Le défi consistant à transmettre de grandes quantités de données à partir d’un véhicule aérien sans pilote (UAV) ou d’un robot au sol n’est pas rare dans les applications modernes. Cet article traite des critères de sélection des modems haut débit et des problèmes associés. L'article a été écrit pour les développeurs de drones et de robotique.
Critères de sélection
Les principaux critères de choix d’un modem haut débit pour drone ou robotique sont :
- Portée de communication.
- Taux de transfert de données maximal.
- Retard dans la transmission des données.
- Paramètres de poids et de dimensions.
- Interfaces d'informations prises en charge.
- Besoins nutritionnels.
- Canal de contrôle/télémétrie séparé.
Gamme de communication
La portée de communication dépend non seulement du modem, mais également des antennes, des câbles d'antenne, des conditions de propagation des ondes radio, des interférences externes et d'autres raisons. Afin de séparer les paramètres du modem lui-même des autres paramètres qui affectent la portée de communication, considérons l'équation de portée [Kalinin A.I., Cherenkova E.L. Propagation des ondes radio et exploitation des liaisons radio. Connexion. Moscou. 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}},$$affichage$$
où
$inline$R$inline$ — portée de communication requise en mètres ;
$inline$F$inline$ — fréquence en Hz ;
$inline$P_{TXdBm}$inline$ — puissance de l'émetteur du modem en dBm ;
$inline$G_{TXdB}$inline$ — gain de l'antenne de l'émetteur en dB ;
$inline$L_{TXdB}$inline$ — pertes dans le câble du modem à l'antenne de l'émetteur en dB ;
$inline$G_{RXdB}$inline$ — gain de l'antenne du récepteur en dB ;
$inline$L_{RXdB}$inline$ — pertes dans le câble du modem à l'antenne du récepteur en dB ;
$inline$P_{RXdBm}$inline$ — sensibilité du récepteur du modem en dBm ;
$inline$|V|_{dB}$inline$ est un facteur d'atténuation qui prend en compte les pertes supplémentaires dues à l'influence de la surface de la Terre, de la végétation, de l'atmosphère et d'autres facteurs en dB.
D'après l'équation de portée, il est clair que la portée ne dépend que de deux paramètres du modem : la puissance de l'émetteur $inline$P_{TXdBm}$inline$ et la sensibilité du récepteur $inline$P_{RXdBm}$inline$, ou plutôt de leur différence - le budget énergétique du modem
$$affichage$$B_m=P_{TXdBm}-P_{RXdBm}.$$affichage$$
Les paramètres restants de l'équation de portée décrivent les conditions de propagation du signal et les paramètres des dispositifs d'alimentation d'antenne, c'est-à-dire n'a rien à voir avec le modem.
Ainsi, afin d'augmenter la portée de communication, vous devez choisir un modem avec une valeur $inline$B_m$inline$ élevée. À son tour, $inline$B_m$inline$ peut être augmenté en augmentant $inline$P_{TXdBm}$inline$ ou en diminuant $inline$P_{RXdBm}$inline$. Dans la plupart des cas, les développeurs de drones recherchent un modem avec une puissance d'émission élevée et prêtent peu d'attention à la sensibilité du récepteur, bien qu'ils doivent faire exactement le contraire. Un émetteur puissant intégré à un modem haut débit pose les problèmes suivants :
- consommation d'énergie élevée;
- le besoin de refroidissement;
- détérioration de la compatibilité électromagnétique (CEM) avec les autres équipements embarqués du drone ;
- faible secret énergétique.
Les deux premiers problèmes sont liés au fait que les méthodes modernes de transmission de grandes quantités d'informations sur un canal radio, par exemple OFDM, nécessitent linéaire émetteur. L'efficacité des émetteurs radio linéaires modernes est faible : 10 à 30 %. Ainsi, 70 à 90 % de la précieuse énergie de l'alimentation du drone est convertie en chaleur, qui doit être efficacement évacuée du modem, sinon il tombera en panne ou sa puissance de sortie chutera en raison d'une surchauffe au moment le plus inopportun. Par exemple, un émetteur de 2 W consommera 6 à 20 W de l'alimentation électrique, dont 4 à 18 W seront convertis en chaleur.
