A sfida di trasmette grandi quantità di dati da un veiculu aereo senza pilota (UAV) o robotica di terra ùn hè micca pocu cumuni in l'applicazioni muderne. Questu articulu discute i criteri di selezzione per i modem di banda larga è i prublemi cunnessi. L'articulu hè statu scrittu per UAV è sviluppatori di robotica.
Criteriumi di scelta
I criterii principali per sceglie un modem di banda larga per UAV o robotica sò:
- Gamma di cumunicazione.
- Tassa massima di trasferimentu di dati.
- Ritardo in a trasmissione di dati.
- Paràmetri di pesu è dimensioni.
- Interfacce d'infurmazioni supportate.
- Esigenze nutrizionali.
- Canale di cuntrollu / telemetria separatu.
Gamma di cumunicazione
A gamma di cumunicazione dipende micca solu di u modem, ma ancu di l'antenne, i cavi di l'antenna, e cundizioni di propagazione di l'onda radio, l'interferenza esterna è altre ragioni. Per separà i paràmetri di u modem stessu da l'altri paràmetri chì affettanu a gamma di cumunicazione, cunzidira l'equazione di u range [Kalinin A.I., Cherenkova E.L. Propagazione di onde radiu è funziunamentu di ligami radio. Cunnessione. Mosca. 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}},$$display$$
induve
$inline$R$inline$ - intervallu di cumunicazione necessariu in metri;
$inline$F$inline$ — frequenza in Hz;
$inline$P_{TXdBm}$inline$ - putenza di trasmettitore di modem in dBm;
$inline$G_{TXdB}$inline$ - guadagnu di l'antenna di trasmettitore in dB;
$inline$L_{TXdB}$inline$ - perdite in u cable da u modem à l'antenna di trasmettitore in dB;
$inline$G_{RXdB}$inline$ - guadagnu di l'antenna di u ricevitore in dB;
$inline$L_{RXdB}$inline$ - perdite in u cable da u modem à l'antenna di u receptore in dB;
$inline$P_{RXdBm}$inline$ - sensibilità di u modem ricevitore in dBm;
$inline$|V|_{dB}$inline$ hè un fattore d'attenuazione chì piglia in contu e perdite supplementari per l'influenza di a superficia di a Terra, a vegetazione, l'atmosfera è altri fattori in dB.
Da l'equazione di gamma, hè chjaru chì u range dipende solu da dui paràmetri di u modem: a putenza di trasmettitore $inline$P_{TXdBm}$inline$ è a sensibilità di u ricevitore $inline$P_{RXdBm}$inline$, o piuttostu nantu à a so differenza. - u bilanciu energeticu di u modem
$$display$$B_m=P_{TXdBm}-P_{RXdBm}.$$display$$
I paràmetri rimanenti in l'equazioni di gamma descrizanu e cundizioni di propagazione di u signale è i paràmetri di i dispositi di l'antenna-feeder, i.e. ùn anu nunda di fà cù u modem.
Dunque, per aumentà a gamma di cumunicazione, avete bisognu di sceglie un modem cù un grande valore $inline$B_m$inline$. À u turnu, $inline$B_m$inline$ pò esse aumentatu aumentendu $inline$P_{TXdBm}$inline$ o diminuendu $inline$P_{RXdBm}$inline$. In a maiò parte di i casi, i sviluppatori di UAV cercanu un modem cù una alta putenza di trasmettitore è prestanu pocu attenzione à a sensibilità di u receptore, ancu s'ellu ci vole à fà esattamente u cuntrariu. Un putente trasmettitore à bordu di un modem di banda larga implica i seguenti prublemi:
- altu cunsumu di energia;
- u bisognu di rinfriscà;
- deterioramentu di a cumpatibilità elettromagnetica (EMC) cù altri equipaghji di bordu di u UAV;
- bassu sicretu energeticu.
