Ұшқышсыз ұшатын аппараттан (ҰҰА) немесе жердегі робототехникадан үлкен көлемдегі деректерді беру қиындығы заманауи қолданбаларда сирек емес. Бұл мақалада кең жолақты модемдерді таңдау критерийлері және оған қатысты мәселелер қарастырылады. Мақала UAV және робототехника әзірлеушілеріне арналған.
Іріктеу критерийлері
ҰАО немесе робототехника үшін кең жолақты модемді таңдаудың негізгі критерийлері:
- Байланыс ауқымы.
- Деректерді тасымалдаудың максималды жылдамдығы.
- Мәліметтерді берудегі кідіріс.
- Салмақ және өлшемдер параметрлері.
- Қолдау көрсетілетін ақпараттық интерфейстер.
- Тамақтану талаптары.
- Бөлек басқару/телеметрия арнасы.
Байланыс ауқымы
Байланыс ауқымы модемге ғана емес, сонымен қатар антенналарға, антенна кабельдеріне, радиотолқындардың таралу жағдайларына, сыртқы кедергілерге және басқа себептерге байланысты. Модемнің параметрлерін байланыс диапазонына әсер ететін басқа параметрлерден ажырату үшін диапазон теңдеуін қарастырыңыз [Калинин А.И., Черенкова Е.Л. Радиотолқындардың таралуы және радиобайланыстардың жұмысы. Байланыс. Мәскеу. 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}},$$дисплей$$
қайда
$inline$R$inline$ — метрлердегі қажетті байланыс ауқымы;
$inline$F$inline$ — Гц жиілігі;
$inline$P_{TXdBm}$inline$ — модем таратқышының қуаты дБм;
$inline$G_{TXdB}$inline$ — таратқыш антеннасының күшейту дБ;
$inline$L_{TXdB}$inline$ — модемнен таратқыш антеннаға дейінгі кабельдегі дБ-дегі жоғалтулар;
$inline$G_{RXdB}$inline$ — қабылдағыш антеннасының күшейту дБ;
$inline$L_{RXdB}$inline$ — модемнен қабылдағыш антеннаға дейінгі кабельдегі дБ-дегі жоғалтулар;
$inline$P_{RXdBm}$inline$ — модем қабылдағыштың дБм-дегі сезімталдығы;
$inline$|V|_{dB}$inline$ — дБ-де жер бетінің, өсімдіктердің, атмосфераның және басқа факторлардың әсерінен болатын қосымша жоғалтуларды ескеретін әлсіреу коэффициенті.
Диапазон теңдеуінен диапазон модемнің екі параметріне ғана тәуелді екені анық: таратқыш қуаты $inline$P_{TXdBm}$inline$ және қабылдағыштың сезімталдығы $inline$P_{RXdBm}$inline$, дәлірек айтсақ, олардың айырмашылығына. - модемнің энергетикалық бюджеті
$$display$$B_m=P_{TXdBm}-P_{RXdBm}.$$display$$
Диапазон теңдеуіндегі қалған параметрлер сигналдың таралу шарттарын және антенна-фидер құрылғыларының параметрлерін сипаттайды, яғни. модемге еш қатысы жоқ.
Сонымен, байланыс ауқымын ұлғайту үшін үлкен $inline$B_m$inline$ мәні бар модемді таңдау керек. Өз кезегінде, $inline$B_m$inline$ $inline$P_{TXdBm}$inline$ көбейту немесе $inline$P_{RXdBm}$inline$ азайту арқылы ұлғайтылуы мүмкін. Көптеген жағдайларда, UAV әзірлеушілері жоғары таратқыш қуаты бар модемді іздейді және қабылдағыштың сезімталдығына аз көңіл бөледі, бірақ олар дәл керісінше істеу керек. Кең жолақты модемнің қуатты борттық таратқышы келесі проблемаларды тудырады:
- жоғары энергия тұтыну;
- салқындату қажеттілігі;
- ұшқышсыз ұшу аппаратының басқа борттық жабдықтарымен электромагниттік үйлесімділіктің (ЭМС) нашарлауы;
- төмен энергетикалық құпия.
Алғашқы екі мәселе үлкен көлемді ақпаратты радиоарна арқылы берудің заманауи әдістері, мысалы, OFDM талап ететінімен байланысты. сызықтық таратқыш. Қазіргі желілік радиотаратқыштардың тиімділігі төмен: 10–30%. Осылайша, UAV қоректендіру көзінің құнды энергиясының 70-90% жылуға айналады, оны модемнен тиімді түрде алып тастау керек, әйтпесе ол істен шығады немесе ең қолайлы емес сәтте қызып кетуден оның шығыс қуаты төмендейді. Мысалы, 2 Вт таратқыш қуат көзінен 6–20 Вт алады, оның 4–18 Вт жылуға айналады.
