Il protocollo NTRIP

Nel settembre 2004, il comitato internazionale RTCM ha approvato lo standard NTRIP per la trasmissione dei dati di correzioni differenziali da un centro di calcolo, prodotte da stazioni permanenti, ed irradiate ai singoli utenti.

L’infrastruttura prevede (fig. 2.3):

- postazioni NTrip Server, che in questo caso risiedono presso le singole stazioni permanenti GNSS (NTrip Source), provvedendo ad inviare i dati al centro di calcolo (Caster);

- postazioni Ntrip Caster (Broadcaster, Fig. 2.4), ovvero centri di calcolo che ricevono i dati dalle singole stazioni e provvedono a diffonderle;

sono forniti di connessione internet a larga banda6, in quanto devono supportare il traffico dati in uscita verso i singoli utenti;

- postazioni NtripClient, ovvero i singoli utenti dotati di un ricevitore Rover, il cui software è installato generalmente su un computer palmare, con connessione internet mobile GPRS-EDGE-UMTS.

In tal modo, la singola stazione permanente non deve essere fornita necessariamente di una connessione internet a larga banda, in quanto è previsto il solo trasferimento dei dati ad un singolo centro di calcolo.

Fig. 2.3. L’infrastruttura necessaria per il protocollo NTRIP. Dal basso verso l’alto: NTripSource, NtripServer, NtripCaster,NTripClient, ricevitori GPS con DGPS/RTK.

Fig. 2.4 I Centri BroadCaster Euref, ed affiliati, nel mondo.

In particolare, dunque, l’NTRIP Server:

a) riceve i dati dalle sorgenti NtripSource (es. la porta Com del ricevitore GNSS) e li invia al singolo NtripCaster;

b) solamente l’NtripCaster può accedere ai dati, poiché sono protetti da password; c) è possibile spedire qualsiasi tipo di dati, (es. RTCM, CMR, altri formati

proprietari, ecc.). L’NTRIP Caster invece:

a) sovrintende alla diffusione e alla trasmissione del flusso di dati, provenienti dai diversi NtripServer;

b) funge da ‘centralino’, per le richieste, provenienti dai singoli Client, di connessione ai singoli Server;

c) fornisce ai Client le liste dei Server (ovvero delle stazioni permanenti) in funzione, con altre informazioni.

Infine, l’NTRIP Client:

a) invia e riceve dati da e per l’NtripCaster; tipicamente si tratta di inviare password ed username, messaggi GGA ove necessari, mentre vengono ricevuti messaggi di errore, le liste delle stazioni disponibili ed i messaggi RTCM; b) può richiedere la lista delle stazioni permanenti effettivamente collegate in quel

c) invia i dati al ricevitore GNSS, o ad apposti software, per il calcolo della posizione.

Il protocollo NTRIP ha dunque permesso:

a) la fine dell’utilizzo di hardware dedicato per la trasmissione di dati RTCM; b) l’utilizzo della trasmissione dati GPRS-EDGE-UMTS e l’abbandono del GSM.

Dettagli del protocollo NTRIP

Una volta che sia avviata la connessione TCP verso l’indirizzo IP del Caster, la procedura NTRIP prevede le seguenti comunicazioni:

Client

GET / HTTP/1.0

User-Agent: NTRIP nome_del_software_client Accept:*/*

Connection:Close

Authorization:Basic username:password7

Caster

Il Caster risponde con l’elenco complete dei servizi disponibili. Il formato prevede le seguenti informazioni:

- codice STR, ovvero streaming, per le stazioni permanenti GNSS che trasmettono i dati, codice NET invece se la riga riporta i dati di una rete e codice CAS per la descrizione dal Caster;

- mountpoint (ovvero il nome della stazione); - ID;

- formato (es. RTCM);

- dettagli (esempio i messaggi RTCM 3,18,19 con la loro frequenza); - osservabili ( 1= L1, monofrequenza, 2= L1+L2,doppia frequenza); - navigation system;

- network, alcuni software suddividono l’elenco in base a questo campo (es. Euref, IGS, test, ecc.) ;

- nazione;

- latitudine, approssimata a due cifre, della stazione permanente; - longitudine, approssimata a due cifre, della stazione permanente;

- necessità o meno di invio di messaggi NMEA GGA da parte del Client verso il Caster (0= GGA non necessari, 1= GGA necessari);

- base singola (0) o rete (1) di stazioni permanenti; - software di gestione del Caster o tipo di ricevitore - nome dell’algoritmo di compressione e/o di criptazione;

- libero accesso o accesso ristretto (N=None; B= basic; D=Digest)

- utilizzo gratuito oppure a pagamento (N= nessuna tariffa; Y= a pagamento);

- bitrate, numero di bit per secondo del flusso di dati.

