무인 항공기(UAV) 또는 로봇 공학용 광대역 모뎀을 선택하는 방법

무인 항공기(UAV) 또는 지상 로봇에서 대량의 데이터를 전송하는 문제는 현대 응용 분야에서 드문 일이 아닙니다. 이 문서에서는 광대역 모뎀 선택 기준과 관련 문제에 대해 설명합니다. 이 기사는 UAV 및 로봇 공학 개발자를 위해 작성되었습니다.

선정 기준

UAV 또는 로봇 공학용 광대역 모뎀을 선택하는 주요 기준은 다음과 같습니다.

1. 통신 범위.
2. 최대 데이터 전송 속도.
3. 데이터 전송이 지연됩니다.
4. 무게 및 치수 매개변수.
5. 지원되는 정보 인터페이스.
6. 영양 요구 사항.
7. 별도의 제어/원격 측정 채널.

통신 범위

통신 범위는 모뎀뿐만 아니라 안테나, 안테나 케이블, 전파 전파 조건, 외부 간섭 및 기타 이유에 따라 달라집니다. 모뎀 자체의 매개변수를 통신 범위에 영향을 미치는 다른 매개변수와 분리하려면 범위 방정식 [Kalinin A.I., Cherenkova E.L. 전파 전파 및 무선 링크 작동. 연결. 모스크바. 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}},$$display$$

어디에서
$inline$R$inline$ — 필요한 통신 범위(미터);
$inline$F$inline$ — 주파수(Hz);
$inline$P_{TXdBm}$inline$ — 모뎀 송신기 전력(dBm);
$inline$G_{TXdB}$inline$ — 송신기 안테나 이득(dB);
$inline$L_{TXdB}$inline$ — 모뎀에서 송신기 안테나까지의 케이블 손실(dB)
$inline$G_{RXdB}$inline$ — 수신기 안테나 이득(dB);
$inline$L_{RXdB}$inline$ — 모뎀에서 수신기 안테나까지의 케이블 손실(dB)
$inline$P_{RXdBm}$inline$ — dBm 단위의 모뎀 수신기 감도;
$inline$|V|_{dB}$inline$은 지구 표면, 식생, 대기 및 기타 요인의 영향으로 인한 추가 손실을 고려한 감쇠 계수(dB)입니다.

범위 방정식에서 범위는 모뎀의 두 가지 매개변수인 송신기 전력 $inline$P_{TXdBm}$inline$ 및 수신기 감도 $inline$P_{RXdBm}$inline$ 또는 그 차이에만 의존한다는 것이 분명합니다. - 모뎀의 에너지 예산

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

범위 방정식의 나머지 매개변수는 신호 전파 조건과 안테나 피더 장치의 매개변수를 설명합니다. 모뎀과는 아무 관련이 없습니다.
따라서 통신범위를 늘리기 위해서는 $inline$B_m$inline$ 값이 큰 모뎀을 선택해야 합니다. 결과적으로 $inline$P_{TXdBm}$inline$을 늘리거나 $inline$P_{RXdBm}$inline$을 줄여 $inline$B_m$inline$을 늘릴 수 있습니다. 대부분의 경우 UAV 개발자는 송신기 전력이 높은 모뎀을 찾고 있으며 정반대의 작업을 수행해야 하지만 수신기의 감도에는 거의 주의를 기울이지 않습니다. 광대역 모뎀의 강력한 온보드 송신기에는 다음과 같은 문제가 있습니다.

• 높은 에너지 소비;
• 냉각이 필요함;
• UAV의 다른 탑재 장비와의 전자기 호환성(EMC) 저하;
• 낮은 에너지 비밀.

처음 두 가지 문제는 OFDM과 같이 무선 채널을 통해 대량의 정보를 전송하는 현대적인 방법에는 다음이 필요하다는 사실과 관련이 있습니다. 선의 송신기. 최신 선형 무선 송신기의 효율성은 10~30%로 낮습니다. 따라서 UAV 전원 공급 장치의 귀중한 에너지 중 70-90%가 열로 변환되어 모뎀에서 효율적으로 제거되어야 합니다. 그렇지 않으면 가장 부적절한 순간에 과열로 인해 모뎀이 작동하지 않거나 출력 전력이 떨어집니다. 예를 들어, 2W 송신기는 전원 공급 장치에서 6~20W를 끌어오고 그 중 4~18W가 열로 변환됩니다.