I primi dui prublemi sò ligati à u fattu chì i metudi muderni di trasmissione di grande quantità di informazioni nantu à un canali radio, per esempiu OFDM, necessitanu. linéaire trasmettitore. L'efficienza di i trasmettitori radio lineari muderni hè bassu: 10-30%. Cusì, u 70-90% di l'energia preziosa di l'alimentazione UAV hè cunvertita in calore, chì deve esse sguassatu efficacemente da u modem, altrimenti fallarà o a so putenza di output falà per via di u surriscaldamentu in u mumentu più inopportunu. Per esempiu, un trasmettitore 2 W tirarà 6-20 W da l'alimentazione, di quale 4-18 W seranu cunvertiti in calore.
L'energia furtiva di un ligame radio hè impurtante per applicazioni speciali è militari. Low stealth significa chì u signale di modem hè rilevatu cù una probabilità relativamente alta da u ricevitore di ricunniscenza di a stazione di jamming. In cunsiquenza, a probabilità di suppressione un ligame radio cù stealth di bassa energia hè ancu alta.
A sensibilità di un receptore modem carattarizeghja a so capacità di estrae l'infurmazioni da i signali ricevuti cù un livellu di qualità. I criterii di qualità pò varià. Per i sistemi di cumunicazione digitale, a probabilità di un errore di bit (bit error rate - BER) o a probabilità di un errore in un pacchettu d'infurmazioni (frame error rate - FER) hè più spessu usata. In realtà, a sensibilità hè u livellu di u signalu stessu da quale l'infurmazioni deve esse estratti. Per esempiu, a sensibilità di -98 dBm cù BER = 10-6 indica chì l'infurmazioni cun un tali BER pò esse estratti da un signalu cù un livellu di -98 dBm o più altu, ma l'infurmazioni cù un livellu di, dì, -99 dBm pò esse. ùn esse più estratti da un signalu cù un livellu di, dì, -1 dBm. Di sicuru, a diminuzione di a qualità cum'è u nivellu di u signale diminuite si trova gradualmente, ma vale a pena tene in mente chì a maiò parte di i modem muderni anu u cusì chjamatu. Effettu di soglia in quale una diminuzione di a qualità quandu u livellu di u signale diminuisce sottu a sensibilità si trova assai rapidamente. Hè abbastanza per riduce u signale da 2-10 dB sottu a sensibilità per u BER per aumentà à 1-XNUMX, chì significa chì ùn vi vede più video da u UAV. L'effettu di u sogliu hè una cunsequenza diretta di u tiorema di Shannon per un canale rumoroso; ùn pò esse eliminatu. A distruzzione di l'infurmazioni quandu u nivellu di u signale diminuite sottu à a sensibilità hè dovuta à l'influenza di u rumore chì hè furmatu in u ricevitore stessu. U rumore internu di un receptore ùn pò micca esse eliminatu cumplettamente, ma hè pussibule di riduce u so livellu o amparà à estrattà efficaemente l'infurmazioni da un signale rumoroso. I pruduttori di modem utilizanu questi dui approcci, facendu migliure à i blocchi RF di u ricevitore è migliurà l'algoritmi di trasfurmazioni di signali digitale. A migliurà a sensibilità di u receptore modem ùn porta micca à un aumentu cusì drammaticu di u cunsumu di energia è di dissipazione di calore cum'è l'aumentu di a putenza di trasmettitore. Ci hè, sicuru, un aumentu di u cunsumu d'energia è a generazione di calore, ma hè abbastanza modesta.
L'algoritmu di selezzione di modem seguente hè cunsigliatu da u puntu di vista di ottene a gamma di cumunicazione necessaria.
- Decide nantu à a tarifa di trasferimentu di dati.
- Sceglite un modem cù a megliu sensibilità per a velocità necessaria.
- Determina a gamma di cumunicazione per calculu o esperimentu.
- Se a distanza di cumunicazione hè menu di ciò chì hè necessariu, pruvate d'utilizà e seguenti misure (disposti in ordine di priorità decrescente):
- riduce e perdite in i cavi d'antenna $inline$L_{TXdB}$inline$, $inline$L_{RXdB}$inline$ usendu un cable cù attenuazione lineale più bassa à a freccia di u funziunamentu è / o riducendu a lunghezza di i cavi;
- cresce u guadagnu di l'antenna $inline$G_{TXdB}$inline$, $inline$G_{RXdB}$inline$;
- aumentà a putenza di u trasmettitore di u modem.
