Tantangan dalam mengirimkan data dalam jumlah besar dari kendaraan udara tak berawak (UAV) atau robotika darat bukanlah hal yang jarang terjadi dalam aplikasi modern. Artikel ini membahas kriteria pemilihan modem broadband dan masalah terkait. Artikel ini ditulis untuk pengembang UAV dan robotika.
Kriteria Pemilihan
Kriteria utama dalam memilih modem broadband untuk UAV atau robotika adalah:
- Jangkauan komunikasi.
- Kecepatan transfer data maksimum.
- Keterlambatan transmisi data.
- Parameter berat dan dimensi.
- Antarmuka informasi yang didukung.
- Persyaratan nutrisi.
- Saluran kontrol/telemetri terpisah.
Jangkauan komunikasi
Jangkauan komunikasi tidak hanya bergantung pada modem, tetapi juga pada antena, kabel antena, kondisi perambatan gelombang radio, interferensi eksternal, dan alasan lainnya. Untuk memisahkan parameter modem itu sendiri dari parameter lain yang mempengaruhi jangkauan komunikasi, pertimbangkan persamaan jangkauan [Kalinin A.I., Cherenkova E.L. Perambatan gelombang radio dan pengoperasian tautan radio. Koneksi. Moskow. 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}},$$tampilan$$
dimana
$inline$R$inline$ — jangkauan komunikasi yang diperlukan dalam meter;
$inline$F$inline$ — frekuensi dalam Hz;
$inline$P_{TXdBm}$inline$ — daya pemancar modem dalam dBm;
$inline$G_{TXdB}$inline$ — penguatan antena pemancar dalam dB;
$inline$L_{TXdB}$inline$ — kerugian pada kabel dari modem ke antena pemancar dalam dB;
$inline$G_{RXdB}$inline$ — penguatan antena penerima dalam dB;
$inline$L_{RXdB}$inline$ — kerugian pada kabel dari modem ke antena penerima dalam dB;
$inline$P_{RXdBm}$inline$ — sensitivitas penerima modem dalam dBm;
$inline$|V|_{dB}$inline$ adalah faktor atenuasi yang memperhitungkan kerugian tambahan akibat pengaruh permukaan bumi, vegetasi, atmosfer, dan faktor lainnya dalam dB.
Dari persamaan jangkauan jelas bahwa jangkauan hanya bergantung pada dua parameter modem: daya pemancar $inline$P_{TXdBm}$inline$ dan sensitivitas penerima $inline$P_{RXdBm}$inline$, atau lebih tepatnya pada perbedaannya - anggaran energi modem
$$tampilan$$B_m=P_{TXdBm}-P_{RXdBm}.$$tampilan$$
Parameter yang tersisa dalam persamaan jangkauan menggambarkan kondisi propagasi sinyal dan parameter perangkat pengumpan antena, yaitu. tidak ada hubungannya dengan modem.
Jadi, untuk meningkatkan jangkauan komunikasi, Anda perlu memilih modem dengan nilai $inline$B_m$inline$ yang besar. Sebaliknya, $inline$B_m$inline$ dapat ditingkatkan dengan meningkatkan $inline$P_{TXdBm}$inline$ atau dengan mengurangi $inline$P_{RXdBm}$inline$. Dalam kebanyakan kasus, pengembang UAV mencari modem dengan daya pemancar tinggi dan kurang memperhatikan sensitivitas penerima, meskipun mereka harus melakukan hal sebaliknya. Pemancar modem broadband on-board yang kuat menimbulkan masalah berikut:
- konsumsi energi yang tinggi;
- kebutuhan untuk pendinginan;
- penurunan kompatibilitas elektromagnetik (EMC) dengan peralatan UAV lainnya;
- kerahasiaan energi yang rendah.