La furtivité énergétique d'une liaison radio est importante pour les applications spéciales et militaires. Une faible furtivité signifie que le signal du modem est détecté avec une probabilité relativement élevée par le récepteur de reconnaissance de la station de brouillage. En conséquence, la probabilité de supprimer une liaison radio avec une furtivité à faible énergie est également élevée.
La sensibilité d'un récepteur modem caractérise sa capacité à extraire des informations des signaux reçus avec un niveau de qualité donné. Les critères de qualité peuvent varier. Pour les systèmes de communication numérique, la probabilité d'une erreur sur les bits (taux d'erreur sur les bits - BER) ou la probabilité d'une erreur dans un paquet d'informations (taux d'erreur sur les trames - FER) est le plus souvent utilisée. En fait, la sensibilité est le niveau du signal même à partir duquel les informations doivent être extraites. Par exemple, une sensibilité de −98 dBm avec un BER = 10−6 indique que les informations avec un tel BER peuvent être extraites d'un signal avec un niveau de −98 dBm ou plus, mais que les informations avec un niveau de, disons, −99 dBm peuvent être extraites. ne peut plus être extrait d'un signal d'un niveau de, disons, −1 dBm. Bien sûr, la diminution de la qualité à mesure que le niveau du signal diminue se produit progressivement, mais il convient de garder à l'esprit que la plupart des modems modernes ont ce qu'on appelle. effet de seuil dans lequel une diminution de la qualité lorsque le niveau du signal descend en dessous de la sensibilité se produit très rapidement. Il suffit de réduire le signal de 2 à 10 dB en dessous de la sensibilité pour que le BER augmente à 1-XNUMX, ce qui signifie que vous ne verrez plus la vidéo du drone. L'effet de seuil est une conséquence directe du théorème de Shannon pour un canal bruité ; il ne peut être éliminé. La destruction des informations lorsque le niveau du signal diminue en dessous de la sensibilité est due à l'influence du bruit formé à l'intérieur du récepteur lui-même. Le bruit interne d'un récepteur ne peut pas être complètement éliminé, mais il est possible de réduire son niveau ou d'apprendre à extraire efficacement des informations d'un signal bruité. Les fabricants de modems utilisent ces deux approches, apportant des améliorations aux blocs RF du récepteur et améliorant les algorithmes de traitement du signal numérique. L'amélioration de la sensibilité du récepteur du modem n'entraîne pas une augmentation aussi spectaculaire de la consommation d'énergie et de la dissipation thermique que l'augmentation de la puissance de l'émetteur. Il y a bien sûr une augmentation de la consommation d’énergie et de la production de chaleur, mais elle reste assez modeste.
L'algorithme de sélection de modem suivant est recommandé du point de vue de l'obtention de la portée de communication requise.
- Décidez du taux de transfert de données.
- Sélectionnez un modem avec la meilleure sensibilité pour la vitesse requise.
- Déterminez la portée de communication par calcul ou expérience.
- Si la portée de communication s'avère inférieure à celle nécessaire, essayez d'utiliser les mesures suivantes (classées par ordre de priorité décroissante) :
- réduire les pertes dans les câbles d'antenne $inline$L_{TXdB}$inline$, $inline$L_{RXdB}$inline$ en utilisant un câble avec une atténuation linéaire plus faible à la fréquence de fonctionnement et/ou en réduisant la longueur des câbles ;
- augmenter le gain de l'antenne $inline$G_{TXdB}$inline$, $inline$G_{RXdB}$inline$ ;
- augmenter la puissance de l'émetteur du modem.
Les valeurs de sensibilité dépendent du taux de transfert de données selon la règle : vitesse plus élevée - sensibilité moins bonne. Par exemple, une sensibilité de -98 dBm pour 8 Mbps est meilleure que une sensibilité de -95 dBm pour 12 Mbps. Vous pouvez comparer les modems en termes de sensibilité uniquement pour la même vitesse de transfert de données.
Les données sur la puissance de l'émetteur sont presque toujours disponibles dans les spécifications des modems, mais les données sur la sensibilité du récepteur ne sont pas toujours disponibles ou sont insuffisantes. C’est à tout le moins une raison de se méfier, car les beaux chiffres n’ont guère de sens à cacher. De plus, en ne publiant pas de données de sensibilité, le constructeur prive le consommateur de la possibilité d'estimer la portée de communication par calcul. à achats de modems.