I valori di sensibilità dipendenu da a tarifa di trasferimentu di dati secondu a regula: più veloce - peghju sensibilità. Per esempiu, -98 dBm sensibilità per 8 Mbps hè megliu cà -95 dBm sensibilità per 12 Mbps. Pudete paragunà i modem in termini di sensibilità solu per a stessa velocità di trasferimentu di dati.
I dati nantu à a putenza di u trasmettitore sò quasi sempre dispunibili in e specificazioni di modem, ma i dati nantu à a sensibilità di u receptore ùn sò micca sempre dispunibili o sò insufficiente. À u minimu, questu hè un mutivu per esse attentu, postu chì i belli numeri ùn anu micca sensu per ammuccià. Inoltre, per ùn publicà micca e dati di sensibilità, u fabricatore priva u cunsumadore di l'uppurtunità di stimà a gamma di cumunicazione per calculu. à acquisti di modem.
Velocità massima di baud
A selezzione di un modem basatu annantu à stu paràmetru hè relativamente simplice se i requisiti di velocità sò chjaramente definiti. Ma ci sò qualchi sfumature.
Se u prublema chì hè risolta hè bisognu di assicurà a massima gamma di cumunicazione pussibule è à u stessu tempu hè pussibule attribuisce una banda di freccia abbastanza larga per un ligame radio, allora hè megliu sceglie un modem chì sustene una banda di freccia larga (larghezza di banda). U fattu hè chì a velocità di l'infurmazione necessaria pò esse ottenuta in una banda di frequenza relativamente stretta utilizendu tipi densi di modulazione (16QAM, 64QAM, 256QAM, etc.), o in una banda di frequenza larga cù modulazione di bassa densità (BPSK, QPSK). ). L'usu di a modulazione di bassa densità per tali compiti hè preferibile per via di a so immunità di rumore più altu. Per quessa, a sensibilità di u receptore hè megliu; per quessa, u budget di l'energia di u modem aumenta è, in u risultatu, a gamma di cumunicazione.
A volte i pruduttori di UAV stabiliscenu a velocità di l'infurmazioni di u ligame radio assai più altu ch'è a velocità di a fonte, littiralmenti 2 o più volte, argumentendu chì e fonti cum'è i codecs video anu un bitrate variabile è a velocità di u modem deve esse sceltu tenendu in contu u valore massimu. di emissioni di bitrate. In questu casu, a gamma di cumunicazione naturalmente diminuisce. Ùn avete micca aduprà stu approcciu salvu s'ellu hè assolutamente necessariu. A maiò parte di i modem muderni anu un grande buffer in u trasmettitore chì ponu allisà i picchi di bitrate senza perdita di pacchetti. Dunque, una riserva di velocità di più di 25% ùn hè micca necessariu. Se ci hè ragiuni per crede chì a capacità di buffer di u modem acquistatu hè insufficiente è hè necessariu un incrementu significativamente più grande di a velocità, allora hè megliu ricusà di cumprà un tali modem.
ritardu di trasferimentu di dati
Quandu evaluate stu paràmetru, hè impurtante separà u ritardu assuciatu cù a trasmissione di dati nantu à u ligame radio da u ritardu creatu da u dispusitivu di codificazione / decodificazione di a fonte d'infurmazioni, cum'è un codec video. U ritardu in u ligame radio hè custituitu da 3 valori.
- Ritardo per via di u processu di signale in u trasmettitore è u ricevitore.
- Ritardo dovutu à a propagazione di u signale da u trasmettitore à u ricevitore.
- Ritardo per via di buffering di dati in u trasmettitore in modem duplex à divisione di u tempu (TDD).
