Bayangkan sebuah rangkaian penjejakan radio amatur yang murah, berkuasa rendah, boleh dibina sendiri dan meliputi seluruh Semenanjung Malaysia. Itulah idea di sebalik APRS LoRa: gabungan sistem Automatic Packet Reporting System (APRS) dengan teknologi modulasi jarak jauh LoRa pada 433.400 MHz. Infografik di bawah memaparkan skematik lengkap dan pelan pembinaan untuk iGate, digipeater dan tracker, daripada gambaran rangkaian hingga reka bentuk PCB.
Skematik APRS LoRa iGate + Digi + Tracker (klik untuk paparan penuh). Nota: gambar asal menyebut 433.775 MHz; frekuensi standard LoRa APRS di Malaysia ialah 433.400 MHz seperti dinyatakan dalam teks di bawah.
Apa Itu APRS dan LoRa?
APRS ialah sistem pelaporan maklumat masa nyata oleh radio amatur, dicipta oleh Bob Bruninga, WB4APR. Ia menyiarkan kedudukan, kelajuan, arah, telemetri dan mesej pendek, lalu dipaparkan pada peta melalui rangkaian APRS-IS dan laman seperti aprs.fi. Rujukan ringkas boleh dibaca di ARRL – APRS dan Wikipedia.
LoRa pula ialah teknik modulasi chirp spread spectrum berkuasa rendah dan jarak jauh daripada Semtech. Ia boleh menyahkod isyarat yang sangat lemah, sebab itu tracker kecil bateri pun boleh mencapai jarak jauh dengan kuasa hanya beberapa miliwatt. Projek komuniti seperti LoRa APRS iGate dan LoRa APRS Tracker menjadikan gabungan ini mudah dibina.
Gambaran Rangkaian
Rangkaian terdiri daripada tiga peranan:
- iGate di puncak bukit – menerima paket APRS LoRa daripada tracker, lalu menghantarnya ke Internet (APRS-IS) melalui Starlink atau 4G LTE, termasuk ke pelayan APRS JASRA. Ia juga boleh berfungsi sebagai digipeater untuk melanjutkan liputan.
- Tracker – dipasang pada kenderaan (Tracker A), dibawa secara portable (Tracker B) atau di stesen tetap (Tracker C), menghantar lokasi dan telemetri melalui 433 MHz.
- Penghubung Internet – Starlink atau 4G LTE membolehkan iGate di lokasi terpencil terus menyambung ke APRS-IS.
Perkakasan iGate (Stesen Utama)
- Raspberry Pi Zero 2W atau Pi 4, dan ESP32 DevKit
- Modul LoRa SX1262 (disyorkan) atau SX1276, dengan cip Semtech SX1262
- GPS (pilihan, untuk lokasi iGate)
- Penapis bekalan kuasa, pengawal solar MPPT, panel solar 50 – 100 W, bateri LiFePO4 12.8 V 20 – 40 Ah
- Kotak kalis cuaca IP65 dan antena 433 MHz (5/8λ collinear atau ground plane)
Fungsi: menerima dan menghantar paket APRS melalui LoRa; iGate ke Internet (APRS-IS); digipeater untuk liputan lebih luas; menyokong telemetri (sensor, voltan, cuaca); dan melaporkan lokasi iGate.
Seni binanya ringkas: Raspberry Pi berfungsi sebagai komputer utama dan berhubung ke ESP32 melalui USB-UART, manakala ESP32 mengawal modul LoRa SX1262. Perisian di Pi boleh menggunakan aprsd, Dire Wolf atau lora-aprs.
Tracker Mudah (Kenderaan / Portable)
Tracker dibina daripada ESP32 DevKit, modul SX1262, GPS (NEO-6M atau ATGM336H), antena ¼λ whip dan bekalan 5 V DC atau sel Li-ion 18650. Ciri utamanya ialah lokasi APRS (kedudukan, kelajuan, arah, ketinggian), selang pemancaran yang boleh ditetapkan (contohnya 30 saat), telemetri (voltan, suhu, SNR, bateri) dan mod deep sleep untuk jimat kuasa.
| ESP32 | SX1262 |
|---|---|
| 3V3 | 3V3 |
| GND | GND |
| GPIO23 (MOSI) | MOSI |
| GPIO19 (MISO) | MISO |
| GPIO18 (SCK) | SCK |
| GPIO5 (NSS) | NSS |
| GPIO26 (DIO1) | DIO1 |
| GPIO14 (RST) | RST |
| GPIO27 (BUSY) | BUSY |
Pemetaan pin di atas diambil daripada skematik; semak semula dengan papan dan perisian firmware yang anda pilih kerana setiap modul dan firmware mungkin berbeza.