Débit en bauds maximum
La sélection d'un modem basée sur ce paramètre est relativement simple si les exigences de vitesse sont clairement définies. Mais il y a quelques nuances.
Si le problème à résoudre nécessite d'assurer la portée de communication maximale possible et qu'il est en même temps possible d'attribuer une bande de fréquences suffisamment large pour une liaison radio, il est alors préférable de choisir un modem prenant en charge une large bande de fréquences (bande passante). Le fait est que la vitesse d'information requise peut être atteinte dans une bande de fréquences relativement étroite en utilisant des types de modulation denses (16QAM, 64QAM, 256QAM, etc.), ou dans une large bande de fréquences en utilisant une modulation de faible densité (BPSK, QPSK ). L’utilisation d’une modulation à faible densité pour de telles tâches est préférable en raison de sa plus grande immunité au bruit. La sensibilité du récepteur est donc meilleure ; en conséquence, le budget énergétique du modem augmente et, par conséquent, la portée de communication.
Parfois, les fabricants d'UAV fixent la vitesse d'information de la liaison radio beaucoup plus élevée que la vitesse de la source, littéralement 2 fois ou plus, arguant que les sources telles que les codecs vidéo ont un débit binaire variable et que la vitesse du modem doit être sélectionnée en tenant compte de la valeur maximale. des émissions de débit binaire. Dans ce cas, la portée de communication diminue naturellement. Vous ne devez pas utiliser cette approche sauf en cas d'absolue nécessité. La plupart des modems modernes disposent d'un grand tampon dans l'émetteur qui peut atténuer les pics de débit binaire sans perte de paquets. Une réserve de vitesse supérieure à 25 % n’est donc pas nécessaire. S'il y a des raisons de croire que la capacité tampon du modem acheté est insuffisante et qu'une augmentation de vitesse beaucoup plus importante est nécessaire, il est alors préférable de refuser d'acheter un tel modem.
Délai de transfert de données
Lors de l'évaluation de ce paramètre, il est important de séparer le retard associé à la transmission des données sur la liaison radio du retard créé par le dispositif d'encodage/décodage de la source d'information, tel qu'un codec vidéo. Le retard dans la liaison radio est composé de 3 valeurs.
- Retard dû au traitement du signal dans l'émetteur et le récepteur.
- Retard dû à la propagation du signal de l'émetteur au récepteur.
- Retard dû à la mise en mémoire tampon des données dans l'émetteur dans les modems duplex par répartition dans le temps (TDD).
La latence de type 1, d'après l'expérience de l'auteur, varie de quelques dizaines de microsecondes à une milliseconde. Le délai de type 2 dépend de la portée de communication, par exemple pour une liaison de 100 km il est de 333 μs. Le retard de type 3 dépend de la longueur de la trame TDD et du rapport entre la durée du cycle de transmission et la durée totale de la trame et peut varier de 0 à la durée de la trame, c'est-à-dire qu'il s'agit d'une variable aléatoire. Si le paquet d'informations transmis est à l'entrée de l'émetteur alors que le modem est dans le cycle de transmission, alors le paquet sera transmis à l'antenne avec un délai nul de type 3. Si le paquet est un peu en retard et que le cycle de réception a déjà commencé, alors il sera retardé dans le tampon de l'émetteur pendant la durée du cycle de réception. Les longueurs typiques des trames TDD vont de 2 à 20 ms, de sorte que le délai de type 3 le plus défavorable ne dépassera pas 20 ms. Ainsi, le retard total dans la liaison radio sera de l'ordre de 3 à 21 ms.
La meilleure façon de connaître le retard d'une liaison radio est de réaliser une expérience à grande échelle utilisant des services publics pour évaluer les caractéristiques du réseau. Il n'est pas recommandé de mesurer le délai à l'aide de la méthode demande-réponse, car le délai dans le sens aller et retour peut ne pas être le même pour les modems TDD.
Paramètres de poids et de dimensions
Le choix d'un modem embarqué selon ce critère ne nécessite pas de commentaires particuliers : plus il est petit et léger, mieux c'est. N'oubliez pas non plus la nécessité de refroidir l'unité embarquée : des radiateurs supplémentaires peuvent être nécessaires et, par conséquent, le poids et les dimensions peuvent également augmenter. La préférence devrait ici être donnée aux unités légères, de petite taille et à faible consommation d'énergie.
