Digi

digiTerminem digi w sieci APRS określamy przekaźnik cyfrowy (digital repeater, digipeater). Digi regionalny odpowiada za wzajemne skomunikowanie stacji APRS w danym regionie i skomunikowanie z przekaźnikami z innych regionów. Natomiast digi wspomagające, którymi często są stacje domowe, pomagają stacjom ruchomym w wejściu na digi regionalny.
Digi regionalny pracuje w charakterze WIDEn-N, SPn-N. Digi pomocniczy pracuje wyłącznie w charakterze WIDE1-1.
Użyteczność sieci APRS zależy od digi rozmieszczonych w optymalnych dystansach, bez zwielokrotnionych powtórzeń i bez białych plam.

Digi pracuje w APRS na tej samej częstotliwości radiowej wejścia i wyjścia (144,800 MHz). Przesunięcie między rx i tx następuje w czasie. Praca digi APRS przebiega podobnie jak w tradycyjnym Packet Radio, ale jest kilka zasadniczych różnic. Digi APRS stosuje zamianę aliasu na własny znak w przekazywanej ramce; digi APRS mają te same ogólne aliasy; digi APRS stosują dyskryminację wielkości N w aliasach WIDEn-N oraz SSn-N; digi APRS stosuje metodę duplicate checking, aby zapobiegać ponownemu przekazywaniu tej samej ramki; digi APRS obsługuje tylko ramki UI (Unnumbered Information).

Budujemy sieć digi APRS

Dla danego regionu, czy aglomeracji, powinien pracować tylko jeden digi WIDEn-N. Jeden, ale o dobrym zasięgu, pracujący 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu i 12 miesięcy w roku. Jest on zasadniczym elementem sieci APRS, od niego zależy wzajemne skomunikowanie się stacji.
Przesadny zasięg digi też nie jest wskazany, ponieważ równoczesny odbiór wielu odległych przekaźników powoduje niejednokrotnie nakładanie się sygnałów i w rezultacie stają się one nieczytelne.

Lokalizacja

Wybór miejsca na digi powinien uwzględniać warunki pracy pasma dwumetrowego. Na tym paśmie łączność jest dobra, kiedy anteny się widzą. Zatem trzeba wybrać możliwie wysoki punkt zainstalowania anteny digi. Lokalizacja nowego digi powinna uwzględniać już istniejące digi, które znajdą się w jego zasięgu. Digi WIDEn-N powinny być rozstawione daleko od siebie zapewniając szerokie pokrycie terenu przy minimalnej liczbie stopni przekazywanej ramki. Swoim szerokim zasięgiem powinny tak pokrywać teren, aby nie zostawiać białych plam, gdzie żaden digi nie dociera. Miejsca o gorszej łączności stacji ruchomych, jak np. gęsta zabudowa, czy doliny, powinny być wspomagane przez digi WIDE1-1. Można przyjąć, że minimalna odległość pomiędzy digi WIDEn-N to jest 60 - 80 km. W przeciwnym razie, zbytnia bliskość powoduje nadmierne blokowanie częstotliwości radiowej zwielokrotnionymi powtórzeniami, a niekiedy nawet może dochodzić do wzajemnego znoszenia się sygnałów przy równoczesnym nadawaniu. Natomiast zbyt duża odległość, pomiędzy digi WIDEn-N, nie będzie dawała stałej komunikacji pomiędzy regionami. Decydująca w ich rozstawieniu będzie nie tylko odległość, ale także rzeźba terenu.