Sistem Tenaga Solar
Untuk iGate di puncak bukit tanpa bekalan elektrik, panel solar 50 – 100 Wp disambungkan ke pengawal cas MPPT (12 V / 10 A), bateri LiFePO4 12.8 V 20 – 40 Ah, dan penukar DC-DC 12 V ke 5 V (10 A) untuk Raspberry Pi serta ESP32. LiFePO4 dipilih kerana tahan suhu tinggi dan kitaran cas yang panjang, sesuai untuk persekitaran tropika.
Pilihan Antena 433 MHz
| Jenis | Ciri | Saiz |
|---|---|---|
| Ground plane ¼λ | Paling popular, mudah dibina | Radiator ≈ 17.3 cm |
| 5/8λ collinear | Gain tinggi, sesuai untuk iGate tetap | ≈ 78 cm |
| Slim Jim J-Pole | Mudah dan ringan | ≈ 100 cm |
| Yagi 3 elemen | Titik ke titik, gain ≈ 8 dBi | Boom ≈ 75 cm |
Semakan: pada 433.400 MHz, λ ≈ 69.2 cm, jadi ¼λ ≈ 17.3 cm. Untuk stesen tetap di puncak bukit, collinear 5/8λ ialah pilihan terbaik; gunakan kabel sepaksi berkualiti (RG-58 atau LMR-400) dan sependek mungkin kerana kehilangan kabel pada 433 MHz memang ketara.
Rangkaian iGate Semenanjung
Pelan mencadangkan empat iGate di puncak bukit untuk liputan menyeluruh:
- Utara: Gunung Jerai (Kedah)
- Tengah: Gunung Nuang / Bukit Fraser (Selangor / Pahang)
- Timur: Gunung Tebu (Terengganu)
- Selatan: Gunung Ledang (Johor)
Keempat-empatnya disambungkan ke Internet melalui Starlink atau 4G. Lokasi ini hanyalah cadangan konsep; kebenaran tapak, akses dan keselamatan perlu dirancang dengan pihak berkaitan.
Susun Atur Kotak IP65 dan PCB Tracker
Dalam kotak IP65, antena 433 MHz disambungkan melalui kabel ke modul SX1262 + ESP32, bersama Raspberry Pi, GPS, penapis kuasa dan penukar DC-DC 5 V; kemasukan kabel menggunakan waterproof gland. Untuk tracker, saiz PCB cadangan ialah 60 mm × 50 mm, 2 lapisan (mudah dibuat), operasi 3.3 V, dengan satah bumi penuh pada lapisan bawah dan lubang skru untuk pemasangan.
Bill of Materials (BOM)
| Komponen | Kuantiti | Catatan |
|---|---|---|
| Raspberry Pi Zero 2W / Pi 4 | 1 | iGate |
| ESP32 DevKit | 2 | iGate + Tracker |
| Modul LoRa SX1262 | 2 | 433 MHz |
| GPS NEO-6M / ATGM336H | 2 | iGate (pilihan), Tracker |
| Antena 433 MHz 5/8λ collinear | 1 | iGate |
| Antena 433 MHz ¼λ whip | 2 | Tracker |
| Panel solar 50 – 100 W | 1 | |
| MPPT solar charge controller 12V 10A | 1 | |
| Bateri LiFePO4 12.8V 20 – 40Ah | 1 | |
| Penukar DC-DC 12V ke 5V 10A | 1 | |
| Kotak kalis cuaca IP65 | 1 | |
| Kabel, penyambung, gland, fius dll. | – | Keperluan pemasangan |
Cadangan Frekuensi dan Tetapan LoRa
| Parameter | Cadangan |
|---|---|
| Frekuensi APRS LoRa | 433.400 MHz |
| Modulasi | LoRa (AWM PHY) |
| Spreading Factor (SF) | SF7 (tracker bergerak); SF9 – SF10 (iGate / jarak jauh) |
| Bandwidth (BW) | 125 kHz |
| Coding Rate (CR) | 4/5 |
| Kuasa pemancar (EIRP) | 14 – 20 dBm (ikut regulasi MCMC) |
| Gain antena | 2 – 6 dBi |
| Duty cycle | < 1% (amalan baik) |
| Protokol | APRS over LoRa (lora-aprs) |
| Beacon interval | 30 – 120 saat (ikut kuasa) |
Nota profesional:
- Di Malaysia, frekuensi LoRa APRS telah diseragamkan pada 433.400 MHz. Semua iGate, digipeater dan tracker perlu menggunakan frekuensi ini supaya saling berkomunikasi. Parameter lain yang dicadangkan ialah BW 125 kHz dan CR 4/5; tetapan SF juga mesti sama pada penghantar dan penerima supaya iGate dapat menerima paket tracker. Di negara lain (contohnya Eropah), kelaziman komuniti ialah 433.775 MHz, jadi perhatikan perbezaan ini jika menggunakan perisian atau firmware berkonfigurasi asing.
