כיצד לבחור מודם פס רחב לכלי טיס בלתי מאויש (מל"ט) או רובוטיקה

האתגר של העברת כמויות גדולות של נתונים מכלי טיס בלתי מאויש (מל"ט) או רובוטיקה קרקעית אינו נדיר ביישומים מודרניים. מאמר זה דן בקריטריוני הבחירה עבור מודמים בפס רחב ובעיות נלוות. המאמר נכתב עבור מפתחי מל"טים ורובוטיקה.

קריטריונים לבחירה

הקריטריונים העיקריים לבחירת מודם פס רחב למל"טים או רובוטיקה הם:

1. טווח תקשורת.
2. קצב העברת נתונים מרבי.
3. עיכוב בהעברת הנתונים.
4. פרמטרים של משקל ומידות.
5. ממשקי מידע נתמכים.
6. דרישות תזונתיות.
7. ערוץ שליטה/טלמטריה נפרד.

טווח תקשורת

טווח התקשורת תלוי לא רק במודם, אלא גם באנטנות, כבלי אנטנה, תנאי התפשטות גלי רדיו, הפרעות חיצוניות וסיבות נוספות. על מנת להפריד את הפרמטרים של המודם עצמו מפרמטרים אחרים המשפיעים על טווח התקשורת, קחו בחשבון את משוואת הטווח [Kalinin A.I., Cherenkova E.L. הפצת גלי רדיו והפעלת קישורי רדיו. חיבור. מוסקבה. 1971]

$$display$$ R=frac{3 cdot 10^8}{4 pi F}10^{frac{P_{TXdBm}+G_{TXdB}+L_{TXdB}+G_{RXdB}+L_{RXdB}+ |V|_{dB}-P_{RXdBm}}{20}},$$display$$

איפה
$inline$R$inline$ — טווח תקשורת נדרש במטרים;
$inline$F$inline$ — תדר בהרץ;
$inline$P_{TXdBm}$inline$ — הספק משדר מודם ב-dBm;
$inline$G_{TXdB}$inline$ — חיזוק אנטנת המשדר ב-dB;
$inline$L_{TXdB}$inline$ — הפסדים בכבל מהמודם לאנטנת המשדר ב-dB;
$inline$G_{RXdB}$inline$ — רווח אנטנת מקלט ב-dB;
$inline$L_{RXdB}$inline$ — הפסדים בכבל מהמודם לאנטנת המקלט ב-dB;
$inline$P_{RXdBm}$inline$ — רגישות מקלט המודם ב-dBm;
$inline$|V|_{dB}$inline$ הוא גורם הנחתה שלוקח בחשבון הפסדים נוספים עקב השפעת פני כדור הארץ, הצמחייה, האטמוספרה וגורמים אחרים ב-dB.

ממשוואת הטווח ברור שהטווח תלוי רק בשני פרמטרים של המודם: הספק המשדר $inline$P_{TXdBm}$inline$ ורגישות המקלט $inline$P_{RXdBm}$inline$, או יותר נכון בהבדל ביניהם - תקציב האנרגיה של המודם

$$display$$B_m=P_{TXdBm}-P_{RXdBm}.$$display$$

שאר הפרמטרים במשוואת הטווח מתארים את תנאי התפשטות האות ואת הפרמטרים של התקני הזנה של האנטנה, כלומר. אין שום קשר למודם.
לכן, כדי להגדיל את טווח התקשורת, אתה צריך לבחור מודם עם ערך $inline$B_m$inline$ גדול. בתורו, ניתן להגדיל את $inline$B_m$inline$ על ידי הגדלת $inline$P_{TXdBm}$inline$ או על ידי הפחתה של $inline$P_{RXdBm}$inline$. ברוב המקרים מפתחי מל"טים מחפשים מודם בעל הספק משדר גבוה ומקדישים תשומת לב מועטה לרגישות המקלט, למרות שהם צריכים לעשות בדיוק את ההיפך. משדר מובנה חזק של מודם פס רחב כרוך בבעיות הבאות:

• צריכת אנרגיה גבוהה;
• הצורך בקירור;
• הידרדרות של תאימות אלקטרומגנטית (EMC) עם ציוד אחר על הסיפון של המל"ט;
• סודיות אנרגיה נמוכה.

