AX.25 AX.25 APRSComprender esta división es la base para seguir analizando el protocolo.
Forma general del paquete
La representación textual más habitual de un paquete APRS tiene la forma:
SOURCE>DEST,PATH:INFORMATIONNo todos los elementos tienen que estar siempre presentes.
Un paquete sin ruta puede tener este aspecto:
SOURCE>DEST:INFORMATIONEjemplo:
SQ9MDD-7>APRS:>QRV 145.550 MHzUn paquete con ruta puede tener este aspecto:
SOURCE>DEST,WIDE1-1,WIDE2-1:INFORMATIONEjemplo:
SQ9MDD-7>APRS,WIDE1-1,WIDE2-1:>QRV 145.550 MHzLógicamente, puede dividirse en:
SOURCEDESTPATHINFORMATIONLos tres primeros elementos están relacionados con el direccionamiento AX.25.
El campo INFORMATION contiene la información APRS propiamente dicha.
Ejemplo paso a paso
Consideremos el paquete:
SQ9MDD-7>APRS,WIDE1-1:!5012.34N/01956.78E>Podemos descomponerlo en las siguientes partes:
SQ9MDD-7origen del paquete,
>separador utilizado en la representación textual,
APRSdirección destination,
,separador antes de la ruta,
WIDE1-1ruta de digipeater,
:separador entre la cabecera y el campo de información,
!Data Type Identifier,
5012.34N/01956.78E>datos APRS propiamente dichos.
Por tanto, en una sola línea vemos al mismo tiempo información de la capa AX.25 y datos del protocolo APRS.
SOURCE
El primer elemento es la dirección de origen:
SOURCEEjemplo:
SQ9MDD-7En un uso APRS típico, se trata del indicativo de la estación junto con un SSID opcional.
Puede aparecer, por ejemplo, como:
SQ9MDDSQ9MDD-4SQ9MDD-7SQ9MDD-9SOURCE identifica la estación que creó la trama AX.25.
Es un elemento del direccionamiento AX.25, no una parte del campo de información APRS.
Indicativo y SSID
Una dirección AX.25 puede contener un indicativo y un SSID.
Ejemplo:
SQ9MDD-7puede leerse lógicamente como:
callsign: SQ9MDDSSID: 7El SSID permite utilizar el mismo indicativo para varias estaciones lógicas.
Por ejemplo, un operador puede utilizar SSID separados para:
- una estación base,
- una estación móvil,
- un equipo portátil,
- un digipeater,
- un IGate,
- un tracker.
Existen convenciones históricas y prácticas sobre el significado de determinados SSID, pero no deben considerarse una regla absoluta del protocolo que defina la función del dispositivo.
Los detalles sobre indicativos y SSID se describen por separado.
El separador >
Después de la dirección de origen aparece en la representación textual el carácter:
>Por ejemplo:
SQ9MDD-7>APRSSepara SOURCE de DEST.
Es un elemento de la representación textual del paquete.
El carácter > no debe interpretarse como un byte independiente situado en ese lugar de la trama AX.25 sin procesar transmitida por radio.
DEST
Después del carácter > se encuentra la dirección destination.
Ejemplo:
APRSEn conjunto:
SQ9MDD-7>APRSEn AX.25 es la dirección destination.
En packet radio clásico puede indicar la estación de destino.
En APRS su significado suele ser diferente.
Destination en APRS
En muchos paquetes APRS, el campo destination no identifica al destinatario real de la información.
Puede utilizarse, entre otras cosas, para identificar:
- el tipo de dispositivo,
- el fabricante,
- el software,
- la familia de aplicaciones,
- la forma en que se generó el paquete.
Para ello, APRS utiliza, entre otros mecanismos, el sistema TOCALL.
Algunos valores pueden tener este aspecto:
APRSAPDWxxAPRSxxSu significado exacto depende de la asignación TOCALL.
