Задача перадачы вялікага аб'ёму дадзеных з борта беспілотнага лятальнага апарата (БЛА) або наземнай робататэхнікі не рэдкасць у сучасных дадатках. У дадзеным артыкуле разглядаюцца крытэры выбару шырокапалосных мадэмаў і спадарожныя праблемы. Артыкул напісаны для распрацоўшчыкаў БЛА і робататэхнікі.
крытэры выбару
Асноўнымі крытэрыямі выбару шырокапалоснага мадэма для БЛА або робататэхнікі з'яўляюцца.
- Далёкасць сувязі.
- Максімальная хуткасць перадачы даных.
- Затрымка ў перадачы даных.
- Маса-габарытныя параметры.
- Падтрымліваюцца інфармацыйныя інтэрфейсы.
- Патрабаванні па харчаванні.
- Асобны канал кіравання/тэлеметрыі.
Далёкасць сувязі
Далёкасць сувязі залежыць не толькі ад мадэма, але і ад антэн, антэнных кабеляў, умоў распаўсюджвання радыёхваль, вонкавых перашкод і іншых чыннікаў. Для таго каб аддзяліць параметры ўласна мадэма ад іншых параметраў, якія ўплываюць на далёкасць сувязі, разгледзім раўнанне далёкасці [Калінін А.І., Чаранкова А.Л. Распаўсюджванне радыёхваль і праца радыёліній. Сувязь. Масква. 1971]
$$display$$ R=frac{3 cdot 10^8}{4 pi F}10^{frac{P_{TXdBm}+G_{TXdB}+L_{TXdB}+G_{RXdB}+L_{RXdB}+ |V|_{dB}-P_{RXdBm}}{20}},$$display$$
дзе
$inline$R$inline$ - шуканая далёкасць сувязі ў метрах;
$inline$F$inline$ - частата ў Гц;
$inline$P_{TXdBm}$inline$ - магутнасць перадатчыка мадэма ў дБм;
$inline$G_{TXdB}$inline$ - узмацненне антэны перадатчыка ў дб;
$inline$L_{TXdB}$inline$ — страты ў кабелі ад мадэма да антэны перадатчыка ў дб;
$inline$G_{RXdB}$inline$ - узмацненне антэны прымача ў дб;
$inline$L_{RXdB}$inline$ — страты ў кабелі ад мадэма да антэны прымача ў дб;
$inline$P_{RXdBm}$inline$ - адчувальнасць прымача мадэма ў дБм;
$inline$|V|_{dB}$inline$ - множнік паслаблення, які ўлічвае дадатковыя страты за кошт уплыву паверхні Зямлі, расліннасці, атмасферы і іншых фактараў у дб.
З раўнання далёкасці відаць, што далёкасць залежыць толькі ад двух параметраў мадэма: магутнасці перадатчыка $inline$P_{TXdBm}$inline$ і адчувальнасці прымача $inline$P_{RXdBm}$inline$, дакладней ад іх рознасці - энергетычнага бюджэту мадэма
$$display$$B_m=P_{TXdBm}-P_{RXdBm}.$$display$$
Астатнія параметры ў раўнанні далёкасці апісваюць умовы распаўсюджвання сігналу і параметры антэна-фідэрных прылад, г.зн. да мадэма дачынення не маюць.
Такім чынам, для таго, каб павялічыць далёкасць сувязі неабходна выбіраць мадэм з вялікім значэннем $inline$B_m$inline$. Павялічыць $inline$B_m$inline$ у сваю чаргу можна за рахунак павелічэння $inline$P_{TXdBm}$inline$ або за рахунак памяншэння $inline$P_{RXdBm}$inline$. У большасці выпадкаў распрацоўшчыкі БЛА шукаюць мадэм з вялікай магутнасцю перадатчыка і звяртаюць мала ўвагі на адчувальнасць прымача, хоць паступаць трэба з дакладнасцю да наадварот. Магутны бартавы перадатчык шырокапалоснага мадэма цягне за сабой узнікненне наступных праблем:
- высокае энергаспажыванне;
- неабходнасць астуджэння;
- пагаршэнне электрамагнітнай сумяшчальнасці (ЭМС) з астатнім бартавым абсталяваннем БЛА;
- нізкая энергетычная ўтоенасць.
