La sfida di trasmettere grandi quantità di dati da un veicolo aereo senza pilota (UAV) o dalla robotica terrestre non è rara nelle applicazioni moderne. In questo articolo vengono illustrati i criteri di selezione per i modem a banda larga e i problemi correlati. L'articolo è stato scritto per gli sviluppatori di UAV e robotica.
Criteri di selezione
I criteri principali per la scelta di un modem a banda larga per UAV o robotica sono:
- Raggio di comunicazione.
- Velocità massima di trasferimento dati.
- Ritardo nella trasmissione dei dati.
- Parametri di peso e dimensioni.
- Interfacce informative supportate.
- Requisiti nutrizionali.
- Canale di controllo/telemetria separato.
Raggio di comunicazione
La portata della comunicazione dipende non solo dal modem, ma anche dalle antenne, dai cavi delle antenne, dalle condizioni di propagazione delle onde radio, dalle interferenze esterne e da altri motivi. Per separare i parametri del modem stesso da altri parametri che influenzano il raggio di comunicazione, considerare l'equazione del raggio [Kalinin A.I., Cherenkova E.L. Propagazione delle onde radio e funzionamento dei ponti radio. Connessione. 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}},$$visualizza$$
dove
$inline$R$inline$: raggio di comunicazione richiesto in metri;
$inline$F$inline$: frequenza in Hz;
$inline$P_{TXdBm}$inline$: potenza del trasmettitore del modem in dBm;
$inline$G_{TXdB}$inline$: guadagno dell'antenna del trasmettitore in dB;
$inline$L_{TXdB}$inline$: perdite nel cavo dal modem all'antenna del trasmettitore in dB;
$inline$G_{RXdB}$inline$: guadagno dell'antenna del ricevitore in dB;
$inline$L_{RXdB}$inline$: perdite nel cavo dal modem all'antenna del ricevitore in dB;
$inline$P_{RXdBm}$inline$ — sensibilità del modem ricevitore in dBm;
$inline$|V|_{dB}$inline$ è un fattore di attenuazione che tiene conto delle perdite aggiuntive dovute all'influenza della superficie terrestre, della vegetazione, dell'atmosfera e di altri fattori in dB.
Dall'equazione della portata è chiaro che la portata dipende solo da due parametri del modem: potenza del trasmettitore $inline$P_{TXdBm}$inline$ e sensibilità del ricevitore $inline$P_{RXdBm}$inline$, ovvero dalla loro differenza - il bilancio energetico del modem
$$visualizza$$B_m=P_{TXdBm}-P_{RXdBm}.$$visualizza$$
I restanti parametri nell'equazione della portata descrivono le condizioni di propagazione del segnale e i parametri dei dispositivi di alimentazione dell'antenna, ad es. non hanno niente a che fare con il modem.
Quindi, per aumentare il raggio di comunicazione, è necessario scegliere un modem con un valore $inline$B_m$inline$ elevato. A sua volta, $inline$B_m$inline$ può essere aumentato aumentando $inline$P_{TXdBm}$inline$ o diminuendo $inline$P_{RXdBm}$inline$. Nella maggior parte dei casi, gli sviluppatori UAV cercano un modem con un'elevata potenza di trasmissione e prestano poca attenzione alla sensibilità del ricevitore, anche se devono fare esattamente il contrario. Un potente trasmettitore di bordo di un modem a banda larga comporta i seguenti problemi:
- elevato consumo energetico;
- la necessità di raffreddamento;
- deterioramento della compatibilità elettromagnetica (EMC) con altre apparecchiature di bordo dell'UAV;
- segreto a basso consumo energetico.
I primi due problemi sono legati al fatto che i moderni metodi di trasmissione di grandi quantità di informazioni su un canale radio, ad esempio OFDM, richiedono lineare trasmettitore. L'efficienza dei moderni trasmettitori radio lineari è bassa: 10–30%. Pertanto, il 70-90% della preziosa energia dell'alimentatore UAV viene convertito in calore, che deve essere rimosso in modo efficiente dal modem, altrimenti fallirà o la sua potenza di uscita diminuirà a causa del surriscaldamento nel momento più inopportuno. Ad esempio, un trasmettitore da 2 W assorbirà 6–20 W dall'alimentatore, di cui 4–18 W verranno convertiti in calore.
