Suuren tietomäärän siirtäminen miehittämättömästä ilma-aluksesta (UAV) tai maarobotiikasta ei ole harvinaista nykyaikaisissa sovelluksissa. Tässä artikkelissa käsitellään laajakaistamodeemin valintaperusteita ja niihin liittyviä kysymyksiä. Artikkeli on kirjoitettu UAV:iden ja robotiikan kehittäjille.
Valintaperusteet
Tärkeimmät kriteerit laajakaistamodeemin valinnassa UAV:ille tai robotiikalle ovat.
- Viestintäalue.
- Suurin tiedonsiirtonopeus.
- Viive tiedonsiirrossa.
- Massaulotteiset parametrit.
- Tuetut tietoliitännät.
- Ravitsemusvaatimukset.
- Erillinen ohjaus/telemetriakanava.
Viestintäalue
Tietoliikennekanta riippuu modeemin lisäksi myös antenneista, antennikaapeleista, radioaaltojen etenemisolosuhteista, ulkoisista häiriöistä ja muista syistä. Jos haluat erottaa itse modeemin parametrit muista tietoliikennealueeseen vaikuttavista parametreista, harkitse etäisyysyhtälöä [Kalinin A.I., Cherenkova E.L. Radioaaltojen leviäminen ja radiolinkkien toiminta. Yhteys. Moskova. 1971]
$$näyttö$$ 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}},$$näyttö$$
missä
$inline$R$inline$ — vaadittu tiedonsiirtoalue metreinä;
$inline$F$inline$ — taajuus hertseinä;
$inline$P_{TXdBm}$inline$ — modeemin lähettimen teho dBm;
$inline$G_{TXdB}$inline$ — lähettimen antennin vahvistus dB;
$inline$L_{TXdB}$inline$ — kaapelihäviö modeemista lähettimen antenniin dB;
$inline$G_{RXdB}$inline$ — vastaanottimen antennin vahvistus dB;
$inline$L_{RXdB}$inline$ — modeemin ja vastaanottimen antennin välisen kaapelin menetys dB;
$inline$P_{RXdBm}$inline$ — modeemin vastaanottimen herkkyys dBm;
$inline$|V|_{dB}$inline$ — vaimennuskerroin, joka ottaa huomioon maapallon pinnan, kasvillisuuden, ilmakehän ja muiden tekijöiden vaikutuksesta johtuvat lisähäviöt dB:inä.
Alueyhtälöstä voidaan nähdä, että alue riippuu vain kahdesta modeemiparametrista: lähettimen tehosta $inline$P_{TXdBm}$inline$ ja vastaanottimen herkkyydestä $inline$P_{RXdBm}$inline$, tai pikemminkin niiden erosta. - modeemin energiabudjetti
$$näyttö$$B_m=P_{TXdBm}-P_{RXdBm}.$$näyttö$$
Muut alueyhtälön parametrit kuvaavat signaalin etenemisolosuhteita ja antennin syöttölaitteiden parametreja, ts. ei ole mitään tekemistä modeemin kanssa.
Joten tiedonsiirtoalueen laajentamiseksi on tarpeen valita modeemi, jonka arvo on suuri $inline$B_m$inline$. $inline$B_m$inline$ puolestaan voidaan kasvattaa lisäämällä $inline$P_{TXdBm}$inline$ tai pienentämällä $inline$P_{RXdBm}$inline$. Useimmissa tapauksissa UAV-suunnittelijat etsivät modeemia, jolla on korkea lähetinteho ja kiinnittävät vain vähän huomiota vastaanottimen herkkyyteen, vaikka pitäisi tehdä juuri päinvastoin. Tehokas laajakaistamodeemi sisäinen lähetin aiheuttaa seuraavat ongelmat:
- korkea virrankulutus;
- jäähdytyksen tarve;
- sähkömagneettisen yhteensopivuuden (EMC) heikkeneminen UAV:n muiden sisäisten laitteiden kanssa;
- matalan energian varkain.