Dua masalah pertama terkait dengan fakta bahwa metode modern untuk mentransmisikan informasi dalam jumlah besar melalui saluran radio, misalnya OFDM, memerlukan linier pemancar. Efisiensi pemancar radio linier modern rendah: 10–30%. Dengan demikian, 70-90% energi berharga dari catu daya UAV diubah menjadi panas, yang harus dikeluarkan secara efisien dari modem, jika tidak maka modem akan gagal atau daya keluarannya akan turun karena panas berlebih pada saat yang paling tidak tepat. Misalnya, pemancar 2 W akan menarik 6–20 W dari catu daya, dimana 4–18 W akan diubah menjadi panas.
Penyembunyian energi pada sambungan radio penting untuk aplikasi khusus dan militer. Siluman rendah berarti sinyal modem terdeteksi dengan probabilitas yang relatif tinggi oleh penerima pengintaian stasiun pengacau. Oleh karena itu, kemungkinan untuk menekan hubungan radio dengan siluman energi rendah juga tinggi.
Sensitivitas penerima modem mencirikan kemampuannya mengekstrak informasi dari sinyal yang diterima dengan tingkat kualitas tertentu. Kriteria kualitas mungkin berbeda-beda. Untuk sistem komunikasi digital, probabilitas kesalahan bit (bit error rate - BER) atau probabilitas kesalahan dalam suatu paket informasi (frame error rate - FER) paling sering digunakan. Sebenarnya, sensitivitas adalah tingkat sinyal yang harus diekstraksi informasinya. Misalnya, sensitivitas −98 dBm dengan BER = 10−6 menunjukkan bahwa informasi dengan BER tersebut dapat diekstraksi dari sinyal dengan level −98 dBm atau lebih tinggi, namun informasi dengan level, katakanlah, −99 dBm dapat tidak lagi dapat diekstraksi dari sinyal dengan tingkat, katakanlah, −1 dBm. Tentu saja, penurunan kualitas seiring dengan penurunan level sinyal terjadi secara bertahap, namun perlu diingat bahwa sebagian besar modem modern memiliki apa yang disebut. efek ambang batas dimana penurunan kualitas ketika level sinyal turun di bawah sensitivitas terjadi dengan sangat cepat. Cukup dengan mengurangi sinyal sebesar 2-10 dB di bawah sensitivitas sehingga BER meningkat menjadi 1-XNUMX, yang berarti Anda tidak akan lagi melihat video dari UAV. Efek ambang batas merupakan konsekuensi langsung dari teorema Shannon untuk saluran bising; efek ini tidak dapat dihilangkan. Rusaknya informasi ketika level sinyal turun di bawah sensitivitas terjadi karena pengaruh noise yang terbentuk di dalam penerima itu sendiri. Kebisingan internal pada penerima tidak dapat sepenuhnya dihilangkan, namun dimungkinkan untuk mengurangi levelnya atau mempelajari cara mengekstrak informasi secara efisien dari sinyal yang berisik. Produsen modem menggunakan kedua pendekatan ini, melakukan perbaikan pada blok RF pada penerima dan meningkatkan algoritma pemrosesan sinyal digital. Meningkatkan sensitivitas penerima modem tidak menyebabkan peningkatan tajam dalam konsumsi daya dan pembuangan panas seperti peningkatan daya pemancar. Tentu saja terdapat peningkatan konsumsi energi dan pembangkitan panas, namun peningkatan tersebut tidak terlalu besar.
Algoritme pemilihan modem berikut direkomendasikan untuk mencapai jangkauan komunikasi yang diperlukan.
- Tentukan kecepatan transfer data.
- Pilih modem dengan sensitivitas terbaik untuk kecepatan yang dibutuhkan.
- Tentukan jangkauan komunikasi dengan perhitungan atau eksperimen.
- Jika jangkauan komunikasi ternyata kurang dari yang diperlukan, maka coba gunakan langkah-langkah berikut (diurutkan berdasarkan prioritas yang semakin berkurang):
- mengurangi kerugian pada kabel antena $inline$L_{TXdB}$inline$, $inline$L_{RXdB}$inline$ dengan menggunakan kabel dengan redaman linier yang lebih rendah pada frekuensi pengoperasian dan/atau mengurangi panjang kabel;
- meningkatkan penguatan antena $inline$G_{TXdB}$inline$, $inline$G_{RXdB}$inline$;
- meningkatkan daya pemancar modem.