Na czym chodzi digi

Kiedy znamy lokalizację digi regionalnego, możemy dokonać wyboru sprzętu i oprogramowania. Jednym rozwiązaniem jest skorzystanie z komputera i podłączenie go do TNC z radiem i anteną. Komputer za pomocą programu APRS będzie obsługiwał powtarzanie ramek packetowych według określonych parametrów. Typowym programem dla digi jest np. DIGI_NED (pracuje pod DOS-em lub Linuxem). Bardzo funkcjonalnym, ale za to wymagającym pod względem sprzętowym i konfiguracyjnym jest javAPRSDigi jako składnik javAPRSSrvr. Inne powszechnie stosowane programy użytkowników APRS, jak chociażby UI-View, też są w stanie obsługiwać digi, choć z mniejszą ilością opcji. Jednak zastosowanie komputera, nie zawsze jest wygodne tam, gdzie warunki antenowe są dobre na digi regionalny. Często okazuje się, że nie ma wiele miejsca na wstawienie komputera, czy trudno jest w takim miejscu mieć nad nim kontrolę. Wówczas bardziej praktyczne jest wykorzystanie TNC z wpisanym oprogramowaniem obsługującym digi APRS. Komputer jest tu potrzebny tylko do konfiguracji TNC, następnie komputer zostaje od niego odłączony. Do tego celu służy program UIDIGI, który jest wypalany w EPROM-ie pracującym w TNC2. UIDIGI posiada wszystkie funkcje przekazywania ramek w systemie APRS, jak obsługa ścieżki w formacie n-N, czy zapobieganie dublowaniu ramek poprzez duplicate checking. Obok programu UIDIGI godnym polecenia dla pracy digi regionalnego jest TNC KPC3+ firmy Kantronics, który ma standardowo wpisane oprogramowanie digi APRS łącznie z obsługą ścieżek w formacie n-N. Inny model firmy Kantronics KAM XL  też posiada takie możliwości, a ponadto wyposażony jest w drugi port radiowy dzięki czemu może pełnić nie tylko funkcje digi regionalnego, ale również bramki KF/UKF. Innym projektem TNC do obsługi digi APRS jest TNC-X z modułem X-Digi autorstwa Johna Hansena W2FS. Posiada on dodatkowo bardzo cenną opcję wpisania dopuszczalnej wielkości N w ścieżkach n-N. TNC w trx Kenwood TM-D700 oferuje wprawdzie opcję digi, ale pozwala na wpisanie w menu tylko czterech prostych aliasów, jak WIDE1-1, czy WIDE2-2 itp., czyli z konkretną wielkością n-N bez redukowania N, a jedynie z ich zamianą na własny znak stacji. TM-D700 spełnia dobrze swoją rolę jako digi WIDE1-1 stacji domowych, czy jako tymczasowy digi w warunkach polowych. Jego praca z redukcją liczby N w n-N jest możliwa w trybie TNC PACKET. Jeśli posiadamy stary TNC2 i chcemy go przeznaczyć na regionalny digi, to najlepiej wstawić do niego EPROM z wspomnianym programem UIDIGI. Ale jeśli chcemy go wykorzystać do prób lub do obsługi WIDE1-1, bo np. gdzieś są kłopoty z pokryciem sieci APRS i trzeba tam dać na stałe jakiś WIDE1-1, to wystarczy wpisać mu alias WIDE1-1 oraz skonfigurować beacon jego pozycji.

Funkcjonowanie digi

Obsługa ścieżek (aliasów)

Zadaniem digi APRS jest powtarzanie ramek UI od lokalnych stacji i od innych digi. Digi powtarza te ramki, w których adres digi (ścieżka packetowa, alias) koresponduje z aliasami mu zadanymi. Reaguje na aliasy z zachowaniem ich kolejności.

Przykładowa ramka

SP3IK-9>APRS,WIDE1-1,WIDE2-2:!52.1787N/016.2456E>001/005

Została wysłana z adresem źródła SP3IK-9, adresem przeznaczenia APRS, oraz adresem digi (ścieżką) WIDE1-1,WIDE2-2. Dla digi odbierającego taką ramkę, istotny jest pierwszy dostępny element adresu digi (ścieżki), czyli w tym przypadku WIDE1-1:

SP3IK-9>APRS,WIDE1-1,WIDE2-2:!52.1787N/016.2456E>001/005

WIDE1-1

Ramka zostanie powtórzona przez każdy digi, który ma zadane powtarzanie ramek z aliasem WIDE1-1, czy też generalnie WIDEn-N. Jeśli jest to digi z dopisanym WIDE1-1 jako prosty alias, powtarzając tę ramkę wstawia do niej swój znak zamiast aliasu dodając H bajt (*)

SP3IK-9>APRS,SQ2FOA*,WIDE2-2:!52.1787N/016.2456E>001/005

jeśli jest to digi z pełną obsługą WIDEn-N, to wstawia swój znak i redukuje 1-1 dodając bajty H (*)

SP3IK-9>APRS,SQ2FOA*,WIDE1*,WIDE2-2:!52.1787N/016.2456E>001/005

Następnie może być dopiero realizowany element ścieżki znajdujący się po bajcie H (*).