- Infografik juga menyebut “± 12.5 kHz bandwidth” pada baris frekuensi; ini berbeza daripada BW LoRa 125 kHz. Isyarat LoRa 125 kHz memerlukan saluran yang jauh lebih lebar daripada saluran APRS FM 12.5 kHz, jadi rancang penggunaan frekuensi dengan teliti dan semak peruntukan jalur dengan MCMC.
- Kadar kitaran tugas < 1% ialah peraturan lazim ISM di Eropah dan bukan kewajipan untuk amatur, tetapi ia amalan baik untuk mengelakkan kesesakan saluran bersama.
- Di Malaysia, jalur amatur 70 sentimeter berada dalam julat sekitar 430 – 440 MHz; sahkan peruntukan dan syarat semasa dengan MCMC.
Pelayan APRS JASRA: Sambungkan iGate Anda
JASRA mengendalikan pelayan APRS-IS sendiri untuk komuniti radio amatur Malaysia di aprs.jasra.org.my. iGate LoRa anda boleh dihubungkan terus ke pelayan ini supaya paket tracker dipaparkan pada peta dan diteruskan ke rangkaian APRS-IS global.
| Nama hos pelayan | aprs.jasra.org.my |
| Port TCP | 14580 |
| Log masuk | Callsign (dengan SSID) + passcode APRS-IS |
Cara bermula:
- Kenali APRS – baca panduan Kenali APRS (Bahasa Melayu) tentang bagaimana stesen, digipeater dan iGate saling berhubung.
- Sediakan callsign dan passcode – pemegang lesen amatur boleh menjana passcode APRS-IS melalui penjana passcode JASRA. Passcode berkaitan callsign anda; jangan dikongsi secara terbuka.
- Tetapkan klien atau iGate – masukkan hos dan port di atas dalam konfigurasi iGate (contohnya projek LoRa APRS iGate atau Dire Wolf). Untuk telefon Android, ikut panduan APRSdroid.
- Lihat hasilnya – semak stesen anda pada aprs.fi dan peta pada laman pelayan JASRA.
Panduan SSID
SSID ialah akhiran selepas callsign yang menunjukkan jenis stesen (contohnya 9M2XXX-9). Antara yang paling relevan untuk projek ini:
| SSID | Jenis stesen |
|---|---|
| -0 | Stesen utama, biasanya tetap dan boleh bermesej |
| -7 | Radio handheld atau peranti mudah alih manusia |
| -9 | Stesen mudah alih utama (kenderaan), biasanya boleh bermesej |
| -10 | Internet, iGate, EchoLink, Winlink dsb. |
| -11 | Belon, pesawat, kapal angkasa |
| -12 | APRStt, DTMF, RFID, peranti dan tracker sehala |
| -13 | Stesen cuaca |
Dalam konteks rangkaian ini, iGate lazimnya menggunakan SSID -10, manakala tracker kenderaan sesuai dengan -9 dan tracker mudah alih dengan -7. Senarai penuh dan rujukan SSID boleh dilihat di laman pelayan JASRA, yang berpandukan spesifikasi SSID APRS. Untuk status pelayan masa nyata, rujuk terus laman aprs.jasra.org.my.
Peraturan dan Etika
- Pastikan pematuhan kepada peraturan MCMC (Amatur Radio): gunakan frekuensi yang dibenarkan dan jangan melebihi had kuasa yang ditetapkan.
- Hanya pemegang lesen amatur dengan callsign yang sah boleh mengendalikan iGate, digipeater atau tracker, dan callsign mesti dimasukkan dalam konfigurasi (dan SSID yang sesuai).
- Elakkan beacon terlalu kerap yang membebankan saluran; berpada dengan selang yang munasabah.
- Rancang iGate dengan koordinasi bersama kelab atau persatuan supaya liputan dan callsign tidak bertindih.
- Pemasangan di puncak bukit memerlukan kebenaran tapak, keselamatan kerja di tempat tinggi dan perlindungan kilat dan pembumian yang sesuai.
Penutup
APRS LoRa menunjukkan bagaimana radio amatur masih relevan pada zaman IoT: perkakasan murah, perisian terbuka dan komuniti yang berkongsi. Dengan perancangan yang teratur, empat iGate di puncak bukit boleh membuka kepada ratusan tracker kenderaan, pejalan kaki dan stesen tetap, sekali gus berguna untuk latihan komunikasi kecemasan. Sambungkan iGate anda ke pelayan APRS JASRA di aprs.jasra.org.my dan gunakan skematik ini sebagai titik permulaan, sahkan setiap sambungan dan tetapan, lalu kongsikan pengalaman anda dengan komuniti JASRA.
73 de Malaysia!
Rujukan: ARRL – APRS · APRS-IS · aprs.fi · JASRA APRS Server · LoRa APRS iGate (GitHub) · LoRa APRS Tracker (GitHub) · Dire Wolf · Semtech SX1262 · Wikipedia – APRS · Wikipedia – LoRa · Wikipedia – Digipeater · MCMC · IARU