Nilai sensitivitas bergantung pada kecepatan transfer data menurut aturan: kecepatan lebih tinggi - sensitivitas lebih buruk. Misalnya, sensitivitas −98 dBm untuk 8 Mbps lebih baik daripada sensitivitas −95 dBm untuk 12 Mbps. Anda dapat membandingkan modem dalam hal sensitivitas hanya untuk kecepatan transfer data yang sama.
Data mengenai daya pemancar hampir selalu tersedia dalam spesifikasi modem, namun data mengenai sensitivitas penerima tidak selalu tersedia atau tidak mencukupi. Setidaknya, ini adalah alasan untuk waspada, karena angka-angka indah hampir tidak masuk akal untuk disembunyikan. Selain itu, dengan tidak mempublikasikan data sensitivitas, pabrikan menghilangkan kesempatan konsumen untuk memperkirakan jangkauan komunikasi dengan perhitungan. untuk pembelian modem.
Kecepatan baud maksimum
Memilih modem berdasarkan parameter ini relatif sederhana jika persyaratan kecepatannya ditentukan dengan jelas. Namun ada beberapa nuansa.
Jika masalah yang dipecahkan memerlukan jaminan jangkauan komunikasi semaksimal mungkin dan pada saat yang sama dimungkinkan untuk mengalokasikan pita frekuensi yang cukup lebar untuk suatu link radio, maka lebih baik memilih modem yang mendukung pita frekuensi (bandwidth) yang lebar. Faktanya adalah kecepatan informasi yang diperlukan dapat dicapai dalam pita frekuensi yang relatif sempit dengan menggunakan jenis modulasi padat (16QAM, 64QAM, 256QAM, dll.), atau dalam pita frekuensi lebar dengan menggunakan modulasi kepadatan rendah (BPSK, QPSK). ). Penggunaan modulasi kepadatan rendah untuk tugas-tugas seperti itu lebih disukai karena kekebalan kebisingannya yang lebih tinggi. Oleh karena itu, sensitivitas penerima menjadi lebih baik; dengan demikian, anggaran energi modem meningkat dan, sebagai hasilnya, jangkauan komunikasi.
Kadang-kadang produsen UAV menetapkan kecepatan informasi tautan radio jauh lebih tinggi daripada kecepatan sumber, secara harfiah 2 kali atau lebih, dengan alasan bahwa sumber seperti codec video memiliki bitrate yang bervariasi dan kecepatan modem harus dipilih dengan mempertimbangkan nilai maksimum. emisi bitrate. Dalam hal ini, jangkauan komunikasi berkurang secara alami. Anda sebaiknya tidak menggunakan pendekatan ini kecuali benar-benar diperlukan. Kebanyakan modem modern memiliki buffer besar di pemancar yang dapat memuluskan lonjakan bitrate tanpa kehilangan paket. Oleh karena itu, cadangan kecepatan lebih dari 25% tidak diperlukan. Jika ada alasan untuk meyakini bahwa kapasitas buffer modem yang dibeli tidak mencukupi dan diperlukan peningkatan kecepatan yang jauh lebih besar, maka lebih baik menolak untuk membeli modem tersebut.
Keterlambatan transfer data
Saat mengevaluasi parameter ini, penting untuk memisahkan penundaan yang terkait dengan transmisi data melalui tautan radio dari penundaan yang disebabkan oleh perangkat pengkodean/penguraian kode sumber informasi, seperti codec video. Delay pada radio link terdiri dari 3 nilai.
- Keterlambatan karena pemrosesan sinyal pada pemancar dan penerima.
- Keterlambatan karena perambatan sinyal dari pemancar ke penerima.
- Penundaan karena buffering data di pemancar pada modem time Division duplex (TDD).