שתי הבעיות הראשונות קשורות לעובדה ששיטות מודרניות להעברת כמויות גדולות של מידע בערוץ רדיו, למשל OFDM, דורשות ליניארי מַשׁדֵר. היעילות של משדרי רדיו ליניאריים מודרניים נמוכה: 10–30%. כך, 70-90% מהאנרגיה היקרה של ספק הכוח של המל"ט מומרת לחום, אותו יש להסיר ביעילות מהמודם, אחרת הוא ייכשל או שהספק המוצא שלו יירד עקב התחממות יתר ברגע הכי לא מתאים. למשל, משדר של 2 ואט ישאב 6–20 וואט מהספק, מתוכם 4–18 וואט יומרו לחום.

חסימת האנרגיה של קישור רדיו חשובה ליישומים מיוחדים וצבאיים. התגנבות נמוכה פירושה שאות המודם מזוהה בסבירות גבוהה יחסית על ידי מקלט הסיור של תחנת השיבוש. בהתאם לכך, ההסתברות לדיכוי קישור רדיו עם התגנבות אנרגיה נמוכה גבוהה אף היא.

הרגישות של מקלט מודם מאפיינת את יכולתו לחלץ מידע מאותות שנקלטו ברמת איכות נתונה. קריטריוני האיכות עשויים להשתנות. עבור מערכות תקשורת דיגיטליות, לרוב משתמשים בהסתברות לשגיאת סיביות (שיעור שגיאות סיביות - BER) או בהסתברות לשגיאה בחבילת מידע (שיעור שגיאות מסגרת - FER). למעשה, רגישות היא רמת האות שממנו יש לחלץ מידע. לדוגמה, רגישות של −98 dBm עם BER = 10-6 מצביעה על כך שניתן לחלץ מידע עם BER כזה מאותות ברמה של −98 dBm ומעלה, אך מידע עם רמה של, נניח, −99 dBm יכול לא יוחלצו עוד מאותות ברמה של, למשל, 1 dBm. כמובן, הירידה באיכות ככל שרמת האות יורדת מתרחשת בהדרגה, אך כדאי לזכור שלרוב המודמים המודרניים יש את מה שנקרא. אפקט סף שבו ירידה באיכות כאשר רמת האות יורדת מתחת לרגישות מתרחשת מהר מאוד. מספיק להפחית את האות ב-2-10 dB מתחת לרגישות כדי שה-BER יעלה ל-1-XNUMX, מה שאומר שכבר לא תראו וידאו מהמל"ט. אפקט הסף הוא תוצאה ישירה של משפט שאנון עבור ערוץ רועש; לא ניתן לבטל אותו. הרס המידע כאשר רמת האות יורדת מתחת לרגישות מתרחש עקב השפעת הרעש שנוצר בתוך המקלט עצמו. לא ניתן לבטל לחלוטין את הרעש הפנימי של מקלט, אך ניתן להפחית את רמתו או ללמוד לחלץ מידע ביעילות מאות רועש. יצרני מודמים משתמשים בשתי הגישות הללו, משפרים את בלוקי ה-RF של המקלט ומשפרים אלגוריתמים של עיבוד אותות דיגיטליים. שיפור הרגישות של מקלט המודם אינו מוביל לעלייה כה דרמטית בצריכת החשמל ובפיזור החום כמו הגדלת הספק המשדר. יש כמובן עלייה בצריכת האנרגיה והפקת החום, אבל היא די צנועה.

אלגוריתם בחירת המודם הבא מומלץ מנקודת מבט של השגת טווח התקשורת הנדרש.

1. החליטו על קצב העברת הנתונים.
2. בחר מודם עם הרגישות הטובה ביותר עבור המהירות הנדרשת.
3. קבע את טווח התקשורת על ידי חישוב או ניסוי.
4. אם מתברר שטווח התקשורת קטן מהנדרש, נסה להשתמש באמצעים הבאים (מסודרים לפי סדר עדיפות יורד):

• להפחית הפסדים בכבלי אנטנה $inline$L_{TXdB}$inline$, $inline$L_{RXdB}$inline$ על ידי שימוש בכבל עם הנחתה ליניארית נמוכה יותר בתדר ההפעלה ו/או הקטנת אורך הכבלים;
• הגדל את רווח האנטנה $inline$G_{TXdB}$inline$, $inline$G_{RXdB}$inline$;
• להגדיל את עוצמת משדר המודם.