Por tanto, el paquete:
SQ9MDD-7>APRS:...no significa:
SQ9MDD-7 envía datos a la estación APRSAquí, el campo destination es ante todo parte de la cabecera AX.25 y APRS también lo utiliza para identificación adicional.
Destination no es el destinatario del mensaje APRS
Esta es una de las cosas más importantes que hay que recordar.
Consideremos:
SQ9MDD-7>APRS,WIDE1-1::SP9XYZ :HolaEl destination AX.25 es:
APRSpero el destinatario del mensaje es:
SP9XYZEl destinatario se encuentra dentro de los datos APRS.
Por tanto, tenemos dos conceptos diferentes:
AX.25 destinationy:
APRS message addresseeNo deben confundirse.
PATH
Después de destination puede aparecer una ruta:
SOURCE>DEST,PATH:DATAEjemplo:
SQ9MDD-7>APRS,WIDE1-1,WIDE2-1:...La ruta puede contener uno o más elementos:
WIDE1-1WIDE2-1En la representación textual se separan mediante comas.
PATH es un elemento AX.25
La ruta no se encuentra dentro del payload APRS.
Representa la lista de direcciones de digipeaters AX.25.
Lógicamente:
SOURCE>DEST,WIDE1-1,WIDE2-1:DATApuede entenderse como:
AX.25: SOURCE DEST DIGI 1 DIGI 2
APRS: DATAEsto es importante al analizar paquetes.
WIDE1-1 no es una orden almacenada dentro de los datos APRS.
Forma parte del direccionamiento de la trama AX.25.
Varios elementos de ruta
La ruta puede contener varias direcciones.
Ejemplo:
SQ9MDD-7>APRS,WIDE1-1,WIDE2-1:...o después de pasar por la infraestructura:
SQ9MDD-7>APRS,SP9ABC-2*,WIDE2-1:...El carácter:
*visible en la representación de monitor puede indicar que ese elemento de la ruta ya ha sido utilizado.
Los detalles del mecanismo H-bit, los alias WIDE, el New-N Paradigm y el procesamiento de rutas se describen en un artículo independiente.
El separador :
El límite más importante en la representación textual de un paquete es:
:Ejemplo:
SQ9MDD-7>APRS,WIDE1-1:!5012.34N/01956.78E>Todo lo que aparece antes del primer separador : forma la representación textual de la información relacionada con la cabecera.
Lo que aparece después es el campo de información.
Podemos escribir:
SOURCE>DEST,PATH : INFORMATION^^^^^^^^^^^^^^^^ ^^^^^^^^^^^ header dataPara el análisis APRS, el contenido APRS propiamente dicho comienza a la derecha de este separador.
INFORMATION
El campo situado después del separador : contiene los datos transportados en el campo Information de AX.25.
Ejemplo:
!5012.34N/01956.78E>Aquí se encuentra el protocolo de datos APRS propiamente dicho.
El contenido puede representar, entre otras cosas:
- posición,
- mensaje,
- estado,
- objeto,
- item,
- meteorología,
- telemetría,
- consulta,
- capacidades de la estación,
- datos especiales.
La interpretación del campo depende principalmente de cómo comienza.
Data Type Identifier
El primer carácter del campo APRS Information es muy a menudo el Data Type Identifier, o DTI.
Ejemplo:
!5012.34N/01956.78E>^|DTIEl DTI determina cómo debe interpretarse el resto de los datos.
Algunos DTI son:
| DTI | Significado general |
|---|---|
! |
posición sin marca de tiempo |
= |
posición sin marca de tiempo, con soporte de mensajería |
/ |
posición con marca de tiempo |
@ |
posición con marca de tiempo, con soporte de mensajería |
: |
mensaje |
; |
objeto |
) |
item |
> |
estado |
? |
consulta |
_ |
datos meteorológicos sin posición |
T |
telemetría |
} |
third-party traffic |
No es una tabla completa de todos los valores posibles.
El artículo dedicado a los tipos de tramas APRS contiene una descripción completa de los DTI.
El DTI no siempre basta para una interpretación completa
Reconocer el primer carácter es solo el comienzo del análisis del paquete.