Latensi tipe 1, menurut pengalaman penulis, berkisar dari puluhan mikrodetik hingga satu milidetik. Delay tipe 2 tergantung pada jangkauan komunikasi, misalnya untuk link 100 km adalah 333 s. Penundaan tipe 3 bergantung pada panjang frame TDD dan rasio durasi siklus transmisi terhadap total durasi frame dan dapat bervariasi dari 0 hingga durasi frame, yaitu merupakan variabel acak. Jika paket informasi yang dikirimkan berada pada input pemancar sedangkan modem dalam siklus transmisi, maka paket tersebut akan dikirimkan secara on air dengan zero delay tipe 3. Jika paket sedikit terlambat dan siklus penerimaan sudah dimulai, maka itu akan tertunda di buffer pemancar selama siklus penerimaan. Panjang frame TDD tipikal berkisar antara 2 hingga 20 ms, sehingga penundaan Tipe 3 dalam kasus terburuk tidak akan melebihi 20 ms. Dengan demikian, total penundaan pada link radio akan berada pada kisaran 3−21 ms.
Cara terbaik untuk mengetahui penundaan dalam tautan radio adalah dengan eksperimen skala penuh menggunakan utilitas untuk mengevaluasi karakteristik jaringan. Mengukur penundaan menggunakan metode permintaan-respons tidak disarankan, karena penundaan dalam arah maju dan mundur mungkin tidak sama untuk modem TDD.
Parameter berat dan dimensi
Memilih unit modem on-board menurut kriteria ini tidak memerlukan komentar khusus: semakin kecil dan ringan, semakin baik. Jangan lupa juga tentang perlunya mendinginkan unit terpasang; radiator tambahan mungkin diperlukan, dan karenanya, bobot dan dimensi juga dapat bertambah. Preferensi di sini harus diberikan pada unit ringan dan berukuran kecil dengan konsumsi daya rendah.
Untuk unit berbasis darat, parameter dimensi massa tidak begitu penting. Kemudahan penggunaan dan pemasangan diutamakan. Unit ground harus merupakan perangkat yang dilindungi secara andal dari pengaruh eksternal dengan sistem pemasangan yang nyaman ke tiang atau tripod. Pilihan yang baik adalah ketika unit ground terintegrasi dalam wadah yang sama dengan antena. Idealnya, unit ground harus dihubungkan ke sistem kontrol melalui satu konektor yang nyaman. Ini akan menyelamatkan Anda dari kata-kata kasar ketika Anda perlu melakukan pekerjaan penempatan pada suhu −20 derajat.
Persyaratan diet
Unit onboard, biasanya, diproduksi dengan dukungan untuk berbagai tegangan suplai, misalnya 7-30 V, yang mencakup sebagian besar opsi tegangan di jaringan listrik UAV. Jika Anda memiliki kesempatan untuk memilih dari beberapa tegangan suplai, maka berikan preferensi pada nilai tegangan suplai terendah. Biasanya, modem ditenagai secara internal dari tegangan 3.3 dan 5.0 V melalui catu daya sekunder. Efisiensi catu daya sekunder ini semakin tinggi, semakin kecil perbedaan antara tegangan input dan internal modem. Peningkatan efisiensi berarti pengurangan konsumsi energi dan pembangkitan panas.
Sebaliknya, unit ground harus mendukung daya dari sumber tegangan yang relatif tinggi. Hal ini memungkinkan penggunaan kabel daya dengan penampang kecil, sehingga mengurangi bobot dan menyederhanakan pemasangan. Semua hal lain dianggap sama, berikan preferensi pada unit berbasis darat dengan dukungan PoE (Power over Ethernet). Dalam hal ini, hanya satu kabel Ethernet yang diperlukan untuk menghubungkan unit ground ke stasiun kontrol.