Радиобайланыстың энергетикалық жасырындығы арнайы және әскери қолданбалар үшін маңызды. Төмен жасырындық модем сигналының кептеліс станциясының барлау қабылдағышы арқылы салыстырмалы түрде жоғары ықтималдықпен анықталғанын білдіреді. Сәйкесінше, төмен энергиялық жасырын радиобайланысты басу ықтималдығы да жоғары.
Модем қабылдағыштың сезімталдығы оның қабылданған сигналдардан берілген сапа деңгейімен ақпаратты алу мүмкіндігін сипаттайды. Сапа критерийлері әртүрлі болуы мүмкін. Цифрлық байланыс жүйелері үшін биттік қатенің ықтималдығы (биттік қатенің жылдамдығы - BER) немесе ақпараттық пакеттегі қатенің ықтималдығы (кадр қатесінің жылдамдығы - FER) жиі қолданылады. Шын мәнінде, сезімталдық - ақпаратты алу керек сигналдың деңгейі. Мысалы, BER = 98−10 болғанда −6 дБм сезімталдық мұндай BER бар ақпаратты −98 дБм немесе одан жоғары деңгейлі сигналдан алуға болатындығын көрсетеді, бірақ, айталық, −99 дБм деңгейі бар ақпаратты енді, айталық, -1 дБм деңгейіндегі сигналдан алынбайды. Әрине, сигнал деңгейінің төмендеуімен сапаның төмендеуі бірте-бірте орын алады, бірақ қазіргі заманғы модемдердің көпшілігінде деп аталатындар бар екенін есте ұстаған жөн. шекті эффект, онда сигнал деңгейі сезімталдықтан төмен түскенде сапаның төмендеуі өте тез жүреді. BER сезімталдығынан 2-10-ге дейін жоғарылауы үшін сигналды 1-XNUMX дБ төмен төмендету жеткілікті, бұл сіз бұдан былай UAV-дан бейнені көрмейтіндігіңізді білдіреді. Шектік әсер шулы арна үшін Шеннон теоремасының тікелей салдары болып табылады, оны жою мүмкін емес. Сигнал деңгейі сезімталдық деңгейінен төмендеген кезде ақпараттың жойылуы қабылдағыштың ішінде пайда болатын шудың әсерінен болады. Қабылдағыштың ішкі шуын толығымен жою мүмкін емес, бірақ оның деңгейін төмендетуге немесе шулы сигналдан ақпаратты тиімді шығаруды үйренуге болады. Модем өндірушілері қабылдағыштың РЖ блоктарын жақсартуға және цифрлық сигналдарды өңдеу алгоритмдерін жақсартуға осы екі тәсілді де қолданады. Модем қабылдағышының сезімталдығын арттыру таратқыш қуатын арттыру сияқты қуат тұтынудың және жылуды бөлудің күрт артуына әкелмейді. Әрине, энергия тұтыну мен жылу өндірудің өсуі байқалады, бірақ бұл өте қарапайым.
Қажетті байланыс ауқымына қол жеткізу тұрғысынан модемді таңдаудың келесі алгоритмі ұсынылады.
- Деректерді тасымалдау жылдамдығын шешіңіз.
- Қажетті жылдамдық үшін ең жақсы сезімталдығы бар модемді таңдаңыз.
- Есептеу немесе тәжірибе арқылы байланыс ауқымын анықтаңыз.
- Байланыс ауқымы қажеттен аз болып шықса, келесі шараларды қолданып көріңіз (басымдықты азайту ретімен реттелген):
- жұмыс жиілігінде сызықтық әлсіреу төмен кабельді пайдалану және/немесе кабельдердің ұзындығын азайту арқылы $inline$L_{TXdB}$inline$, $inline$L_{RXdB}$inline$ антенналық кабельдердегі жоғалтуларды азайту;
- $inline$G_{TXdB}$inline$, $inline$G_{RXdB}$inline$ антенна өсімін арттыру;
- модем таратқышының қуатын арттырыңыз.