Першыя дзве праблемы злучаны з тым, што сучасныя метады перадачы вялікіх аб'ёмаў інфармацыі па радыёканале, напрыклад OFDM, патрабуюць лінейнага перадатчыка. ККД сучасных лінейных радыёперадавальнікаў невысокі: 10-30%. Такім чынам, 70-90% каштоўнай энергіі крыніцы сілкавання БЛА пераўтворыцца ў цеплыню, якое трэба эфектыўна адводзіць ад мадэма, т. да. у адваротным выпадку ён выйдзе з ладу або яго выходная магутнасць зваліцца з-за перагрэву ў самы непадыходны момант. Напрыклад, перадатчык з магутнасцю 2 Вт будзе спажываць 6-20 Вт ад крыніцы харчавання, з якіх 4-18 Вт будуць пераўтвораны ў цяпло.
Энергетычная ўтоенасць радыёлінкі важная для спецыяльных і ваенных ужыванняў. Нізкая ўтоенасць азначае тое, што сігнал мадэма з адносна вялікай верагоднасцю выяўляецца выведнікам станцыі пастаноўкі перашкод. Адпаведна, верагоднасць прыгнечання радыёлінка з нізкай энергетычнай утоенасцю таксама вялікая.
Адчувальнасць прымача мадэма характарызуе яго здольнасць здабываць інфармацыю з прыманых сігналаў з зададзеным узроўнем якасці. Крытэры якасці могуць быць розныя. Для лічбавых сістэм сувязі часцей за ўсё выкарыстоўваюць верагоднасць памылкі на біт (bit error rate – BER) або верагоднасць памылкі ў інфармацыйным пакеце (frame error rate – FER). Уласна, адчувальнасць гэта і ёсць узровень таго самага сігналу з якога належыць атрымаць інфармацыю. Напрыклад, адчувальнасць −98 дБм пры BER=10−6 кажа аб тым, што з сігналу з узроўнем −98 дБм ці вышэй можна атрымаць інфармацыю з такім BER, а з сігналу з узроўнем, дапушчальны, −99 дБм ужо няма. Зразумела, зніжэнне якасці пры паніжэнні ўзроўня сігналу адбываецца паступова, але варта мець у выглядзе, што большасці сучасных мадэмаў уласцівы т. н. парогавы эфект пры якім зніжэнне якасці пры памяншэнні ўзроўню сігналу ніжэй адчувальнасці адбываецца вельмі хутка. Досыць зменшыць сігнал на 1-2 дб ніжэй адчувальнасці, каб BER павялічыўся да 10-1, а гэта азначае, што відэа з борта БЛА вы ўжо не ўбачыце. Парогавы эфект з'яўляецца прамым следствам тэарэмы Шэнана для канала з шумамі, яго немагчыма ўхіліць. Разбурэнне інфармацыі пры зніжэнні ўзроўню сігналу ніжэй адчувальнасці адбываецца з-за ўплыву шуму, які фармуецца ўнутры самога прымача. Унутраны шум прымача немагчыма цалкам ухіліць, але магчыма зменшыць яго ўзровень ці навучыцца эфектыўна здабываць інфармацыю з зашумленага сігналу. Вытворцы мадэмаў выкарыстоўваюць абодва гэтых падыходу, вырабляючы паляпшэнні ў ВЧ блоках прымача і ўдасканальваючы алгарытмы лічбавай апрацоўкі сігналаў. Паляпшэнне адчувальнасці прымача мадэма не прыводзіць да гэтак драматычнага павелічэння энергаспажывання і цеплавылучэнні, як павелічэнне магутнасці перадатчыка. Рост энергаспажывання і цеплавылучэнні, вядома, маецца, але ён даволі сціплы.
Рэкамендуецца наступны алгарытм выбару мадэма з пункта гледжання дасягнення патрабаванай далёкасці сувязі.
- Вызначыцца з велічынёй хуткасці перадачы даных.
- Выбраць мадэм з найлепшай адчувальнасцю для патрабаванай хуткасці.
- Вызначыць далёкасць сувязі разліковым шляхам або падчас эксперыменту.
- Калі далёкасць сувязі аказваецца менш неабходнай, то паспрабаваць выкарыстоўваць наступныя меры (размешчаны ў парадку памяншэння прыярытэту):
- паменшыць страты ў антэнных кабелях $inline$L_{TXdB}$inline$, $inline$L_{RXdB}$inline$, ужыўшы кабель з меншым пагонным згасаннем на працоўнай частаце і/ці паменшыўшы даўжыню кабеляў;
- павялічыць узмацненне антэн $inline$G_{TXdB}$inline$, $inline$G_{RXdB}$inline$;
- павялічыць магутнасць перадатчыка мадэма.