Saluran kontrol/telemetri terpisah
Fitur penting jika tidak ada ruang tersisa di UAV untuk memasang modem telemetri perintah terpisah. Jika ada ruang, maka saluran kontrol/telemetri terpisah dari modem broadband dapat digunakan sebagai cadangan. Saat memilih modem dengan opsi ini, perhatikan fakta bahwa modem tersebut mendukung protokol yang diinginkan untuk komunikasi dengan UAV (MAVLink atau kepemilikan) dan kemampuan untuk menggandakan saluran kontrol/data telemetri ke antarmuka yang nyaman di stasiun bumi (GS ). Misalnya, unit on-board modem broadband terhubung ke autopilot melalui antarmuka seperti RS232, UART atau CAN, dan unit ground terhubung ke komputer kontrol melalui antarmuka Ethernet yang melaluinya diperlukan pertukaran perintah. , telemetri dan informasi video. Dalam hal ini, modem harus mampu menggandakan aliran perintah dan telemetri antara antarmuka RS232, UART, atau CAN pada unit terpasang dan antarmuka Ethernet pada unit ground.
Parameter lain yang perlu diperhatikan
Ketersediaan mode dupleks. Modem broadband untuk UAV mendukung mode operasi simpleks atau dupleks. Dalam mode simpleks, transmisi data hanya diperbolehkan dalam arah dari UAV ke NS, dan dalam mode dupleks - di kedua arah. Biasanya, modem simpleks memiliki codec video bawaan dan dirancang untuk bekerja dengan kamera video yang tidak memiliki codec video. Modem simpleks tidak cocok untuk dihubungkan ke kamera IP atau perangkat lain yang memerlukan koneksi IP. Sebaliknya, modem dupleks, biasanya, dirancang untuk menghubungkan jaringan IP on-board UAV dengan jaringan IP NS, yaitu mendukung kamera IP dan perangkat IP lainnya, tetapi mungkin tidak memiliki built-in dalam codec video, karena kamera video IP biasanya memiliki codec video Anda. Dukungan antarmuka Ethernet hanya tersedia pada modem full-duplex.
Penerimaan keragaman (keberagaman RX). Kehadiran kemampuan ini wajib dilakukan untuk menjamin komunikasi yang berkesinambungan di seluruh jarak penerbangan. Ketika merambat di permukaan bumi, gelombang radio tiba di titik penerima dalam dua berkas: sepanjang jalur langsung dan dengan pantulan dari permukaan. Jika penambahan gelombang dua berkas terjadi sefasa, maka medan di titik penerima diperkuat, dan jika antifase melemah. Pelemahannya bisa sangat signifikan - hingga hilangnya komunikasi sepenuhnya. Kehadiran dua antena di NS, yang terletak pada ketinggian berbeda, membantu mengatasi masalah ini, karena jika di lokasi satu antena berkas ditambahkan secara antifase, maka di lokasi antena lainnya tidak. Hasilnya, Anda dapat mencapai koneksi yang stabil di seluruh jarak.
Topologi jaringan yang didukung. Disarankan untuk memilih modem yang memberikan dukungan tidak hanya untuk topologi point-to-point (PTP), tetapi juga untuk topologi point-to-multipoint (PMP) dan relay (repeater). Penggunaan relay melalui UAV tambahan memungkinkan Anda memperluas cakupan area UAV utama secara signifikan. Dukungan PMP akan memungkinkan Anda menerima informasi secara bersamaan dari beberapa UAV di satu NS. Perlu diketahui juga bahwa mendukung PMP dan relay akan memerlukan peningkatan bandwidth modem dibandingkan dengan komunikasi dengan UAV tunggal. Oleh karena itu, untuk mode tersebut disarankan memilih modem yang mendukung pita frekuensi lebar (minimal 15-20 MHz).