Сезімталдық мәндері ережеге сәйкес деректерді беру жылдамдығына байланысты: жоғары жылдамдық - нашар сезімталдық. Мысалы, 98 Мбит/с үшін −8 дБм сезімталдық 95 Мбит/с үшін −12 дБм сезімталдықтан жақсы. Модемдерді бірдей деректерді тасымалдау жылдамдығы үшін ғана сезімталдық тұрғысынан салыстыруға болады.
Таратқыш қуаты туралы деректер модемнің техникалық сипаттамаларында дерлік әрқашан қол жетімді, бірақ қабылдағыштың сезімталдығы туралы деректер әрқашан қол жетімді емес немесе жеткіліксіз. Ең болмағанда, бұл сақ болуға себеп, өйткені әдемі сандарды жасырудың мағынасы жоқ. Сонымен қатар, сезімталдық деректерін жарияламау арқылы өндіруші тұтынушыны есептеу арқылы байланыс ауқымын бағалау мүмкіндігінен айырады. қарай модемді сатып алу.
Деректерді тасымалдаудың максималды жылдамдығы
Бұл параметрге негізделген модемді таңдау, жылдамдық талаптары нақты анықталған болса, салыстырмалы түрде қарапайым. Бірақ кейбір нюанстар бар.
Егер шешілетін мәселе максималды мүмкін болатын байланыс ауқымын қамтамасыз етуді талап етсе және сонымен бірге радиобайланыс үшін жеткілікті кең жиілік диапазонын бөлу мүмкін болса, онда кең жиілік диапазонын (өткізу жолағын) қолдайтын модемді таңдаған дұрыс. Мәселе мынада, қажетті ақпарат жылдамдығына салыстырмалы түрде тар жиілік диапазонында модуляцияның тығыз түрлерін (16QAM, 64QAM, 256QAM және т. ). Мұндай тапсырмалар үшін төмен тығыздықты модуляцияны пайдалану оның жоғары шуға төзімділігіне байланысты қолайлы. Сондықтан қабылдағыштың сезімталдығы жақсырақ, сәйкесінше модемнің энергетикалық бюджеті және нәтижесінде байланыс ауқымы артады.
Кейде UAV өндірушілері радиобайланыстың ақпараттық жылдамдығын көздің жылдамдығынан әлдеқайда жоғары, сөзбе-сөз 2 немесе одан да көп рет орнатады, бұл бейне кодектер сияқты көздерде айнымалы бит жылдамдығы бар және модем жылдамдығы максималды мәнді ескере отырып таңдалуы керек деп дәлелдейді. бит жылдамдығы шығарындылары. Бұл жағдайда байланыс ауқымы табиғи түрде азаяды. Бұл әдісті аса қажет болмаса қолданбау керек. Қазіргі заманғы модемдердің көпшілігінде таратқышта пакетті жоғалтпай бит жылдамдығының өсулерін тегістейтін үлкен буфер бар. Сондықтан 25%-дан жоғары жылдамдық резерві талап етілмейді. Егер сатып алынатын модемнің буферлік сыйымдылығы жеткіліксіз және жылдамдықты едәуір арттыру қажет деп санауға негіз болса, мұндай модемді сатып алудан бас тартқан дұрыс.
Деректерді тасымалдау кідірісі
Бұл параметрді бағалау кезінде ақпаратты радиобайланыс арқылы жіберуге байланысты кідірісті бейне кодек сияқты ақпарат көзінің кодтау/декодтау құрылғысы жасаған кешігуден бөлу маңызды. Радиобайланыстың кешігуі 3 мәннен тұрады.
- Таратқыш пен қабылдағыштағы сигналды өңдеуге байланысты кідіріс.
- Таратқыштан қабылдағышқа сигналдың таралуына байланысты кідіріс.
- Уақытты бөлу дуплексті (TDD) модемдерінде таратқышта деректерді буферлеуге байланысты кідіріс.
Автордың тәжірибесінде 1 типті кідіріс ондаған микросекундтан бір миллисекундқа дейін ауытқиды. 2 типті кідіріс байланыс ауқымына байланысты, мысалы, 100 км байланыс үшін ол 333 мкс құрайды. 3-түрдегі кідіріс TDD кадрының ұзындығына және жіберу циклінің ұзақтығының жалпы кадр ұзақтығына қатынасына байланысты және 0-ден кадр ұзақтығына дейін өзгеруі мүмкін, яғни бұл кездейсоқ шама. Егер модем жіберу циклінде болған кезде жіберілетін ақпарат пакеті таратқыштың кірісінде болса, онда пакет 3-түрдегі нөлдік кідіріспен эфирде беріледі. Егер пакет сәл кешігіп, қабылдау циклі әлдеқашан басталған болса, онда ол қабылдау циклінің ұзақтығына таратқыш буферінде кешіктіріледі. Әдеттегі TDD кадрының ұзындығы 2-ден 20 мс-ге дейін ауытқиды, сондықтан ең нашар жағдай 3-түрдегі кідіріс 20 мс аспайды. Осылайша, радиобайланыстың жалпы кешігуі 3−21 мс диапазонында болады.