ערכי הרגישות תלויים בקצב העברת הנתונים על פי הכלל: מהירות גבוהה יותר - רגישות גרועה יותר. לדוגמה, רגישות -98 dBm עבור 8 Mbps טובה יותר מאשר רגישות של -95 dBm עבור 12 Mbps. אתה יכול להשוות מודמים במונחים של רגישות רק עבור אותה מהירות העברת נתונים.

נתונים על הספק המשדר זמינים כמעט תמיד במפרטי המודם, אך נתונים על רגישות המקלט אינם זמינים תמיד או אינם מספיקים. לכל הפחות, זו סיבה להיזהר, מכיוון שמספרים יפים בקושי הגיוני להסתיר. בנוסף, באי פרסום נתוני רגישות, היצרן שולל מהצרכן את האפשרות להעריך את טווח התקשורת בחישוב. до רכישות מודמים.

קצב שידור מקסימלי

בחירת מודם על סמך פרמטר זה היא פשוטה יחסית אם דרישות המהירות מוגדרות בבירור. אבל יש כמה ניואנסים.

אם הבעיה הנפתרת מצריכה הבטחת טווח התקשורת המקסימלי האפשרי ובמקביל ניתן להקצות פס תדרים רחב מספיק עבור קישור רדיו, אז עדיף לבחור במודם התומך בפס תדרים רחב (רוחב פס). העובדה היא שניתן להשיג את מהירות המידע הנדרשת בפס תדרים צר יחסית על ידי שימוש בסוגי אפנון צפופים (16QAM, 64QAM, 256QAM וכו'), או בפס תדרים רחב באמצעות אפנון בצפיפות נמוכה (BPSK, QPSK ). השימוש באפנון בצפיפות נמוכה למשימות כאלה עדיף בשל חסינות הרעש הגבוהה יותר שלו. לכן, רגישות המקלט טובה יותר; בהתאם, תקציב האנרגיה של המודם גדל וכתוצאה מכך טווח התקשורת.

לפעמים יצרני מל"טים מגדירים את מהירות המידע של קישור הרדיו גבוה בהרבה ממהירות המקור, פשוטו כמשמעו פי 2 או יותר, בטענה שלמקורות כגון רכיבי codec של וידאו יש קצב סיביות משתנה ויש לבחור את מהירות המודם תוך התחשבות בערך המקסימלי של פליטות קצב סיביות. במקרה זה, טווח התקשורת פוחת באופן טבעי. אתה לא צריך להשתמש בגישה זו אלא אם כן הכרחי. לרוב המודמים המודרניים יש מאגר גדול במשדר שיכול להחליק קוצים בקצב סיביות ללא אובדן מנות. לכן, אין צורך במאגר מהירות של יותר מ-25%. אם יש סיבה להאמין כי קיבולת החיץ של המודם הנרכש אינה מספקת ונדרשת עלייה משמעותית יותר במהירות, אז עדיף לסרב לרכוש מודם כזה.

עיכוב בהעברת נתונים

בעת הערכת פרמטר זה, חשוב להפריד את ההשהיה הקשורה להעברת נתונים בקישור הרדיו לבין ההשהיה שנוצרה על ידי התקן הקידוד/פענוח של מקור המידע, כגון קודק וידאו. ההשהיה בקישור הרדיו מורכב מ-3 ערכים.

1. עיכוב עקב עיבוד אותות במשדר ובמקלט.
2. עיכוב עקב התפשטות האות מהמשדר למקלט.
3. עיכוב עקב אחסון נתונים במשדר במודמים של חלוקת זמן דופלקס (TDD).

חביון סוג 1, מניסיונו של המחבר, נע בין עשרות מיקרו-שניות למילי-שנייה אחת. עיכוב סוג 2 תלוי בטווח התקשורת, לדוגמה, עבור קישור של 100 ק"מ הוא 333 מיקרוסופט. השהיה מסוג 3 תלוי באורך המסגרת TDD וביחס של משך מחזור השידור למשך המסגרת הכולל ויכול להשתנות מ-0 למשך המסגרת, כלומר מדובר במשתנה אקראי. אם חבילת המידע המשודרת נמצאת בכניסת המשדר בזמן שהמודם נמצא במחזור השידור, אזי החבילה תשודר באוויר עם אפס השהייה מסוג 3. אם החבילה איחרה מעט ומחזור הקליטה כבר החל, אז הוא יעוכב במאגר המשדר למשך מחזור הקליטה. אורכי מסגרת TDD טיפוסיים נעים בין 2 ל-20 אלפיות השנייה, כך שההשהייה הגרועה ביותר מסוג 3 לא תעלה על 20 אלפיות השנייה. לפיכך, ההשהיה הכוללת בקישור הרדיו תהיה בטווח של 3-21 אלפיות השנייה.

