Analyzing the APRS infrastructure in the Hamburg area

APRS stations around Hamburg

In this article I will try to analyze the APRS infrastructure in the Hamburg area based on raw APRS messages received by 2m handheld connected via USB soundcard to a Raspberry Pi. On the Raspberry Pi, I run Dire Wolf and I use Xastir on my Laptop with Ubuntu to receive and visualize the data on a map.

APRS is much more than a position system and you can do much more with it than showing your position on a map. It can be used to send text-messages to other OMs and there are a couple of APRS services available which allow for example to send E-Mails through APRS. To make sure that this works, a good APRS infrastructure is needed.

The most important parts of this infrastructure are Digipeaters and Igates.

A DIGIPEATER is a station that receives messages and sends them out again. If the digipeater is placed on a good and high location it can cover a large area and can allow mobile stations to reach a big area even with a low mobile antenna. Wide digipeaters which cover a large area and fill in digipeaters which try to cover local blind spots. To decide how a message is repeated the PATH-settings are used. A typical Path-setting is: “WIDE1-1,WIDE2-1”. I will not explain this in detail in this article but it means something like: Local repeater: Please repeat once and the next wide repeater: please repeat another time. There are several articles about these PATH settings and it can be quite confusing as this changed over time and you will still find a lot of very old descriptions that are not valid anymore. Maybe I will explain this in another article later.

An IGATE is a station that is connected to the APRS Internet Service “APRS-IS” which is a global network of servers that share APRS messages. An Igate receives messages from “the air” and sends it to the network (RX Igate) and the other way round (TX-Igate). There are many tutorials how to build an RX Igate to increase the coverage for position messages that can be seen online, for example at aprs.fi, but this only works in one direction. Reliable 2-way communication requires TX Igates and a good coverage with digipeaters.

There are a couple of stations acting as Igate and Digipeater at the same time.

Based on this knowledge we can now analyze the infrastructure in the Hamburg area in Northern Germany. The goal is to detect Igates and Digipeaters. For that we use the PATH information of the received messages. As described before, the original path is usually sent as “WIDE1-1,WIDE2-1” or similar. If this message is received by a digipeater, one part of the path is replaced with the own callsign and marked with a “*, which means that this part of the path is already used.

Let’s send a message: I use my Kenwood TH-D74 to send a position messages. As a path I use “WIDE1-1,WIDE2-1”. Here is how the message looks like:

DK3ML>U3STQL,WIDE1-1,WIDE2-1:`Fil#N-/>"4'}Happy New Year^

At the beginning there is the callsign of the sending station. In this case, it’s mine: “DK3ML”. After the “>” sign, we see the AX.25 Destination data. This field can have different meanings. We will ignore it for now. Between the AX.25 destination and the “:” we find the digipeater path. As I received my own message directly, there is no digipeater involved yet, so the path is the same, I sent: “WIDE1-1,WIDE2-1”

A couple of seconds later, I received the following message:

DK3ML>U3STQL,DB0ELB*,WIDE1*,WIDE2-1:`Fil#N-/>"4'}Happy New Year^

Most of the message is the same, but the path field changed. WIDE1-1 was replaced with “DB0ELB*,WIDE1*”. The second part of my path “WIDE2-1” is still there. What does this mean?

DB0ELB is a fill-in digipeater, listening for WIDE1-1 path information. This digipeater picked up my message and replaced WIDE1-1 with “WIDE1*” and sent it again. The “*” indicates, that this part of the path was already used and the digipeater also added its own callsign to the path, again marked with a “*”. Now every station in range of this digipeater was able to pick up my message even if it was not in direct range of my own antenna.

Another couple of seconds later, I received the following message:

DK3ML>U3STQL,DB0ELB*,WIDE1*,DB0HHN*:`Fil#N-/>"4'}Happy New Year^

Again it’s the message I sent earlier and this time the PATH was changed again. “WIDE2-1” was now replaced with “DB0HHN*”. So DB0HHN is another digipeater that received my message from DB0ELB and sent it again. Now all hops of my path are used and this message will not be repeated again.

So we identified already 2 Digipeaters: DB0ELB and DB0HHN. But where are they located and is there any additional information about them? Well, let’s wait and study the messages.

After a few minutes, the following message is received:

DB0ELB>APRX25,WIDE2-2:!5334.47N100942.79E#PHG2200 W1 http://db0elb.dk7xe.de

Screenshot of a window in Xastir showing all received raw messages

DB0ELB is now sending some information about itself. As a path it’s just sending “WIDE2-2” which means that this message can be repeated 2 times by wide-area digipeaters. We also see the position of the station and a URL. Sadly the website seems to be unavailable at the moment, so that we don’t find out more about this station. I also received a couple of more messages from DB0ELB with some kind of telemetry data, but the position is the most important information for now. It’s just a couple of hundret meters away from my station in the city of Wedel near Hamburg.