A latenza di u tipu 1, in l'esperienza di l'autore, varieghja da decine di microsecondi à un millisecondu. U ritardu di u tipu 2 dipende da a gamma di cumunicazione, per esempiu, per un ligame di 100 km hè 333 μs. U ritardu di u tipu 3 dipende da a durata di u quadru TDD è da u rapportu di a durata di u ciculu di trasmissione à a durata di u quadru tutale è pò varià da 0 à a durata di u quadru, vale à dì chì hè una variabile aleatoria. Se u pacchettu di l'infurmazioni trasmessi hè in l'input di trasmettitore mentre u modem hè in u ciculu di trasmissione, u pacchettu serà trasmessu in l'aria cù u tipu di ritardu zero 3. Se u pacchettu hè un pocu tardu è u ciculu di ricezione hà digià principiatu, allora. serà ritardatu in u buffer di trasmettitore per a durata di u ciclu di ricezione. Lunghezza tipica di i frames TDD varianu da 2 à 20 ms, cusì u peghju ritardu di u tipu 3 ùn supererà micca 20 ms. Cusì, u ritardu tutale in u ligame radio sarà in a gamma di 3-21 ms.
U megliu modu per sapè u ritardu in un ligame radiu hè un esperimentu à scala cumpleta cù utilità per evaluà e caratteristiche di a rete. A misurazione di ritardu utilizendu u metudu di dumanda-risposta ùn hè micca cunsigliatu, postu chì u ritardu in a direzzione avanti è inversa pò esse micca listessu per i modem TDD.
Paràmetri di pesu è dimensioni
A scelta di una unità di modem à bordu secondu stu criteriu ùn hà micca bisognu di cumenti speciali: u più chjucu è liggeru u megliu. Ùn vi scurdate ancu di a necessità di rinfriscà l'unità di bordu; radiatori supplementari ponu esse richiesti, è per quessa, u pesu è e dimensioni pò ancu aumentà. A preferenza quì deve esse data à unità di luce, di piccula dimensione cù un cunsumu d'energia bassu.
Per una unità basata in terra, i paràmetri massa-dimensionali ùn sò micca cusì critichi. A facilità d'usu è di stallazione vene in prima. L'unità di terra deve esse un dispositivu prutettu in modu affidabile da l'influenzi esterni cù un sistema di muntatura cunvene à un mastru o tripode. Una bona opzione hè quandu l'unità di terra hè integrata in a listessa casa cù l'antenna. Ideale, l'unità di terra deve esse cunnessa à u sistema di cuntrollu per mezu di un cunnessu convenientu. Questu vi salverà da e parolle forti quandu avete bisognu di fà u travagliu di implementazione à una temperatura di -20 gradi.
Requisiti dietetichi
L'unità di bordu, in regula, sò prudutte cù supportu per una larga gamma di tensioni di furnimentu, per esempiu 7-30 V, chì copre a maiò parte di l'opzioni di tensione in a reta di energia UAV. Sè avete l'uppurtunità di sceglie trà parechji tensioni di supply, allora dà preferenza à u valore più bassu di tensione di supply. In regula, i modems sò alimentati internamente da tensioni di 3.3 è 5.0 V attraversu alimentazione secundaria. L'efficienza di sti suminatori di energia secundaria hè più altu, più chjuca hè a diffarenza trà l'input è a tensione interna di u modem. L'efficienza aumentata significa un cunsumu d'energia ridutta è a generazione di calore.
Unità di terra, invece, deve sustene u putere da una fonte di tensione relativamente alta. Questu permette l'usu di un cable di putenza cù una piccula sezione trasversale, chì reduce u pesu è simplificà a stallazione. Tutte e altre cose esse uguali, dà preferenza à unità basate in terra cù supportu PoE (Power over Ethernet). In questu casu, solu un cable Ethernet hè necessariu per cunnette l'unità di terra à a stazione di cuntrollu.
Canale di cuntrollu / telemetria separatu
Una funzione impurtante in i casi induve ùn ci hè micca spaziu lasciatu nantu à u UAV per installà un modem di telemetria di cumandamentu separatu. Se ci hè spaziu, allora un canale separatu di cuntrollu / telemetria di u modem di banda larga pò esse usatu cum'è una copia di salvezza. Quandu sceglite un modem cù questa opzione, fate attenzione à u fattu chì u modem sustene u protokollu desideratu per a cumunicazione cù l'UAV (MAVLink o pruprietariu) è a capacità di multiplexà u canali di cuntrollu / dati di telemetria in una interfaccia còmuda à a stazione di terra (GS). ). Per esempiu, l'unità di bordu di un modem di banda larga hè cunnessu à l'autopilotu via una interfaccia cum'è RS232, UART o CAN, è l'unità di terra hè cunnessa à l'urdinatore di cuntrollu via una interfaccia Ethernet per mezu di quale hè necessariu scambià cumandamentu. , telemetria è infurmazione video. In questu casu, u modem deve esse capace di multiplexà u cumandamentu è u flussu di telemetria trà l'interfaccia RS232, UART o CAN di l'unità di bordu è l'interfaccia Ethernet di l'unità di terra.