הדרך הטובה ביותר לגלות את העיכוב בקישור רדיו היא ניסוי בקנה מידה מלא באמצעות כלי עזר כדי להעריך את מאפייני הרשת. לא מומלץ למדוד עיכוב בשיטת בקשה-תגובה, מכיוון שההשהייה בכיוונים קדימה ואחורה עשויה להיות לא זהה עבור מודמי TDD.

פרמטרים של משקל ומידות

בחירת יחידת מודם מובנית על פי קריטריון זה אינה דורשת הערות מיוחדות: ככל שקטנה וקלה יותר כך ייטב. אל תשכח גם את הצורך לקרר את היחידה המשולבת; ייתכן שיידרשו רדיאטורים נוספים, ובהתאם לכך, המשקל והמידות עשויים גם לעלות. יש להעדיף כאן יחידות קלות וקטנות בעלות צריכת חשמל נמוכה.

עבור יחידה מבוססת קרקע, הפרמטרים הממדים של המסה אינם כל כך קריטיים. קלות השימוש וההתקנה באה לידי ביטוי. יחידת הקרקע צריכה להיות מכשיר מוגן באופן אמין מפני השפעות חיצוניות עם מערכת הרכבה נוחה לתורן או לחצובה. אפשרות טובה היא כאשר יחידת הקרקע משולבת באותו דיור עם האנטנה. באופן אידיאלי, יחידת הקרקע צריכה להיות מחוברת למערכת הבקרה באמצעות מחבר נוח אחד. זה יחסוך ממך מילים חזקות כאשר אתה צריך לבצע עבודת פריסה בטמפרטורה של -20 מעלות.

דרישות תזונתיות

יחידות משולבות, ככלל, מיוצרות עם תמיכה במגוון רחב של מתחי אספקה, למשל 7-30 וולט, המכסה את רוב אפשרויות המתח ברשת החשמל של המל"טים. אם יש לך הזדמנות לבחור מתוך מספר מתחי אספקה, אז העדיפו את ערך מתח האספקה ​​הנמוך ביותר. ככלל, מודמים מופעלים באופן פנימי ממתחים של 3.3 ו-5.0 וולט דרך ספקי כוח משניים. היעילות של ספקי כוח משניים אלו גבוהה יותר, ככל שההפרש בין הקלט והמתח הפנימי של המודם קטן יותר. יעילות מוגברת פירושה צריכת אנרגיה מופחתת וייצור חום.

יחידות הארקה, לעומת זאת, חייבות לתמוך בהספק ממקור מתח גבוה יחסית. זה מאפשר שימוש בכבל חשמל עם חתך קטן, המפחית משקל ומפשט את ההתקנה. כל שאר הדברים שווים, תן עדיפות ליחידות מבוססות קרקע עם תמיכה ב-PoE (Power over Ethernet). במקרה זה, נדרש רק כבל Ethernet אחד כדי לחבר את יחידת ההארקה לתחנת הבקרה.

ערוץ שליטה/טלמטריה נפרד

תכונה חשובה במקרים בהם לא נותר מקום במל"ט להתקנת מודם פקודה-טלמטריה נפרד. אם יש מקום, אז ערוץ שליטה/טלמטריה נפרד של מודם הפס הרחב יכול לשמש כגיבוי. בבחירת מודם עם אפשרות זו, שימו לב לעובדה שהמודם תומך בפרוטוקול הרצוי לתקשורת עם המל"ט (MAVLink או קנייני) וביכולת ריבוי בקרה של נתוני ערוץ/טלמטריה לתוך ממשק נוח בתחנת הקרקע (GS) ). לדוגמה, היחידה המובנית של מודם פס רחב מחוברת לטייס האוטומטי באמצעות ממשק כמו RS232, UART או CAN, והיחידה הקרקעית מחוברת למחשב הבקרה באמצעות ממשק Ethernet שדרכו יש צורך להחליף פקודות , טלמטריה ומידע וידאו. במקרה זה, המודם חייב להיות מסוגל להכפיל את זרם הפקודה והטלמטריה בין ממשקי RS232, UART או CAN של היחידה המובנית וממשק ה-Ethernet של יחידת הקרקע.