무선 링크의 에너지 스텔스는 특수 및 군사 응용 분야에 중요합니다. 낮은 스텔스는 모뎀 신호가 재밍 스테이션의 정찰 수신기에 의해 상대적으로 높은 확률로 감지된다는 것을 의미합니다. 따라서 낮은 에너지 스텔스로 무선 링크를 억제할 확률도 높다.

모뎀 수신기의 감도는 주어진 품질 수준으로 수신된 신호에서 정보를 추출하는 능력을 나타냅니다. 품질 기준은 다를 수 있습니다. 디지털 통신 시스템에서는 비트 오류 확률(bit error rate - BER) 또는 정보 패킷의 오류 확률(frame error rate - FER)이 가장 많이 사용됩니다. 실제로 감도는 정보를 추출해야 하는 신호의 수준입니다. 예를 들어, BER = 98−10인 -6dBm의 감도는 그러한 BER을 포함하는 정보가 -98dBm 이상의 레벨을 가진 신호에서 추출될 수 있지만, -99dBm 레벨의 정보는 추출할 수 있음을 나타냅니다. 가령 -1dBm 레벨의 신호에서는 더 이상 추출되지 않습니다. 물론 신호 레벨이 감소함에 따라 품질이 점차적으로 저하되지만 대부분의 최신 모뎀에는 소위 말하는 것이 있다는 점을 명심할 가치가 있습니다. 신호 레벨이 감도 이하로 감소할 때 품질이 저하되는 임계값 효과가 매우 빠르게 발생합니다. BER이 2-10로 증가하려면 감도보다 1-XNUMXdB 아래로 신호를 줄이는 것으로 충분합니다. 이는 더 이상 UAV에서 비디오를 볼 수 없음을 의미합니다. 임계값 효과는 잡음이 있는 채널에 대한 Shannon의 정리의 직접적인 결과이므로 제거할 수 없습니다. 신호 레벨이 감도 이하로 감소하면 정보가 파괴되는 것은 수신기 자체 내부에 형성되는 노이즈의 영향으로 발생합니다. 수신기의 내부 잡음을 완전히 제거할 수는 없지만, 그 레벨을 낮추거나 잡음이 있는 신호에서 정보를 효율적으로 추출하는 방법을 학습하는 것은 가능합니다. 모뎀 제조업체는 이 두 가지 접근 방식을 모두 사용하여 수신기의 RF 블록을 개선하고 디지털 신호 처리 알고리즘을 개선하고 있습니다. 모뎀 수신기의 감도를 향상시킨다고 해서 송신기 전력이 증가하는 만큼 전력 소비와 열 방출이 급격히 증가하지는 않습니다. 물론 에너지 소비량과 발열량이 증가하지만 이는 상당히 미미한 수준이다.

필요한 통신 범위를 달성한다는 관점에서 다음 모뎀 선택 알고리즘을 권장합니다.

1. 데이터 전송 속도를 결정하십시오.
2. 필요한 속도에 가장 적합한 감도를 가진 모뎀을 선택하십시오.
3. 계산이나 실험을 통해 통신 범위를 결정합니다.
4. 통신 범위가 필요한 것보다 작은 것으로 판명되면 다음 조치를 사용해 보십시오(내림차순으로 정렬).

• 작동 주파수에서 선형 감쇠가 더 낮은 케이블을 사용하거나 케이블 길이를 줄여 안테나 케이블 $inline$L_{TXdB}$inline$, $inline$L_{RXdB}$inline$의 손실을 줄입니다.
• 안테나 이득 증가 $inline$G_{TXdB}$inline$, $inline$G_{RXdB}$inline$;
• 모뎀 송신기 전력을 높이십시오.

감도 값은 규칙에 따라 데이터 전송 속도에 따라 달라집니다. 속도가 빠를수록 감도가 나빠집니다. 예를 들어, 98Mbps의 −8dBm 감도는 95Mbps의 −12dBm 감도보다 좋습니다. 동일한 데이터 전송 속도에 대해서만 감도 측면에서 모뎀을 비교할 수 있습니다.