Pour une unité basée au sol, les paramètres dimensionnels de masse ne sont pas si critiques. La facilité d'utilisation et d'installation est mise en avant. L'unité au sol doit être un appareil protégé de manière fiable contre les influences extérieures avec un système de montage pratique sur un mât ou un trépied. Une bonne option est lorsque l'unité au sol est intégrée dans le même boîtier que l'antenne. Idéalement, l'unité au sol devrait être connectée au système de contrôle via un connecteur pratique. Cela vous évitera des mots forts lorsque vous devrez effectuer des travaux de déploiement à une température de −20 degrés.
Besoins alimentaires
En règle générale, les unités embarquées sont produites avec la prise en charge d'une large gamme de tensions d'alimentation, par exemple 7-30 V, qui couvre la plupart des options de tension du réseau électrique du drone. Si vous avez la possibilité de choisir parmi plusieurs tensions d'alimentation, privilégiez la valeur de tension d'alimentation la plus basse. En règle générale, les modems sont alimentés en interne à partir de tensions de 3.3 et 5.0 V via des alimentations secondaires. L'efficacité de ces alimentations secondaires est d'autant plus élevée que la différence entre la tension d'entrée et la tension interne du modem est faible. Une efficacité accrue signifie une réduction de la consommation d’énergie et de la production de chaleur.
Les unités au sol, en revanche, doivent prendre en charge l’alimentation provenant d’une source de tension relativement élevée. Cela permet d'utiliser un câble d'alimentation de petite section, ce qui réduit le poids et simplifie l'installation. Toutes choses égales par ailleurs, privilégiez les unités au sol prenant en charge PoE (Power over Ethernet). Dans ce cas, un seul câble Ethernet est nécessaire pour connecter l'unité au sol à la station de contrôle.
Canal de contrôle/télémétrie séparé
Une fonctionnalité importante dans les cas où il n'y a plus d'espace sur le drone pour installer un modem de commande-télémétrie séparé. S'il y a de l'espace, un canal de contrôle/télémétrie séparé du modem haut débit peut être utilisé comme sauvegarde. Lorsque vous choisissez un modem avec cette option, faites attention au fait que le modem prend en charge le protocole souhaité pour la communication avec le drone (MAVLink ou propriétaire) et la possibilité de multiplexer les données de canal de contrôle/télémétrie dans une interface pratique au niveau de la station au sol (GS ). Par exemple, l'unité embarquée d'un modem haut débit est connectée au pilote automatique via une interface telle que RS232, UART ou CAN, et l'unité au sol est connectée à l'ordinateur de contrôle via une interface Ethernet à travers laquelle il est nécessaire d'échanger des commandes. , télémétrie et informations vidéo. Dans ce cas, le modem doit être capable de multiplexer le flux de commandes et de télémétrie entre les interfaces RS232, UART ou CAN de l'unité embarquée et l'interface Ethernet de l'unité au sol.
Autres paramètres à prendre en compte
Disponibilité du mode duplex. Les modems haut débit pour drones prennent en charge les modes de fonctionnement simplex ou duplex. En mode simplex, la transmission de données n'est autorisée que dans le sens allant du drone vers le NS, et en mode duplex - dans les deux sens. En règle générale, les modems simplex disposent d'un codec vidéo intégré et sont conçus pour fonctionner avec des caméras vidéo qui n'ont pas de codec vidéo. Un modem simplex ne convient pas pour se connecter à une caméra IP ou à tout autre appareil nécessitant une connexion IP. Au contraire, un modem duplex est généralement conçu pour connecter le réseau IP embarqué du drone au réseau IP du NS, c'est-à-dire qu'il prend en charge les caméras IP et autres appareils IP, mais peut ne pas avoir de modem intégré. dans le codec vidéo, puisque les caméras vidéo IP ont généralement votre codec vidéo. La prise en charge de l'interface Ethernet n'est possible que dans les modems full-duplex.
Réception diversité (RX diversité). La présence de cette capacité est obligatoire pour assurer une communication continue sur toute la distance de vol. Lorsqu'elles se propagent à la surface de la Terre, les ondes radio arrivent au point de réception sous forme de deux faisceaux : le long d'un trajet direct et avec réflexion depuis la surface. Si l'addition des ondes de deux faisceaux se produit en phase, alors le champ au point de réception est renforcé, et s'il est en antiphase, il est affaibli. L'affaiblissement peut être assez important - jusqu'à la perte totale de la communication. La présence de deux antennes sur le NS, situées à des hauteurs différentes, contribue à résoudre ce problème, car si à l'emplacement d'une antenne les faisceaux sont ajoutés en antiphase, alors à l'emplacement de l'autre ils ne le sont pas. En conséquence, vous pouvez obtenir une connexion stable sur toute la distance.