פרמטרים נוספים שיש לשים לב אליהם

זמינות של מצב דופלקס. מודמים בפס רחב עבור מל"טים תומכים במצבי פעולה סימפלקס או דופלקס. במצב סימפלקס העברת נתונים מותרת רק בכיוון מהמל"ט ל-NS, ובמצב דופלקס - בשני הכיוונים. ככלל, למודמים סימפלקסים יש קודק וידאו מובנה והם מיועדים לעבוד עם מצלמות וידאו שאין להן קודק וידאו. מודם סימפלקס אינו מתאים לחיבור למצלמת IP או כל מכשיר אחר הדורש חיבור IP. להיפך, מודם דופלקס, ככלל, נועד לחבר את רשת ה-IP המשולבת של המל"ט עם רשת ה-IP של ה-NS, כלומר הוא תומך במצלמות IP והתקני IP אחרים, אך ייתכן שאין לו מובנה ב-codec וידאו, מכיוון שלמצלמות וידאו IP יש בדרך כלל את ה-codec וידאו שלך. תמיכה בממשק Ethernet אפשרית רק במודמים דופלקס מלא.

קליטת גיוון (RX diversity). הנוכחות של יכולת זו היא חובה כדי להבטיח תקשורת רציפה לאורך כל מרחק הטיסה. כאשר מתפשטים על פני כדור הארץ, מגיעים גלי רדיו לנקודת הקליטה בשתי אלומות: לאורך נתיב ישיר ועם השתקפות מפני השטח. אם תוספת של גלים של שתי אלומות מתרחשת בשלב, אז השדה בנקודת הקבלה מתחזק, ואם באנטיפזה, הוא נחלש. ההיחלשות יכולה להיות משמעותית למדי – עד לאובדן מוחלט של התקשורת. נוכחותן של שתי אנטנות על ה-NS, הממוקמות בגבהים שונים, עוזרת לפתור בעיה זו, כי אם במיקום של אנטנה אחת, האלומות מתווספות באנט-פאזה, אז במיקום של השנייה הן לא עושות זאת. כתוצאה מכך, ניתן להשיג חיבור יציב לאורך כל המרחק.
טופולוגיות רשת נתמכות. רצוי לבחור במודם המספק תמיכה לא רק בטופולוגיה של נקודה לנקודה (PTP), אלא גם בטופולוגיות נקודה לריבוי נקודות (PMP) וממסר (חוזר). השימוש בממסר דרך מל"ט נוסף מאפשר לך להרחיב משמעותית את שטח הכיסוי של המל"ט הראשי. תמיכת PMP תאפשר לך לקבל מידע בו-זמנית מכמה מל"טים ב-NS אחד. שימו לב גם שתמיכה ב-PMP וממסר תדרוש הגדלת רוחב הפס של המודם בהשוואה למקרה של תקשורת עם מל"ט בודד. לכן, עבור מצבים אלו מומלץ לבחור במודם התומך בפס תדרים רחב (לפחות 15-20 מגה-הרץ).