Kaksi ensimmäistä ongelmaa liittyvät siihen, että nykyaikaiset menetelmät suurten tietomäärien lähettämiseksi radiokanavalla, kuten OFDM, edellyttävät lineaarinen lähetin. Nykyaikaisten lineaaristen radiolähettimien hyötysuhde on alhainen: 10–30 %. Näin ollen UAV-virtalähteen arvokkaasta energiasta 70-90 % muuttuu lämmöksi, joka on poistettava tehokkaasti modeemista, koska muuten se epäonnistuu tai sen lähtöteho putoaa ylikuumenemisen vuoksi sopimattomalla hetkellä. Esimerkiksi 2W lähetin ottaa 6-20W virtalähteestä, josta 4-18W muunnetaan lämmöksi.
Radiolinkin energiavarkailu on tärkeää erikois- ja sotilassovelluksissa. Matala varkain tarkoittaa, että häirintäaseman tiedusteluvastaanotin havaitsee suhteellisen todennäköisesti modeemin signaalin. Näin ollen myös todennäköisyys vaimentaa radiolinkki matalan energian varjolla on suuri.
Modeemivastaanottimen herkkyys kuvaa sen kykyä poimia informaatiota vastaanotetuista signaaleista tietyllä laatutasolla. Laatukriteerit voivat vaihdella. Digitaalisissa viestintäjärjestelmissä käytetään useimmiten bittivirhesuhdetta (BER) tai informaatiopaketin virheen todennäköisyyttä (frame error rate - FER). Itse asiassa herkkyys on juuri sen signaalin taso, josta tiedot pitäisi poimia. Esimerkiksi herkkyys -98 dBm arvolla BER = 10-6 osoittaa, että tällä BER:llä olevaa tietoa voidaan poimia signaalista, jonka taso on -98 dBm tai korkeampi, mutta signaalista, jonka taso on, ei voida poimia enempää tietoa. vaikkapa -99 dBm. Tietenkin laadun heikkeneminen signaalitason laskun myötä tapahtuu vähitellen, mutta on pidettävä mielessä, että useimmat nykyaikaiset modeemit ovat luontaisia ns. kynnysvaikutus, jossa laadun heikkeneminen, kun signaalitaso laskee herkkyyden alapuolelle, tapahtuu hyvin nopeasti. Riittää, kun vähennät signaalia 1-2 dB herkkyyden alapuolelle, jotta BER kasvaa arvoon 10-1, mikä tarkoittaa, että et enää näe videota UAV:sta. Kynnysvaikutus on suora seuraus Shannonin kohinaisen kanavan lauseesta, eikä sitä voida eliminoida. Tietojen tuhoutuminen, kun signaalitaso putoaa herkkyyden alapuolelle, johtuu kohinan vaikutuksesta, joka muodostuu itse vastaanottimen sisällä. Vastaanottimen sisäistä kohinaa ei voida täysin poistaa, mutta sen tasoa voidaan alentaa tai oppia poimimaan tehokkaasti tietoa kohinaisesta signaalista. Modeemivalmistajat käyttävät molempia näitä lähestymistapoja tehden parannuksia vastaanottimen RF-lohkoihin ja parantaen digitaalisia signaalinkäsittelyalgoritmeja. Modeemin vastaanottimen herkkyyden parantaminen ei johda niin dramaattiseen virrankulutuksen ja lämmön haihtumisen kasvuun kuin lähettimen tehon kasvu. Tietysti energiankulutus ja lämmön vapautuminen lisääntyvät, mutta se on melko vaatimatonta.
Seuraavaa modeemin valintaalgoritmia suositellaan vaaditun tietoliikennealueen saavuttamiseksi.
- Päätä tiedonsiirtonopeuden arvo.
- Valitse modeemi, jonka herkkyys on paras vaaditulle nopeudelle.
- Määritä tiedonsiirtoetäisyys laskemalla tai kokeen aikana.
- Jos tiedonsiirtoetäisyys on pienempi kuin on tarpeen, yritä käyttää seuraavia toimenpiteitä (järjestettynä laskevaan prioriteettiin):
- vähentää häviöitä antennikaapeleissa $inline$L_{TXdB}$inline$, $inline$L_{RXdB}$inline$ käyttämällä kaapelia, jonka lineaarinen vaimennus on pienempi toimintataajuudella ja/tai lyhentämällä kaapelin pituutta;
- lisää antennin vahvistusta $inline$G_{TXdB}$inline$, $inline$G_{RXdB}$inline$;
- lisää modeemilähettimen tehoa.