Радиобайланыстың кешігуін анықтаудың ең жақсы жолы - желі сипаттамаларын бағалау үшін утилиталарды пайдалану арқылы толық ауқымды эксперимент. Сұраныс-жауап әдісі арқылы кідірісті өлшеу ұсынылмайды, өйткені тура және кері бағыттағы кідіріс TDD модемдері үшін бірдей болмауы мүмкін.
Салмақ және өлшемдер параметрлері
Осы критерийге сәйкес борттық модем блогын таңдау арнайы түсініктемелерді қажет етпейді: неғұрлым кішірек және жеңілірек болса, соғұрлым жақсы. Борттық блокты салқындату қажеттілігі туралы ұмытпаңыз, қосымша радиаторлар қажет болуы мүмкін, сәйкесінше салмақ пен өлшемдер де артуы мүмкін. Мұнда қуатты аз тұтынатын жеңіл, шағын өлшемді қондырғыларға артықшылық беру керек.
Жерге негізделген қондырғы үшін массалық өлшемдік параметрлер соншалықты маңызды емес. Пайдалану мен орнатудың қарапайымдылығы бірінші орынға шығады. Жерге қосу құрылғысы діңгекке немесе штативке ыңғайлы орнату жүйесі бар сыртқы әсерлерден сенімді қорғалған құрылғы болуы керек. Жақсы нұсқа - жердегі блок антеннамен бір корпусқа біріктірілген кезде. Ең дұрысы, жерге қосу құрылғысы басқару жүйесіне бір ыңғайлы қосқыш арқылы қосылуы керек. Бұл сізді −20 градус температурада орналастыру жұмыстарын жүргізу қажет болғанда күшті сөздерден құтқарады.
Диеталық талаптар
Борттық блоктар, әдетте, қоректендіру кернеулерінің кең ауқымын қолдау арқылы шығарылады, мысалы, 7-30 В, бұл UAV электр желісіндегі кернеу нұсқаларының көпшілігін қамтиды. Егер сізде бірнеше қоректендіру кернеуінің ішінен таңдау мүмкіндігі болса, қоректену кернеуінің ең төменгі мәніне артықшылық беріңіз. Әдетте, модемдер екінші қуат көздері арқылы 3.3 және 5.0 В кернеулерінен ішкі қоректенеді. Бұл қайталама қуат көздерінің тиімділігі жоғарырақ, модемнің кірісі мен ішкі кернеуі арасындағы айырмашылық соғұрлым аз болады. Тиімділіктің жоғарылауы энергияны тұтынуды және жылу өндіруді азайтуды білдіреді.
Екінші жағынан, жердегі қондырғылар салыстырмалы түрде жоғары кернеу көзінен қуат алуы керек. Бұл салмақты азайтатын және орнатуды жеңілдететін шағын көлденең қимасы бар қуат кабелін пайдалануға мүмкіндік береді. Барлық қалған нәрселер тең болса, PoE (Power over Ethernet) қолдауы бар жердегі құрылғыларға артықшылық беріңіз. Бұл жағдайда жердегі блокты басқару станциясына қосу үшін тек бір Ethernet кабелі қажет.
Бөлек басқару/телеметрия арнасы
Жеке командалық-телеметриялық модемді орнату үшін UAV-да бос орын қалмаған жағдайларда маңызды мүмкіндік. Егер бос орын болса, сақтық көшірме ретінде кең жолақты модемнің бөлек басқару/телеметриялық арнасын пайдалануға болады. Осы опциясы бар модемді таңдағанда, модемнің UAV-мен байланысу үшін қажетті протоколды (MAVLink немесе меншікті) қолдайтынына және каналды/телеметрия деректерін жердегі станциядағы ыңғайлы интерфейске мультиплекстеу мүмкіндігіне назар аударыңыз (GS). ). Мысалы, кең жолақты модемнің борттық блогы автопилотқа RS232, UART немесе CAN сияқты интерфейс арқылы қосылады, ал жердегі блок басқару компьютеріне Ethernet интерфейсі арқылы қосылады, ол арқылы пәрмен алмасу қажет. , телеметрия және бейне ақпарат. Бұл жағдайда модем борттық блоктың RS232, UART немесе CAN интерфейстері мен жердегі блоктың Ethernet интерфейсі арасында пәрменді және телеметриялық ағынды мультиплекстей алуы керек.