Значэнні адчувальнасці залежаць ад хуткасці перадачы дадзеных па правіле: вышэй хуткасць - горш адчувальнасць. Напрыклад, адчувальнасць −98 дБм для хуткасці 8 Мбіт/сек лепш, чым адчувальнасць −95 дБм для хуткасці 12 Мбіт/сек. Параўноўваць мадэмы па адчувальнасці можна толькі для аднолькавай хуткасці перадачы дадзеных.
Дадзеныя па магутнасці перадатчыка амаль заўсёды маюцца ў спецыфікацыях мадэмаў, а вось дадзеныя па адчувальнасці прымача далёка не заўсёды ці ў недастатковым аб'ёме. Як мінімум гэта нагода насцярожыцца, бо прыгожыя лічбы ці ледзь ёсць сэнс хаваць. Акрамя таго, не публікуючы дадзеныя аб адчувальнасці, вытворца пазбаўляе спажыўца магчымасці ацаніць далёкасць сувязі разліковым шляхам да пакупкі мадэма.
Максімальная хуткасць перадачы даных
Выбар мадэма па гэтым параметры адносна просты, калі патрабаванні па хуткасці дакладна вызначаны. Але існуюць і некаторыя нюансы.
Калі развязальная задача патрабуе забеспячэння максімальна магчымай далёкасці сувязі і пры гэтым ёсць магчымасць вылучыць досыць шырокую паласу частот для радыёлінка, то лепш выбіраць мадэм, які падтрымлівае шырокую паласу частот (bandwidth). Справа ў тым, што патрабаваную інфармацыйную хуткасць можна забяспечыць у адносна вузкай паласе паласе частот за кошт выкарыстання шчыльных відаў мадуляцыі (16QAM, 64QAM, 256QAM і т. д.), альбо ў шырокай паласе частот за кошт выкарыстання мадуляцыі нізкай шчыльнасці (BPSK, QPSK ). Выкарыстанне мадуляцыі нізкай шчыльнасці для такіх задач пераважней з-за больш высокай перашкодаўстойлівасці. Таму адчувальнасць прымача атрымліваецца лепш, адпаведна, павялічваецца энергетычны бюджэт мадэма і, як следства, далёкасць сувязі.
Часам вытворцы БЛА усталёўваюць інфармацыйную хуткасць радыёлінкі нашмат больш хуткасці крыніцы, літаральна ў 2 і больш разоў, аргументуючы гэта тым, што крыніцы тыпу відэакодэкаў маюць зменны бітрэйт і хуткасць мадэма павінна выбірацца з улікам максімальнай велічыні выкідаў бітрэйту. Далёкасць сувязі пры гэтым, натуральна, памяншаецца. Не варта карыстацца такім падыходам без крайняй неабходнасці. Большасць сучасных мадэмаў маюць ёмісты буфер у перадатчыку, здольны згладзіць выкіды бітрэйту без страт пакетаў. Таму запас у хуткасці больш за 25% не патрабуецца. Калі ж маюцца падставы меркаваць, што ў набываным мадэме ёмістасць буфера недастатковая і патрабуецца істотна большае павелічэнне хуткасці, то ад пакупкі такога мадэма лепш адмовіцца.
Затрымка ў перадачы даных
Пры адзнацы гэтага параметру важна падзяляць затрымку, якая адносіцца да перадачы дадзеных праз радыёлінк ад затрымкі, стваранай прыладай кадавання/дэкадаванні крыніцы інфармацыі, напрыклад відэакодэка. Затрымка ў радыёлінцы складаецца з 3-х велічынь.
- Затрымка за кошт апрацоўкі сігналу ў перадатчыку і прымачы.
- Затрымка за рахунак распаўсюджвання сігналу ад перадатчыка да прымача.
- Затрымка за кошт буферызацыі дадзеных у перадатчыку ў дуплексных мадэмах з часовым падзелам (TDD – time division duplex).
