LoRa APRS è una combinazione della tecnologia LoRa (Long Range) e del protocollo APRS (Automatic Packet Reporting System), utilizzata principalmente in ambito radioamatoriale per trasmettere dati come posizioni GPS, messaggi brevi, telemetrie e informazioni meteorologiche su lunghe distanze con basso consumo energetico.
Dettagli:
- LoRa è una tecnologia di modulazione radio a bassa potenza e lungo raggio, ideale per reti IoT. Opera tipicamente nelle bande ISM (433, 868, 915 MHz a seconda della regione) senza necessità di licenze.
- APRS è un protocollo sviluppato per il tracciamento in tempo reale e la condivisione di dati tra radioamatori, originariamente su VHF/UHF (es. 144.800 MHz in Europa) con modulazione AFSK.
LoRa APRS: come funziona
Con LoRa APRS:
- Si usa un modulo LoRa (es. SX1276) al posto di una radio analogica tradizionale.
- I pacchetti APRS vengono incapsulati nel formato compatibile con LoRa.
- I dispositivi (tracker, digipeater, gateway) possono ricevere, ripetere e inoltrare questi pacchetti via radio o verso Internet (es. APRS-IS).
Vantaggi
- Portata elevata con pochi milliwatt di potenza (anche 10-20 km in campo aperto, e oltre in particolari condizioni).
- Basso costo dell’hardware.
- Compatibilità APRS, quindi integrabile con mappe online come aprs.fi.
Svantaggi
- Non è ufficialmente uno standard APRS, quindi non tutti i software/hardware sono compatibili.
- Velocità di trasmissione bassa (tipicamente 300–1200 bps).
Esempi di dispositivi
- TTGO T-Beam, RAK3172, Heltec LoRa32: microcontrollori con GPS e LoRa integrato usati per LoRa APRS.
- LoRa iGate/Digipeater: ricevono i pacchetti LoRa e li inviano su Internet (APRS-IS), o li ritrasmettono localmente.
Una rete LoRa APRS in ambito radioamatoriale può essere estremamente utile in situazioni di emergenza, soprattutto quando le infrastrutture di comunicazione tradizionali (cellulari, internet) sono interrotte.
Esempi di utilizzo di LoRa APRS in emergenza:
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Localizzazione dei soccorritori o volontari:
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I dispositivi LoRa APRS possono inviare periodicamente la posizione GPS dei soccorritori.
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Il centro di coordinamento può tracciare in tempo reale la posizione dei team sul campo.
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Segnalazione di punti critici:
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Un operatore può inviare un messaggio tipo APRS con testo:
FRANA ---> coordinate / strada bloccata. -
Il messaggio può essere ricevuto da altri radioamatori e inoltrato al comando centrale.
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Monitoraggio ambientale decentralizzato:
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Sensori collegati a moduli LoRa possono trasmettere dati (es. livello dell’acqua di un fiume, temperatura, ecc.) ad intervalli regolari.
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Messaggi di testo tra squadre:
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Anche in assenza di internet o rete cellulare, i team possono scambiarsi brevi messaggi via LoRa APRS (fino a circa 100-200 caratteri).
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Ad esempio:
NEED MEDICAL HELP --> posizione XYZ / 2 feriti gravi.
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Segnalazione presenza umana o richiesta di evacuazione:
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Una squadra può inviare un beacon indicando la presenza di persone isolate.
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Esempio:
PEOPLE FOUND ---> 3 adulti / bisogno elisoccorso.
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Backup di comunicazione a basso consumo:
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I dispositivi LoRa sono molto efficienti e possono funzionare per giorni/mesi con una batteria o pannello solare, ideale per installazioni remote.
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Come Gruppo Radio Firenze, assieme ad altri amici e colleghi radioamatori, stiamo operando nel condividere prove, software e coordinamento e ausilio nella diffusione delle reti LoRa APRS con firmware di Ricardo CA2RXU e progetto MeshCom di Kurt OE1KBC e Rainer OE1KFR.
Vantaggi in emergenza:
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Indipendenza da reti commerciali.
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Lungo raggio (fino a decine di km in campo aperto).
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Compatibilità con infrastrutture APRS esistenti (iGate, digipeater).
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Messaggistica semplice e robusta.