Басқа параметрлерге назар аудару керек
Дуплексті режимнің болуы. ҰАО үшін кең жолақты модемдер қарапайым немесе дуплексті жұмыс режимдерін қолдайды. Симплекс режимінде деректерді беру тек ҰШҚ-нан NS бағытында, ал дуплексті режимде - екі бағытта да рұқсат етіледі. Әдетте, симплекс модемдерінде кірістірілген бейне кодек бар және бейне кодегі жоқ бейнекамералармен жұмыс істеуге арналған. Симплекс модем IP камерасына немесе IP қосылымын қажет ететін кез келген басқа құрылғыларға қосылу үшін жарамсыз. Керісінше, дуплексті модем, әдетте, ҰАО борттық IP желісін NS IP желісімен қосуға арналған, яғни ол IP камералары мен басқа IP құрылғыларын қолдайды, бірақ кіріктірілген құрылғы болмауы мүмкін. бейне кодекте, өйткені IP бейне камераларында әдетте сіздің бейне кодекіңіз болады. Ethernet интерфейсін қолдау тек дуплексті модемдерде мүмкін болады.
Әртүрлілікті қабылдау (RX әртүрлілігі). Бұл мүмкіндіктің болуы бүкіл ұшу қашықтығында үздіксіз байланысты қамтамасыз ету үшін міндетті болып табылады. Жер бетіне тараған кезде радиотолқындар қабылдау нүктесіне екі сәуледе келеді: тікелей жол бойымен және бетінен шағылысумен. Егер екі сәуленің толқындарының қосылуы фазада болса, онда қабылдау нүктесіндегі өріс күшейеді, ал антифазада болса, ол әлсірейді. Әлсіреу айтарлықтай маңызды болуы мүмкін - байланыстың толық жоғалуына дейін. NS-де әртүрлі биіктікте орналасқан екі антеннаның болуы бұл мәселені шешуге көмектеседі, өйткені бір антеннаның орналасқан жерінде сәулелер антифазада қосылса, екіншісінің орналасқан жерінде олар қосылмайды. Нәтижесінде сіз бүкіл қашықтық бойынша тұрақты байланысқа қол жеткізе аласыз.
Қолдау көрсетілетін желі топологиялары. Тек нүктеден нүктеге (PTP) топологияға ғана емес, сонымен қатар нүктеден көп нүктеге (PMP) және релелік (қайталанғыш) топологияларға қолдау көрсететін модемді таңдаған жөн. Қосымша ұшқышсыз ұшу аппараты арқылы реле пайдалану негізгі ұшқышсыз ұшу аппаратының қамту аймағын айтарлықтай кеңейтуге мүмкіндік береді. PMP қолдауы бір NS-де бірнеше ұшқышсыз ұшу аппараттарынан ақпаратты бір уақытта алуға мүмкіндік береді. Сондай-ақ, PMP және релені қолдау бір UAV-мен байланысқан жағдайда модемнің өткізу қабілеттілігін арттыруды қажет ететінін ескеріңіз. Сондықтан бұл режимдер үшін кең жиілік диапазонын (кем дегенде 15-20 МГц) қолдайтын модемді таңдау ұсынылады.
