home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Ham Radio 2000 #2 / Ham Radio 2000 - Volume 2.iso / HAMV2 / PACKET / APRS805 / README / TRAKNET.TXT < prev    next >
Text File  |  1997-04-16  |  10KB  |  166 lines
  1.                         AN AMSAT MOBILE TRAKNET
  2.  
  3.     Commercially, there are two distinct advantages of the global nature
  4. of satellites which cannot be easily met with terrestrial systems:  wide-
  5. bandwidth point-to-point and mobile applications.  With the availability 
  6. of telephone, cable, and the internet to link HAMS at fixed sites to each 
  7. other routinely, we are wasting a lot of potential of our very valuable 
  8. AMSAT resources by ignoring mobile applications.
  9.  
  10.      HAM radio is on the move.  Any survey will likely show that many
  11. hams only have time to play radio while mobile, and similarly, whenever
  12. a ham contemplates a long trip, his HAM radio is high on the packing 
  13. list.  Although many dream of taking along an HF mobile to play with 
  14. and to report their progress back home, the $1000 to $2000 investment  
  15. is just too much of a risk.   Two meters is fun, and can bring emergency
  16. aid, but it just doesn't provide the nationwide coverage that is needed
  17. for the mobile HAM traveler far from home, the offshore boater, or 
  18. first-response teams arriving in a disaster area.  In many cases, just 
  19. a brief position/status report is all that is needed to assure the health 
  20. and welfare of the traveler or to summon assistance or alert other comms
  21. channels.
  22.  
  23.         What we need is a new perspective which takes advantage of some 
  24. very unique capabilities to exploit a small portion of our AMSAT on-orbit 
  25. capacity to the mobile requirement.  Fortunately, there are several 
  26. AMSAT's that are VERY EASY to transmit to from the mobile using only a 
  27. 2 meter 25 watt FM mobile radio.  The ubiquitous radio that EVERYONE has...
  28.  
  29. UPLINKS:   Lets look at the 1200 baud PACSAT uplinks.  These uplinks are 
  30. unique for several resons that make them ideal for the mobile environment 
  31. as follows:
  32.  
  33.   1)  The 2m uplink from a mobile omni antenna has a 9 dB advantage over 
  34.         a similar 435MHz link due to the 3 times larger antenna aperture
  35.   2)  There is no tuning or tracking required on the uplink since the 
  36.         doppler on 2m is less than 3 KHz.
  37.   3)  Any 25 watt mobile 2m FM rig can be used as the transmitter
  38.   4)  Any TAPR-2 compatible TNC can be modified for the uplink for $2
  39.   5)  World Wide Coverage
  40.   6)  NO software or hardware on-orbit modifications to the satellite.
  41.  
  42. Reportedly stations running as low as 7 watts into an indoor omni antenna
  43. have reported success with the 1200 baud PACSATS.  This means that even 
  44. back-packers with an HT and handheld gain antenna could get emergency or 
  45. priority traffic into a Pacsat...  from anywhere on earth!  Figure 1
  46. shows the results of the SPRE experiment during STS-72 when there was
  47. a digipeater on the Shuttle for station position/status reporting.
  48.  
  49. DOWNLINK:  OK, so the 2m UPLINK is easy and anyone can do it, so what 
  50. about the downlink?  This is not so easy.  The path loss omni-to-omni 
  51. is 9 dB worse, the satellite is only transmitting a watt or so for 
  52. another 13 dB worse performance, plus it REQUIRES doppler tuning, a $250 
  53. PACSAT modem and a $1000 all mode UHF receiver!  In most cases, all 
  54. successful Pacsat stations use high gain antennas and automatic tracking 
  55. to make up for the more than 22 dB performance diffeence on the downllink.  
  56. This is not something that most operators will want to add to their mobile.  
  57. But what if the mobile application did not need to receive data, but
  58. only send it?
  59.  
  60. TRAKNET:  The combination of EASY uplinks, MINIMUM downlinks, and an
  61. application that often only needs a one way exchange of data, such as the
  62. mobile position/status report is the whole idea behind TRAKNET.  Only a 
  63. few automated downlinks are needed every 1000 miles or so to receive the 
  64. mobile data and to provide it into a nationwide system of linked ground 
  65. stations.  These ground stations relay the mobile position/status reports 
  66. onto local mobile vehicle tracking channels and onto the internet.  Anyone 
  67. may access the data live on VHF, HF or via the internet.  TRAKNET is not
  68. just a future idea, it can be implemented immediately with existing
  69. equipment and satellites.  Yes, even the INTERNET ground stations exist:
  70.  
  71.      ATLANTA:  http://www.wadsy.radio.org/aprs/index.html
  72.      CALIF:    http://sboyle.slip.netcom.com/LIDSAPRS.html
  73.      CHICAGO:  http://tbcnet.com/~jleonard/noiltest.html
  74.      MIAMI:    http://www.bridge.net/~sdimse/javAPRS.html
  75.      ONTARIO:  http://www.peel.com/javAPRS.Html
  76.      WASH-DC:  http://web.usna.navy.mil/~bruninga/aprs.html
  77.  