La prima rete (chiamiamola “di Ricardo” per comodità…) è orientata al posizionamento e tracciamento: i dispositivi mobili (tracker) muniti di GPS inviano periodicamente le coordinate tramite brevissimi pacchetti chiamati frame sulla frequenza di 433.775 Mhz (vi è anche la possibilità di invio/ricezione messaggi, classica gestione APRS standard della rete radioamatoriale 144.800 Mhz) che sono ascoltati dai digipeater/igate che montano un firmware diverso dal tracker. Questi ultimi ripetono i pacchetti verso altre stazioni (in gergo si identificano come nodi) o li inoltrano su internet. Un nodo digipeater viene solitamente ubicato in altura (pensiamo ad un ponte ripetitore classico) mentre un “igate” è un gateway verso internet. Possono avere anche la medesima funzionalità sullo stesso dispositivo. Su questa mappa è possibile visionare i nodi LoRa (il colore delle icone identifica nel possibile la funzionalità, per convenzione il rosso segnala un accesso ad internet/APRS-IS):
Nodo “tracker” con antenna, in mobilità:
Un tracker può essere abbinato ad un cellulare; con apposita APP si può gestire la messaggistica e le configurazioni del dispositivo, sempre via bluetooth.
Un digipeater (ed anche un iGate) LoRa APRS è generalmente “il fratellino senza GPS del tracker”, perchè sta in postazione fissa (in casa, su una montagna…). Ecco un esempio:
Due nodi attivati dal GRF recentemente sono ubicati sul passo della Futa, con copertura di buona parte della vicina valle del Santerno, e sul Monte Giovi con copertura di tutto il Mugello e oltre.
Postazione Monte Giovi, con ulteriore antenna 868:
Diversamente la rete LoRa MeshCom nasce ed ha pieno focus sulla gestione dei messaggi. L’obiettivo è avere un network che, in situazioni di emergenza o impossibilitato ad usare internet per la tipologia del luogo nel quale si opera, possa lavorare in autosufficienza facendo rimbalzare i pacchetti tra i vari nodi (tecnologia mesh) assicurando non solo un posizionamento degli stessi su mappa ma anche gestire una maggiore sicurezza nell’invio e ricezione dei messaggi. Un nodo/gateway MeshCom si interfaccia direttamente con un server centrale che archivia e mostra quanto accade, ma al momento non ascolta le stazioni LoRa APRS “di Ricardo” perchè usa la frequenza di 433.175 con banda di 250kHz. I tracker MeshCom (nodi in mobilità) invece trasmettono anche la posizione sulla frequenza di 433.775 MHz (oltre a gestire i messaggi su 433.175) soddisfacendo quindi le funzionalità per entrambe le reti. Una APP per smartphone assicura una comoda lettura dei messaggi; possono essere creati dei gruppi con invio simultaneo dei messaggi ai partecipanti, molto comodo per diversificare le comunicazioni in funzione delle necessità.
Esempio di interfaccia che mostra messaggi contenenti dati meteo, informazioni acquisite tramite script/applicativi esterni e inviate sul network:
I messaggi possono comunque passare da una rete all’altra, quindi un messaggio preparato su di un nodo MeshCom può arrivare anche su LoRa e APRS standard (es. a 144.800), come anche su di un ripetitore DMR (vedi articoli presenti su questo sito), ma non con la stessa celerità e sicurezza di gestione offerta dal network proprietario.
Postazione sperimentale “Fiesole”, nodo/gateway MeshCom con copertura della città di Firenze:
Infine come Gruppo Radio Firenze abbiamo messo a disposizione un nodo-client LoRa sulla banda 868 MHz. Questo sistema grazie alla sua posizione in altura sul Monte Giovi (Mugello) ritrasmette i pacchetti ricevuti dalle stazioni che ascolta in RF, offrendo a tutti (anche a “non radioamatori”) la possibilità di sperimentare questi sistemi. Utilizza il firmware Meshtastic. La copertura/area di lavoro è molto estesa e grazie ai vari nodi si genera un network. E’ presente una funzionalità di posizionamento ma soprattutto di messaggistica.
Sito di riferimento Meshtastic in Italia
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Per contatti e approfondimenti (anche per entrare nel gruppo Telegram dedicato allo sviluppo e gestione dei sistemi descritti) scrivere a:
David ik5xmk@gmail.com
su github disponibili alcuni piccoli programmi creati appositamente per la gestione di funzionalità aggiuntive