Ketersediaan sarana untuk meningkatkan kekebalan kebisingan. Pilihan yang berguna, mengingat lingkungan interferensi yang intens di area tempat UAV digunakan. Kekebalan kebisingan dipahami sebagai kemampuan suatu sistem komunikasi untuk menjalankan fungsinya di hadapan gangguan yang berasal dari buatan atau alami pada saluran komunikasi. Ada dua pendekatan untuk memerangi interferensi. Pendekatan 1: rancang penerima modem sehingga dapat menerima informasi dengan andal bahkan ketika ada gangguan pada pita saluran komunikasi, dengan mengorbankan beberapa pengurangan kecepatan transmisi informasi. Pendekatan 2: Menekan atau melemahkan interferensi pada input penerima. Contoh penerapan pendekatan pertama adalah sistem penyebaran spektrum, yaitu: frekuensi hopping (FH), spektrum penyebaran urutan pseudo-random (DSSS) atau hibrida keduanya. Teknologi FH telah tersebar luas di saluran kontrol UAV karena rendahnya kecepatan transfer data yang dibutuhkan dalam saluran komunikasi tersebut. Misalnya, untuk kecepatan 16 kbit/s dalam pita 20 MHz, sekitar 500 posisi frekuensi dapat diatur, yang memungkinkan perlindungan yang andal terhadap interferensi pita sempit. Penggunaan FH untuk saluran komunikasi broadband bermasalah karena pita frekuensi yang dihasilkan terlalu besar. Misalnya, untuk mendapatkan 500 posisi frekuensi saat bekerja dengan sinyal dengan bandwidth 4 MHz, Anda memerlukan bandwidth gratis 2 GHz! Terlalu banyak untuk menjadi nyata. Penggunaan DSSS untuk saluran komunikasi broadband dengan UAV lebih relevan. Dalam teknologi ini, setiap bit informasi diduplikasi secara bersamaan pada beberapa (atau bahkan semua) frekuensi pita sinyal dan, dengan adanya interferensi pita sempit, dapat dipisahkan dari bagian spektrum yang tidak terpengaruh oleh interferensi. Penggunaan DSSS, seperti FH, menyiratkan bahwa jika terjadi interferensi pada saluran, diperlukan penurunan kecepatan transmisi data. Namun demikian, jelas bahwa lebih baik menerima video dari UAV dengan resolusi lebih rendah daripada tidak sama sekali. Pendekatan 2 menggunakan fakta bahwa interferensi, tidak seperti gangguan internal penerima, memasuki link radio dari luar dan, jika ada sarana tertentu di modem, dapat ditekan. Penekanan interferensi dimungkinkan jika dilokalisasi dalam domain spektral, temporal, atau spasial. Misalnya, interferensi pita sempit terlokalisasi di wilayah spektral dan dapat “dipotong” dari spektrum menggunakan filter khusus. Demikian pula, kebisingan berdenyut dilokalisasi dalam domain waktu; untuk menekannya, area yang terpengaruh dihilangkan dari sinyal masukan penerima. Jika interferensi tidak bersifat pita sempit atau berdenyut, maka penekan spasial dapat digunakan untuk menekannya, karena interferensi masuk ke antena penerima dari sumber dari arah tertentu. Jika titik nol pola radiasi antena penerima diposisikan searah dengan sumber interferensi, maka interferensi akan ditekan. Sistem seperti ini disebut sistem beamforming & beam nulling adaptif.
Protokol radio yang digunakan. Produsen modem dapat menggunakan protokol radio standar (WiFi, DVB-T) atau berpemilik. Parameter ini jarang ditunjukkan dalam spesifikasi. Penggunaan DVB-T secara tidak langsung ditunjukkan dengan didukungnya pita frekuensi 2/4/6/7/8, terkadang 10 MHz dan penyebutan dalam teks spesifikasi teknologi COFDM (kode OFDM) di mana OFDM digunakan bersama-sama dengan pengkodean tahan kebisingan. Secara sepintas, kami mencatat bahwa COFDM hanyalah slogan periklanan dan tidak memiliki keunggulan apa pun dibandingkan OFDM, karena OFDM tanpa pengkodean tahan kebisingan tidak pernah digunakan dalam praktiknya. Samakan COFDM dan OFDM jika Anda melihat singkatan ini pada spesifikasi modem radio.
Modem yang menggunakan protokol standar biasanya dibuat berdasarkan chip khusus (WiFi, DVB-T) yang bekerja bersama dengan mikroprosesor. Menggunakan chip khusus meringankan produsen modem dari banyak kerumitan yang terkait dengan perancangan, pemodelan, penerapan, dan pengujian protokol radio mereka sendiri. Mikroprosesor digunakan untuk memberikan modem fungsionalitas yang diperlukan. Modem tersebut memiliki keunggulan sebagai berikut.