송신기 전력에 대한 데이터는 모뎀 사양에서 거의 항상 사용할 수 있지만 수신기 감도에 대한 데이터는 항상 사용할 수 없거나 충분하지 않습니다. 아름다운 숫자를 숨기는 것이 거의 불가능하기 때문에 최소한 이것은 조심해야 할 이유입니다. 또한 제조업체는 민감도 데이터를 공개하지 않음으로써 소비자가 계산을 통해 통신 범위를 추정할 수 있는 기회를 박탈합니다. 에 모뎀 구매.

최대 데이터 전송 속도

속도 요구사항이 명확하게 정의된 경우 이 매개변수를 기반으로 모뎀을 선택하는 것은 비교적 간단합니다. 그러나 약간의 뉘앙스가 있습니다.

해결하려는 문제가 가능한 최대 통신 범위를 보장해야 하는 동시에 무선 링크에 충분히 넓은 주파수 대역을 할당할 수 있다면 넓은 주파수 대역(대역폭)을 지원하는 모뎀을 선택하는 것이 좋습니다. 사실 필요한 정보 속도는 조밀한 변조 유형(16QAM, 64QAM, 256QAM 등)을 사용하여 상대적으로 좁은 주파수 대역에서 달성되거나 저밀도 변조(BPSK, QPSK)를 사용하여 넓은 주파수 대역에서 달성될 수 있습니다. ). 이러한 작업에는 낮은 밀도 변조를 사용하는 것이 더 높은 잡음 내성으로 인해 바람직합니다. 따라서 수신기의 감도가 더 좋고 그에 따라 모뎀의 에너지 예산이 증가하며 결과적으로 통신 범위가 늘어납니다.

때때로 UAV 제조업체는 비디오 코덱과 같은 소스가 가변 비트 전송률을 가지며 최대 값을 고려하여 모뎀 속도를 선택해야한다고 주장하면서 소스 속도보다 훨씬 높은 무선 링크의 정보 속도를 말 그대로 2 배 이상 설정합니다. 비트레이트 방출. 이 경우 통신 범위는 자연스럽게 감소합니다. 꼭 필요한 경우가 아니면 이 접근 방식을 사용해서는 안 됩니다. 대부분의 최신 모뎀에는 패킷 손실 없이 비트 전송률 스파이크를 완화할 수 있는 큰 버퍼가 송신기에 있습니다. 따라서 25% 이상의 속도 여유가 필요하지 않습니다. 구입하려는 모뎀의 버퍼 용량이 부족하여 훨씬 더 큰 속도 향상이 필요하다고 판단할 만한 이유가 있는 경우 해당 모뎀의 구입을 거부하는 것이 좋습니다.

데이터 전송 지연

이 매개변수를 평가할 때 비디오 코덱과 같은 정보 소스의 인코딩/디코딩 장치에 의해 생성된 지연과 무선 링크를 통한 데이터 전송과 관련된 지연을 분리하는 것이 중요합니다. 무선 링크의 지연은 3가지 값으로 구성됩니다.

1. 송신기와 수신기의 신호 처리로 인한 지연.
2. 송신기에서 수신기로의 신호 전파로 인한 지연.
3. TDD(시분할 이중화) 모뎀의 송신기에서 데이터 버퍼링으로 인해 지연됩니다.

저자의 경험에 따르면 유형 1 대기 시간은 수십 마이크로초에서 2밀리초까지입니다. 유형 100 지연은 통신 범위에 따라 다릅니다. 예를 들어 333km 링크의 경우 3μs입니다. 유형 0 지연은 TDD 프레임의 길이와 전체 프레임 기간에 대한 전송 주기 기간의 비율에 따라 달라지며 3에서 프레임 기간까지 다양할 수 있습니다. 즉, 무작위 변수입니다. 모뎀이 전송 주기에 있는 동안 전송된 정보 패킷이 송신기 입력에 있으면 패킷은 지연 없이 무선으로 전송됩니다. 유형 2. 패킷이 약간 늦고 수신 주기가 이미 시작된 경우 수신 주기 동안 송신기 버퍼에서 지연됩니다. 일반적인 TDD 프레임 길이는 20~3ms이므로 최악의 경우 유형 20 지연은 3ms를 초과하지 않습니다. 따라서 무선 링크의 총 지연은 21-XNUMXms 범위에 있습니다.