Ejemplo:
!5012.34N/01956.78E>DTI:
!indica que se trata de una posición sin marca de tiempo.
Solo los caracteres siguientes determinan:
- latitud,
- tabla de símbolos,
- longitud,
- símbolo,
- posibles extensiones,
- comentario.
Por tanto, un parser APRS debe reconocer primero el tipo de datos y después aplicar las reglas correspondientes a ese tipo.
Ejemplo de posición
El paquete:
SQ9MDD-7>APRS,WIDE1-1:!5012.34N/01956.78E>puede descomponerse de la siguiente forma:
SQ9MDD-7SOURCE,
APRSDEST,
WIDE1-1PATH,
!DTI de posición sin marca de tiempo,
5012.34Nlatitud,
/identificador de la tabla de símbolos,
01956.78Elongitud,
>código de símbolo.
En este ejemplo, el paquete completo puede verse así:
SQ9MDD-7 > APRS , WIDE1-1 : ! 5012.34N / 01956.78E >SOURCE DEST PATH DTI LATITUDE LONGITUDE SYMBOLEl símbolo forma parte del formato de posición
En un paquete de posición APRS, el símbolo no se transmite como un nombre:
carhouserepeaterEn su lugar, lo determinan caracteres situados en posiciones concretas del formato de posición.
En una posición clásica sin comprimir, son importantes:
- el carácter de la tabla de símbolos,
- el código del símbolo.
Por tanto:
/dentro de un paquete de posición no es un separador textual como > o :.
Forma parte de los datos APRS y es importante para interpretar el símbolo.
Ejemplo de mensaje
Consideremos:
SQ9MDD-7>APRS,WIDE1-1::SP9XYZ :TestLa división es la siguiente:
SQ9MDD-7SOURCE,
APRSDEST,
WIDE1-1PATH,
y el campo de información:
:SP9XYZ :Testcomienza con:
:que es el DTI de mensaje.
A continuación aparece el campo del destinatario:
SP9XYZy el contenido:
TestConviene observar los dos puntos diferentes:
...WIDE1-1::SP9XYZ :Test ^^El primero:
:separa la cabecera de Information.
El segundo:
:es el DTI de mensaje APRS.
Esta repetición no es accidental.
Ejemplo de estado
El paquete:
SQ9MDD-7>APRS:>QRV 145.550 MHzcontiene:
>como primer carácter del campo de información.
Aquí > es el DTI de estado.
Esto muestra por qué el mismo carácter puede tener significados distintos según el lugar en el que aparece.
En la cabecera:
SOURCE>DEST> es un separador de la representación textual.
En Information:
>QRV 145.550 MHz> es un DTI APRS.
El parser debe tener siempre en cuenta el contexto.
Ejemplo de objeto
Un paquete de objeto comienza en Information con:
;Esquemáticamente:
SOURCE>DEST,PATH:;OBJECTNAM*... ^ | DTIDespués del DTI aparecen campos específicos del objeto, entre ellos su nombre, estado, tiempo y posición.
La sintaxis detallada de los objetos se describe en una sección independiente de la documentación.
Comentario
Muchos formatos APRS permiten incluir un comentario adicional después de los datos básicos.
Por ejemplo, un paquete de posición puede contener:
!5012.34N/01956.78E>QRV 145.550 MHzLa primera parte define la posición y el símbolo.
La parte siguiente:
QRV 145.550 MHzes el comentario.
El comentario también puede contener determinadas extensiones de datos APRS.
Por ello, no todo lo que aparece después de la posición debe tratarse automáticamente como texto libre.
Extensiones de datos
Después de la posición APRS básica puede aparecer información adicional.
Según el formato y el contexto, puede describir, entre otras cosas:
- rumbo y velocidad,
- altitud,
- PHG,
- alcance,
- frecuencia,
- tone,
- offset,
- DAO,
- otras extensiones.