La furtività energetica di un collegamento radio è importante per applicazioni speciali e militari. Un basso livello di stealth significa che il segnale del modem viene rilevato con una probabilità relativamente alta dal ricevitore di ricognizione della stazione di disturbo. Di conseguenza, anche la probabilità di sopprimere un collegamento radio con un sistema stealth a bassa energia è elevata.
La sensibilità di un modem ricevitore caratterizza la sua capacità di estrarre informazioni dai segnali ricevuti con un determinato livello di qualità. I criteri di qualità possono variare. Per i sistemi di comunicazione digitale, viene spesso utilizzata la probabilità di un errore di bit (tasso di errore di bit - BER) o la probabilità di un errore in un pacchetto di informazioni (tasso di errore di frame - FER). In realtà, la sensibilità è il livello del segnale stesso da cui è necessario estrarre l'informazione. Ad esempio, una sensibilità di −98 dBm con BER = 10−6 indica che le informazioni con un tale BER possono essere estratte da un segnale con un livello di −98 dBm o superiore, ma le informazioni con un livello, diciamo, di −99 dBm possono non possono più essere estratti da un segnale con un livello, diciamo, di −1 dBm. Naturalmente, la diminuzione della qualità man mano che il livello del segnale diminuisce avviene gradualmente, ma vale la pena tenere presente che la maggior parte dei modem moderni dispone del cosiddetto. effetto soglia in cui si verifica molto rapidamente una diminuzione della qualità quando il livello del segnale scende al di sotto della sensibilità. È sufficiente ridurre il segnale di 2-10 dB al di sotto della sensibilità affinché il BER aumenti a 1-XNUMX, il che significa che non vedrai più il video dall'UAV. L'effetto soglia è una conseguenza diretta del teorema di Shannon per un canale rumoroso; non può essere eliminato. La distruzione delle informazioni quando il livello del segnale scende al di sotto della sensibilità avviene a causa dell'influenza del rumore che si forma all'interno del ricevitore stesso. Il rumore interno di un ricevitore non può essere eliminato completamente, ma è possibile ridurne il livello o imparare ad estrarre in modo efficiente informazioni da un segnale rumoroso. I produttori di modem utilizzano entrambi questi approcci, apportando miglioramenti ai blocchi RF del ricevitore e migliorando gli algoritmi di elaborazione del segnale digitale. Il miglioramento della sensibilità del ricevitore del modem non porta ad un aumento così drammatico del consumo energetico e della dissipazione del calore quanto l'aumento della potenza del trasmettitore. Naturalmente c’è un aumento nel consumo di energia e nella produzione di calore, ma è piuttosto modesto.
Si consiglia il seguente algoritmo di selezione del modem dal punto di vista del raggiungimento della portata di comunicazione richiesta.
- Decidi la velocità di trasferimento dei dati.
- Seleziona un modem con la migliore sensibilità per la velocità richiesta.
- Determinare il raggio di comunicazione mediante calcolo o esperimento.
- Se il raggio di comunicazione risulta essere inferiore al necessario, provare ad utilizzare le seguenti misure (disposte in ordine di priorità decrescente):
- ridurre le perdite nei cavi d'antenna $inline$L_{TXdB}$inline$, $inline$L_{RXdB}$inline$ utilizzando un cavo con attenuazione lineare inferiore alla frequenza operativa e/o riducendo la lunghezza dei cavi;
- aumenta il guadagno dell'antenna $inline$G_{TXdB}$inline$, $inline$G_{RXdB}$inline$;
- aumentare la potenza del trasmettitore del modem.
I valori di sensibilità dipendono dalla velocità di trasferimento dei dati secondo la regola: velocità maggiore - sensibilità peggiore. Ad esempio, la sensibilità di −98 dBm per 8 Mbps è migliore della sensibilità di −95 dBm per 12 Mbps. Puoi confrontare i modem in termini di sensibilità solo per la stessa velocità di trasferimento dati.
I dati sulla potenza del trasmettitore sono quasi sempre disponibili nelle specifiche del modem, ma i dati sulla sensibilità del ricevitore non sono sempre disponibili o sono insufficienti. Per lo meno, questo è un motivo per essere cauti, dal momento che i numeri belli difficilmente hanno senso nasconderli. Inoltre, non pubblicando dati sulla sensibilità, il produttore priva il consumatore della possibilità di stimare il raggio di comunicazione mediante calcolo. a acquisti di modem.