무선 링크의 지연을 알아내는 가장 좋은 방법은 유틸리티를 사용하여 네트워크 특성을 평가하는 본격적인 실험입니다. 요청-응답 방법을 사용하여 지연을 측정하는 것은 권장되지 않습니다. 왜냐하면 순방향과 역방향의 지연은 TDD 모뎀의 경우 동일하지 않을 수 있기 때문입니다.

무게 및 치수 매개변수

이 기준에 따라 온보드 모뎀 장치를 선택하는 데는 특별한 설명이 필요하지 않습니다. 작고 가벼울수록 좋습니다. 온보드 장치를 냉각해야 한다는 점도 잊지 마십시오. 추가 라디에이터가 필요할 수 있으며 이에 따라 무게와 크기도 증가할 수 있습니다. 여기서는 전력 소비가 적은 가볍고 소형 장치를 선호해야 합니다.

지상 기반 유닛의 경우 질량 치수 매개변수는 그다지 중요하지 않습니다. 사용 및 설치의 용이성이 가장 중요합니다. 지상 장치는 마스트나 삼각대에 편리하게 장착할 수 있는 시스템을 갖추고 외부 영향으로부터 안정적으로 보호되는 장치여야 합니다. 좋은 옵션은 접지 장치가 안테나와 동일한 하우징에 통합되어 있는 경우입니다. 이상적으로는 접지 장치를 하나의 편리한 커넥터를 통해 제어 시스템에 연결해야 합니다. 이렇게 하면 -20도 온도에서 배포 작업을 수행해야 할 때 강한 말을 하지 않아도 됩니다.

식이 요구 사항

일반적으로 온보드 장치는 UAV 전력 네트워크의 대부분의 전압 옵션을 포괄하는 7-30V와 같은 광범위한 공급 전압을 지원하여 생산됩니다. 여러 공급 전압 중에서 선택할 수 있는 경우 가장 낮은 공급 전압 값을 우선적으로 선택하십시오. 일반적으로 모뎀은 보조 전원 공급 장치를 통해 3.3V 및 5.0V의 전압으로 내부적으로 전원을 공급받습니다. 이러한 보조 전원 공급 장치의 효율성이 높을수록 모뎀의 입력 전압과 내부 전압 간의 차이가 작아집니다. 효율성이 향상되면 에너지 소비와 열 발생이 줄어듭니다.

반면에 지상 장치는 상대적으로 높은 전압 소스의 전력을 지원해야 합니다. 이를 통해 단면적이 작은 전원 케이블을 사용할 수 있어 무게가 줄어들고 설치가 간편해집니다. 다른 모든 조건이 동일하다면 PoE(Power over Ethernet)를 지원하는 지상 기반 장치를 선호합니다. 이 경우 접지 장치를 제어 스테이션에 연결하는 데 이더넷 케이블이 하나만 필요합니다.

별도의 제어/원격 측정 채널

UAV에 별도의 명령 원격 측정 모뎀을 설치할 공간이 없는 경우 중요한 기능입니다. 공간이 있는 경우 광대역 모뎀의 별도 제어/원격 측정 채널을 백업으로 사용할 수 있습니다. 이 옵션이 있는 모뎀을 선택할 때 모뎀이 UAV(MAVLink 또는 독점)와의 통신을 위해 원하는 프로토콜을 지원하고 제어 채널/원격 측정 데이터를 지상국(GS)의 편리한 인터페이스로 다중화하는 기능을 지원한다는 사실에 주의하십시오. ). 예를 들어 광대역 모뎀의 온보드 장치는 RS232, UART 또는 CAN과 같은 인터페이스를 통해 자동 조종 장치에 연결되고 접지 장치는 명령 교환이 필요한 이더넷 인터페이스를 통해 제어 컴퓨터에 연결됩니다. , 원격 측정 및 비디오 정보. 이 경우 모뎀은 온보드 장치의 RS232, UART 또는 CAN 인터페이스와 지상 장치의 이더넷 인터페이스 사이에서 명령 및 원격 측정 스트림을 다중화할 수 있어야 합니다.