Herkkyysarvot riippuvat tiedonsiirtonopeudesta säännön mukaan: suurempi nopeus - huonompi herkkyys. Esimerkiksi -98 dBm:n herkkyys nopeudella 8 Mbps on parempi kuin -95 dBm:n herkkyys nopeudella 12 Mbps. Voit verrata modeemeja herkkyyden mukaan vain samalla tiedonsiirtonopeudella.
Lähettimen tehotiedot ovat lähes aina saatavilla modeemimäärityksistä, mutta vastaanottimen herkkyystiedot eivät ole läheskään aina tai riittämättömiä. Ainakin tämä on syytä olla varovainen, sillä kauniita lukuja tuskin on järkeä piilottaa. Lisäksi jättämällä julkaisematta herkkyystietoja valmistaja riistää kuluttajalta mahdollisuuden arvioida kommunikaatioetäisyys laskennallisesti. до modeemin ostaminen.
Suurin tiedonsiirtonopeus
Modeemin valitseminen tällä parametrilla on suhteellisen yksinkertaista, jos nopeusvaatimukset on määritelty selkeästi. Mutta on joitain vivahteita.
Jos ratkaistava tehtävä edellyttää suurimman mahdollisen tiedonsiirtoalueen varmistamista ja samalla radiolinkille on mahdollista varata riittävän leveä taajuuskaista, on parempi valita laajaa taajuuskaistaa (kaistanleveyttä) tukeva modeemi. . Tosiasia on, että vaadittu informaationopeus voidaan tarjota suhteellisen kapealla taajuuskaistalla käyttämällä tiheitä modulaatiotyyppejä (16QAM, 64QAM, 256QAM jne.) tai laajalla taajuuskaistalla käyttämällä matalatiheysmodulaatiota (BPSK, QPSK). Pienitiheyksisen modulaation käyttö tällaisiin tehtäviin on edullista paremman kohinansietokyvyn vuoksi. Siksi vastaanottimen herkkyys on vastaavasti parempi, modeemin energiabudjetti kasvaa ja sen seurauksena viestintäalue.
Joskus UAV-valmistajat asettavat radiolinkin informaationopeuden paljon korkeammaksi kuin lähdenopeus, kirjaimellisesti 2 tai useammin, väittäen, että lähteillä, kuten videokoodekkeilla, on vaihteleva bittinopeus ja modeemin nopeus tulisi valita ottaen huomioon maksiminopeus. bittinopeuden piikkejä. Tietysti viestintäetäisyys pienenee tässä tapauksessa. Älä käytä tätä lähestymistapaa, ellei se ole ehdottoman välttämätöntä. Useimmissa nykyaikaisissa modeemeissa on tilava lähetinpuskuri, joka pystyy tasoittamaan bittinopeuspiikkejä ilman pakettihäviöitä. Siksi yli 25 %:n nopeusmarginaalia ei vaadita. Jos on syytä uskoa, että ostamasi modeemin puskurikapasiteetti on riittämätön ja nopeutta on lisättävä huomattavasti enemmän, on parempi kieltäytyä tällaisen modeemin ostamisesta.
Viive tiedonsiirrossa
Tätä parametria arvioitaessa on tärkeää erottaa radiolinkin kautta tapahtuvaan tiedonsiirtoon liittyvä viive tietolähteen koodaus/dekoodauslaitteen, kuten videokoodekin, luomasta viiveestä. Radiolinkin viive koostuu 3 arvosta.
- Viive lähettimen ja vastaanottimen signaalinkäsittelystä.
- Viive signaalin etenemisestä lähettimestä vastaanottimeen.
- Viive, joka johtuu datapuskuroinnista lähettimessä TDD (time Division Duplex) -modeemeissa.