Massima velocità di trasferimento dati
Selezionare un modem in base a questo parametro è relativamente semplice se i requisiti di velocità sono chiaramente definiti. Ma ci sono alcune sfumature.
Se il problema da risolvere richiede di garantire la massima portata di comunicazione possibile e allo stesso tempo è possibile allocare una banda di frequenza sufficientemente ampia per un collegamento radio, allora è meglio scegliere un modem che supporti una banda di frequenza (larghezza di banda) ampia. Il fatto è che la velocità di informazione richiesta può essere raggiunta in una banda di frequenza relativamente stretta utilizzando tipi di modulazione densi (16QAM, 64QAM, 256QAM, ecc.), O in un'ampia banda di frequenza utilizzando modulazione a bassa densità (BPSK, QPSK ). L'uso della modulazione a bassa densità per tali compiti è preferibile a causa della sua maggiore immunità al rumore. Pertanto la sensibilità del ricevitore è migliore, di conseguenza aumenta il bilancio energetico del modem e, di conseguenza, la portata di comunicazione.
A volte i produttori di UAV impostano la velocità delle informazioni del collegamento radio molto più alta della velocità della sorgente, letteralmente 2 o più volte, sostenendo che sorgenti come i codec video hanno un bitrate variabile e la velocità del modem dovrebbe essere selezionata tenendo conto del valore massimo delle emissioni di bitrate. In questo caso, il raggio di comunicazione diminuisce naturalmente. Non dovresti utilizzare questo approccio a meno che non sia assolutamente necessario. La maggior parte dei modem moderni dispone di un ampio buffer nel trasmettitore in grado di attenuare i picchi di bitrate senza perdita di pacchetti. Pertanto non è necessaria una riserva di velocità superiore al 25%. Se c'è motivo di credere che la capacità buffer del modem acquistato sia insufficiente ed è necessario un aumento di velocità significativamente maggiore, è meglio rifiutarsi di acquistare un modem del genere.
Ritardo nel trasferimento dei dati
Quando si valuta questo parametro, è importante separare il ritardo associato alla trasmissione dei dati sul collegamento radio dal ritardo creato dal dispositivo di codifica/decodifica della fonte di informazione, come un codec video. Il ritardo nel collegamento radio è composto da 3 valori.
- Ritardo dovuto all'elaborazione del segnale nel trasmettitore e nel ricevitore.
- Ritardo dovuto alla propagazione del segnale dal trasmettitore al ricevitore.
- Ritardo dovuto al buffering dei dati nel trasmettitore nei modem TDD (Time Division Duplex).
La latenza di tipo 1, secondo l'esperienza dell'autore, varia da decine di microsecondi a un millisecondo. Il ritardo di tipo 2 dipende dalla portata della comunicazione, ad esempio per un collegamento di 100 km è 333 μs. Il ritardo di tipo 3 dipende dalla lunghezza della trama TDD e dal rapporto tra la durata del ciclo di trasmissione e la durata totale della trama e può variare da 0 alla durata della trama, cioè è una variabile casuale. Se il pacchetto di informazioni trasmesso si trova all'ingresso del trasmettitore mentre il modem è nel ciclo di trasmissione, il pacchetto verrà trasmesso in onda con ritardo zero di tipo 3. Se il pacchetto è leggermente in ritardo e il ciclo di ricezione è già iniziato, allora verrà ritardato nel buffer del trasmettitore per la durata del ciclo di ricezione. Le lunghezze tipiche dei frame TDD vanno da 2 a 20 ms, quindi il ritardo di tipo 3 nel caso peggiore non supererà i 20 ms. Pertanto, il ritardo totale nel collegamento radio sarà compreso tra 3 e 21 ms.
Il modo migliore per scoprire il ritardo in un collegamento radio è un esperimento su vasta scala utilizzando utilità per valutare le caratteristiche della rete. Non è consigliabile misurare il ritardo utilizzando il metodo richiesta-risposta, poiché il ritardo nelle direzioni avanti e indietro potrebbe non essere lo stesso per i modem TDD.
Parametri di peso e dimensioni
La scelta di un modem di bordo secondo questo criterio non richiede commenti particolari: più piccolo e leggero è, meglio è. Non dimenticare anche la necessità di raffreddare l'unità di bordo, potrebbero essere necessari radiatori aggiuntivi e, di conseguenza, anche il peso e le dimensioni potrebbero aumentare. In questo caso si dovrebbe dare la preferenza a unità leggere, di piccole dimensioni e con un basso consumo energetico.