주의해야 할 다른 매개변수

이중 모드의 가용성. UAV용 광대역 모뎀은 단방향 또는 이중 작동 모드를 지원합니다. 단순 모드에서는 데이터 전송이 UAV에서 NS 방향으로만 허용되고 이중 모드에서는 양방향으로만 허용됩니다. 일반적으로 심플렉스 모뎀에는 비디오 코덱이 내장되어 있으며 비디오 코덱이 없는 비디오 카메라와 함께 작동하도록 설계되었습니다. 심플렉스 모뎀은 IP 카메라 또는 IP 연결이 필요한 기타 장치에 연결하는 데 적합하지 않습니다. 반대로 이중 모뎀은 일반적으로 UAV의 온보드 IP 네트워크를 NS의 IP 네트워크와 연결하도록 설계되었습니다. 즉, IP 카메라 및 기타 IP 장치를 지원하지만 내장형 모뎀이 없을 수도 있습니다. IP 비디오 카메라에는 일반적으로 비디오 코덱이 있기 때문입니다. 이더넷 인터페이스 지원은 전이중 모뎀에서만 가능합니다.

다이버시티 수신(RX 다이버시티). 전체 비행 거리에 걸쳐 지속적인 통신을 보장하려면 이 기능이 있어야 합니다. 지구 표면 위로 전파될 때 전파는 직접 경로를 따라 그리고 표면에서 반사되는 두 가지 빔으로 수신 지점에 도달합니다. 두 빔의 파동 추가가 위상적으로 발생하면 수신 지점의 필드가 강화되고 역위상이면 약해집니다. 약화는 통신이 완전히 끊어질 때까지 매우 중요할 수 있습니다. NS에 서로 다른 높이에 위치한 두 개의 안테나가 있으면 이 문제를 해결하는 데 도움이 됩니다. 왜냐하면 한 안테나의 위치에서 빔이 역위상으로 추가되고 다른 안테나의 위치에서는 추가되지 않기 때문입니다. 결과적으로, 전체 거리에 걸쳐 안정적인 연결을 얻을 수 있습니다.
지원되는 네트워크 토폴로지. PTP(지점간) 토폴로지뿐만 아니라 PMP(지점간) 및 중계(리피터) 토폴로지도 지원하는 모뎀을 선택하는 것이 좋습니다. 추가 UAV를 통한 중계를 사용하면 주 UAV의 적용 범위를 크게 확장할 수 있습니다. PMP 지원을 통해 하나의 NS에 있는 여러 UAV로부터 동시에 정보를 수신할 수 있습니다. 또한 PMP 및 릴레이를 지원하려면 단일 UAV와 통신하는 경우에 비해 모뎀 대역폭이 증가해야 합니다. 따라서 이러한 모드의 경우 넓은 주파수 대역(최소 15-20MHz)을 지원하는 모뎀을 선택하는 것이 좋습니다.