Tyypin 1 viive vaihtelee kirjoittajan kokemuksen mukaan kymmenistä mikrosekunneista yhteen millisekuntiin. Tyypin 2 viive riippuu tiedonsiirtoetäisyydestä, esimerkiksi 100 km:n linkillä se on 333 µs. Tyypin 3 viive riippuu TDD-kehyksen pituudesta ja lähetysjakson keston suhteesta kehyksen kokonaiskestoon ja voi vaihdella 0:sta kehyksen kestoon, eli se on satunnainen arvo. Jos lähetetty informaatiopaketti on lähettimen sisäänmenossa sillä hetkellä, kun modeemi on lähetysjaksossa, niin paketti lähetetään radiossa tyypin 3 nollaviiveellä. Jos paketti on hieman myöhässä ja vastaanottojakso on jo aloitettu, se viivästyy lähettimen puskurissa vastaanottojakson ajan. Tyypilliset arvot TDD-kehyspituuksille ovat vastaavasti 2-20 ms, tyypin 3 viive pahimmassa tapauksessa ei ylitä 20 ms. Radiolinkin kokonaisviive on siten alueella 3–21 ms.
Paras tapa selvittää radiolinkin viive on kenttäkoe käyttämällä verkon suorituskyvyn arviointiapuohjelmia. Ei ole suositeltavaa mitata latenssia pyyntö-vastausmenetelmällä, koska viive eteenpäin ja taaksepäin ei välttämättä ole sama TDD-modeemeille.
Paino ja mitat parametrit
Modeemin sisäisen yksikön valinta tämän kriteerin mukaan ei vaadi erityisiä kommentteja: mitä pienempi ja kevyempi, sitä parempi. Älä unohda myös tarvetta jäähdyttää aluksella olevaa yksikköä, lisäpatterit saattavat tarvita vastaavasti, paino ja mitat voivat myös kasvaa. Tässä tulisi suosia kevyitä, pienikokoisia yksiköitä, joiden virrankulutus on pieni.
Maayksikölle paino- ja kokoparametrit eivät ole niin kriittisiä. Helppokäyttöisyys ja asennus ovat etusijalla. Maayksikön tulee olla ulkoisilta vaikutuksilta luotettavasti suojattu laite, jossa on kätevä järjestelmä mastoon tai jalustaan kiinnittämistä varten. Hyvä vaihtoehto on, kun maadoitusyksikkö on integroitu samaan koteloon antennin kanssa. Ihannetapauksessa maadoitusyksikkö tulisi liittää ohjausjärjestelmään yhden kätevän liittimen kautta. Tämä säästää sinulta kovia sanoja, kun sinun on suoritettava asennustyöt -20 asteessa.
Ravitsemusvaatimukset
Laivayksiköt valmistetaan pääsääntöisesti tukemalla monenlaisia syöttöjännitteitä, esimerkiksi 7–30 V, joka kattaa suurimman osan UAV-sähköverkon jännitevaihtoehdoista. Jos voit valita useista syöttöjännitteistä, valitse syöttöjännitteen pienin arvo. Pääsääntöisesti modeemit saavat virran sisäisesti 3.3 ja 5.0 V jännitteistä toisiovirtalähteiden kautta. Näiden toisiovirtalähteiden hyötysuhde on sitä suurempi, mitä pienempi on ero modeemin tulon ja sisäisen jännitteen välillä. Parempi hyötysuhde tarkoittaa pienempää virrankulutusta ja vähemmän lämpöä.
Maayksiköiden on sitä vastoin saatava virtaa suhteellisen korkeasta jännitelähteestä. Tämä mahdollistaa pienen poikkileikkauksen omaavan virtakaapelin käytön, mikä vähentää painoa ja yksinkertaistaa asennusta. Jos muut asiat ovat samat, suosi maayksiköitä, joissa on PoE (Power over Ethernet) -tuki. Tässä tapauksessa tarvitaan vain yksi Ethernet-kaapeli maayksikön liittämiseen ohjausasemaan.
Erillinen ohjaus/telemetriakanava
Tärkeä ominaisuus tapauksissa, joissa UAV:ssa ei ole tilaa erillisen komento-telemetria-modeemin asentamiseen. Jos tilaa on, niin varana voidaan käyttää laajakaistamodeemin erillistä ohjaus/telemetriakanavaa. Kun valitset tällä vaihtoehdolla varustetun modeemin, ota huomioon, että modeemi tukee haluttua protokollaa UAV:n kanssa kommunikointiin (MAVLink tai patentoitu) ja kykyä multipleksoida ohjaus-/telemetriatiedot kätevään maa-aseman (GS) käyttöliittymään. Esimerkiksi laajakaistamodeemin sisäinen yksikkö on kytketty autopilottiin RS232-, UART- tai CAN-liitännän kautta ja maayksikkö ohjaustietokoneeseen Ethernet-liitännän kautta, jonka kautta komento-telemetriaa on vaihdettava. ja videotiedot. Tässä tapauksessa modeemin on kyettävä multipleksoimaan komento-telemetriavirta sisäisen yksikön RS232-, UART- tai CAN-liitäntöjen ja maayksikön Ethernet-liitännän välillä.