Затрымка тыпу 1 па досведзе аўтара знаходзіцца ў дыяпазоне ад дзясяткаў мікрасекунд да адной мілісекунды. Затрымка тыпу 2 залежыць ад далёкасці сувязі, напрыклад, для 100 км лінка яна роўная 333 мкс. Затрымка тыпу 3 залежыць ад даўжыні TDD фрэйма і ад стаўлення працягласці цыклу перадачы да агульнай працягласці фрэйма і можа змяняцца ў межах ад 0 да працягласці фрэйма, т. е. уяўляе сабою выпадковую велічыню. Калі перадаваемы інфармацыйны пакет апынуўся на ўваходзе перадатчыка ў момант знаходжання мадэма ў цыкле перадачы, то пакет будзе перададзены ў эфір з нулявой затрымкай тыпу 3. Калі ж пакет крыху запознены і ўжо пачаўся цыкл прыёму, то ён будзе затрыманы ў буферы перадатчыка на працягласць цыклу прыёму . Тыповыя значэнні даўжынь TDD фрэйма складаюць ад 2 да 20 мс, адпаведна, затрымка тыпу 3 у найгоршым выпадку не перавысіць 20 мс. Такім чынам, сумарная затрымка ў радыёлінцы будзе знаходзіцца ў межах 3-21 мс.
Найлепшы спосаб пазнаць затрымку ў радыёлінцы гэта натурны эксперымент з выкарыстаннем утыліт для адзнакі характарыстак сеткі. Вымяраць затрымку метадам запыт-адказ не рэкамендуецца, бо затрымка ў прамым і зваротным кірунках можа быць неаднолькавая для TDD мадэмаў.
Маса-габарытныя параметры
Выбар бартавога блока мадэма па гэтым крытэры не патрабуе асаблівых каментароў: чым менш і лягчэй - тым лепш. Не забывайце таксама аб неабходнасці астуджэння бартавога блока, могуць запатрабавацца дадатковыя радыятары, адпаведна, вага і габарыты таксама могуць павялічыцца. Перавага тут трэба аддаваць лёгкім, малагабарытным блокам з малым энергаспажываннем.
Для наземнага блока маса-габарытныя параметры не гэтак крытычныя. На першы план выходзіць зручнасць выкарыстання і ўстаноўкі. Наземны блок павінен уяўляць сабою надзейна абароненае ад вонкавых уздзеянняў прылада з зручнай сістэмай мацавання да шчоглы ці штатыва. Добры варыянт калі наземны блок інтэграваны ў адным корпусе з антэнай. У ідэале наземны блок павінен злучацца з кіравальнай сістэмай праз адзін зручны раздым. Гэта зберажэ вас ад моцных слоў калі запатрабуецца праводзіць працы па разгортванні пры тэмпературы -20 град.
Патрабаванні па харчаванні
Бартавыя блокі, як правіла, выпускаюць з падтрымкай шырокага дыяпазону сілкавальных высілкаў, напрыклад 7-30 У, што перакрывае большую частку варыянтаў напругі ў энергетычнай сетцы БЛА. Калі ў вас ёсць магчымасць выбару з некалькіх сілкавальных высілкаў, то аддавайце перавагу найменшаму значэнню сілкавальнай напругі. Як правіла, унутранае сілкаванне мадэмаў вырабляецца ад высілкаў 3.3 і 5.0 У праз другасныя крыніцы сілкавання. Эфектыўнасць гэтых другасных крыніц харчавання тым вышэй, чым менш рознасць уваходнай і ўнутранай напругі мадэма. Падвышаная эфектыўнасць азначае памяншэнне энергаспажывання і цеплавылучэнні.
Наземныя блокі, наадварот, павінны падтрымліваць сілкаванне ад крыніцы з адносна высокай напругай. Гэта дазваляе ўжыць сілкавальны кабель з невялікім перасекам, што памяншае масу і спрашчае ўсталёўку. Пры іншых роўных умовах аддавайце перавагу наземным блокам з падтрымкай PoE (Power over Ethernet). У гэтым выпадку для злучэння наземнага блока з кіравальнай станцыяй запатрабуецца ўсяго адзін Ethernet кабель.
Асобны канал кіравання/тэлеметрыі
Важная магчымасць у тых выпадках калі на БЛА не застаецца месцы для ўстаноўкі асобнага камандна-тэлеметрычнага мадэма. Калі ж месца ёсць, то асобны канал кіравання/тэлеметрыі шырокапалоснага мадэма можна выкарыстоўваць у якасці рэзервовага. Пры выбары мадэма з гэтай опцыяй звернеце ўвагу на тое, каб мадэм падтрымліваў патрэбны пратакол для сувязі з БЛА (MAVLink або прапрыетарны) і на магчымасць мультыплексавання дадзеных канала кіравання/тэлеметрыі ў зручны інтэрфейс на наземнай станцыі (НС). Напрыклад, бартавы блок шырокапалоснага мадэма падлучаецца да аўтапілота праз інтэрфейс тыпу RS232, UART або CAN, а наземны блок падлучаецца да кіраўніка кампутара праз інтэрфейс Ethernet па якім неабходна забяспечыць абмен камандна-тэлеметрычнай і відэа інфармацыяй. У гэтым выпадку мадэм павінен умець мультыплексаваць камандна-тэлеметрычны струмень паміж інтэрфейсамі RS232, UART ці CAN бартавога блока і інтэрфейсам Ethernet наземнага блока.