Altri paràmetri per attentu
Disponibilità di u modu duplex. I modem a banda larga per UAV supportanu i modi operativi simplex o duplex. In u modu simplex, a trasmissione di dati hè permessa solu in a direzzione da u UAV à u NS, è in u modu duplex - in i dui direzzione. In regula, i modem simplex anu un codec video integratu è sò pensati per travaglià cù videocamere chì ùn anu micca un codec video. Un modem simplex ùn hè micca adattatu per cunnette à una camera IP o qualsiasi altri dispositi chì necessitanu una cunnessione IP. À u cuntrariu, un modem duplex, in regula, hè pensatu per cunnette a reta IP di l'UAV cù a rete IP di u NS, vale à dì chì sustene e càmera IP è altri dispositi IP, ma ùn pò micca avè un custruitu- in video codec, postu chì e videocamere IP sò generalmente u vostru codec video. U supportu di l'interfaccia Ethernet hè pussibule solu in i modem full-duplex.
Ricezzione di a diversità (diversità RX). A prisenza di sta capacità hè ubligatoriu per assicurà a cumunicazione cuntinua per tutta a distanza di u volu. Quandu si propaganu nantu à a superficia di a Terra, l'onda di radiu ghjunghjenu à u puntu di ricezione in dui fasci: longu un percorsu direttu è cù riflessione da a superficia. Se l'aghjunzione di l'onda di dui raghji si trova in fase, u campu in u puntu di ricezione hè rinfurzatu, è se in antifase, hè debilitatu. U debilitatu pò esse abbastanza significativu - finu à a perdita completa di cumunicazione. A prisenza di dui antenne nantu à u NS, situate à diverse altezze, aiuta à risolve stu prublema, perchè se in u locu di una antenna i fasci sò aghjuntu in antiphase, allora à u locu di l'altru ùn anu micca. In u risultatu, pudete ottene una cunnessione stabile in tutta a distanza.
Topologie di rete supportate. Hè cunsigliatu di sceglie un modem chì furnisce supportu micca solu per a topulugia di u puntu à puntu (PTP), ma ancu per a topologia di u puntu à multipuntu (PMP) è di u relay (ripetitore). L'usu di relé per un UAV supplementu permette di espansione significativamente l'area di copertura di u UAV principale. U supportu PMP vi permetterà di riceve infurmazioni simultaneamente da parechji UAV in un NS. Per piacè nutate ancu chì u supportu PMP è u relay necessitarà un aumentu di a larghezza di banda di u modem cumparatu cù u casu di cumunicazione cù un unicu UAV. Dunque, per questi modi hè cunsigliatu di sceglie un modem chì sustene una banda di freccia larga (almenu 15-20 MHz).