Por tanto, un ejemplo puede ser mucho más elaborado que una posición simple:
SOURCE>DEST,PATH:POSITION + EXTENSION + COMMENTLas reglas exactas dependen del tipo de datos concreto y se describen en las secciones correspondientes de la documentación.
La longitud del campo Information importa
APRS funciona en un entorno de ancho de banda limitado, especialmente en el canal VHF clásico de 1200 baudios.
Cada carácter adicional aumenta la duración de la transmisión.
Por tanto, un paquete bien diseñado debe transmitir la información necesaria sin ampliar innecesariamente el contenido.
Esto se aplica especialmente a:
- comentarios,
- beacons de posición,
- objetos,
- estados,
- mensajes.
Un paquete largo ocupa el canal durante más tiempo que uno corto.
El texto mostrado en el monitor es formato TNC2
La forma:
SOURCE>DEST,PATH:INFORMATIONse conoce habitualmente como formato de monitor TNC2 o representación TNC2.
Lo utilizan, entre otros:
- terminales,
- software APRS,
- registros,
- servidores APRS-IS,
- herramientas de diagnóstico.
Permite presentar una trama AX.25 de una forma fácil de leer por una persona.
Esto no significa que exactamente esa cadena de caracteres se haya transmitido por radio.
¿Qué contiene realmente una trama AX.25?
En RF, las direcciones no se transmiten como texto literal:
SQ9MDD-7>APRS,WIDE1-1Una trama AX.25 tiene su propia codificación binaria de direcciones y campos de control.
Incluye, entre otras cosas:
DestinationSourceDigipeater addressesControlPIDInformationFCSEn APRS típico:
Control = UIPID = no layer 3El campo Information contiene los datos APRS.
La representación TNC2 oculta muchos detalles de la capa AX.25 para facilitar el análisis del paquete.
FCS no es visible en TNC2
Una trama de radio real incluye un mecanismo de comprobación de errores, FCS.
Sin embargo, no aparece en una línea típica:
SOURCE>DEST,PATH:DATAEl receptor, TNC o módem comprueba antes la validez de la trama.
Si la trama es aceptada y entregada a la aplicación, la representación de monitor normalmente no contiene FCS.
Es otro ejemplo de la diferencia entre la trama AX.25 real y su representación textual.
Paquete recibido directamente
Ejemplo de un paquete visto directamente en RF:
SQ9MDD-7>APRS,WIDE1-1:!5012.34N/01956.78E>Podemos interpretarlo como:
SOURCE: SQ9MDD-7DEST: APRSPATH: WIDE1-1DATA: !5012.34N/01956.78E>Es uno de los casos de análisis más sencillos.
Paquete después de pasar por un digipeater
Después de la retransmisión, la representación puede contener información sobre el elemento de ruta utilizado.
Por ejemplo:
SQ9MDD-7>APRS,SP9ABC-2*,WIDE2-1:!5012.34N/01956.78E>El monitor puede mostrar entonces por dónde se repitió el paquete.
Esto no significa que los datos APRS:
!5012.34N/01956.78E>hayan cambiado.
Lo que cambió fue la información relacionada con el transporte AX.25.
Paquete en APRS-IS
Después de ser reenviado por un IGate, el paquete puede tener este aspecto:
SQ9MDD-7>APRS,WIDE1-1,qAR,SQ9MDD-4:!5012.34N/01956.78E>Aquí vemos los elementos:
qARSQ9MDD-4que corresponden a APRS-IS.
Por tanto, toda la cadena entre destination y : no debe analizarse como si fuera únicamente una ruta AX.25 de radio.
En APRS-IS, la representación del paquete también puede contener información añadida por la infraestructura de Internet.
La frontera entre RF y APRS-IS
Comparemos:
Paquete RF
SQ9MDD-7>APRS,WIDE1-1:!5012.34N/01956.78E>Paquete visible en APRS-IS
SQ9MDD-7>APRS,WIDE1-1,qAR,SQ9MDD-4:!5012.34N/01956.78E>La información APRS propiamente dicha:
!5012.34N/01956.78E>permanece igual.