WIDEn-N

WIDEn-N jest najczęściej stosowanym i podstawowym aliasem. Jest aliasem trasowanym, dokonuje redukcji liczby N i wstawia znak digi.
Zakładając, że powtarzającym digi była stacja SQ2FOA, która dokonała zamiany aliasu na własny znak, ramka doszła w postaci:

SP3IK-9>APRS,SQ2FOA*,WIDE2-2:!52.1787N/016.2456E>001/005

Pierwszy element ścieżki został zrealizowany, więc teraz ramka będzie powtarzana przez każdy digi, który ma zadane powtarzanie aliasów WIDEn-N. Zgodnie z zasadami WIDEn-N jest trasowane, a więc nie tylko liczba N zostaje zredukowana, ale także zostaje wstawiony do powtarzanej ramki znak digi, który ją powielił. Zakładając, że takim digi reagującym na WIDEn-N jest SR3DPN, ramka po powtórzeniu wychodzi w postaci:

SP3IK-9>APRS,SQ2FOA*SR3DPN*,WIDE2-1:!52.1787N/016.2456E>001/005

Ścieżka pozwala na kolejne powtórzenie ramki przez każdy digi z zadanym WIDEn-N. Zakładając, że tym kolejnym digi jest SR2DDU, widzimy ponownie redukcję N i wstawienie znaku digi. Jednak w przypadku, gdy N osiąga zero, nie jest ono już widoczne, natomiast przy n pojawia się *

SP3IK-9>APRS,SQ2FOA*SR3DPN*SR2DDU*,WIDE2*:!52.1787N/016.2456E>001/005

W przypadku powyższej ramki jej ścieżka się kończy. Były to trzy stopnie digi (WIDE1-1 + 2 WIDEn-N), ale powtórzeń oryginalnej ramki było dużo więcej, zakładając, że na początku trzy digi wspomagające WIDE1-1 usłyszały ją i powtórzyły, następnie powtórzenie jej przez SR3DPN przekazało ją na pięć kolejnych digi, to liczba jej kopii dochodzi do ośmiu. Więcej o mnożeniu kopii w temacie ścieżka.

SPn-N

Redukcja N w przypadku SPn-N odbywa się podobnie, jak w przypadku WIDEn-N, ale ten alias nie jest trasowany, tzn. nie jest wstawiany znak digi do przekazywanej ramki. Ramka według powyższego przykładu, ale ze ścieżką SP3-3 będzie redukowana następująco przechodząc przez kolejne digi:

SP3IK-9>APRS,SP3-3:!52.1787N/016.2456E>001/005
SP3IK-9>APRS,SP3-2:!52.1787N/016.2456E>001/005
SP3IK-9>APRS,SP3-1:!52.1787N/016.2456E>001/005
SP3IK-9>APRS,SP3*:!52.1787N/016.2456E>001/005

Jeśli jest to możliwie, to digi wstawiają do SPn-n swój znak, o ile jest to pierwszy stopień, jak np:

SP3IK-9>APRS,SP3-3:!52.1787N/016.2456E>001/005
SP3IK-9>APRS,SR3DPN*,SP3-2:!52.1787N/016.2456E>001/005
SP3IK-9>APRS,SR3DPN*,SP3-1:!52.1787N/016.2456E>001/005
SP3IK-9>APRS,SR3DPN*,SP3*:!52.1787N/016.2456E>001/005

Limitowanie przez zamianę n-n

W pewnych sytuacjach, gdy wprowadzony jest limit dla liczby N, to WIDEn-N czy SPn-N zostają zamienione na własny znak digi.

Znak digi w ścieżce

Każdy digi APRS powtarza również ramki, które w adresie digi (w ścieżce) mają jego własny znak (z zachowaniem porządku ścieżki). Do przekazanej ramki zostaje dodany bajt H (*) przy znaku digi:

SP3IK-9>APRS,SR3DGT:!52.1787N/016.2456E>001/005
SP3IK-9>APRS,SR3DGT*:!52.1787N/016.2456E>001/005

Z założenia, digi powinien zostawiać bajt H (*) przy każdym wcześniejszym digi. Jednak wiele oprogramowań digi zostawia bajt H (*) tylko przy znaku ostatniego digi.