Muut parametrit, joihin kannattaa kiinnittää huomiota
Kaksipuolisen tilan läsnäolo. UAV:iden laajakaistamodeemit tukevat joko simplex- tai duplex-toimintamuotoja. Yksipuolisessa tilassa tiedonsiirto on sallittu vain suunnassa UAV:sta NS:ään ja duplex-tilassa molempiin suuntiin. Yksipuolisissa modeemeissa on yleensä sisäänrakennettu videokoodekki, ja ne on suunniteltu toimimaan kameroiden kanssa, joissa ei ole videokoodekkia. Yksipuolinen modeemi ei sovellu yhdistämiseen IP-kameraan tai muuhun IP-yhteyttä vaativaan laitteeseen. Päinvastoin, duplex-modeemi on yleensä suunniteltu yhdistämään UAV:n IP-verkko HC:n IP-verkkoon, eli se tukee IP-kameroita ja muita IP-laitteita, mutta siinä ei välttämättä ole sisäänrakennettua videota. koodekki, koska IP-videokameroissa on yleensä sinun videokoodekkisi. Ethernet-liitännän tuki on mahdollista vain duplex-modeemeissa.
Diversity-vastaanotto (RX-diversiteetti). Tämä mahdollisuus on pakollinen jatkuvan viestinnän varmistamiseksi koko lentomatkan ajan. Radioaallot etenevät maan pinnan yläpuolella vastaanottopisteeseen kahtena säteenä: suoraa reittiä pitkin ja heijastuen pinnasta. Jos kahden säteen aaltojen summaus tapahtuu vaiheessa, vastaanottopisteessä oleva kenttä vahvistuu, ja jos vastavaiheessa, se heikkenee. Heikkeneminen voi olla melko merkittävää - viestintäyhteyden täydelliseen katkeamiseen saakka. Kahden eri korkeudella sijaitsevan antennin läsnäolo NS:ssä auttaa ratkaisemaan tämän ongelman, koska jos yhden antennin kohdalla säteet lisätään vastavaiheessa, niin toisen paikassa ne eivät ole. Tämän seurauksena voit saavuttaa vakaan yhteyden koko matkan ajan.
Tuetut verkkotopologiat. On suositeltavaa valita modeemi, joka tukee paitsi point-to-point -topologioita (point-to-point - PTP), mutta myös pisteestä monipiste-topologioita (point-to-multipoint - PMP) ja relettä (rele). , toistin). Välityksen käyttö ylimääräisen UAV:n kautta antaa sinun laajentaa merkittävästi pää-UAV:n peittoaluetta. PMP-tuki mahdollistaa tiedon vastaanottamisen samanaikaisesti usealta UAV:lta yhteen NS:ään. Huomaa myös, että PMP- ja reletuki edellyttää modeemin kaistanleveyden lisäämistä verrattuna viestintään yhden UAV:n kanssa. Siksi näissä tiloissa on suositeltavaa valita modeemi, joka tukee laajaa taajuuskaistaa (vähintään 15-20 MHz).