Disponibilità di i mezi per aumentà l'immunità di u rumore. Una opzione utile, datu l'ambienti di interferenza intensa in i zoni induve l'UAV sò usati. L'immunità di u rumore hè intesa cum'è a capacità di un sistema di cumunicazione per fà a so funzione in presenza di interferenza di origine artificiale o naturali in u canali di cumunicazione. Ci hè dui approcci per cumbatte l'interferenza. Approcciu 1: cuncepisce u receptore modem in modu chì pò riceve infurmazioni in modu affidabile ancu in presenza di interferenza in a banda di u canali di cumunicazione, à u costu di una certa riduzione di a velocità di trasmissione di l'infurmazioni. Approcciu 2: Supprime o attenuate l'interferenza à l'ingressu di u ricevitore. Esempii di l'implementazione di u primu approcciu sò i sistemi di diffusione di spettru, vale à dì: salto di frequenza (FH), spettru di diffusione di sequenza pseudo-aleatoriu (DSSS) o un hibridu di i dui. A tecnulugia FH hè diventata diffusa in i canali di cuntrollu UAV per via di a bassa rata di trasferimentu di dati necessaria in un tali canali di cumunicazione. Per esempiu, per una vitezza di 16 kbit / s in una banda di 20 MHz, circa 500 pusizioni di freccia ponu esse urganizati, chì permette una prutezzione affidabile contra l'interferenza di banda stretta. L'usu di FH per un canale di cumunicazione di banda larga hè problematicu perchè a banda di frequenza resultanti hè troppu grande. Per esempiu, per ottene 500 pusizioni di freccia quandu u travagliu cù un signalu cù una larghezza di banda di 4 MHz, avete bisognu di 2 GHz di larghezza di banda libera! Troppu per esse reale. L'usu di DSSS per un canale di cumunicazione di banda larga cù UAV hè più pertinente. In questa tecnulugia, ogni bit d'infurmazione hè duplicatu simultaneamente à parechje frequenze (o ancu tutte) in a banda di signale è, in presenza di interferenza di banda stretta, pò esse separata da parti di u spettru micca affettatu da interferenza. L'usu di DSSS, è ancu di FH, implica chì quandu l'interferenza appare in u canali, una riduzione di a velocità di trasmissione di dati serà necessaria. Tuttavia, hè ovvi chì hè megliu riceve video da un UAV in una risuluzione più bassa cà nunda. Approach 2 usa u fattu chì l'interferenza, à u cuntrariu di u rumore internu di u receptore, entra in u ligame radio da l'esternu è, se certi mezi sò prisenti in u modem, pò esse suppressa. A suppressione di l'interferenza hè pussibule s'ellu si trova in i duminii spettrali, temporali o spaziali. Per esempiu, l'interferenza di banda stretta hè localizzata in a regione spettrali è pò esse "tagliata" da u spettru cù un filtru speciale. In listessu modu, u rumore pulsatu hè situatu in u duminiu di u tempu; per suppressione, l'area affettata hè eliminata da u signale di input di u ricevitore. Se l'interferenza ùn hè micca una banda stretta o pulsata, allora un suppressore spaziale pò esse usatu per suppressione, postu chì l'interferenza entra in l'antenna di ricezione da una fonte da una certa direzzione. Se u zeru di u mudellu di radiazione di l'antenna ricevente hè posizionatu in a direzzione di a fonte di interferenza, l'interferenza serà suppressa. Tali sistemi sò chjamati sistemi di beamforming adattativu è di nullità di fasciu.
Protokollu radiu usatu. I pruduttori di modem ponu utilizà un protokollu standard (WiFi, DVB-T) o un protokollu radio proprietariu. Stu paràmetru hè raramente indicatu in specificazioni. L'usu di DVB-T hè indirettamente indicatu da e bande di freccia supportate 2/4/6/7/8, à volte 10 MHz è a menzione in u testu di a specificazione di a tecnulugia COFDM (coded OFDM) in quale OFDM hè utilizatu in cunjunzione. cù codificazione resistente à u rumore. In u passatu, avemu nutatu chì COFDM hè puramente un slogan di publicità è ùn hà micca vantaghji nantu à OFDM, postu chì OFDM senza codificazione resistente à u rumore ùn hè mai utilizatu in pratica. Equalize COFDM è OFDM quandu vede queste abbreviazioni in specificazioni di modem radio.
Modems chì utilizanu un protokollu standard sò generalmente custruiti nantu à a basa di un chip specializatu (WiFi, DVB-T) chì travaglia in cunjunzione cù un microprocessore. L'usu di un chip persunalizatu allevia u fabricatore di modem di assai di i mal di testa assuciati cù u disignu, u mudellu, l'implementazione è a prova di u so propiu protokollu radio. U microprocessore hè utilizatu per dà à u modem a funziunalità necessaria. Tali modem anu i seguenti vantaghji.
- Prezzu bassu.