Duplicate checking

Digi reagują na ogólne aliasy, a zatem ramka raz powtórzona przez dany digi mogłaby być powtarzana jeszcze wielokrotnie, gdyby nie "duplicate checking" ignorujący duplikaty. W przeciwnym razie, gdyby chociaż trzy stacje WIDE1-1 usłyszały ramkę i ją powtórzyły, to digi regionalny po nadejściu kolejnej kopii od kolejnego WIDE1-1 powtarzałby ją trzykrotnie. Do tego dochodziłby tzw. ping-pong, a więc ramka powtórzona wcześniej przez dany digi po ponownym jej nadejściu od digi będącego kolejnym stopniem, byłaby na nowo powtarzana. Mechanizm "duplicate checking" powstrzymuje digi przed wielokrotnymi powtórzeniami. Opiera się on na przechowywaniu w pamięci powtórzonych ramek przez określony okres czasu. Zwykle jest to 30 sekund. Każda ramka, która jest usłyszana, ale była już w ostatnich xx sekundach powtórzona, mimo odpowiedniego aliasu zostaje zignorowana. Porównanie identyczności ramki opiera się na adresie źródła oraz na polu informacji. A więc według powyższego przykładu będzie brane pod uwagę:

SP3IK-9>APRS,WIDE1-1,WIDE2-2:!52.1787N/016.2456E>001/005

Nie są brane pod uwagę w duplicate checking adresy przeznaczenia ani adresy digi.

Warto zwrócić uwagę na format ramek wysyłanych przez IGate, gdzie adresem źródła jest znak danej bramki, a więc wbrew pozorom, podobne ramki wypuszczane przez różne bramki nie będą wychwytywane przez duplicate checking, więcej przy temacie IGate.

Podstawowe ustawienia w digi

Znak i Aliasy

Każdy digi posiada własny znak wywoławczy i będzie powtarzał ramki, których ścieżka zawiera jego znak, ale w systemie APRS wpisując ścieżkę digi posługujemy się przede wszystkim ich ogólnymi nazwami, czyli aliasami (WIDEn-N oraz SSn-N, w Polsce SSn-N funkcjonuje w postaci SPn-N). Digi przekazuje ramkę packetową wówczas, gdy rozpozna w jej ścieżce swój znak lub jeden z ogólnych aliasów.

Proste Aliasy

Aliasy proste zostały zaniechane wraz z rozwojem urządzeń do pracy APRS. Obecnie aliasy, które są wpisywane w miejsce prostych aliasów, to są takie, które w gruncie rzeczy są aliasami zaawansowanymi, ale dla wyeliminowania nadmiernej liczby n-N zostaną potraktowane przez digi jak proste aliasy.
Np. stacja pracująca ze ścieżką WIDE7-7 jest źródłem QRM-ów dla sieci APRS. Wpisanie do prostych aliasów WIDE7-7 spowoduje zamianę takiej ścieżki na własny znak digi i w ten sposób siedmiostopniowa ścieżka zostanie zamieniona na jeden stopień.
Natomiast dla digi, które nie obsługują zaawansowanego WIDEn-N wpisanie takich aliasów, jak WIDE2-2 czy WIDE3-3, pozwoli na ich lokalne powtórzenie. Dzięki temu stacje lokalnie pracujące z taką krótką ścieżką będą powtarzane przez digi, mimo, że on nie obsługuje zaawansowanego WIDEn-n.

WIDE1-1

- jest aliasem stosowanym w digi wspomagających, jakimi często są stacje domowe.

Aliasy n-N

Zaawansowane aliasy (np. WIDEn-N) są obsługiwane przez digi w oparciu o dyskryminację liczby N. Początkowe N jest równe n. Liczba n w aliasie pozostaje bez zmian. Liczba N jest redukowana o jeden przy każdym przejściu ramki przez kolejny digi. Ilość przebytych stopni przez ramkę widoczne jest w różnicy cyfr n-N. Kiedy cyfra N dojdzie do zera, ścieżka taka kończy się i następne digi już nie reagują na nią.

WIDEn-n

- jest powszechnie stosowanym aliasem w zaawansowanej postaci. Jest aliasem trasowanym. Powinien być uaktywniony w digi regionalnym i być limitowany, o ile to możliwe do n≥2.

SPn-n

- jest formą zaawansowanego aliasu SSn-n dla Polski. Jest aliasem nie trasowanym, wyjątkiem jest wstawianie znaku pierwszego digi, o ile program na to pozwala. SPn-n powinien być uaktywniony w każdym digi regionalnym; nie jest limitowany liczbą n, ponieważ limituje go obszar Polski.

SubAlias

Taka opcja znajduje się w programie UI-View, gdzie można wybrać, który alias czy własny znak będzie wstawiany do przekazywanych ramek. Powinien być tu wpisany własny znak, pod którym stacja pracuje.