Keinojen saatavuus melunsietokyvyn lisäämiseksi. Hyödyllinen vaihtoehto, kun otetaan huomioon jännittynyt häiriöympäristö paikoissa, joissa UAV:ita käytetään. Immuniteetti ymmärretään viestintäjärjestelmän kyvyksi suorittaa tehtävänsä, kun viestintäkanavassa on keinotekoisia tai luonnollisia häiriöitä. Häiriöiden käsittelyyn on kaksi tapaa. Lähestymistapa 1: Suunnittele modeemivastaanotin niin, että se voi luotettavasti vastaanottaa tietoa myös silloin, kun viestintäkanavakaistalla on häiriötä tiedonsiirtonopeuden pienentymisen kustannuksella. Lähestymistapa 2: vaimentaa tai vaimentaa häiriötä vastaanottimen tulossa. Esimerkkejä ensimmäisen lähestymistavan toteutuksesta ovat hajaspektrijärjestelmät, nimittäin: taajuushyppely (FH), näennäissatunnaishajaspektri (DSSS) tai niiden hybridi. FH-teknologia on yleistynyt UAV-ohjauskanavissa, koska tällaisessa viestintäkanavassa vaadittu tiedonsiirtonopeus on pieni. Esimerkiksi 16 kbps nopeudelle 20 MHz kaistalla voidaan järjestää noin 500 taajuuspaikkaa, mikä mahdollistaa luotettavan suojauksen kapeakaistaisilta häiriöiltä. FH:n käyttö laajakaistaisena viestintäkanavana on ongelmallista johtuen liian suuresta kaistanleveydestä. Esimerkiksi saadaksesi 500 taajuuspaikkaa 4 MHz signaalilla, tarvitset 2 GHz vapaata kaistanleveyttä! Liian monta ollakseen totta. DSSS:n käyttö laajakaistaviestintäkanavana UAV:iden kanssa on merkityksellisempää. Tässä tekniikassa jokainen informaatiobitti monistetaan samanaikaisesti useilla (tai jopa kaikilla) taajuuksilla signaalikaistalla ja kapeakaistaisen häiriön esiintyessä voidaan erottaa niistä spektrin osista, joihin häiriö ei vaikuta. DSSS:n, samoin kuin FH:n, käyttö tarkoittaa, että kun kanavassa esiintyy häiriöitä, datanopeuden laskua tarvitaan. Siitä huolimatta on selvää, että on parempi vastaanottaa UAV-videota pienemmällä resoluutiolla kuin ei ollenkaan. Lähestymistapa 2 käyttää sitä tosiasiaa, että häiriöt, toisin kuin vastaanottimen sisäinen kohina, tulevat radiolinkille ulkopuolelta ja ne voidaan vaimentaa, jos modeemiin sisältyy tiettyjä keinoja. Häiriön vaimennus on mahdollista, jos se on lokalisoitu spektri-, aika- tai spatiaalisille alueille. Esimerkiksi kapeakaistaiset häiriöt lokalisoidaan spektrialueelle ja ne voidaan "leikata" spektristä erityistä suodatinta käyttämällä. Samoin impulssikohina lokalisoidaan aika-alueelle, jonka vaimentamiseksi vaikutusalue poistetaan vastaanottimen tulosignaalista. Jos häiriö ei ole kapeakaistainen tai pulssi, sen vaimentamiseen voidaan käyttää spatiaalista vaimentinta, koska häiriö lähteestä tietystä suunnasta tulee vastaanottoantenniin. Jos asetat vastaanottoantennin nollan häiriölähteen suuntaan, häiriö vaimenee. Tällaisia järjestelmiä kutsutaan adaptiivisiksi säteenmuodostus- ja säteen nollausjärjestelmiksi.
Käytetty radioprotokolla. Modeemivalmistajat voivat käyttää standardia (WiFi, DVB-T) tai omaa radioprotokollaa. Tämä parametri on harvoin määritelty teknisissä tiedoissa. DVB-T:n käytöstä ilmaistaan epäsuorasti tuetut taajuusalueet 2/4/6/7/8, joskus 10 MHz, sekä maininta tekstissä COFDM (koodattu OFDM) -teknologiaspesifikaatiosta, jossa OFDM:ää käytetään yhdessä virheenkorjauskoodauksella. Ohittaen huomautamme, että COFDM on puhtaasti mainoslause, eikä sillä ole mitään etuja OFDM:ään verrattuna, koska OFDM:ää ilman virheenkorjaavaa koodausta ei koskaan käytetä käytännössä. Tasaa COFDM ja OFDM, kun näet nämä lyhenteet radiomodeemin teknisissä tiedoissa.
Normaalia protokollaa käyttävät modeemit rakennetaan yleensä erikoissirun (WiFi, DVB-T) pohjalta, joka toimii yhdessä mikroprosessorin kanssa. Erikoissirun käyttö vapauttaa modeemin valmistajan monesta päänvaivasta, joka liittyy sen oman radioprotokollan kehittämiseen, mallintamiseen, toteutukseen ja testaukseen. Mikroprosessoria käytetään antamaan modeemille tarvittavat toiminnot. Tällaisilla modeemeilla on seuraavat edut.