잡음 내성을 높이는 수단의 가용성. UAV가 사용되는 지역의 강렬한 간섭 환경을 고려할 때 유용한 옵션입니다. 잡음 내성은 통신 채널에서 인공적 또는 자연적 원인의 간섭이 있을 때 통신 시스템이 해당 기능을 수행하는 능력으로 이해됩니다. 간섭을 방지하는 방법에는 두 가지가 있습니다. 접근법 1: 통신 채널 대역에 간섭이 있는 경우에도 정보 전송 속도가 어느 정도 감소하는 대신 안정적으로 정보를 수신할 수 있도록 모뎀 수신기를 설계합니다. 접근법 2: 수신기 입력에서 간섭을 억제하거나 감쇠합니다. 첫 번째 접근 방식의 구현 예는 스펙트럼 확산 시스템, 즉 FH(주파수 호핑), DSSS(의사 무작위 시퀀스 확산 스펙트럼) 또는 이 둘의 혼합입니다. FH 기술은 통신 채널에서 요구되는 데이터 전송 속도가 낮기 때문에 UAV 제어 채널에 널리 보급되었습니다. 예를 들어, 16MHz 대역에서 20kbit/s의 속도의 경우 약 500개의 주파수 위치를 구성할 수 있으므로 협대역 간섭으로부터 안정적으로 보호할 수 있습니다. 광대역 통신 채널에 FH를 사용하는 것은 결과적으로 발생하는 주파수 대역이 너무 크기 때문에 문제가 됩니다. 예를 들어, 500MHz 대역폭의 신호로 작업할 때 4개의 주파수 위치를 얻으려면 2GHz의 여유 대역폭이 필요합니다! 현실이 되기에는 너무 많습니다. UAV와의 광대역 통신 채널에 DSSS를 사용하는 것이 더 적합합니다. 이 기술에서는 각 정보 비트가 신호 대역의 여러(또는 전체) 주파수에서 동시에 복제되며, 협대역 간섭이 있는 경우 간섭의 영향을 받지 않는 스펙트럼 부분에서 분리될 수 있습니다. FH와 마찬가지로 DSSS를 사용한다는 것은 채널에 간섭이 나타날 때 데이터 전송 속도의 감소가 필요하다는 것을 의미합니다. 그럼에도 불구하고 아무것도 없는 것보다는 낮은 해상도로 UAV로부터 비디오를 수신하는 것이 더 낫다는 것은 분명합니다. 접근법 2는 간섭이 수신기의 내부 잡음과 달리 외부에서 무선 링크로 들어오고 모뎀에 특정 수단이 있는 경우 간섭을 억제할 수 있다는 사실을 이용합니다. 스펙트럼, 시간 또는 공간 영역에 국한된 경우 간섭을 억제할 수 있습니다. 예를 들어, 협대역 간섭은 스펙트럼 영역에 국한되며 특수 필터를 사용하여 스펙트럼에서 "절단"될 수 있습니다. 마찬가지로 펄스 잡음은 시간 영역에 국한되며, 이를 억제하기 위해 영향을 받는 영역이 수신기의 입력 신호에서 제거됩니다. 간섭이 협대역 또는 펄스형이 아닌 경우 공간 억제기를 사용하여 이를 억제할 수 있습니다. 간섭은 특정 방향의 소스로부터 수신 안테나로 들어갑니다. 수신 안테나의 방사 패턴의 영점이 간섭 소스 방향에 위치하면 간섭이 억제됩니다. 이러한 시스템을 적응형 빔형성 및 빔 널링 시스템이라고 합니다.

사용되는 무선 프로토콜. 모뎀 제조업체는 표준(WiFi, DVB-T) 또는 독점 무선 프로토콜을 사용할 수 있습니다. 이 매개변수는 사양에 거의 표시되지 않습니다. DVB-T의 사용은 지원되는 주파수 대역 2/4/6/7/8, 때로는 10MHz 및 OFDM이 함께 사용되는 COFDM(코드화된 OFDM) 기술 사양 텍스트의 언급으로 간접적으로 표시됩니다. 소음 방지 코딩. 덧붙이자면, COFDM은 순전히 광고 슬로건이며 OFDM에 비해 어떤 이점도 없습니다. 왜냐하면 잡음 방지 코딩이 없는 OFDM은 실제로 사용되지 않기 때문입니다. 무선 모뎀 사양에 이러한 약어가 표시되면 COFDM과 OFDM을 동일하게 사용하세요.

표준 프로토콜을 사용하는 모뎀은 일반적으로 마이크로프로세서와 함께 작동하는 특수 칩(WiFi, DVB-T)을 기반으로 구축됩니다. 맞춤형 칩을 사용하면 모뎀 제조업체가 자체 무선 프로토콜을 설계, 모델링, 구현 및 테스트하는 것과 관련된 많은 골치 아픈 일을 덜 수 있습니다. 마이크로프로세서는 모뎀에 필요한 기능을 제공하는 데 사용됩니다. 이러한 모뎀에는 다음과 같은 장점이 있습니다.

1. 저렴한 가격
2. 좋은 무게와 크기 매개 변수.
3. 저전력 소비.

단점도 있습니다.