  78. But the problem is that none of these sites is yet listening to the 
  79. PACSATS mostly because setting up an automatic PACSAT ground station is 
  80. not trivial and the guys who play with the WEB all day are not the same
  81. guys that are necessarily fully invested in PACSAT hardware...  All we
  82. need are probably 8 stations scattered over the continental USA to 
  83. implement a reasonable TRAKNET system.
  84.  
  85. MOBILE STATION:  A mobile station consists of nothing more than a typical 
  86. 2 meter FM radio and a modified TAPR-2 compatible TNC as shown in figure
  87. 3.  Optional accessories are a GPS for moving position reports, and a 
  88. laptop for entering messages.  Most modern TNC's will accept the GPS data 
  89. directly and will transmit the data in a timed packet burst.  There is
  90. even a tiny handheld TNC's called the APRS Mic-Encoder that includes 
  91. front panel switches for selecting 1 of 7 pre-canned status messages 
  92. without needing a laptop to change the status report.  The modifications 
  93. to the TAPR-2 TNC are to simply EXclusive OR the transmit data with its 
  94. 1200 Hz clock and to filter the result to the Mic input of the radio.  
  95. The following circuit will do this with nothing but an 89 cent standard 
  96. 7400 quad 2 input NAND gate connected as an XOR gate to the two points 
  97. shown.
  98.  
  99.   19-20 J5            |\     
  100.   TXD ---*------------| |0--*
  101.          |         *--|/    |   
  102.          *---|\    |        *---|\      
  103.              | |0--|        *---| |0--*--/\/\/\--*-------*       
  104.          *---|/    |  |\    |   |/               |       \ 1k
  105.          |         *--| |0--*                   ===.2uF  / <----*> To Mic
  106.   TXC ---*------------|/                         |       \
  107.   U10A pin 6                                     |       /
  108.                                                -----   -----
  109.                                                /////   /////
  110.  
  111. The pin numbers shown are for a PacComm TINY-2.  
  112.  
  113. TRAKNET PROTOCOL:  The problem with any AMSAT is the very low bandwidth 
  114. available compared to the very large worldwide amateur population.  At
  115. first glance, the prospect of increasing the number of users on a Pacsat
  116. channel by a hundred fold raises lots of red flags in the minds of those
  117. stations who already find the 10 minutes of a satellite pass to be too
  118. short for any meaningful dialoge.  But what if each of these hundreds of
  119. of new users was limited to only a few seconds per orbit?  Then as many
  120. as 200 stations per footprint could be tracked.  That is the only objective
  121. of the TRAKNET protocol, to allow everyone to transmit a few single 1 
  122. second position/status reports during the closest point of approach over 
  123. their location.  If only one channel is designated for TRAKNET, then the 
  124. other 3 channels are free to normal PACSAT use and no ammount of congestion 
  125. on the TrakNet channel can interfere with existing users on the other three.
  126.  
  127. TRAKNET SATELLITES:  There are currently five 1200 baud Pacsats on orbit.
  128. One, WO-18 has actively invited UI frame digipeating and leaves DIGIPEAT
  129. on most of the time.  The problem is that the WO-18 downlink is difficult 
  130. to receive un-attended due to a spur tone in the middle of the data which 
  131. makes receiver lock a difficult and manual process.  AO-16 has had its 
  132. digi ON for the last 6 months.  Other PacSats occasionally have DIGIPEAT 
  133. turned on, but there is no formal policy.  The purpose of this article is 
  134. to encourage the designation of one good channel as a gathering point for 
  135. TRAKNET experiments, and then progress can be made and the potential of 
  136. TRAKNET can be evaluated.  Here are the frequency plans of the existing 
  137. PACSATS:
  138.  
  139. DIGIPEATER FM Manchester UPLINKS CHANNELS         DOWNLINK
  140. ---------- -------------------------------------- ---------
  141. AO-16                 .860      .900 .920 .940    437.051
  142. LU-19            .840 .860 .880 .900              437.153
  143. WO-18                           .900              437.104
  144. ITMSAT-1                  .875  .900  .925  .950  435.822
  145.  
  146. ADVANCED MOBILES:  While the preceeding was written to emphasize the
  147. ease of using the PACSATS by anyone for emergency or priority status/
  148. position reporting, there is certainly no reason why a full two way
  149. PACSAT communications system cannot be added to most mobiles.  Omni
  150. PACSAT downlinks are possible and the addition of only a modest gain
  151. antenna will certainly help.  Advantages are the small size of a 6 dB
  152. two element UHF antenna and the SHORT cable run found in a mobile.
  153. Rather than a $1000 SSB rig, a $90 QRP HF rig and a UHF downconverter
  154. could do just as well.
  155.  
  156. CONCLUSION:  The advent of the handheld GPS unit for under $199 has 
  157. brought thousands of mobile amateur radio operators into the world of 
  158. mobile data.   Similarly, the state-of-the-art in automatic PACSAT 
  159. ground station has been improving with many recent software packages 
  160. to make un-attended automatic ground station quite easy.  The problem 
  161. is that these two communities of expertise have so far had little cross-
  162. interests.  It seems that the time is now to merge these technologies 
  163. into a new amateur application that takes advantage of the unique 
  164. capabilities of each and fuels the develpoment of an Amateur Radio 
  165. Mobile Satellite System.  
  166.