What about DBHHN? A couple of minutes, we know the answer:

DB0HHN>AP4R10,WIDE1-1:!5347.16N/01004.03E#E12 Norderstedt

Now we know the position of the second digipeater. It’s a couple of kilometers north of Hamburg in Norderstedt.

Let’s check a couple of more messages to identify more digipeaters:


DB0WOA-10>APMI06,DB0HHW*,DB0ELB*,WIDE2*:T#142,162,001,000,023,000,00000000
DL8HAV>U3SWV5,DB0FS-10*,WIDE1*,DB0HHN*:`N)l -/`Wilfried qrv via DB0XH_$

So we found 2 more digipeaters: DB0FS-10 and DB0HHW. After waiting a couple of more minutes I also received information about both stations:


DB0HHW>APRX28,LOCAL:!5340.88NS00939.83E#PHG3430/W4 Digi Uetersen M21
DB0FS-10>APMI06,DB0HHW*,WIDE2-1:@012024z5335.86NI00956.87E&IGate & Digi http://afundr.de U=12.2V,T=16.3C

Now we know the position of the other 2 digipeaters received and one of them (DB0FS-10) is also sending as a status message some additional information: It seems to act as an Igate and digipeater at the same time. On the picture all stations are visible: DB0ELB next to my station in the south east, DB0HHW on the west side, DB0HHN in the north east corner and DB0FS-10 in Hamburg. After 30-60 minutes I received a complete overview about the APRS infrastructure in my area.

I my next article I am planning to find out more about the Igates in my area.

Franzis UKW-Radio – Adventskalender – Tag 23 + 24

Nun hat mich doch der Weihnachtsstress erwischt. Ich bin noch nicht dazu gekommen, die Schaltung der letzten beiden Tage aufzubauen. Ich hoffe, ich kann das in den nächsten Tagen nachholen. Ich möchte aber schon mal ein Fazit ziehen. Der Kalender hat wieder sehr viel Spaß gemacht und man hat wieder ein bisschen was gelernt. Wie schon vorher geschrieben, ist es Burkard gut gelungen auch an Tagen, an denen nur Bauteile gesammelt wurden, eine sinnvolle Schaltung zu bauen. Schöner wäre natürlich noch gewesen, Taster anstatt der Berührungsschalter zu verwenden, aber das ist vermutlich dann auch eine Kostenfrage. Ich kann mir vorstellen, dass das Budget für den Kalender sehr knapp kalkuliert ist.

Allerdings sollte man den Titel des Kalenders noch einmal überdenken. Dieser ist ja “Retro-Radio”. Bis auf das Pappgehäuse im Retro Look hat das Radio allerdings mit Retro nicht viel zu tun. In den Chips steckt moderne Technik und mit dem Radioempfang selbst, mit Schwingkreisen und Abstimmungen hat man gar nichts mehr zu tun. Mini-Radio wäre vielleicht ein passenderer Begriff.

Noch eine Idee für das nächste Jahr: Wie wäre es mit einem Adventskalender für Funkamateure. So gibt es ja für wenig Geld VHF/UHF module, mit denen man sich scheinbar ein eigenes Funkgerät aufbauen kann: Siehe hier. Vielleicht lässt sich daraus ja auch ein Adventskalender gestalten.

Damit endet meine Berichtserie über den UKW-Radio Adventskalender für dieses Jahr. Ich wünsche all meinen Lesern und vor allem dem Autor des Kalenders, Burkard, ein schönes Weihnachtsfest und alles gute für das neue Jahr.

vy 73 de DK3ML

Franzis UKW-Radio – Adventskalender – Tag 22

Hinter der heutigen Tür kommt ein weiterer Transistor zum Vorschein. Mit diesem soll die LED je nach Betriebszustandes des Radios an und ausgeschaltet werden. Und heute rächt sich auch mein falscher Aufbau auf dem Steckbrett. Ich habe keinen freien Platz mehr, um den Transistor vernünftig einzubauen. Ich werde deshalb die Schaltung heute Abend noch einmal neu aufbauen und dann ein Foto nachreichen. Heute morgen war da nicht genug Zeit für. Deshalb gibt es heute auch noch kein Foto 🙂
Habt einen schönen Freitag.

Franzis UKW-Radio – Adventskalender – Tag 21

Heute gibt es einen weiteren Transistor, mit dem wir einen weiteren Berührungsschalter bauen. Damit lässt sich das Radio in den Standby Modus schalten. Eingestellter Sender und Lautstärke bleiben dabei erhalten. So langsam wird das Radio damit wirklich benutzbar. Leider habe ich vor ein paar Tagen den Verstärkerbaustein falsch gesteckt, so dass ich heute nicht genug Platz hatte, den Berührungsschalter an der gleichen Stelle zu montieren, wie in der Anleitung. Deshalb steckt das bei mir an einer anderen Stelle. Mal gucken, ob das in den nächsten Tagen auch noch geht, ohne alles wieder umzubauen 🙂 Habt einen schönen Donnerstag.