- Alhainen hinta
- Hyvät paino- ja kokoparametrit.
- Alhainen virrankulutus.
On myös haittoja.
- Kyvyttömyys muuttaa radioliitännän ominaisuuksia vaihtamalla laiteohjelmistoa.
- Huono toimitusvakaus pitkällä aikavälillä.
- Rajoitetut mahdollisuudet tarjota pätevää teknistä tukea, kun ratkaistaan epätyypillisiä tehtäviä.
Toimitusten heikko vakaus johtuu siitä, että siruvalmistajat ovat suuntautuneet ensisijaisesti massamarkkinoille (televisiot, tietokoneet jne.). UAV-modeemien valmistajat eivät ole heille etusijalla, eivätkä he voi millään tavalla vaikuttaa sirunvalmistajan päätökseen lopettaa tuotanto ilman riittävää korvaavaa tuotetta. Tätä ominaisuutta vahvistaa suuntaus pakata ilmarajapinnat erikoissiruiksi, kuten "system on chip" (SoC), jonka yhteydessä yksittäisiä ilmarajapintasiruja pestään vähitellen pois puolijohdemarkkinoilta.
Rajalliset teknisen tuen mahdollisuudet johtuvat siitä, että standardiradioprotokollaan perustuvien modeemien kehitystiimit ovat hyvin miehitetty pääasiassa elektroniikan ja mikroaaltouunin asiantuntijoista. Siellä ei välttämättä ole radioviestinnän asiantuntijoita ollenkaan, koska heille ei ole ratkaistavia tehtäviä. Siksi UAV-valmistajat, jotka etsivät ratkaisuja ei-triviaaleihin radioviestintäongelmiin, saattavat joutua pettymään neuvojen ja teknisen tuen suhteen.
Modeemit, jotka käyttävät patentoitua radioprotokollaa, perustuvat yleisiin analogisiin ja digitaalisiin signaalinkäsittelypiiriin. Tällaisten sirujen tarjonnan vakaus on erittäin korkea. Totta, hinta on myös korkea. Tällaisilla modeemeilla on seuraavat edut.
- Laaja valikoima vaihtoehtoja modeemin mukauttamiseen asiakkaan tarpeiden mukaan, mukaan lukien radioliitännän mukauttaminen laiteohjelmistoa vaihtamalla.
- Radiorajapinnan lisäominaisuudet, jotka ovat kiinnostavia UAV:issa käytettäväksi ja joita ei ole saatavilla standardiradioprotokolliin perustuvissa modeemeissa.
- Korkea tarvikkeiden vakaus, sis. pitkässä juoksussa.
- Korkeatasoinen tekninen tuki, mukaan lukien epätyypillisten tehtävien ratkaiseminen.
Haittoja.
- Korkea hinta
- Paino- ja kokoparametrit voivat olla huonommat kuin standardiradioprotokolliin perustuvien modeemien.
- Digitaalisen signaalinkäsittely-yksikön lisääntynyt virrankulutus.
Joidenkin UAV-modeemien tekniset tiedot
Taulukko näyttää joidenkin markkinoilla olevien UAV-modeemien tekniset parametrit.
Huomaa, että vaikka 3D Link -modeemilla on pienin lähetysteho verrattuna Picoradio OEM- ja J11-modeemeihin (25 dBm vs. sama tiedonsiirtonopeus verratuilla modeemeilla). Siten 27D Linkiä käytettäessä viestintäetäisyys on pidempi ja energiavarkaus on parempi.