- Bon paràmetri di pesu è taglia.
- Bassu cunsumu d'energia.
Ci sò ancu disadvantages.
- Incapacità di cambià e caratteristiche di l'interfaccia radio cambiendu u firmware.
- Bassa stabilità di pruvisti à longu andà.
- Capacità limitate in furnisce un supportu tecnicu qualificatu per risolve i prublemi non standard.
A bassa stabilità di i pruvisti hè duvuta à u fattu chì i pruduttori di chip si concentranu principarmenti in i mercati di massa (TV, computer, etc.). I pruduttori di modem per UAV ùn sò micca una priorità per elli è ùn ponu in alcun modu influenzà a decisione di u fabricatore di chip di cessà a produzzione senza un sustitutu adattatu cù un altru pruduttu. Questa funzione hè rinfurzata da a tendenza di imballà interfacce radio in microcircuiti specializati cum'è "sistema in chip" (System on Chip - SoC), è dunque i chips individuali di l'interfaccia radio sò gradualmente lavati da u mercatu di semiconductor.
E capacità limitate in furnisce un supportu tecnicu sò dovute à u fattu chì i squadre di sviluppu di modem basati nantu à u protokollu di radiu standard sò bè cù specialisti, principalmente in l'elettronica è a tecnulugia di micru. Ùn ci pò esse micca specialisti di cumunicazione radiu in tuttu, postu chì ùn ci sò micca prublemi per elli à risolve. Per quessa, i pruduttori di UAV chì cercanu suluzioni à i prublemi di cumunicazione radio non-triviali ponu esse disappruvati in termini di cunsultazione è assistenza tecnica.
I modems chì utilizanu un protokollu radio proprietariu sò custruiti nantu à a basa di chips di trasfurmazioni di signali analogichi è digitali universali. A stabilità di supply of such chips hè assai alta. True, u prezzu hè ancu altu. Tali modem anu i seguenti vantaghji.
- Ampiu pussibulità per adattà u modem à i bisogni di u cliente, cumpresu l'adattazione di l'interfaccia radio cambiendu u firmware.
- Capacità supplementari di l'interfaccia radio chì sò interessanti per l'usu in UAV è sò assenti in i modem custruiti nantu à a basa di protokolli radio standard.
- Alta stabilità di pruvisti, incl. à longu andà.
- Altu livellu di supportu tecnicu, cumpresa a risolve i prublemi non standard.
I disgrazia.
- Un prezzu elevatu
- I paràmetri di pesu è di dimensione pò esse peggiu di quelli di i modem chì utilizanu protokolli radio standard.
- Aumentu di u cunsumu d'energia di l'unità di trasfurmazioni di signali digitale.
Dati tecnichi di certi modem per UAV
A Tabella mostra i paràmetri tecnichi di certi modem per UAV dispunibuli nantu à u mercatu.
Nota chì ancu se u modem 3D Link hà a putenza di trasmissione più bassa cumparatu cù i modems Picoradio OEM è J11 (25 dBm versus 27−30 dBm), u budgetu di putenza 3D Link hè più altu di quelli modem per via di l'alta sensibilità di u receptore (cù u a stessa velocità di trasferimentu di dati per i modem paragunati). Cusì, a gamma di cumunicazione quandu si usa 3D Link serà più grande cù una furtività energetica megliu.