Шуға қарсы иммунитетті арттыру құралдарының болуы. ұшқышсыз ұшу аппараттары қолданылатын аумақтардағы қарқынды кедергі ортасын ескере отырып, пайдалы нұсқа. Шуға төзімділік деп байланыс арнасында жасанды немесе табиғи шығу тегі кедергі болған кезде байланыс жүйесінің өз қызметін атқару қабілеті түсініледі. Интерференциямен күресудің екі тәсілі бар. 1-тәсіл: модем қабылдағышты ақпарат беру жылдамдығының біршама төмендеуі есебінен байланыс арнасының жолағында кедергі болған жағдайда да ақпаратты сенімді қабылдай алатындай етіп құрастырыңыз. 2-тәсіл: ресивер кірісіндегі кедергіні басу немесе әлсірету. Бірінші тәсілді жүзеге асыру мысалдары спектрді тарату жүйелері болып табылады, атап айтқанда: жиілік секіру (FH), псевдокездейсоқ тізбекті тарату спектрі (DSSS) немесе екеуінің гибридті. FH технологиясы осындай байланыс арнасында қажетті мәліметтерді беру жылдамдығының төмен болуына байланысты UAV басқару арналарында кеңінен тарады. Мысалы, 16 МГц жолағында 20 кбит/с жылдамдық үшін 500-ге жуық жиілік позициясын ұйымдастыруға болады, бұл тар жолақты кедергілерден сенімді қорғауға мүмкіндік береді. Кең жолақты байланыс арнасы үшін FH пайдалану қиын, себебі алынған жиілік диапазоны тым үлкен. Мысалы, 500 МГц өткізу қабілеті бар сигналмен жұмыс істегенде 4 жиілік позициясын алу үшін сізге 2 ГГц бос өткізу қабілеттілігі қажет болады! Шынайы болу үшін тым көп. ҰАО-мен кең жолақты байланыс арнасы үшін DSSS пайдалану өзектірек. Бұл технологияда әрбір ақпараттық бит сигнал диапазонындағы бірнеше (тіпті барлық) жиіліктерде бір уақытта қайталанады және тар жолақты кедергі болған жағдайда, спектрдің кедергі әсер етпейтін бөліктерінен бөлінуі мүмкін. DSSS, сондай-ақ FH пайдалану арнада кедергі пайда болған кезде деректерді беру жылдамдығын төмендету қажет болатынын білдіреді. Әйтсе де, ұшқышсыз ұшақтан бейнені мүлде болмағаннан гөрі төмен ажыратымдылықта алған жақсы екені анық. 2-тәсілде кедергі, ресивердің ішкі шуынан айырмашылығы, радиобайланысқа сырттан енетінін және модемде белгілі бір құралдар болса, оны басуға болатынын пайдаланады. Кедергіні басу, егер ол спектрлік, уақыттық немесе кеңістіктік домендерде локализацияланған болса, мүмкін болады. Мысалы, тар жолақты кедергі спектрлік аймақта локализацияланған және оны арнайы сүзгі арқылы спектрден «қиып тастауға» болады. Сол сияқты импульстік шу уақыт доменінде локализацияланады, оны басу үшін әсер ету аймағы қабылдағыштың кіріс сигналынан жойылады. Егер кедергі тар жолақты немесе импульстік болмаса, онда оны басу үшін кеңістіктік басқышты пайдалануға болады, өйткені кедергі белгілі бір бағыттағы көзден қабылдау антеннасына түседі. Қабылдаушы антеннаның сәулелену үлгісінің нөлі кедергі көзінің бағытында орналасса, кедергі басылады. Мұндай жүйелер адаптивті сәулелік және сәулені жою жүйелері деп аталады.
Қолданылатын радиопротокол. Модем өндірушілері стандартты (WiFi, DVB-T) немесе меншікті радио протоколын пайдалана алады. Бұл параметр техникалық сипаттамаларда сирек көрсетіледі. DVB-T пайдалану жанама түрде 2/4/6/7/8, кейде 10 МГц қолдау көрсетілетін жиілік диапазондарымен және мәтінде OFDM бірге қолданылатын COFDM (кодталған OFDM) технологиясының спецификациясының атап өтілуімен көрсетіледі. шуға төзімді кодтаумен. Айта кетейік, COFDM тек жарнамалық ұран болып табылады және OFDM-ден артықшылығы жоқ, өйткені шуға төзімді кодтаусыз OFDM ешқашан іс жүзінде қолданылмайды. Радио модем сипаттамаларында осы қысқартуларды көргенде COFDM және OFDM теңестіріңіз.
Стандартты хаттаманы қолданатын модемдер әдетте микропроцессормен бірге жұмыс істейтін мамандандырылған чип (WiFi, DVB-T) негізінде құрастырылады. Теңшелетін чипті пайдалану модем өндірушісін өз радио протоколын жобалау, модельдеу, енгізу және сынаумен байланысты көптеген бас ауруларынан босатады. Микропроцессор модемге қажетті функцияларды беру үшін қолданылады. Мұндай модемдердің келесі артықшылықтары бар.
- Төмен баға.
- Жақсы салмақ пен өлшем параметрлері.
- Төмен қуат тұтыну.
Кемшіліктері де бар.
- Микробағдарламаны өзгерту арқылы радиоинтерфейс сипаттамаларын өзгерту мүмкін еместігі.
- Ұзақ мерзімді перспективада жеткізудің төмен тұрақтылығы.