Topologies de réseau prises en charge. Il est conseillé de choisir un modem prenant en charge non seulement la topologie point à point (PTP), mais également les topologies point à multipoint (PMP) et relais (répéteur). L'utilisation du relais via un drone supplémentaire vous permet d'étendre considérablement la zone de couverture du drone principal. Le support PMP vous permettra de recevoir des informations simultanément de plusieurs drones sur un NS. Veuillez également noter que la prise en charge du PMP et du relais nécessitera une augmentation de la bande passante du modem par rapport au cas d'une communication avec un seul drone. Par conséquent, pour ces modes, il est recommandé de choisir un modem prenant en charge une large bande de fréquences (au moins 15-20 MHz).
Disponibilité de moyens pour augmenter l'immunité au bruit. Une option utile, compte tenu de l’environnement d’interférence intense dans les zones où les drones sont utilisés. L'immunité au bruit s'entend comme la capacité d'un système de communication à remplir sa fonction en présence d'interférences d'origine artificielle ou naturelle dans le canal de communication. Il existe deux approches pour lutter contre les interférences. Approche 1 : concevoir le récepteur du modem de manière à ce qu'il puisse recevoir des informations de manière fiable même en présence d'interférences dans la bande du canal de communication, au prix d'une certaine réduction de la vitesse de transmission des informations. Approche 2 : Supprimez ou atténuez les interférences à l’entrée du récepteur. Des exemples de mise en œuvre de la première approche sont les systèmes à étalement de spectre, à savoir : le saut de fréquence (FH), le spectre à étalement de séquence pseudo-aléatoire (DSSS) ou un hybride des deux. La technologie FH s'est répandue dans les canaux de contrôle des drones en raison du faible taux de transfert de données requis dans un tel canal de communication. Par exemple, pour un débit de 16 kbit/s dans une bande de 20 MHz, environ 500 positions de fréquence peuvent être organisées, ce qui permet une protection fiable contre les interférences à bande étroite. L'utilisation de FH pour un canal de communication à large bande est problématique car la bande de fréquences résultante est trop large. Par exemple, pour obtenir 500 positions de fréquence en travaillant avec un signal avec une bande passante de 4 MHz, vous aurez besoin de 2 GHz de bande passante libre ! Trop pour être réel. L'utilisation du DSSS pour un canal de communication à large bande avec les drones est plus pertinente. Dans cette technologie, chaque bit d'information est dupliqué simultanément à plusieurs (voire toutes) fréquences de la bande de signal et, en présence d'interférences à bande étroite, peut être séparé des parties du spectre non affectées par les interférences. L'utilisation du DSSS, ainsi que du FH, implique que lorsque des interférences apparaissent dans le canal, une réduction du débit de transmission des données sera nécessaire. Néanmoins, il est évident qu’il vaut mieux recevoir la vidéo d’un drone dans une résolution inférieure que rien du tout. L'approche 2 utilise le fait que les interférences, contrairement au bruit interne du récepteur, pénètrent dans la liaison radio depuis l'extérieur et, si certains moyens sont présents dans le modem, peuvent être supprimées. La suppression des interférences est possible si elles sont localisées dans les domaines spectral, temporel ou spatial. Par exemple, les interférences à bande étroite sont localisées dans la région spectrale et peuvent être « supprimées » du spectre à l’aide d’un filtre spécial. De même, le bruit pulsé est localisé dans le domaine temporel ; pour le supprimer, la zone affectée est supprimée du signal d'entrée du récepteur. Si l'interférence n'est pas à bande étroite ou pulsée, un suppresseur spatial peut être utilisé pour la supprimer, car les interférences pénètrent dans l’antenne de réception à partir d’une source provenant d’une certaine direction. Si le zéro du diagramme de rayonnement de l'antenne de réception est positionné dans la direction de la source d'interférence, l'interférence sera supprimée. De tels systèmes sont appelés systèmes adaptatifs de formation de faisceaux et d’annulation de faisceaux.