Beacon

Współrzędne stacji

- wpisywane są według zwykłego formatu, wyrażone jako ddmm.mm i odpowiednio dddmm.mm (stopnie, minuty i setne części minut)

!5204.26NS01734.12E#PHG3370 W2,SPn Zerkow A=700

digiSymbol i jego wykładnik

Digi regionalny powinien w swoim beaconie wysyłać symbol digi z wykładnikiem, czyli \#, a konkretnie S# (w miejsce \ wpisywany jest wykładnik). Podobnie digi WIDE1-1, który pracuje 24/7, powinien wysyłać symbol 1#. Wykładnik stanowi informację o trybie jego pracy. Stosowane są aktualnie następujące wykładniki:

!5204.26NS01734.12E#PHG3370 W2,SPn Zerkow A=700

Można spotkać wykładniki, które już są zdezaktualizowane
N - oznaczało, że digi obsługuje zaawansowane WIDEn-n, a także proste WIDE i RELAY
L - oznaczało, że digi obsługuje zaawansowane WIDEn-n, ale ograniczając nadmierną liczbę n (limited), oraz SPn-n, a także proste WIDE i RELAY
R - oznaczało, że digi obsługuje wyłącznie RELAY
D - oznaczało, że digi pracuje w oparciu o oprogramowanie DIGI_NED, ta informacja jest w APND..
U - oznaczało, że digi pracuje w oparciu o oprogramowanie UIDIGI, ta informacja jest w APNU..
W - oznaczało, że digi obsługuje wyłącznie proste WIDE i RELAY
T - oznaczało, że digi obsługuje ścieżkę TRACE

Uwaga! Nie należy stosować wykładników I, G itp. jakoby miały informować o jednoczesnej pracy jako IGate. Podstawową siecią jest sieć radiowa i informacje o niej są pierwszorzędne.

PHG

- daje istotną informację o zasięgu stacji, dlatego każdy digi powinien wysyłać ten parametr określający jego warunki radiowe. Parametr PHG jest rozszerzeniem danych pozycji, dlatego nie może on być od nich oddzielony odstępem, czy innym znakiem.

!5204.26NS01734.12E#PHG3370 W2,SPn Zerkow A=700

Komentarz

- powinien najpierw zawierać informację o charakterze pracy digi, jak np. W2,SPn (digi obsługuje WIDEn-n z limitem n≤2 i SPn-n bez limitów), czy np. W1 (digi obsługuje tylko WIDE1-1), kiedy jest to digi wspomagający

- pozostałe istotne informacje powinny być zawarte w pierwszych 20 znakach za PHG, aby mogły ją odczytać stacje pracujące z radiami Kenwood TH-D7 i TM-D700

- w komentarzu można umieścić nazwę digi (miejscowość, górę itp), oraz informacje o jego operatorze. Dla szczególnie wysoko położonego digi warto podać jego wysokość bezwzględną jako A lub alt, mogą one znaleźć się na końcu komentarza.

!5204.26NS01734.12E#PHG3370 W2,SPn Zerkow A=700

Adres przeznaczenia

- adres przeznaczenia, z jakim są wysyłane beacony powinien zawierać informację o oprogramowaniu digi i jego wersji.

APN391 jest adresem stosowanym przez Kantronicsy KPC-3+ z wersją firmware 9.1.
APNU19 jest adresem stosowanym przez UIDIGI w wersji 1.9
APNX02 jest adresem stosowanym przez X-DIGI
AP - ogólny adres APRS. N - noda APRS. Dalej program i wersja.

Czas wysyłania/ścieżka

W celu identyfikacji digi powinien wysyłać własny beacon co 10 minut, ponieważ każda stacja nadająca powinna podawać swój znak w takich odstępach, a digi nie do każdej przekazywanej ramki wstawia swój znak (SPn-N). Jednak taki częsty beacon powinien być wysyłany lokalnie, tzn. bez żadnej ścieżki packetowej. Natomiast z dłuższą ścieżką powinien być wysyłany w większych odstępach czasowych. Należy kierować się tą samą zasadą, jak dla innych stacji stałych: lokalnie nie częściej niż co 10 minut, z dwustopniową ścieżką nie częściej niż co 20 minut, z trzystopniową lub dłuższą nie częściej niż co 30 minut.

W ścieżce packetowej własnego beaconu digi nie należy stosować WIDE1-1, gdyż jest to alias obsługiwany przez pomocnicze digi.