Lo que cambia es la información que describe cómo llegó el paquete a ese entorno.
Third-party packet
APRS también dispone de un formato que permite colocar un paquete completo dentro de otro paquete.
DTI:
}significa third-party traffic.
Esquemáticamente:
SOURCE>DEST,PATH:}ORIGINAL>DEST,PATH:DATA ^ | third-party DTIDespués del carácter } se encuentra la representación del paquete original.
Por tanto, tenemos una situación en la que dentro del campo Information de una trama se encuentra otra representación de paquete.
El parser debe reconocer este caso y procesar correctamente la información anidada.
Un paquete puede contener información anidada
Third-party traffic muestra una característica importante de APRS.
No siempre se puede analizar un paquete con la simple suposición:
encuentra el primer carácterlee el resto como datosAlgunos tipos de datos crean una estructura interna adicional.
Por tanto, un parser correcto debe reconocer el formato derivado del DTI y solo entonces interpretar el contenido restante.
Importancia de la posición del carácter
Al analizar APRS, un carácter importa no solo por su valor, sino también por el lugar en el que aparece.
Por ejemplo, el carácter:
:puede ser:
- un separador entre la cabecera e Information en la representación TNC2,
- un DTI de mensaje,
- un separador dentro del formato de mensaje.
El carácter:
>puede ser:
- un separador entre SOURCE y DEST,
- un DTI de estado,
- un código de símbolo en los datos de posición.
Por tanto, APRS no debe analizarse buscando caracteres individuales sin tener en cuenta la estructura.
Orden de análisis
Un parser práctico puede funcionar lógicamente en el siguiente orden.
Primero hay que separar:
HEADER:INFORMATIONDespués, reconocer en la cabecera:
SOURCEDESTPATHY después, en el campo Information:
DTIy seleccionar el parser de datos adecuado en función del DTI.
Esquema:
paquete | +-> header | | | +-> source | +-> destination | +-> path | +-> information | +-> DTI | +-> parser de posición +-> parser de mensajes +-> parser de objetos +-> parser meteorológico +-> ...Es un enfoque mucho más seguro que intentar interpretar todo el paquete como una única cadena de estructura fija.
No todos los paquetes de posición tienen el mismo aspecto
Ejemplo:
!5012.34N/01956.78E>es una posición clásica sin comprimir.
APRS también admite otras formas de codificar la posición, entre ellas:
- posición con marca de tiempo,
- posición comprimida,
- Mic-E,
- extensiones de precisión.
Por tanto, un parser no debe suponer que una posición siempre contiene coordenadas legibles con la forma:
DDMM.mmNDDDMM.mmELos formatos de posición detallados se describen en una sección independiente.
No todos los campos Information comienzan con un DTI simple
La mayoría de los formatos habituales pueden reconocerse fácilmente por el primer carácter.
Sin embargo, existen formatos históricos, formatos especiales y construcciones que requieren un análisis adicional.
Por tanto, una implementación completa de APRS debe tener en cuenta no solo los más comunes:
!=:;>sino todo el conjunto de formatos definidos por la especificación y las extensiones posteriores.
¿Qué ve el usuario y qué ve el módem?
El usuario puede ver:
SQ9MDD-7>APRS,WIDE1-1:!5012.34N/01956.78E>La aplicación APRS ve campos lógicos:
sourcedestinationpathinformationEl parser APRS ve dentro de Information:
DTIpayloadLa capa AX.25 trabaja con los campos reales de la trama.
El módem trabaja con el flujo de bits y la señal.
La radio transporta finalmente la señal RF.
Por tanto, cada capa observa el mismo paquete desde una perspectiva distinta.
Errores de interpretación frecuentes
Todo lo que aparece antes de : es APRS
No.
Una gran parte de esa información describe la cabecera y la ruta AX.25.
WIDE1-1 forma parte del payload APRS
No.
Es un elemento de la ruta AX.25.
Destination es el destinatario del mensaje
No siempre.