1. 펌웨어를 변경하여 무선 인터페이스의 특성을 변경할 수 없습니다.
2. 장기적으로 공급 안정성이 낮습니다.
3. 비표준 문제 해결 시 자격을 갖춘 기술 지원을 제공하는 능력이 제한되어 있습니다.

공급 안정성이 낮은 이유는 칩 제조업체가 주로 대중 시장(TV, 컴퓨터 등)에 초점을 맞추고 있기 때문입니다. UAV용 모뎀 제조업체는 이들에게 우선순위가 아니며 다른 제품으로 적절하게 교체하지 않고 생산을 중단하려는 칩 제조업체의 결정에 어떤 식으로든 영향을 미칠 수 없습니다. 이 기능은 무선 인터페이스를 "시스템 온 칩"(System on Chip - SoC)과 같은 특수 마이크로 회로로 패키징하는 추세에 의해 강화되므로 개별 무선 인터페이스 칩은 반도체 시장에서 점차 사라지고 있습니다.

기술 지원 제공 능력이 제한되는 이유는 표준 무선 프로토콜을 기반으로 하는 모뎀 개발 팀이 주로 전자 및 마이크로파 기술 분야의 전문가로 구성되어 있기 때문입니다. 해결해야 할 문제가 없기 때문에 무선 통신 전문가가 전혀 없을 수도 있습니다. 따라서 사소한 무선 통신 문제에 대한 솔루션을 찾고 있는 UAV 제조업체는 상담 및 기술 지원 측면에서 실망할 수 있습니다.

독점 무선 프로토콜을 사용하는 모뎀은 범용 아날로그 및 디지털 신호 처리 칩을 기반으로 구축되었습니다. 이러한 칩의 공급 안정성은 매우 높습니다. 사실, 가격도 높습니다. 이러한 모뎀에는 다음과 같은 장점이 있습니다.

1. 펌웨어를 변경하여 무선 인터페이스를 조정하는 것을 포함하여 고객의 요구에 맞게 모뎀을 조정할 수 있는 폭넓은 가능성이 있습니다.
2. UAV에 사용하기에 흥미롭고 표준 무선 프로토콜을 기반으로 구축된 모뎀에는 없는 추가 무선 인터페이스 기능입니다.
3. 소모품의 높은 안정성(포함) 장기적으로.
4. 비표준 문제 해결을 포함한 높은 수준의 기술 지원.

단점.

1. 높은 가격
2. 무게와 크기 매개변수는 표준 무선 프로토콜을 사용하는 모뎀의 매개변수보다 나쁠 수 있습니다.
3. 디지털 신호 처리 장치의 전력 소비가 증가했습니다.

UAV용 일부 모뎀의 기술 데이터

표에는 시중에서 판매되는 일부 UAV용 모뎀의 기술 매개변수가 나와 있습니다.

3D 링크 모뎀은 Picoradio OEM 및 J11 모뎀(25dBm 대 27−30dBm)에 비해 전송 전력이 가장 낮지만(3dBm 대 3−XNUMXdBm) 높은 수신기 감도로 인해 해당 모뎀보다 XNUMXD 링크 전력 예산이 더 높습니다. 비교되는 모뎀의 데이터 전송 속도는 동일합니다). 따라서 XNUMXD Link를 사용할 때 통신 범위는 더 나은 에너지 스텔스로 더 커집니다.

테이블. UAV 및 로봇 공학용 일부 광대역 모뎀의 기술 데이터

매개 변수
3D링크
스카이호퍼 프로
피코라디오 OEM (모듈에서 수행됨 pDDL2450 마이크로하드 출신)
SOLO7
(또한보십시오 SOLO7 수신기)
J11

제조사, 국가
지오스캔, RF
모빌리콤, 이스라엘
에어본 이노베이션, 캐나다
DTC, 영국
리데스, 중국

통신 범위 [km] 20−60
5
해당 없음*
해당 없음*
10−20

속도[Mbit/s] 0.023−64.9
1.6−6
0.78−28
0.144−31.668
1.5−6

데이터 전송 지연 [ms] 1−20
25
해당 없음*
15−100
15−30

온보드 장치 치수 LxWxH [mm] 77x45x25
74h54h26
40x40x10(하우징 제외)
67h68h22
76h48h20

온보드 단위 중량 [그램] 89
105
17.6(하우징 제외)
135
88

정보 인터페이스
이더넷, RS232, CAN, USB
이더넷, RS232, USB(옵션)
이더넷, RS232/UART
HDMI, AV, RS232, USB
HDMI, 이더넷, UART