Franzis UKW-Radio – Adventskalender – Tag 20

Tür Nummer 20 wird heute geöffnet und es erscheint: ein weiterer Widerstand. Wieder einmal schalten wir damit die LED von dunkel nach hell. Auch hier wieder meine Vermutung, dass in den nächsten Tagen mehrere Bauteile benötigt werden und nun ein sinnvolle Verwendung gefunden werden muss. Das ist sicherlich keine einfache Aufgabe und ich finde es toll, wie Burkhard es immer schafft, die Schaltung trotzdem sinnvoll zu erweitern. Am heutigen Tag wird auch der MC34119 weiter erklärt und die Schaltung wird so optimiert, dass die Verstärkung nun noch größer ist.

Franzis UKW-Radio – Adventskalender – Tag 19

Am heutigen Tag befindet sich wieder ein Transistor hinter der Tür. Nun haben wir einen NPN und einen PNP Transistor. Damit bauen wir nun eine vollständige Lautstärkeregelung über 2 Berührungs-Sensoren. Langsam wird der Platz auf dem Steckbrett knapp und man muss aufpassen, dass man alles richtig steckt. Ich versuche meine Schaltung immer nach dem Schaltplan aufzubauen und weniger nach der Zeichnung. Deshalb sieht es bei mir manchmal ein bisschen anders aus. Die Schaltung tut, was sie soll und man kann nun bequem die Lautstärker erhöhen oder verringern. Es stellt sich außerdem heraus, dass die Taster nicht wirklich für das Steckbrett geeignet sind. Bei mir springen sie immer wieder mal raus. Gibt es da einen Trick oder muss man einfach vorsichtig sein?

Franzis UKW-Radio – Adventskalender – Tag 18

Die letzte Woche vor Weihnachten hat begonnen. Wie fast an jedem Montag muss man einen gewissen Widerstand überwinden, um das Haus zu verlassen. Und genau ein solcher Widerstand befindet sich auch hinter der 18. Tür. Damit machen wir aus dem Verstärker endlich einen Verstärker. Die Musik aus dem Radio ist nun deutlich lauter, so dass man die gestern gebaute Lautstärke-Regelung gleich sinnvoll nutzen kann. Ich wünsche meinen Lesern einen guten Start in die Woche

Franzis UKW-Radio – Adventskalender – Tag 17

Pünktlich zum 3. Advent gibt es ein Bauteil mit 3 Beinchein: Ein Transistor. Mit diesem soll ein Berührungsschalter für die Lautstärke eingebaut werden. Dazu muss zunächst ein bisschen Platz auf dem Steckbrett geschaffen werden. Auch hier habe ich die Schaltung ein bischen optimiert und platzsparender aufgebaut. Gar nicht so einfach mit meinen Wurstfingern. Eine Pinzette kann dabei helfen. Als Berührungsschalter dienen 2 blanke Drähte, die dicht nebeneinander gesteckt werden. Beim Berühren fließt etwas Strom duch den Finger und löst eine Lautstärkeänderung aus. Leider wird das Radio dadurch leiser, so dass der Spaß schnell vorbei ist (bis man das Radio kurz vom Strom trenn und wieder anschließt. Das wird sich sicherlich bald ändern. Ich wünsche meinen Lesern einen schönen 3. Advent

Franzis UKW-Radio – Adventskalender – Tag 16

Hinter Tür Nummer 16 verbirgt sich ein Verstärker. Dieser erfordert heute größere Umbauarbeiten an der Schaltung. Gut, dass Wochenende ist. Mir ist es gelungen, die Schaltung mit noch ein paar weniger Drahtbrücken aufzubauen. Das ist in der Anleitung manchmal unnötig kompliziert gesteckt. So wie die Schaltung heute aufgebaut ist, verstärkt sie noch nicht. Das ist vielleicht auch gar nicht schlecht, da es bis jetzt noch keine Möglichkeit zur Lautstärken-Regulierung an der Schaltung gibt. Aber ich bin mir sicher, dass sich das bald ändern wird.

Franzis UKW-Radio – Adventskalender – Tag 15

Der Tag beginnt mit einem weiteren Kondensator. Dieser dient heute dazu, schnelle Spannungsänderungen, zum Beispiel durch Hochfrequenz-Störspannungen abzufangen. In der Anleitung steht, dass man in den meisten Fällen keinen Unterschied bemerkt, da die Empfänger-Platine bereits einen Kondensator enthält. Ich gehöre offensichtlich zu den meisten Fällen, da auch bei mir kein Unterschied festzustellen ist. Vielleicht gibt es zum Wochenende ja mal wieder ein Bauteil, womit man einen Unterschied feststellen kann 🙂 Ich wünsche meinen Lesern einen schönen Freitag und einen guten Start ins Wochenende!