Nella Fig. 2.5 è riportato l’esempio della comunicazione con il Caster Euref-IP. Qui di seguito è invece riportato un esempio di risposta (sourcetable) da parte del Caster, relativo alla rete di stazioni permanenti gestite dalla Soger Emilia Romagna.

SOURCETABLE 200 OK Server: GNSMART_Caster/1.0 Content-Type: text/plain Content-Length: 474 Connection: close STR;DGPS;CODICE;RTCM2.3;1(1),3(17);0;GPS+GLO;SOGER;ITA;44. 00;11.00;1;1;GNSMART;;B;N;-999; STR;FKP;FKP;RTCM2.3;18(1),19(1),3(17);2;GPS+GLO;SOGER;ITA; 44.00;11.00;1;1;GNSMART;;B;N;-999; STR;MAC;RTCM3.1;RTCM3;;2;;SOGER;ITA;44.00;11.00;1;1;GNSMAR T;;B;N;-999; STR;NEAREST;VICINA;RTCN 2.3;18(1),19(1),3(17);2;GPS+GLO;SOGER;ITA;44.00;11.00;1;1; GNSMART;;B;N;-999; STR;VRS;VRS;RTCM2.3;18(1),19(1),3(17);2;GPS+GLO;SOGER;ITA; 44.00;11.00;1;1;GNSMART;;B;N;-999; ENDSOURCETABLE

A questo punto, l’utente, nel software Client, decide quale servizio intenda utilizzare. La richiesta viene quindi inoltrata al Caster.

Client

Get /Nome_Mountpoint HTTP/1.0

User-Agent: NTRIP nome_del_software_client

Accept:*/*

Connection:Close

Authorization:Basic username:password6

Caster

Ora, se la trasmissione dei messaggi è andata a buon fine, il Caster risponde con: ICY 200 OK

Immediatamente dopo, nel caso in cui non sia necessario l’invio di messaggi NMEA GGA da parte del Client, il Caster provvede allo streaming dei dati di correzione differenziale RTCM o simili (Fig. 2.6).. Questo succede per i messaggi di correzione riferiti al solo codice (DGPS), per i messaggi di vasta area oppure per i collegamenti diretti con una singola stazione permanente. Nel caso invece in cui sia necessario un messaggio NMEA GGA, il Caster si pone in attesa.

Client

Nel caso in cui sia necessario l’invio del messaggio NMEA GGA, come specificato nello specifico campo della riga della Sourcetable riferita a quel determinato Mountpoint, il Client provvede a raccogliere un singolo messaggio NMEA GGA dalla porta di comunicazione e quindi al suo invio in direzione del Caster. Ad esempio:

$GPGGA,174647.00,4449.9770338,N,01135.9493420,E,2,11,1.01, 18.8953,M,47.3369,M,2.0,0008*43

Caster

A questo punto, il Caster inizia a trasmettere i messaggi RTCM

Nel caso in cui si siano verificati errori, il Caster invia un apposito messaggio. Il Client provvede quindi ad avvisare l’utente.

Fig. 2.5 Esempio di comunicazione TCP nel protocollo NTRIP: ricezione della Sourcetable. Nel riquadro, in alto a destra: il software Client GNSSInternetRadio, distribuito gratuitamente nel sito Euref-IP, per piattaforme Windows fisse.

Fig.2.6 Esempio di connessione in protocollo NTRIP-TCP alla stazione permanente di Torino appartenente alla rete EUREF-IP.

2.2 LE RETI DI STAZIONI GNSS CON SERVIZI VRS