Per un'unità terrestre, i parametri massa-dimensionali non sono così critici. La facilità d'uso e di installazione viene in primo piano. L'unità di terra dovrebbe essere un dispositivo protetto in modo affidabile da influenze esterne con un comodo sistema di montaggio su un palo o treppiede. Una buona opzione è quando l'unità di terra è integrata nello stesso alloggiamento dell'antenna. Idealmente, l'unità di terra dovrebbe essere collegata al sistema di controllo tramite un comodo connettore. Ciò ti eviterà parole forti quando dovrai eseguire lavori di distribuzione a una temperatura di -20 gradi.
Esigenze alimentari
Le unità di bordo, di norma, sono prodotte con il supporto per un'ampia gamma di tensioni di alimentazione, ad esempio 7-30 V, che copre la maggior parte delle opzioni di tensione nella rete di alimentazione dell'UAV. Se avete la possibilità di scegliere tra più tensioni di alimentazione, date la preferenza al valore di tensione di alimentazione più basso. Di norma, i modem sono alimentati internamente da tensioni di 3.3 e 5.0 V tramite alimentatori secondari. L'efficienza di questi alimentatori secondari è tanto maggiore quanto minore è la differenza tra la tensione di ingresso e quella interna del modem. Una maggiore efficienza significa una riduzione del consumo energetico e della generazione di calore.
Le unità di terra, d'altra parte, devono supportare l'alimentazione da una fonte di tensione relativamente alta. Ciò consente l'utilizzo di un cavo di alimentazione di piccola sezione, che riduce il peso e semplifica l'installazione. A parità di condizioni, dai la preferenza alle unità a terra con supporto PoE (Power over Ethernet). In questo caso è necessario un solo cavo Ethernet per collegare l'unità di terra alla stazione di controllo.
Canale di controllo/telemetria separato
Una caratteristica importante nei casi in cui non c'è spazio rimasto sull'UAV per installare un modem di telemetria di comando separato. Se c'è spazio, è possibile utilizzare come backup un canale di controllo/telemetria separato del modem a banda larga. Quando si sceglie un modem con questa opzione, prestare attenzione al fatto che il modem supporti il protocollo desiderato per la comunicazione con l'UAV (MAVLink o proprietario) e la capacità di multiplexare i dati del canale di controllo/telemetria in una comoda interfaccia presso la stazione di terra (GS ). Ad esempio, l'unità di bordo di un modem a banda larga è collegata all'autopilota tramite un'interfaccia come RS232, UART o CAN, e l'unità di terra è collegata al computer di controllo tramite un'interfaccia Ethernet attraverso la quale è necessario scambiare comandi , telemetria e informazioni video. In questo caso il modem deve essere in grado di multiplexare il flusso di comandi e telemetria tra le interfacce RS232, UART o CAN dell'unità di bordo e l'interfaccia Ethernet dell'unità di terra.
Altri parametri a cui prestare attenzione
Disponibilità della modalità duplex. I modem a banda larga per UAV supportano la modalità operativa simplex o duplex. In modalità simplex, la trasmissione dei dati è consentita solo nella direzione dall'UAV al NS e in modalità duplex - in entrambe le direzioni. Di norma, i modem simplex hanno un codec video integrato e sono progettati per funzionare con videocamere che non dispongono di codec video. Un modem simplex non è adatto per la connessione a una telecamera IP o ad altri dispositivi che richiedono una connessione IP. Al contrario, un modem duplex, di norma, è progettato per connettere la rete IP di bordo dell'UAV con la rete IP dell'NS, ovvero supporta telecamere IP e altri dispositivi IP, ma potrebbe non avere un modem integrato nel codec video, poiché le videocamere IP di solito hanno il tuo codec video. Il supporto dell'interfaccia Ethernet è possibile solo nei modem full-duplex.