- Стандартты емес мәселелерді шешу кезінде білікті техникалық қолдау көрсетудің шектеулі мүмкіндіктері.
Жабдықтардың төмен тұрақтылығы чип өндірушілердің ең алдымен жаппай нарықтарға (теледидарлар, компьютерлер және т.б.) назар аударуына байланысты. ҰАО модемдерін өндірушілер олар үшін басымдық болып табылмайды және олар басқа өніммен барабар алмастырусыз чип өндірушінің өндірісті тоқтату туралы шешіміне ешқандай әсер ете алмайды. Бұл мүмкіндік радиоинтерфейстерді «чиптегі жүйе» (System on Chip - SoC) сияқты мамандандырылған микросұлбаларға орау тенденциясымен күшейтілген, сондықтан жеке радиоинтерфейс микросхемалары жартылай өткізгіштер нарығынан біртіндеп жойылады.
Техникалық қолдау көрсетудегі шектеулі мүмкіндіктер стандартты радио хаттамаға негізделген модемдерді әзірлеу топтарының мамандармен, ең алдымен, электроника және микротолқынды пеш технологиясы бойынша жақсы жабдықталғандығына байланысты. Ол жерде радиобайланыс мамандары мүлде болмауы мүмкін, өйткені олардың шешетін мәселесі жоқ. Сондықтан тривиальды емес радиобайланыс мәселелерінің шешімін іздейтін UAV өндірушілері кеңес беру және техникалық көмек көрсету тұрғысынан көңілдері қалуы мүмкін.
Меншікті радиопротоколды пайдаланатын модемдер сигналдарды өңдеудің әмбебап аналогтық және цифрлық чиптері негізінде құрастырылған. Мұндай чиптерді жеткізу тұрақтылығы өте жоғары. Рас, бағасы да жоғары. Мұндай модемдердің келесі артықшылықтары бар.
- Модемді тұтынушының қажеттіліктеріне бейімдеудің кең мүмкіндіктері, соның ішінде микробағдарламаны өзгерту арқылы радио интерфейсін бейімдеу.
- ҰАО-да пайдалану үшін қызықты және стандартты радио хаттамалар негізінде құрастырылған модемдерде жоқ қосымша радиоинтерфейс мүмкіндіктері.
- Жабдықтардың жоғары тұрақтылығы, соның ішінде. ұзақ мерзімді перспективада.
- Техникалық қамтамасыз етудің жоғары деңгейі, оның ішінде стандартты емес мәселелерді шешу.
Кемшіліктері.
- Жоғары баға
- Салмақ пен өлшем параметрлері стандартты радио протоколдарын пайдаланатын модемдерге қарағанда нашар болуы мүмкін.
- Цифрлық сигналды өңдеу блогының қуат тұтынуының жоғарылауы.
ҰАО үшін кейбір модемдердің техникалық деректері
Кестеде нарықта қол жетімді ұшқышсыз ұшу аппараттарына арналған кейбір модемдердің техникалық параметрлері көрсетілген.
3D Link модемінің Picoradio OEM және J11 модемдерімен салыстырғанда (25 дБм және 27−30 дБм) салыстырғанда ең төмен жіберу қуаты бар болса да, қабылдағыштың жоғары сезімталдығына байланысты 3D Link қуат бюджеті сол модемдерден жоғары екенін ескеріңіз. салыстырылатын модемдер үшін бірдей деректерді беру жылдамдығы). Осылайша, 3D Link пайдаланған кезде байланыс ауқымы энергияның жасырындығы жақсырақ болады.