זמינות של אמצעים להגברת חסינות הרעש. אפשרות שימושית, בהתחשב בסביבת ההפרעות האינטנסיבית באזורים שבהם נעשה שימוש במל"טים. חסינות רעש מובנת כיכולתה של מערכת תקשורת לבצע את תפקידה בנוכחות הפרעות ממקור מלאכותי או טבעי בערוץ התקשורת. ישנן שתי גישות להילחם בהפרעות. גישה 1: תכנן את מקלט המודם כך שיוכל לקבל מידע בצורה מהימנה גם בנוכחות הפרעות ברצועת ערוצי התקשורת, במחיר של הפחתה מסוימת במהירות העברת המידע. גישה 2: דיכוי או החלשה של הפרעות בכניסת המקלט. דוגמאות ליישום הגישה הראשונה הן מערכות מפוזרות בספקטרום, כלומר: קפיצת תדר (FH), ספקטרום מפוזר ברצף פסאודו אקראי (DSSS) או הכלאה של שניהם. טכנולוגיית FH הפכה לנפוצה בערוצי בקרת מל"טים עקב קצב העברת הנתונים הנמוך הנדרש בערוץ תקשורת כזה. לדוגמה, עבור מהירות של 16 kbit/s בפס 20 מגה-הרץ, ניתן לארגן כ-500 עמדות תדר, מה שמאפשר הגנה אמינה מפני הפרעות בפס צר. השימוש ב-FH עבור ערוץ תקשורת בפס רחב הוא בעייתי מכיוון שפס התדרים המתקבל גדול מדי. לדוגמה, כדי להשיג 500 עמדות תדר בעבודה עם אות ברוחב פס של 4 מגה-הרץ, תזדקק ברוחב פס פנוי של 2 גיגה-הרץ! יותר מדי מכדי להיות אמיתי. השימוש ב-DSSS לערוץ תקשורת בפס רחב עם מל"טים רלוונטי יותר. בטכנולוגיה זו, כל סיבית מידע משוכפלת בו-זמנית במספר (או אפילו בכל) התדרים בפס האותות, ובנוכחות הפרעות בפס צר, ניתן להפריד אותה מחלקים בספקטרום שאינם מושפעים מהפרעות. השימוש ב-DSSS, כמו גם ב-FH, מרמז שכאשר מופיעות הפרעות בערוץ, תידרש הפחתה בקצב העברת הנתונים. למרות זאת, ברור שעדיף לקבל וידאו ממל"ט ברזולוציה נמוכה יותר מאשר כלום. גישה 2 משתמשת בעובדה שהפרעות, בניגוד לרעש הפנימי של המקלט, נכנסות לקישור הרדיו מבחוץ, ואם יש אמצעים מסוימים במודם, ניתן לדכא אותה. דיכוי של הפרעות אפשרי אם היא ממוקמת בתחום הספקטרלי, הזמני או המרחבי. לדוגמה, הפרעות בפס צר ממוקמות באזור הספקטרלי וניתן "לנתק" מהספקטרום באמצעות מסנן מיוחד. באופן דומה, רעש פועם מתמקם בתחום הזמן; כדי לדכא אותו, האזור הפגוע מוסר מאות הקלט של המקלט. אם ההפרעה אינה צר פס או פעימה, ניתן להשתמש במדכא מרחבי כדי לדכא אותה, שכן הפרעות נכנסות לאנטנה המקבלת ממקור מכיוון מסוים. אם האפס של תבנית הקרינה של האנטנה המקבלת ממוקם בכיוון מקור ההפרעה, ההפרעה תדוכא. מערכות כאלה נקראות אדפטיביות beamforming & beam nulling systems.

נעשה שימוש בפרוטוקול רדיו. יצרני מודמים יכולים להשתמש בפרוטוקול רדיו סטנדרטי (WiFi, DVB-T) או קנייני. פרמטר זה מצויין לעתים רחוקות במפרטים. השימוש ב-DVB-T מצוין בעקיפין על ידי פסי התדרים הנתמכים 2/4/6/7/8, לפעמים 10 מגה-הרץ והאזכור בטקסט של המפרט של טכנולוגיית COFDM (מקודדת OFDM) שבה נעשה שימוש ב-OFDM בשילוב עם קידוד עמיד בפני רעשים. אגב, נציין ש-COFDM הוא אך ורק סלוגן פרסומי ואין לו כל יתרונות על פני OFDM, שכן OFDM ללא קידוד עמיד בפני רעשים לעולם אינו בשימוש בפועל. השווה COFDM ו-OFDM כאשר אתה רואה את הקיצורים האלה במפרטי מודם רדיו.

מודמים המשתמשים בפרוטוקול סטנדרטי בנויים בדרך כלל על בסיס שבב מיוחד (WiFi, DVB-T) הפועל בשילוב עם מיקרו-מעבד. שימוש בשבב מותאם אישית משחרר את יצרן המודם מהרבה מכאבי הראש הקשורים לתכנון, מודלים, יישום ובדיקה של פרוטוקול הרדיו שלו. המיקרו-מעבד משמש כדי לתת למודם את הפונקציונליות הדרושה. למודמים כאלה יש את היתרונות הבאים.

1. מחיר נמוך
2. פרמטרים טובים של משקל וגודל.
3. צריכת חשמל נמוכה.

יש גם חסרונות.

1. חוסר יכולת לשנות את המאפיינים של ממשק הרדיו על ידי שינוי הקושחה.
2. יציבות נמוכה של אספקה ​​בטווח הארוך.
3. יכולות מוגבלות במתן תמיכה טכנית מוסמכת בעת פתרון בעיות לא סטנדרטיות.