Pöytä. Tekniset tiedot joistakin laajakaistamodeemista UAV:ille ja robotiikkaan
Parametri
(suoritetaan moduulissa kirjoittanut Microhard)
(Katso myös )
Valmistaja, maa
Geoscan, RF
Mobilicom, Israel
Airborne Innovations, Kanada
DTC, Iso-Britannia
Redess, Kiina
Yhteysetäisyys [km] 20–60
5
n/a*
n/a*
10-20
Nopeus [Mbps] 0.023–64.9
1.6-6
0.78-28
0.144-31.668
1.5-6
Tiedonsiirtoviive [ms] 1-20
25
n/a*
15-100
15-30
Sisäyksikön mitat PxLxK [mm] 77x45x25
74h54h26
40x40x10 (ilman koteloa)
67h68h22
76h48h20
Sisäyksikön paino [grammaa] 89
105
17.6 (ilman koteloa)
135
88
Tietorajapinnat
Ethernet, RS232, CAN, USB
Ethernet, RS232, USB (lisävaruste)
Ethernet, RS232/UART
HDMI, AV, RS232, USB
HDMI, Ethernet, UART
Sisäisen yksikön virtalähde [Volt/Watt] 7-30/6.7
7-26/n/a*
5-58/4.8
5.9-17.8/4.5-7
7-18/8
Maayksikön teho [Volt/Watt] 18-75 tai PoE/7
7-26/n/a*
5-58/4.8
6-16/8
7-18/5
Lähettimen teho [dBm] 25
n/a*
27-30
20
30
Vastaanottimen herkkyys [dBm] (nopeudelle [Mbps])
−122(0.023) −101(4.06) −95.1(12.18) −78.6(64.96)
−101 (ei käytössä*)
−101(0.78) −96(3.00) −76(28.0)
−95 (n/a*) −104 (ei käytössä*)
−97(1.5) −94(3.0) −90(6.0)
Modeemin energiabudjetti [dB] (nopeudelle [Mbps])
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)
Tuetut taajuusalueet [MHz] 4-20
4.5; 8.5
2, 4; 8
0.625; 1.25; 2.5; 6; 7; 8
2, 4; 8
Yksinkertainen/kaksipuolinen
duplex
duplex
duplex
Yksinkertainen
duplex
Monimuotoisuuden tuki
kyllä
kyllä
kyllä
kyllä
kyllä
Erillinen kanava ohjaus/telemetriaa varten
kyllä
kyllä
kyllä
ei
kyllä
Tuetut UAV-ohjausprotokollat ohjaus-/telemetriakanavassa
MAVLink, patentoitu
MAVLink, patentoitu
ei
ei
MAVLinkki
Tuki multipleksoinnille ohjaus-/telemetriakanavassa
kyllä
kyllä
ei
ei
n/a*
Verkkotopologiat
PTP, PMP, rele
PTP, PMP, rele
PTP, PMP, rele
PTP
PTP, PMP, rele
Keinot parantaa melunsietokykyä
DSSS, kapeakaistaiset ja transienttivaimentimet
n/a*
n/a*
n/a*
n/a*
radioprotokolla
omistusoikeus
n/a*
n/a*
DVB-T-
n/a*
* n/a - ei tietoja.
Tietoja kirjoittajasta
Aleksanteri Smorodinov [[sähköposti suojattu]] on Geoscan LLC:n johtava langattoman viestinnän asiantuntija. Vuodesta 2011 tähän päivään hän on kehittänyt laajakaistaisten radiomodeemeiden radioprotokollia ja signaalinkäsittelyalgoritmeja eri tarkoituksiin sekä toteuttanut kehitettyjä ohjelmoitaviin logiikkasiruihin perustuvia algoritmeja. Kirjoittajan kiinnostusalueeseen kuuluu synkronointialgoritmien, kanavan ominaisuuksien arvioinnin, moduloinnin/demoduloinnin, virheenkorjauskoodauksen sekä joidenkin MAC-algoritmien kehittäminen. Ennen Geoscaniin liittymistään kirjoittaja työskenteli useissa organisaatioissa, jotka kehittivät epätyypillisiä langattomia viestintälaitteita. Vuodesta 2002 vuoteen 2007 hän työskenteli Protey LLC:ssä johtavana asiantuntijana IEEE802.16 (WiMAX) -standardiin perustuvien viestintäjärjestelmien kehittämisessä. Vuodesta 1999 vuoteen 2002 kirjoittaja oli mukana kehittämässä melua korjaavia koodausalgoritmeja ja mallintaa radiolinkkipolkuja Federal State Unitary Enterprise Central Research Institute "Granitissa". Kirjoittaja valmistui tekniikan tohtoriksi St. Petersburg University of Aerospace Instrumentationista vuonna 1998 ja radiotekniikan tutkinnon samasta yliopistosta vuonna 1995. Alexander on IEEE:n ja IEEE Communications Societyn aktiivinen jäsen.
Lähde: will.com