Іншыя параметры на якія трэба звярнуць увагу
Наяўнасць дуплекснага рэжыму. Шырокапалосныя мадэмы для БЛА падтрымліваюць альбо сімплексны, альбо дуплексны рэжымы працы. У сімплексным рэжыме дапускаецца перадача даных толькі ў напрамку ад БЛА да НС, а ў дуплексным - у абедзвюх напрамках. Як правіла, сімплексныя мадэмы маюць убудаваны відэакодэк і прызначаны для працы з відэакамерамі, якія не маюць відэакодэка. Для падлучэння да IP камеры або да любых іншых прылад, якія патрабуюць IP злучэнні, сіммплексны мадэм не прыдатны. Наадварот, дуплексны мадэм, як правіла, прызначаны для злучэння бартавой IP сеткі БЛА з IP сеткай НС, т. е. падтрымлівае IP камеры і іншыя IP прылады, але можа не мець убудаванага відэакодэка, т. к. IP відэакамеры, як правіла, маюць свой відэакодэк. Падтрымка інтэрфейсу Ethernet магчымая толькі ў дуплексных мадэмах.
Разнесены прыём (RX diversity). Наяўнасць дадзенай магчымасці абавязковая для забеспячэння бесперапыннай сувязі на ўсёй дыстанцыі палёту. Пры распаўсюджванні над паверхняй Зямлі радыёхвалі прыходзяць у кропку прыёму двума прамянямі: па прамым шляху і з адлюстраваннем ад паверхні. Калі складанне хваль двух прамянёў адбываецца ў фазе, тое поле ў кропцы прыёму ўзмацняецца, а калі ў супрацьфазе, тое саслабляецца. Паслабленне можа быць вельмі істотным - аж да поўнага знікнення сувязі. Наяўнасць на НС двух антэн, размешчаных на рознай вышыні, дапамагае вырашыць гэтую праблему, т. к. калі ў месцы размяшчэння адной антэны прамяні складаюцца ў супрацьфазе, то ў месцы размяшчэння іншай - не. У выніку можна дабіцца ўстойлівай сувязі на працягу ўсёй дыстанцыі.
Падтрымліваюцца сеткавыя тапалогіі. Пажадана выбіраць мадэм, які забяспечвае падтрымку не толькі тапалогіі кропка-кропка (point-to-point – PTP), але і тапалогій кропка-шмат кропак (point-to-multipoint – PMP) і рэтрансляцыя (relay, repeater). Выкарыстанне рэтрансляцыі праз дадатковы БЛА дазваляе істотна пашырыць зону дзеяння асноўнага БЛА. Падтрымка PMP дазволіць атрымліваць інфармацыю адначасова ад некалькіх БЛА на адну НС. Звярніце таксама ўвагу, што падтрымка PMP і рэтрансляцыі запатрабуе павелічэння прапускной здольнасці мадэма ў параўнанні са выпадкам сувязі з адным БЛА. Таму для гэтых рэжымаў рэкамендуецца выбіраць мадэм з падтрымкай шырокай паласы частот (не менш за 15-20 Мгц).