- Harga rendah.
- Parameter berat dan ukuran yang baik.
- Konsumsi daya rendah.
Ada juga kelemahannya.
- Ketidakmampuan untuk mengubah karakteristik antarmuka radio dengan mengubah firmware.
- Stabilitas pasokan yang rendah dalam jangka panjang.
- Terbatasnya kemampuan dalam memberikan dukungan teknis yang berkualitas ketika memecahkan masalah non-standar.
Rendahnya stabilitas pasokan disebabkan oleh fakta bahwa produsen chip fokus terutama pada pasar massal (TV, komputer, dll.). Produsen modem untuk UAV bukanlah prioritas mereka dan mereka tidak dapat mempengaruhi keputusan produsen chip untuk menghentikan produksi tanpa penggantian yang memadai dengan produk lain. Fitur ini diperkuat oleh tren pengemasan antarmuka radio ke dalam sirkuit mikro khusus seperti "system on chip" (System on Chip - SoC), dan oleh karena itu chip antarmuka radio individu secara bertahap tersingkir dari pasar semikonduktor.
Terbatasnya kemampuan dalam memberikan dukungan teknis disebabkan oleh fakta bahwa tim pengembangan modem berdasarkan protokol radio standar memiliki staf yang baik, terutama di bidang elektronik dan teknologi gelombang mikro. Mungkin tidak ada spesialis komunikasi radio sama sekali di sana, karena tidak ada masalah yang harus mereka selesaikan. Oleh karena itu, produsen UAV yang mencari solusi untuk masalah komunikasi radio yang tidak sepele mungkin akan kecewa dalam hal konsultasi dan bantuan teknis.
Modem yang menggunakan protokol radio berpemilik dibangun berdasarkan chip pemrosesan sinyal analog dan digital universal. Stabilitas pasokan chip tersebut sangat tinggi. Benar, harganya juga tinggi. Modem tersebut memiliki keunggulan sebagai berikut.
- Kemungkinan luas untuk menyesuaikan modem dengan kebutuhan pelanggan, termasuk mengadaptasi antarmuka radio dengan mengubah firmware.
- Kemampuan antarmuka radio tambahan yang menarik untuk digunakan di UAV dan tidak ada pada modem yang dibangun berdasarkan protokol radio standar.
- Stabilitas pasokan yang tinggi, termasuk. dalam jangka panjang.
- Dukungan teknis tingkat tinggi, termasuk penyelesaian masalah non-standar.
Kekurangan.
- Harga tinggi
- Parameter berat dan ukuran mungkin lebih buruk daripada modem yang menggunakan protokol radio standar.
- Peningkatan konsumsi daya unit pemrosesan sinyal digital.
Data teknis beberapa modem untuk UAV
Tabel menunjukkan parameter teknis beberapa modem untuk UAV yang tersedia di pasaran.
Perhatikan bahwa meskipun modem 3D Link memiliki daya pancar terendah dibandingkan dengan modem Picoradio OEM dan J11 (25 dBm vs. 27−30 dBm), anggaran daya 3D Link lebih tinggi dibandingkan modem tersebut karena sensitivitas penerima yang tinggi (dengan kecepatan transfer data yang sama untuk modem yang dibandingkan). Dengan demikian, jangkauan komunikasi saat menggunakan 3D Link akan lebih besar dengan energi siluman yang lebih baik.