היציבות הנמוכה של האספקה ​​נובעת מהעובדה שיצרני השבבים מתמקדים בעיקר בשווקים המוניים (טלוויזיות, מחשבים וכו'). יצרני מודמים למל"טים אינם בראש סדר העדיפויות עבורם והם אינם יכולים להשפיע בשום אופן על החלטת יצרן השבבים להפסיק את הייצור ללא החלפה מספקת במוצר אחר. תכונה זו מתחזקת על ידי המגמה של אריזת ממשקי רדיו למעגלים מיוחדים כגון "מערכת על שבב" (System on Chip - SoC), ולכן שבבי ממשק רדיו בודדים נשטפים בהדרגה משוק המוליכים למחצה.

יכולות מוגבלות במתן תמיכה טכנית נובעות מהעובדה שצוותי הפיתוח של מודמים המבוססים על פרוטוקול הרדיו הסטנדרטי מאוישים היטב במומחים, בעיקר בטכנולוגיית אלקטרוניקה ומיקרוגל. ייתכן שאין שם מומחי תקשורת רדיו בכלל, מכיוון שאין להם בעיות לפתור. לכן, יצרני מל"טים המחפשים פתרונות לבעיות תקשורת רדיו לא טריוויאליות עלולים למצוא את עצמם מאוכזבים מבחינת ייעוץ וסיוע טכני.

מודמים המשתמשים בפרוטוקול רדיו קנייני בנויים על בסיס שבבי עיבוד אותות אנלוגיים ודיגיטליים אוניברסליים. יציבות האספקה ​​של שבבים כאלה גבוהה מאוד. נכון, המחיר גם גבוה. למודמים כאלה יש את היתרונות הבאים.

1. אפשרויות רחבות להתאמת המודם לצרכי הלקוח, לרבות התאמת ממשק הרדיו על ידי שינוי הקושחה.
2. יכולות ממשק רדיו נוספות המעניינות לשימוש במל"טים ונעדרות במודמים הבנויים על בסיס פרוטוקולי רדיו סטנדרטיים.
3. יציבות גבוהה של אספקה, כולל. בטווח הרחוק.
4. רמה גבוהה של תמיכה טכנית, כולל פתרון בעיות לא סטנדרטיות.

חסרונות.

1. מחיר גבוה.
2. פרמטרי המשקל והגודל עשויים להיות גרועים יותר מאלו של מודמים המשתמשים בפרוטוקולי רדיו סטנדרטיים.
3. צריכת חשמל מוגברת של יחידת עיבוד האותות הדיגיטליים.

נתונים טכניים של כמה מודמים עבור מל"טים

הטבלה מציגה את הפרמטרים הטכניים של כמה מודמים למל"טים הזמינים בשוק.

שימו לב שלמרות שלמודם 3D Link יש את עוצמת השידור הנמוכה ביותר בהשוואה למודמים Picoradio OEM ו-J11 (25 dBm לעומת 27-30 dBm), תקציב הספק 3D Link גבוה יותר ממודמים אלה בשל רגישות המקלט הגבוהה (עם אותה מהירות העברת נתונים עבור המודמים המושוואים). לפיכך, טווח התקשורת בעת שימוש ב- 3D Link יהיה גדול יותר עם התגנבות אנרגיה טובה יותר.

שולחן. נתונים טכניים של כמה מודמים בפס רחב עבור מל"טים ורובוטיקה

פרמטר
קישור תלת מימד
Skyhopper PRO
Picoradio OEM (בוצע במודול pDDL2450 מ-Microhard)
SOLO7
(ראה גם מקלט SOLO7)
J11

יצרן, מדינה
Geoscan, RF
מוביליקום, ישראל
Innovations מוטס, קנדה
DTC, בריטניה
רדס, סין

טווח תקשורת [ק"מ] 20–60
5
לא רלוונטי*
לא רלוונטי*
10-20

מהירות [Mbit/s] 0.023-64.9
1.6-6
0.78-28
0.144-31.668
1.5-6

עיכוב העברת נתונים [ms] 1-20
25
לא רלוונטי*
15-100
15-30

מידות היחידה המובנית LxWxH [mm] 77x45x25
74h54h26
40x40x10 (ללא דיור)
67h68h22
76h48h20