Наяўнасць сродкаў павышэння памехаабароненасці. Карысная опцыя, улічваючы напружаную перашкодавую абстаноўку ў месцах выкарыстання БЛА. Пад памехаабароненасцю разумеюць здольнасць сістэмы сувязі выконваць сваю функцыю пры наяўнасці ў канале сувязі перашкод штучнага ці натуральнага паходжання. Для барацьбы з перашкодамі існуе два падыходы. Падыход 1: спраектаваць прымач мадэма так, каб ён мог упэўнена прымаць інфармацыю нават пры наяўнасці перашкоды ў паласе канала сувязі коштам некаторага памяншэння хуткасці перадачы інфармацыі. Падыход 2: здушыць ці прыслабіць перашкоду на ўваходзе прымача. Прыкладамі рэалізацыі першага падыходу з'яўляюцца сістэмы пашырэння спектру, а менавіта: скокі па частаце (frequency hopping - FH), пашырэнне спектру псеўдавыпадковай паслядоўнасцю (direct sequence spread spectrum - DSSS) або іх гібрыд. Тэхналогія FH атрымала шырокае распаўсюджванне ў каналах кіравання БЛА з-за невялікай велічыні патрабаванай хуткасці перадачы даных у такім канале сувязі. Напрыклад, для хуткасці 16 кбіт/сек у паласе 20 Мгц можна арганізаваць каля 500 частотных пазіцый, што дазваляе надзейна абараніцца ад вузкапалосных перашкод. Ужыванне FH для шырокапалоснага канала сувязі праблематычна з-за атрымліваецца занадта вялікай паласы частот. Напрыклад, для атрымання 500 частотных пазіцый пры працы з сігналам з шырынёй паласы 4 Мгц запатрабуецца 2 Ггц вольнай паласы! Занадта шмат, каб быць рэальнасцю. Выкарыстанне DSSS для шырокапалоснага канала сувязі з БЛА больш актуальна. У гэтай тэхналогіі кожны інфармацыйны біт дублюецца адначасова на некалькіх (ці нават на ўсіх) частотах у паласе сігналу і пры наяўнасці вузкапалоснай перашкоды можа быць вылучаны з участкаў спектру не здзіўленых перашкодай. Выкарыстанне DSSS, як, зрэшты, і FH, мае на ўвазе, што пры з'яўленні перашкоды ў канале запатрабуецца паніжэнне хуткасці перадачы дадзеных. Тым не менш відавочна, што лепш атрымліваць з борта БЛА відэа ў меншым дазволе, чым увогуле нічога. У падыходзе 2 выкарыстоўваецца той факт, што перашкода, у адрозненне ад унутранага шуму прымача, паступае ў радыёлінк звонку і, пры наяўнасці ў складзе мадэма вызначаных сродкаў, можа быць задушана. Падаўленне перашкоды магчыма калі яна лакалізавана ў спектральнай, часовай або прасторавай абласцях. Напрыклад, вузкапалосная перашкода лакалізавана ў спектральнай вобласці і яе можна «выразаць» са спектру пры дапамозе спецыяльнага фільтра. Аналагічна, імпульсная перашкода лакалізаваная ў часовай вобласці, для яе прыгнечання выдаляюць здзіўлены ўчастак з уваходнага сігналу прымача. Калі перашкода не з'яўляецца вузкапалоснай ці імпульснай, то для яе прыгнечання можна выкарыстаць прасторавы падушальнік, т. да. у прыёмную антэну перашкода пападае ад крыніцы з вызначанага кірунку. Калі ў кірунку на крыніцу перашкод размясціць нуль дыяграмы скіраванасці прыёмнай антэны, то перашкода будзе задушана. Такія сістэмы завуць сістэмамі адаптыўнага кіравання дыяграмай скіраванасці (adaptive beamforming & beam nulling).
Выкарыстоўваны радыёпратакол. Вытворцы мадэмаў могуць выкарыстоўваць стандартны (WiFi, DVB-T), альбо прапрыетарны радыёпратакол. Гэты параметр рэдка паказваюць у спецыфікацыях. На выкарыстанне DVB-T ўскосна паказваюць падтрымоўваныя палосы частот 2/4/6/7/8, часам 10 Мгц і згадка ў тэксце спецыфікацыі тэхналогіі COFDM (coded OFDM) у якой OFDM выкарыстоўваецца сумесна з перашкодаўстойлівым кадаваннем. Адначасна заўважым, што COFDM з'яўляецца чыста рэкламным слоганам і не валодае якія-небудзь перавагамі перад OFDM, т. к. OFDM без перашкодаўстойлівага кадавання на практыку ніколі не ўжываецца. Стаўце знак роўнасці паміж COFDM і OFDM калі бачыце гэтыя абрэвіятуры ў спецыфікацыях радыёмадэмаў.
Мадэмы, якія выкарыстоўваюць стандартны пратакол, як правіла, пабудаваны на базе спецыялізаванага чыпа (WiFi, DVB-T), які працуе ў звязку з мікрапрацэсарам. Ужыванне спецыялізаванага чыпа здымае з вытворцы мадэма шмат галаўнога болю, злучанай з распрацоўкай, мадэляваннем, рэалізацыяй і тэставаннем уласнага радыёпратакола. Мікрапрацэсар выкарыстоўваецца для надання мадэму неабходнага функцыяналу. Такія мадэмы валодаюць наступнымі добрымі якасцямі.
- Нізкая цана.
- Добрыя маса-габарытныя параметры.
- Нізкае энергаспажыванне.
Недахопы таксама ёсць.