Protocole radio utilisé. Les fabricants de modems peuvent utiliser un protocole radio standard (WiFi, DVB-T) ou propriétaire. Ce paramètre est rarement indiqué dans les spécifications. L'utilisation du DVB-T est indirectement indiquée par les bandes de fréquences supportées 2/4/6/7/8, parfois 10 MHz et la mention dans le texte de la spécification de la technologie COFDM (OFDM codé) dans laquelle l'OFDM est utilisé conjointement avec codage antibruit. Notons au passage que COFDM est purement un slogan publicitaire et ne présente aucun avantage par rapport à l'OFDM, puisque l'OFDM sans codage antibruit n'est jamais utilisé dans la pratique. Égalisez COFDM et OFDM lorsque vous voyez ces abréviations dans les spécifications du modem radio.
Les modems utilisant un protocole standard sont généralement construits sur la base d'une puce spécialisée (WiFi, DVB-T) fonctionnant en conjonction avec un microprocesseur. L'utilisation d'une puce personnalisée soulage le fabricant de modems de nombreux maux de tête associés à la conception, à la modélisation, à la mise en œuvre et au test de son propre protocole radio. Le microprocesseur est utilisé pour donner au modem les fonctionnalités nécessaires. De tels modems présentent les avantages suivants.
- Bas prix.
- Bons paramètres de poids et de taille.
- Basse consommation énergétique.
Il y a aussi des inconvénients.
- Impossibilité de modifier les caractéristiques de l'interface radio en modifiant le firmware.
- Faible stabilité des approvisionnements à long terme.
- Capacités limitées à fournir une assistance technique qualifiée lors de la résolution de problèmes non standard.
La faible stabilité des approvisionnements est due au fait que les fabricants de puces se concentrent essentiellement sur les marchés de masse (téléviseurs, ordinateurs, etc.). Les fabricants de modems pour drones ne constituent pas pour eux une priorité et ils ne peuvent en aucun cas influencer la décision du fabricant de puces d'arrêter la production sans un remplacement adéquat par un autre produit. Cette caractéristique est renforcée par la tendance à regrouper les interfaces radio dans des microcircuits spécialisés tels que les « systèmes sur puce » (System on Chip - SoC), et par conséquent, les puces d'interface radio individuelles sont progressivement éliminées du marché des semi-conducteurs.
Les capacités limitées en matière de fourniture d'assistance technique sont dues au fait que les équipes de développement de modems basés sur le protocole radio standard sont bien dotées en spécialistes, principalement en électronique et en technologie micro-ondes. Il se peut qu'il n'y ait aucun spécialiste des communications radio là-bas, puisqu'ils n'ont aucun problème à résoudre. Par conséquent, les fabricants de drones à la recherche de solutions à des problèmes de communication radio non triviaux pourraient se retrouver déçus en termes de consultation et d'assistance technique.
Les modems utilisant un protocole radio propriétaire sont construits sur la base de puces universelles de traitement du signal analogique et numérique. La stabilité de l’approvisionnement de ces puces est très élevée. Certes, le prix est également élevé. De tels modems présentent les avantages suivants.
- Larges possibilités d'adaptation du modem aux besoins du client, y compris l'adaptation de l'interface radio en changeant le firmware.
- Capacités d'interface radio supplémentaires intéressantes pour une utilisation dans les drones et absentes dans les modems construits sur la base de protocoles radio standard.
- Haute stabilité des fournitures, y compris. à long terme.
- Haut niveau de support technique, y compris la résolution de problèmes non standard.
Inconvénients
- Le prix élevé
- Les paramètres de poids et de taille peuvent être pires que ceux des modems utilisant des protocoles radio standards.
- Augmentation de la consommation d'énergie de l'unité de traitement du signal numérique.
Données techniques de certains modems pour drones
Le tableau présente les paramètres techniques de certains modems pour drones disponibles sur le marché.
Notez que bien que le modem 3D Link ait la puissance de transmission la plus faible par rapport aux modems Picoradio OEM et J11 (25 dBm contre 27−30 dBm), le budget de puissance 3D Link est supérieur à celui de ces modems en raison de la sensibilité élevée du récepteur (avec le même vitesse de transfert de données pour les modems comparés). Ainsi, la portée de communication lors de l’utilisation de 3D Link sera plus grande avec une meilleure furtivité énergétique.