Ricezione della diversità (diversità RX). La presenza di questa capacità è obbligatoria per garantire una comunicazione continua lungo l'intera distanza del volo. Quando si propagano sulla superficie della Terra, le onde radio arrivano al punto di ricezione in due raggi: lungo un percorso diretto e con la riflessione dalla superficie. Se l'aggiunta delle onde di due raggi avviene in fase, il campo nel punto ricevente viene rafforzato e, se in antifase, viene indebolito. L'indebolimento può essere piuttosto significativo, fino alla completa perdita di comunicazione. La presenza di due antenne sul NS, situate ad altezze diverse, aiuta a risolvere questo problema, perché se nella posizione di un'antenna i raggi vengono aggiunti in antifase, nella posizione dell'altra no. Di conseguenza, puoi ottenere una connessione stabile per tutta la distanza.
Topologie di rete supportate. È consigliabile scegliere un modem che fornisca supporto non solo per la topologia punto-punto (PTP), ma anche per la topologia punto-multipunto (PMP) e relè (ripetitore). L'utilizzo del relè tramite un UAV aggiuntivo consente di espandere significativamente l'area di copertura dell'UAV principale. Il supporto PMP ti consentirà di ricevere informazioni contemporaneamente da diversi UAV su un NS. Tieni inoltre presente che il supporto di PMP e relè richiederà un aumento della larghezza di banda del modem rispetto al caso di comunicazione con un singolo UAV. Pertanto per queste modalità si consiglia di scegliere un modem che supporti un'ampia banda di frequenza (almeno 15-20 MHz).
Disponibilità di mezzi per aumentare l'immunità al rumore. Un'opzione utile, dato l'intenso ambiente di interferenza nelle aree in cui vengono utilizzati gli UAV. Per immunità al rumore si intende la capacità di un sistema di comunicazione di svolgere la propria funzione in presenza di interferenze di origine artificiale o naturale nel canale di comunicazione. Esistono due approcci per combattere le interferenze. Approccio 1: progettare il modem ricevitore in modo che possa ricevere informazioni in modo affidabile anche in presenza di interferenze nella banda del canale di comunicazione, al costo di una certa riduzione nella velocità di trasmissione delle informazioni. Approccio 2: sopprimere o attenuare le interferenze all'ingresso del ricevitore. Esempi di implementazione del primo approccio sono i sistemi di diffusione dello spettro, vale a dire: salto di frequenza (FH), spettro di diffusione di sequenze pseudo-casuali (DSSS) o un ibrido di entrambi. La tecnologia FH si è diffusa ampiamente nei canali di controllo degli UAV a causa della bassa velocità di trasferimento dati richiesta in tale canale di comunicazione. Ad esempio, per una velocità di 16 kbit/s in una banda di 20 MHz si possono organizzare circa 500 posizioni di frequenza, il che consente una protezione affidabile contro i disturbi a banda stretta. L'uso di FH per un canale di comunicazione a banda larga è problematico perché la banda di frequenza risultante è troppo grande. Ad esempio, per ottenere 500 posizioni di frequenza quando si lavora con un segnale con una larghezza di banda di 4 MHz, saranno necessari 2 GHz di larghezza di banda libera! Troppo per essere reale. Più rilevante è l’uso del DSSS per un canale di comunicazione a banda larga con gli UAV. In questa tecnologia, ogni bit di informazione viene duplicato simultaneamente su più (o anche tutte) frequenze nella banda del segnale e, in presenza di interferenze a banda stretta, può essere separato da parti dello spettro non interessate da interferenze. L'uso di DSSS, così come di FH, implica che quando si verifica un'interferenza nel canale, sarà necessaria una riduzione della velocità di trasmissione dei dati. Tuttavia, è ovvio che è meglio ricevere video da un UAV con una risoluzione inferiore piuttosto che niente. L'approccio 2 sfrutta il fatto che i disturbi, a differenza del rumore interno del ricevitore, entrano nel collegamento radio dall'esterno e, se nel modem sono presenti determinati mezzi, possono essere soppressi. La soppressione dell'interferenza è possibile se è localizzata nel dominio spettrale, temporale o spaziale. Ad esempio, l'interferenza a banda stretta è localizzata nella regione spettrale e può essere “esclusa” dallo spettro utilizzando un filtro speciale. Allo stesso modo, il rumore pulsato è localizzato nel dominio del tempo; per sopprimerlo, l'area interessata viene rimossa dal segnale di ingresso del ricevitore. Se l'interferenza non è a banda stretta o pulsata, è possibile eliminarla con un soppressore spaziale l'interferenza entra nell'antenna ricevente da una sorgente da una certa direzione. Se il punto zero del diagramma di radiazione dell'antenna ricevente è posizionato in direzione della fonte di interferenza, l'interferenza verrà soppressa. Tali sistemi sono chiamati sistemi di beamforming e annullamento del fascio adattivo.