- Немагчымасць змяніць характарыстыкі радыёінтэрфейсу шляхам змены прашыўкі.
- Невысокая стабільнасць паставак у доўгатэрміновай перспектыве.
- Абмежаваныя магчымасці ў прадастаўленні кваліфікаванай тэхнічнай падтрымкі пры рашэнні нестандартных задач.
Невысокая стабільнасць паставак абумоўленая тым, што вытворцы чыпаў арыентуюцца ў першую чаргу на масавыя рынкі збыту (тэлевізары, кампутары і г.д.). Вытворцы мадэмаў для БЛА для іх не з'яўляюцца прыярытэтнымі і яны не могуць ніяк паўплываць на рашэнне вытворцы чыпа аб спыненні выпуску без адэкватнай замены на іншы прадукт. Гэтую асаблівасць узмацняе тэндэнцыя пакавання радыёінтэрфейсаў у спецыялізаваныя мікрасхемы тыпу "сістэмы на крышталі" (System on Chip – SoC) у сувязі з чым асобныя чыпы радыёінтэрфейсаў паступова вымываюцца з рынку паўправаднікоў.
Абмежаваныя магчымасці ў прадастаўленні тэхнічнай падтрымкі абумоўлены тым, што каманды распрацоўшчыкаў мадэмаў на аснове стандартнага радыёпратакола добра ўкамплектаваны спецыялістамі перш за ўсё па электроніцы і ЗВЧ тэхніцы. Спецыялістаў па радыёсувязі там можа не быць зусім, бо для іх не існуе задач, якія патрабуюць рашэнні. Таму вытворцы БЛА, якія шукаюць рашэнні нетрывіяльных задач радыёсувязі, могуць аказацца расчараваныя ў плане кансультацый і тэхнічнай дапамогі.
Мадэмы, якія выкарыстоўваюць прапрыетарны радыёпратакол, будуюцца на базе ўніверсальных чыпаў аналагавай і лічбавай апрацоўкі сігналаў. Стабільнасць паставак такіх чыпаў вельмі высокая. Праўда, і кошт таксама высокая. Такія мадэмы валодаюць наступнымі добрымі якасцямі.
- Шырокія магчымасці адаптацыі мадэма пад патрэбы заказчыка, у тым ліку адаптацыю радыёінтэрфейсу шляхам змены прашыўкі.
- Дадатковыя магчымасці радыёінтэрфейсу, цікавыя для прымянення ў БЛА і адсутныя ў мадэмах, пабудаваных на базе стандартных радыёпратаколаў.
- Высокая стабільнасць паставак, у т.л. у доўгатэрміновай перспектыве.
- Высокі ўзровень тэхнічнай падтрымкі, у тым ліку рашэнне нестандартных задач.
Недахопы.
- Высокі кошт.
- Маса-габарытныя параметры могуць быць горш, чым у мадэмаў на стандартных радыёпратаколах.
- Падвышанае энергаспажыванне блока лічбавай апрацоўкі сігналаў.
Тэхнічныя дадзеныя некаторых мадэмаў для БЛА
У Табліцы прыведзены тэхнічныя параметры некаторых мадэмаў для БЛА, якія ёсць на рынку.
Звярніце ўвагу на тое, што хоць мадэм 3D Link мае найменшую магутнасць перадатчыка ў параўнанні з мадэмамі Picoradio OEM і J11 (25 дБм супраць 27-30 дБм), энергетычны бюджэт 3D Link вышэй, чым у гэтых мадэмаў, за кошт высокай адчувальнасці прымача (пры аднолькавай хуткасці перадачы дадзеных у параўноўваных мадэмаў). Такім чынам, далёкасць сувязі пры выкарыстанні 3D Link будзе больш пры лепшай энергетычнай утоенасці.