Table. Dati tecnichi di alcuni modem a banda larga per UAV è robotica
Parameter
(realizatu nantu à u modulu da Microhard)
(vede ancu )
Produttore, paese
Geoscan, RF
Mobilicom, Israele
Airborne Innovations, Canada
DTC, Regnu Unitu
Redess, Cina
Gamma di cumunicazione [km] 20−60
5
n/a*
n/a*
10 − 20
Velocità [Mbit/s] 0.023-64.9
1.6 − 6
0.78 − 28
0.144 − 31.668
1.5 − 6
Ritardo di trasmissione di dati [ms] 1−20
25
n/a*
15 − 100
15 − 30
Dimensioni di l'unità di bordu LxWxH [mm] 77x45x25
74x54x26
40x40x10 (senza alloghju)
67x68x22
76x48x20
Pesu unità à bordu [grammi] 89
105
17.6 (senza alloghju)
135
88
Interfacce d'infurmazione
Ethernet, RS232, CAN, USB
Ethernet, RS232, USB (opzionale)
Ethernet, RS232/UART
HDMI, AV, RS232, USB
HDMI, Ethernet, UART
Alimentazione di l'unità integrata [Volt/Watt] 7−30/6.7
7−26/n/a*
5-58/4.8
5.9−17.8/4.5−7
7-18/8
Alimentazione di l'unità di terra [Volt/Watt] 18−75 o PoE/7
7−26/n/a*
5-58/4.8
6-16/8
7-18/5
Potenza di trasmettitore [dBm] 25
n/a*
27 − 30
20
30
Sensibilità di u ricevitore [dBm] (per a velocità [Mbit/s])
−122(0.023) −101(4.06) −95.1(12.18) −78.6(64.96)
−101 (n/a*)
−101(0.78) −96(3.00) −76(28.0)
−95(n/a*) −104(n/a*)
−97(1.5) −94(3.0) −90(6.0)
Bilanciu energeticu di u modem [dB] (per a velocità [Mbit/sec])
147(0.023) 126(4.06) 120.1(12.18) 103.6(64.96)
n/a*
131(0.78) 126(3.00) 103(28.0)
n/a*
127 (1.5) 124 (3.0) 120 (6.0)
Bande di frequenza supportate [MHz] 4−20
4.5; 8.5
2; 4; 8
0.625; 1.25; 2.5; 6; 7; 8
2; 4; 8
Simplex/duplex
Duplex
Duplex
Duplex
Simplex
Duplex
U sustegnu di a diversità
sì
sì
sì
sì
sì
Canale separatu per u cuntrollu / telemetria
sì
sì
sì
micca
sì
Protokolli di cuntrollu UAV supportati in u canali di cuntrollu / telemetria
MAVLink, pruprietariu
MAVLink, pruprietariu
micca
micca
Link MAV
Supportu di multiplexing in u canali di cuntrollu / telemetria
sì
sì
micca
micca
n/a*
Topologie di rete
PTP, PMP, relay
PTP, PMP, relay
PTP, PMP, relay
PTP
PTP, PMP, relay
Mezzi per aumentà l'immunità di u rumore
DSSS, narrowband and pulse suppressors
n/a*
n/a*
n/a*
n/a*
Protokollu radio
pruprietariu
n/a*
n/a*
DVB-T
n/a*
* n/a - senza dati.
Doppu l'autore
Alexander Smorodinov [[email prutettu]] hè un specialistu di punta in Geoscan LLC in u campu di e cumunicazioni wireless. Da u 2011 à l'oghje, hà sviluppatu protokolli radio è algoritmi di trasfurmazione di signali per modem radio a banda larga per diversi scopi, è ancu implementà l'algoritmi sviluppati basati in chips logici programmabili. I spazii d'interessu di l'autore includenu u sviluppu di algoritmi di sincronizazione, stima di pruprietà di u canali, modulazione / demodulazione, codificazione resistente à u rumore, è ancu alcuni algoritmi di strati d'accessu à i media (MAC). Prima di unisce à Geoscan, l'autore hà travagliatu in diverse urganisazioni, sviluppendu dispositivi di cumunicazione wireless persunalizati. Da 2002 à 2007, hà travagliatu in Proteus LLC cum'è specialista di punta in u sviluppu di sistemi di cumunicazione basati nantu à u standard IEEE802.16 (WiMAX). Da u 1999 à u 2002, l'autore hà participatu à u sviluppu di l'algoritmi di codificazione resistenti à u rumore è u mudellu di e rotte di ligami radio in l'Istitutu di Ricerca Centrale di l'Intraprisa Unitaria Federale di u Statu "Granit". L'autore hà ricevutu un diploma di Candidatu di Scienze Tecniche da l'Università di Strumentazione Aerospaziale di San Petruburgu in 1998 è un diploma di Ingegneria Radio da a stessa università in 1995. Alexander hè un membru attuale di l'IEEE è l'IEEE Communications Society.
Source: www.habr.com