Protocollo radio utilizzato. I produttori di modem possono utilizzare un protocollo radio standard (WiFi, DVB-T) o proprietario. Questo parametro è raramente indicato nelle specifiche. L'uso di DVB-T è indirettamente indicato dalle bande di frequenza supportate 2/4/6/7/8, talvolta 10 MHz e dalla menzione nel testo delle specifiche della tecnologia COFDM (codificata OFDM) in cui OFDM viene utilizzato insieme con codifica resistente al rumore. Notiamo incidentalmente che COFDM è puramente uno slogan pubblicitario e non presenta alcun vantaggio rispetto a OFDM, poiché nella pratica OFDM senza codifica antirumore non viene mai utilizzato. Equalizzare COFDM e OFDM quando si vedono queste abbreviazioni nelle specifiche del modem radio.
I modem che utilizzano un protocollo standard sono generalmente costruiti sulla base di un chip specializzato (WiFi, DVB-T) che funziona insieme a un microprocessore. L'utilizzo di un chip personalizzato solleva il produttore del modem da molti grattacapi associati alla progettazione, modellazione, implementazione e test del proprio protocollo radio. Il microprocessore viene utilizzato per fornire al modem le funzionalità necessarie. Tali modem presentano i seguenti vantaggi.
- Prezzo basso
- Buoni parametri di peso e dimensioni.
- Basso consumo energetico.
Ci sono anche degli svantaggi.
- Impossibilità di modificare le caratteristiche dell'interfaccia radio modificando il firmware.
- Bassa stabilità delle forniture nel lungo periodo.
- Capacità limitate nel fornire supporto tecnico qualificato nella risoluzione di problemi non standard.
La scarsa stabilità dell'offerta è dovuta al fatto che i produttori di chip si concentrano soprattutto sui mercati di massa (televisori, computer, ecc.). I produttori di modem per UAV non sono per loro una priorità e non possono in alcun modo influenzare la decisione del produttore di chip di interrompere la produzione senza un'adeguata sostituzione con un altro prodotto. Questa caratteristica è rafforzata dalla tendenza a confezionare le interfacce radio in microcircuiti specializzati come "system on chip" (System on Chip - SoC), e quindi i singoli chip di interfaccia radio vengono gradualmente eliminati dal mercato dei semiconduttori.
Le limitate capacità di fornire supporto tecnico sono dovute al fatto che i team di sviluppo dei modem basati sul protocollo radio standard dispongono di un ampio organico di specialisti, principalmente in elettronica e tecnologia a microonde. Potrebbero non esserci specialisti in comunicazioni radio, poiché non ci sono problemi da risolvere. Pertanto, i produttori di UAV che cercano soluzioni a problemi non banali di comunicazione radio potrebbero ritrovarsi delusi in termini di consulenza e assistenza tecnica.
I modem che utilizzano un protocollo radio proprietario sono costruiti sulla base di chip universali di elaborazione del segnale analogico e digitale. La stabilità dell'offerta di tali chip è molto elevata. È vero, anche il prezzo è alto. Tali modem presentano i seguenti vantaggi.
- Ampie possibilità di adattamento del modem alle esigenze del cliente, compreso l'adattamento dell'interfaccia radio tramite modifica del firmware.
- Ulteriori funzionalità di interfaccia radio che sono interessanti per l'uso negli UAV e sono assenti nei modem costruiti sulla base di protocolli radio standard.
- Elevata stabilità delle forniture, incl. a lungo termine.
- Elevato livello di supporto tecnico, inclusa la risoluzione di problemi non standard.
Svantaggi.
- Prezzo elevato
- I parametri di peso e dimensioni potrebbero essere peggiori di quelli dei modem che utilizzano protocolli radio standard.
- Aumento del consumo energetico dell'unità di elaborazione del segnale digitale.
Dati tecnici di alcuni modem per UAV
Nella Tabella sono riportati i parametri tecnici di alcuni modem per UAV disponibili sul mercato.
Si noti che sebbene il modem 3D Link abbia la potenza di trasmissione più bassa rispetto ai modem Picoradio OEM e J11 (25 dBm contro 27−30 dBm), il budget di potenza del 3D Link è superiore a quello di questi modem a causa dell'elevata sensibilità del ricevitore (con il stessa velocità di trasferimento dati per i modem confrontati). Pertanto, il raggio di comunicazione quando si utilizza 3D Link sarà maggiore con una migliore furtività energetica.