Кесте. ҰАО және робототехникаға арналған кейбір кең жолақты модемдердің техникалық деректері
Параметр
(модульде орындалады Microhard компаниясынан)
(тағы қараңыз) )
Өндіруші, ел
Геоскан, РФ
Mobilicom, Израиль
Әуедегі инновациялар, Канада
DTC, Ұлыбритания
Редесс, Қытай
Байланыс диапазоны [км] 20−60
5
жоқ*
жоқ*
10-20
Жылдамдық [Мбит/с] 0.023−64.9
1.6-6
0.78-28
0.144-31.668
1.5-6
Деректерді беру кідірісі [мс] 1−20
25
жоқ*
15-100
15-30
Борттық блоктың өлшемдері LxWxH [мм] 77x45x25
74x54x26
40x40x10 (корпуссыз)
67x68x22
76x48x20
Борттық бірлік салмағы [грамм] 89
105
17.6 (тұрғын үйсіз)
135
88
Ақпараттық интерфейстер
Ethernet, RS232, CAN, USB
Ethernet, RS232, USB (қосымша)
Ethernet, RS232/UART
HDMI, AV, RS232, USB
HDMI, Ethernet, UART
Борттық блоктың қуат көзі [Вольт/Вт] 7−30/6.7
7−26/н/а*
5−58/4.8
5.9−17.8/4.5−7
7−18/8
Жердегі блоктың қуат көзі [Вольт/Вт] 18−75 немесе PoE/7
7−26/н/а*
5−58/4.8
6−16/8
7−18/5
Таратқыш қуаты [дБм] 25
жоқ*
27-30
20
30
Қабылдағыш сезімталдығы [дБм] (жылдамдық үшін [Мбит/с])
−122(0.023) −101(4.06) −95.1(12.18) −78.6(64.96)
−101(н/а*)
−101(0.78) −96(3.00) −76(28.0)
−95(n/a*) −104(n/a*)
−97(1.5) −94(3.0) −90(6.0)
Модем энергиясының бюджеті [дБ] (жылдамдық үшін [Мбит/сек])
147(0.023) 126(4.06) 120.1(12.18) 103.6(64.96)
жоқ*
131(0.78) 126(3.00) 103(28.0)
жоқ*
127 (1.5) 124 (3.0) 120 (6.0)
Қолдау көрсетілетін жиілік диапазондары [МГц] 4−20
4.5; 8.5
2; 4; 8
0.625; 1.25; 2.5; 6; 7; 8
2; 4; 8
Симплекс/дуплекс
Дуплекс
Дуплекс
Дуплекс
Симплекс
Дуплекс
Әртүрлілікті қолдау
иә
иә
иә
иә
иә
Басқару/телеметрия үшін бөлек арна
иә
иә
иә
жоқ
иә
Басқару/телеметрия арнасында қолдау көрсетілетін UAV басқару протоколдары
MAVLink, меншік
MAVLink, меншік
жоқ
жоқ
MAV сілтемесі
Басқару/телеметрия арнасында мультиплекстеуді қолдау
иә
иә
жоқ
жоқ
жоқ*
Желілік топологиялар
PTP, PMP, реле
PTP, PMP, реле
PTP, PMP, реле
PTP
PTP, PMP, реле
Шуға қарсы иммунитетті арттыруға арналған құралдар
DSSS, тар жолақты және импульстік басқыштар
жоқ*
жоқ*
жоқ*
жоқ*
Радио протоколы
меншік
жоқ*
жоқ*
DVB-T
жоқ*
* жоқ - деректер жоқ.
Автор туралы
Александр Смородинов [[электрондық пошта қорғалған]] – Geoscan LLC компаниясының сымсыз байланыс саласындағы жетекші маманы. 2011 жылдан бастап қазіргі уақытқа дейін әртүрлі мақсаттағы кең жолақты радиомодемдер үшін радио хаттамалар мен сигналдарды өңдеу алгоритмдерін жасаумен, сонымен қатар бағдарламаланатын логикалық микросхемалар негізінде әзірленген алгоритмдерді енгізумен айналысады. Автордың қызығушылықтары синхрондау алгоритмдерін әзірлеу, арнаның қасиетін бағалау, модуляция/демодуляция, шуға төзімді кодтау, сонымен қатар кейбір медиаға қол жеткізу деңгейі (MAC) алгоритмдерін қамтиды. Geoscan-ға қосылмас бұрын автор әртүрлі ұйымдарда жұмыс істеді, сымсыз байланыс құрылғыларын әзірледі. 2002 жылдан 2007 жылға дейін «Proteus» жауапкершілігі шектеулі серіктестігінде IEEE802.16 (WiMAX) стандарты негізінде байланыс жүйелерін әзірлеу бойынша жетекші маман ретінде жұмыс істеді. 1999 жылдан 2002 жылға дейін автор «Гранит» Орталық ғылыми-зерттеу институты федералды мемлекеттік унитарлық кәсіпорнында шуға төзімді кодтау алгоритмдерін және радиобайланыс маршруттарын модельдеумен айналысты. Автор 1998 жылы Санкт-Петербург аэроғарыштық аспаптар университетінде техника ғылымдарының кандидаты, 1995 жылы сол университетте радиотехника мамандығы бойынша білім алған. Александр IEEE және IEEE Коммуникациялар қоғамының қазіргі мүшесі.
Ақпарат көзі: www.habr.com