משקל יחידה על הסיפון [גרם] 89
105
17.6 (ללא דיור)
135
88

ממשקי מידע
Ethernet, RS232, CAN, USB
Ethernet, RS232, USB (אופציונלי)
Ethernet, RS232/UART
HDMI, AV, RS232, USB
HDMI, Ethernet, UART

ספק כוח ליחידה מובנית [וולט/וואט] 7–30/6.7
7–26/ללא שימוש*
5-58/4.8
5.9-17.8/4.5-7
7-18/8

ספק כוח יחידת הארקה [Volt/Watt] 18–75 או PoE/7
7–26/ללא שימוש*
5-58/4.8
6-16/8
7-18/5

הספק משדר [dBm] 25
לא רלוונטי*
27-30
20
30

רגישות מקלט [dBm] (עבור מהירות [Mbit/s])
−122(0.023) −101(4.06) −95.1(12.18) −78.6(64.96)
−101(n/a*)
−101(0.78) −96(3.00) −76(28.0)
−95(n/a*) −104(n/a*)
−97(1.5) −94(3.0) −90(6.0)

תקציב אנרגיה של מודם [dB] (עבור מהירות [Mbit/sec])
147(0.023) 126(4.06) 120.1(12.18) 103.6(64.96)
לא רלוונטי*
131(0.78) 126(3.00) 103(28.0)
לא רלוונטי*
127 (1.5) 124 (3.0) 120 (6.0)

פסי תדרים נתמכים [MHz] 4-20
4.5; 8.5
2; 4; 8
0.625; 1.25; 2.5; 6; 7; 8
2; 4; 8

סימפלקס/דופלקס
דופלקס
דופלקס
דופלקס
סימפלקס
דופלקס

תמיכה בגיוון
כן
כן
כן
כן
כן

ערוץ נפרד לבקרה/טלמטריה
כן
כן
כן
לא
כן

פרוטוקולי בקרת מל"טים נתמכים בערוץ הבקרה/טלמטריה
MAVLink, קנייני
MAVLink, קנייני
לא
לא
קישור MAV

תמיכת ריבוי בערוץ בקרה/טלמטריה
כן
כן
לא
לא
לא רלוונטי*

טופולוגיות רשת
PTP, PMP, ממסר
PTP, PMP, ממסר
PTP, PMP, ממסר
PTP
PTP, PMP, ממסר

אמצעי להגברת חסינות הרעש
DSSS, מדכאי פס צר ודופק
לא רלוונטי*
לא רלוונטי*
לא רלוונטי*
לא רלוונטי*

פרוטוקול רדיו
קנייני
לא רלוונטי*
לא רלוונטי*
DVB-T
לא רלוונטי*

* לא רלוונטי - אין נתונים.

על המחבר

אלכסנדר סמורודינוב [[מוגן בדוא"ל]] הוא מומחה מוביל ב-Geoscan LLC בתחום התקשורת האלחוטית. משנת 2011 ועד היום הוא מפתח פרוטוקולי רדיו ואלגוריתמים לעיבוד אותות עבור מודמי רדיו בפס רחב למטרות שונות, וכן מיישם את האלגוריתמים שפותחו המבוססים על שבבי לוגיקה ניתנים לתכנות. תחומי העניין של המחבר כוללים פיתוח אלגוריתמי סנכרון, הערכת מאפייני ערוץ, אפנון/דמודולציה, קידוד עמיד לרעש, וכן כמה אלגוריתמי שכבת גישה למדיה (MAC). לפני שהצטרף ל-Geoscan, המחבר עבד בארגונים שונים, ופיתח התקני תקשורת אלחוטיים מותאמים אישית. בשנים 2002 עד 2007 עבד ב-Proteus LLC כמומחה מוביל בפיתוח מערכות תקשורת המבוססות על תקן IEEE802.16 (WiMAX). משנת 1999 עד 2002, המחבר היה מעורב בפיתוח אלגוריתמי קידוד עמידים בפני רעש ומידול של מסלולי קישור רדיו במכון המחקר המרכזי של הארגון המרכזי של המדינה "גרניט". המחבר קיבל תואר מועמד למדעים טכניים מאוניברסיטת סנט פטרבורג למכשור תעופה וחלל ב-1998 ותואר בהנדסת רדיו מאותה אוניברסיטה ב-1995. אלכסנדר הוא חבר נוכחי ב-IEEE וב-IEEE Communications Society.

מקור: www.habr.com