Meja. Data teknis beberapa modem broadband untuk UAV dan robotika
Parameter
(dilakukan pada modul dari Microhard)
(Lihat juga )
Produsen, negara
Geoscan, RF
Mobilicom, Israel
Inovasi Lintas Udara, Kanada
DTC, Inggris
Redess, Tiongkok
Jangkauan komunikasi [km] 20−60
5
t/a*
t/a*
10 − 20
Kecepatan [Mbit/s] 0.023−64.9
1.6 − 6
0.78 − 28
0.144 − 31.668
1.5 − 6
Penundaan transmisi data [ms] 1−20
25
t/a*
15 − 100
15 − 30
Dimensi unit terpasang PxLxT [mm] 77x45x25
74h54h26
40x40x10 (tanpa housing)
67h68h22
76h48h20
Berat unit terpasang [gram] 89
105
17.6 (tanpa perumahan)
135
88
Antarmuka informasi
Ethernet, RS232, BISA, USB
Ethernet, RS232, USB (opsional)
Ethernet, RS232/UART
HDMI, AV, RS232, USB
HDMI, Ethernet, UART
Catu daya unit terpasang [Volt/Watt] 7−30/6.7
7−26/t/a*
5−58/4.8
5.9−17.8/4.5−7
7−18/8
Catu daya unit ground [Volt/Watt] 18−75 atau PoE/7
7−26/t/a*
5−58/4.8
6−16/8
7−18/5
Daya pemancar [dBm] 25
t/a*
27 − 30
20
30
Sensitivitas penerima [dBm] (untuk kecepatan [Mbit/s])
−122(0.023) −101(4.06) −95.1(12.18) −78.6(64.96)
−101(t/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)
Anggaran energi modem [dB] (untuk kecepatan [Mbit/detik])
147(0.023) 126(4.06) 120.1(12.18) 103.6(64.96)
t/a*
131(0.78) 126(3.00) 103(28.0)
t/a*
127 (1.5) 124 (3.0) 120 (6.0)
Pita frekuensi yang didukung [MHz] 4−20
4.5; 8.5
2; 4; 8
0.625; 1.25; 2.5; 6; 7; 8
2; 4; 8
Simpleks/dupleks
Rangkap
Rangkap
Rangkap
Simpleks
Rangkap
Dukungan keberagaman
ya
ya
ya
ya
ya
Saluran terpisah untuk kontrol/telemetri
ya
ya
ya
tidak
ya
Protokol kontrol UAV yang didukung di saluran kontrol/telemetri
MAVLink, hak milik
MAVLink, hak milik
tidak
tidak
Tautan MAV
Dukungan multiplexing dalam saluran kontrol/telemetri
ya
ya
tidak
tidak
t/a*
Topologi jaringan
PTP, PMP, relai
PTP, PMP, relai
PTP, PMP, relai
PTP
PTP, PMP, relai
Sarana untuk meningkatkan kekebalan kebisingan
DSSS, pita sempit dan penekan denyut nadi
t/a*
t/a*
t/a*
t/a*
Protokol radio
hak milik
t/a*
t/a*
DVB-T
t/a*
* tidak ada - tidak ada data.
Tentang penulis
Alexander Smorodinov [[email dilindungi]] adalah spesialis terkemuka di Geoscan LLC di bidang komunikasi nirkabel. Sejak tahun 2011 hingga sekarang, ia telah mengembangkan protokol radio dan algoritma pemrosesan sinyal untuk modem radio broadband untuk berbagai keperluan, serta mengimplementasikan algoritma yang dikembangkan berdasarkan chip logika yang dapat diprogram. Bidang minat penulis meliputi pengembangan algoritma sinkronisasi, estimasi properti saluran, modulasi/demodulasi, pengkodean tahan kebisingan, serta beberapa algoritma lapisan akses media (MAC). Sebelum bergabung dengan Geoscan, penulis bekerja di berbagai organisasi, mengembangkan perangkat komunikasi nirkabel khusus. Dari tahun 2002 hingga 2007, ia bekerja di Proteus LLC sebagai spesialis terkemuka dalam pengembangan sistem komunikasi berdasarkan standar IEEE802.16 (WiMAX). Dari tahun 1999 hingga 2002, penulis terlibat dalam pengembangan algoritma pengkodean tahan kebisingan dan pemodelan rute komunikasi radio di Institut Penelitian Pusat Perusahaan Kesatuan Negara Federal "Granit". Penulis menerima gelar Kandidat Ilmu Teknik dari St. Petersburg University of Aerospace Instrumentation pada tahun 1998 dan gelar Teknik Radio dari universitas yang sama pada tahun 1995. Alexander saat ini adalah anggota IEEE dan IEEE Communications Society.
Sumber: www.habr.com