Tableau. Données techniques de certains modems haut débit pour drones et robotique
Paramètre
(effectué sur le module de Microhard)
(voir également )
Fabricant, pays
Géoscan, RF
Mobilicom, Israël
Innovations aéroportées, Canada
DTC, Royaume-Uni
Redess, Chine
Portée de communication [km] 20−60
5
n / A*
n / A*
10-20
Vitesse [Mbit/s] 0.023−64.9
1.6-6
0.78-28
0.144-31.668
1.5-6
Délai de transmission des données [ms] 1−20
25
n / A*
15-100
15-30
Dimensions de l'unité embarquée LxlxH [mm] 77x45x25
74h54h26
40x40x10 (sans boîtier)
67h68h22
76h48h20
Poids unitaire embarqué [gramme] 89
105
17.6 (sans logement)
135
88
Interfaces d'informations
Ethernet, RS232, CAN, USB
Ethernet, RS232, USB (en option)
Ethernet, RS232/UART
HDMI, AV, RS232, USB
HDMI, Ethernet, UART
Alimentation de l'unité de bord [Volt/Watt] 7−30/6.7
7−26/s.o.*
5−58/4.8
5.9−17.8/4.5−7
7−18/8
Alimentation de l'unité au sol [Volt/Watt] 18−75 ou PoE/7
7−26/s.o.*
5−58/4.8
6−16/8
7−18/5
Puissance de l'émetteur [dBm] 25
n / A*
27-30
20
30
Sensibilité du récepteur [dBm] (pour vitesse [Mbit/s])
−122(0.023) −101(4.06) −95.1(12.18) −78.6(64.96)
−101(s/o*)
−101(0.78) −96(3.00) −76(28.0)
−95(s.o.*) −104(s.o.*)
−97(1.5) −94(3.0) −90(6.0)
Budget énergétique du modem [dB] (pour une vitesse [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)
Bandes de fréquences prises en charge [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
Simplexe
Duplex
Soutien à la diversité
oui
oui
oui
oui
oui
Canal séparé pour le contrôle/télémétrie
oui
oui
oui
aucun
oui
Protocoles de contrôle UAV pris en charge dans le canal de contrôle/télémétrie
MAVLink, propriétaire
MAVLink, propriétaire
aucun
aucun
MAVLink
Prise en charge du multiplexage dans le canal de contrôle/télémétrie
oui
oui
aucun
aucun
n / A*
Topologies de réseau
PTP, PMP, relais
PTP, PMP, relais
PTP, PMP, relais
PTP
PTP, PMP, relais
Moyens pour augmenter l'immunité au bruit
DSSS, bande étroite et suppresseurs d'impulsions
n / A*
n / A*
n / A*
n / A*
Protocole radio
propriétaire
n / A*
n / A*
DVB-T
n / A*
* n/a – aucune donnée.
À propos de l'auteur
Alexandre Smorodinov [[email protected]] est l'un des principaux spécialistes de Geoscan LLC dans le domaine des communications sans fil. De 2011 à aujourd'hui, il développe des protocoles radio et des algorithmes de traitement du signal pour les modems radio à large bande à des fins diverses, ainsi que la mise en œuvre des algorithmes développés basés sur des puces logiques programmables. Les domaines d'intérêt de l'auteur incluent le développement d'algorithmes de synchronisation, l'estimation des propriétés des canaux, la modulation/démodulation, le codage résistant au bruit, ainsi que certains algorithmes de couche d'accès au média (MAC). Avant de rejoindre Geoscan, l'auteur a travaillé dans diverses organisations, développant des appareils de communication sans fil personnalisés. De 2002 à 2007, il a travaillé chez Proteus LLC en tant que spécialiste de premier plan dans le développement de systèmes de communication basés sur la norme IEEE802.16 (WiMAX). De 1999 à 2002, l'auteur a participé au développement d'algorithmes de codage résistant au bruit et à la modélisation des itinéraires de liaison radio à l'Institut central de recherche de l'entreprise unitaire de l'État fédéral « Granit ». L'auteur a obtenu un diplôme de candidat en sciences techniques de l'Université d'instrumentation aérospatiale de Saint-Pétersbourg en 1998 et un diplôme d'ingénieur radio de la même université en 1995. Alexander est actuellement membre de l'IEEE et de l'IEEE Communications Society.
Source: habr.com