El destinatario del mensaje APRS se encuentra dentro de Information.
Todos los caracteres : tienen el mismo significado
No.
Su significado depende del lugar en el que aparece.
La forma textual del paquete es el contenido exacto de RF
No.
Es una representación de monitor de la trama AX.25 real.
Todo lo que aparece entre destination y : procede de RF
No siempre.
En APRS-IS pueden aparecer elementos añadidos por la infraestructura, por ejemplo q-constructs.
Todas las posiciones tienen la forma DDMM.mmN/DDDMM.mmE
No.
APRS dispone de varios formatos de posición.
¿Cómo leer un paquete APRS?
Para el paquete:
SQ9MDD-7>APRS,WIDE1-1:!5012.34N/01956.78E>QRV 145.550conviene leerlo por etapas.
1. ¿Quién transmitió?
SQ9MDD-72. ¿Cuál es el destination?
APRS3. ¿Cuál es la ruta?
WIDE1-14. ¿Dónde comienza Information?
Después de:
:5. ¿Cuál es el DTI?
!es decir, una posición sin marca de tiempo.
6. ¿Cuáles son los datos propiamente dichos?
5012.34N/01956.78E>posición y símbolo.
7. ¿Hay información adicional?
QRV 145.550comentario.
Este enfoque permite analizar paso a paso incluso paquetes mucho más complejos.
El paquete completo como capas
El mismo ejemplo puede representarse así:
SQ9MDD-7 > APRS , WIDE1-1 : ! 5012.34N / 01956.78E > QRV 145.550| | | | | | | || | | | | | | +-- comentario| | | | | | +---- símbolo| | | | | +---------------- longitud| | | | +--------------------------- latitud| | | +----------------------------- DTI| | +---------------------------------------- path| +----------------------------------------------- destination+---------------------------------------------------------- sourceA nivel de capas:
AX.25+---------------------------------------------------+| SOURCE | DEST | PATH | INFORMATION |+---------------------------------------------------+ | vAPRS+---------------------------------------------------+| DTI | datos del tipo de paquete | extensiones / comentario |+---------------------------------------------------+Este es el modelo más importante que conviene recordar.
Puntos clave para recordar
Un paquete APRS textual combina información AX.25 y APRS.
La forma:
SOURCE>DEST,PATH:DATAno es un único formato plano.
SOURCE, DEST y PATH pertenecen a la capa de direccionamiento AX.25.
No son el payload APRS propiamente dicho.
El campo Information comienza después del separador : en la representación TNC2.
Aquí se encuentran los datos APRS.
El primer carácter de Information suele ser el DTI.
Determina cómo debe interpretarse el resto del paquete.
Destination no tiene por qué ser el destinatario real.
En APRS puede identificar un dispositivo o software.
El destinatario del mensaje APRS se encuentra en Information.
Es distinto del destination AX.25.
La ruta de digipeaters no forma parte de los datos APRS.
Pertenece a AX.25.
La representación TNC2 no es la trama de radio sin procesar.
Oculta algunos campos y detalles binarios de AX.25.
Un paquete visible en APRS-IS puede contener información que no estaba presente en RF.
Los q-constructs son un ejemplo.
El significado de un carácter depende de su posición en la estructura.
Por tanto, el paquete debe analizarse por capas y según el formato derivado del DTI.
A continuación
Después de comprender la anatomía de un paquete individual, pueden estudiarse con más detalle sus distintos elementos.
Los siguientes temas incluyen:
- source callsign,
- SSID,
- destination address,
- TOCALL,
- rutas AX.25,
- mecanismo WIDE,
- Data Type Identifier,
- campo Information,
- timestamp,
- símbolos,
- extensiones de datos,
- formatos de posición,
- Mic-E,
- mensajes,
- objetos,
- telemetría,
- meteorología,
- third-party traffic,
- q-constructs.
A partir de este punto se pueden analizar los distintos tipos de APRS sin mezclar información perteneciente a AX.25, APRS y APRS-IS.