Табліца. Тэхнічныя дадзеныя некаторых шырокапалосных мадэмаў для БЛА і робататэхнікі
Параметр
(выканана на модулі ад Microhard)
(гл. таксама )
Вытворца, краіна
Geoscan, РФ
Mobilicom, Ізраіль
Airborne Innovations, Канада
DTC, Вялікабрытанія
Redess, Кітай
Далёкасць сувязі [км] 20-60
5
няма *
няма *
10-20
Хуткасць [Мбіт/сек] 0.023-64.9
1.6-6
0.78-28
0.144-31.668
1.5-6
Затрымка перадачы даных [мс] 1-20
25
няма *
15-100
15-30
Габарыты бартавога блока ДхШхВ [мм] 77х45х25
74х54х26
40х40х10 (без корпуса)
67х68х22
76х48х20
Маса бартавога блока [грам] 89
105
17.6/XNUMX (без корпуса)
135
88
Інфармацыйныя інтэрфейсы
Ethernet, RS232, CAN, USB
Ethernet, RS232, USB (опцыя)
Ethernet, RS232/UART
HDMI, AV, RS232, USB
HDMI, Ethernet, UART
Сілкаванне бартавога блока [Вольт / Ват] 7-30/6.7
7−26/н/д*
5-58/4.8
5.9-17.8/4.5-7
7-18/8
Харчаванне наземнага блока [Вольт/Ват] 18−75або PoE/7
7−26/н/д*
5-58/4.8
6-16/8
7-18/5
Магутнасць перадатчыка [дБм] 25
няма *
27-30
20
30
Адчувальнасць прымача [дБм] (для хуткасці [Мбіт/сек])
−122(0.023) −101(4.06) −95.1(12.18) −78.6(64.96)
−101(н/д*)
−101(0.78) −96(3.00) −76(28.0)
−95(н/д*) −104(н/д*)
−97(1.5) −94(3.0) −90(6.0)
Энергетычны бюджэт мадэма [дБ] (для хуткасці [Мбіт/сек])
147(0.023) 126(4.06) 120.1(12.18) 103.6(64.96)
няма *
131(0.78) 126(3.00) 103(28.0)
няма *
127 (1.5) 124 (3.0) 120 (6.0)
Падтрымліваюцца палосы частот [Мгц] 4-20
4.5; 8.5
2; 4; 8
0.625; 1.25; 2.5; 6; 7; 8 год
2; 4; 8
Сімплекс/дуплекс
дуплекс
дуплекс
дуплекс
Сімплекс
дуплекс
Падтрымка разнесенага прыёму
ды
ды
ды
ды
ды
Асобны канал для кіравання/тэлеметрыі
ды
ды
ды
няма
ды
Падтрымліваюцца пратаколы кіравання БЛА ў канале кіравання/ тэлеметрыі
MAVLink, прапрыетарныя
MAVLink, прапрыетарныя
няма
няма
Спасылка на MAV
Падтрымка мультыплексавання ў канале кіравання/тэлеметрыі
ды
ды
няма
няма
няма *
Сеткавыя тапалогіі
PTP, PMP, relay
PTP, PMP, relay
PTP, PMP, relay
PTP
PTP, PMP, relay
Сродкі павышэння памехаабароненасці
DSSS, падаўшчыкі вузкапалосных і імпульсных перашкод
няма *
няма *
няма *
няма *
Радыёпратакол
прапрыетарны
няма *
няма *
DVB-T
няма *
* н / д - няма дадзеных.
Пра аўтара
Аляксандр Смарадзінаў [[электронная пошта абаронена]] з'яўляецца вядучым спецыялістам ТАА «Геаскан» у галіне бесправадной сувязі. З 2011 года па цяперашні час ён займаецца распрацоўкай радыёпратаколаў і алгарытмаў апрацоўкі сігналаў для шырокапалосных радыёмадэмаў рознага прызначэння, а таксама рэалізацыяй распрацаваных алгарытмаў на базе мікрасхем праграмуемай логікі. У сферу інтарэсаў аўтара ўваходзіць распрацоўка алгарытмаў сінхранізацыі, адзнакі ўласцівасцяў канала, мадуляцыі/дэмадуляцыі, перашкодаўстойлівага кадавання, а таксама некаторых алгарытмаў узроўня доступу да асяроддзя (MAC). Да далучэння да Геаскан аўтар працаваў у розных арганізацыях, займаючыся распрацоўкай нестандартных прылад бесправадной сувязі. З 2002 па 2007 год ён працаваў у ТАА "Пратэй" на пазіцыі вядучага спецыяліста па распрацоўцы сістэм сувязі на базе стандарту IEEE802.16 (WiMAX). З 1999 па 2002 год аўтар займаўся распрацоўкай алгарытмаў перашкодаўстойлівага кадавання і мадэляваннем трас радыёліній у ФГУП ЦНДІ "Граніт". Аўтар атрымаў ступень кандыдата тэхнічных навук ад Санкт-Пецярбургскага ўніверсітэта аэракасмічнага прыборабудавання ў 1998 годзе і ступень радыёінжынера ад таго ж універсітэта ў 1995 годзе. Аляксандр з'яўляецца дзейным членам IEEE і IEEE Communications Society.
Крыніца: habr.com