온보드 장치 전원 공급 장치 [볼트/와트] 7−30/6.7
7−26/해당 없음*
5−58/4.8
5.9−17.8/4.5−7
7−18/8

접지 장치 전원 공급 장치 [볼트/와트] 18−75 또는 PoE/7
7−26/해당 없음*
5−58/4.8
6−16/8
7−18/5

송신기 전력 [dBm] 25
해당 없음*
27−30
20
30

수신기 감도 [dBm] (속도 [Mbit/s]의 경우)
−122(0.023) −101(4.06) −95.1(12.18) −78.6(64.96)
−101(해당 없음*)
−101(0.78) −96(3.00) −76(28.0)
−95(해당 없음*) −104(해당 없음*)
−97(1.5) −94(3.0) −90(6.0)

모뎀 에너지 예산 [dB] (속도 [Mbit/초])
147(0.023) 126(4.06) 120.1(12.18) 103.6(64.96)
해당 없음*
131(0.78) 126(3.00) 103(28.0)
해당 없음*
127(1.5) 124(3.0) 120(6.0)

지원되는 주파수 대역 [MHz] 4−20
4.5, 8.5
2, 4, 8
0.625; 1.25; 2.5; 삼; 6; 7
2, 4, 8

단면/양면
듀플렉스
듀플렉스
듀플렉스
단순
듀플렉스

다양성 지원
예
예
예
예
예

제어/원격 측정을 위한 별도의 채널
예
예
예
아니
예

제어/원격 측정 채널에서 지원되는 UAV 제어 프로토콜
MAVLink, 독점
MAVLink, 독점
아니
아니
매브링크

제어/원격 측정 채널의 다중화 지원
예
예
아니
아니
해당 없음*

네트워크 토폴로지
PTP, PMP, 릴레이
PTP, PMP, 릴레이
PTP, PMP, 릴레이
PTP
PTP, PMP, 릴레이

잡음 내성을 높이는 수단
DSSS, 협대역 및 펄스 억제기
해당 없음*
해당 없음*
해당 없음*
해당 없음*

무선 프로토콜
소유권
해당 없음*
해당 없음*
DVB-T
해당 없음*

* 해당 사항 없음 - 데이터가 없습니다.

Об авторе

알렉산더 스모로디노프 [[이메일 보호]]는 Geoscan LLC의 무선 통신 분야 최고의 전문가입니다. 2011년부터 현재까지 그는 다양한 목적을 위한 광대역 무선 모뎀용 무선 프로토콜 및 신호 처리 알고리즘을 개발하고 있으며, 프로그래밍 가능한 논리 칩을 기반으로 개발된 알고리즘을 구현하고 있습니다. 저자의 관심 분야에는 동기화 알고리즘 개발, 채널 속성 추정, 변조/복조, 잡음 방지 코딩 및 일부 MAC(미디어 액세스 계층) 알고리즘이 포함됩니다. Geoscan에 합류하기 전에 저자는 다양한 조직에서 맞춤형 무선 통신 장치를 개발하는 일을 했습니다. 2002년부터 2007년까지 그는 Proteus LLC에서 IEEE802.16(WiMAX) 표준 기반 통신 시스템 개발 분야의 선도적인 전문가로 근무했습니다. 1999년부터 2002년까지 저자는 연방 주립 단일 기업 중앙 연구소 "Granit"에서 잡음 방지 코딩 알고리즘 개발 및 무선 링크 경로 모델링에 참여했습니다. 저자는 1998년에 상트페테르부르크 항공우주 계측 대학에서 기술 과학 후보 학위를 받았으며, 1995년에 같은 대학에서 무선 공학 학위를 받았습니다. Alexander는 현재 IEEE 및 IEEE Communications Society의 회원입니다.

출처 : habr.com