Tavolo. Dati tecnici di alcuni modem a banda larga per UAV e robotica
Parametro
(eseguito sul modulo della Microhard)
(Guarda anche )
Produttore, paese
Geoscansione, RF
Mobilicom, Israele
Innovazioni aviotrasportate, Canada
DTC, Regno Unito
Redazione, Cina
Raggio di comunicazione [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 trasmissione dati [ms] 1−20
25
n / a*
15-100
15-30
Dimensioni dell'unità di bordo LxPxH [mm] 77x45x25
74h54h26
40x40x10 (senza custodia)
67h68h22
76h48h20
Peso dell'unità di bordo [grammi] 89
105
17.6 (senza custodia)
135
88
Interfacce informative
Ethernet, RS232, CAN, USB
Ethernet, RS232, USB (opzionale)
Ethernet, RS232/UART
HDMI, AV, RS232, USB
HDMI, Ethernet, UART
Alimentazione macchina di bordo [Volt/Watt] 7−30/6.7
7-26/n/d*
5-58/4.8
5.9−17.8/4.5−7
7-18/8
Alimentazione unità di terra [Volt/Watt] 18−75 o PoE/7
7-26/n/d*
5-58/4.8
6-16/8
7-18/5
Potenza del trasmettitore [dBm] 25
n / a*
27-30
20
30
Sensibilità del ricevitore [dBm] (per velocità [Mbit/s])
−122(0.023) −101(4.06) −95.1(12.18) −78.6(64.96)
−101(n/d*)
−101(0.78) −96(3.00) −76(28.0)
−95(n/d*) −104(n/d*)
−97(1.5) −94(3.0) −90(6.0)
Budget energetico del modem [dB] (per 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
Solo fronte/fronte-retro
doppio
doppio
doppio
Semplice
doppio
Sostegno alla diversità
sì
sì
sì
sì
sì
Canale separato per controllo/telemetria
sì
sì
sì
no
sì
Protocolli di controllo UAV supportati nel canale di controllo/telemetria
MAVLink, proprietario
MAVLink, proprietario
no
no
Collegamento MAV
Supporto multiplexing nel canale di controllo/telemetria
sì
sì
no
no
n / a*
Topologie di rete
PTP, PMP, relè
PTP, PMP, relè
PTP, PMP, relè
PTP
PTP, PMP, relè
Mezzi per aumentare l'immunità al rumore
DSSS, banda stretta e soppressori di impulsi
n / a*
n / a*
n / a*
n / a*
Protocollo radio
proprio
n / a*
n / a*
DVB-T
n / a*
* n/d - nessun dato.
Chi l'Autore
Aleksandr Smorodinov [[email protected]] è uno specialista leader presso Geoscan LLC nel campo delle comunicazioni wireless. Dal 2011 ad oggi ha sviluppato protocolli radio e algoritmi di elaborazione del segnale per modem radio a banda larga per vari scopi, oltre a implementare gli algoritmi sviluppati basati su chip logici programmabili. Le aree di interesse dell'autore includono lo sviluppo di algoritmi di sincronizzazione, stima delle proprietà del canale, modulazione/demodulazione, codifica resistente al rumore, nonché alcuni algoritmi MAC (Media Access Layer). Prima di unirsi a Geoscan, l'autore ha lavorato in varie organizzazioni, sviluppando dispositivi di comunicazione wireless personalizzati. Dal 2002 al 2007 ha lavorato presso Proteus LLC come specialista leader nello sviluppo di sistemi di comunicazione basati sullo standard IEEE802.16 (WiMAX). Dal 1999 al 2002, l'autore è stato coinvolto nello sviluppo di algoritmi di codifica resistenti al rumore e nella modellazione di percorsi di collegamenti radio presso l'Istituto centrale di ricerca centrale per l'impresa unitaria dello Stato federale "Granit". L'autore ha conseguito la laurea in Scienze Tecniche presso l'Università di Strumentazione Aerospaziale di San Pietroburgo nel 1998 e la laurea in Ingegneria Radio presso la stessa università nel 1995. Alexander è un attuale membro dell'IEEE e della IEEE Communications Society.
Fonte: habr.com