Sfida e transmetimit të sasive të mëdha të të dhënave nga një mjet ajror pa pilot (UAV) ose robotika tokësore nuk është e pazakontë në aplikimet moderne. Ky artikull diskuton kriteret e përzgjedhjes për modemet me brez të gjerë dhe problemet e lidhura me to. Artikulli u shkrua për zhvilluesit e UAV-ve dhe robotikës.
Kriteret e Përzgjedhjes
Kriteret kryesore për zgjedhjen e një modemi me brez të gjerë për UAV ose robotikë janë:
- Gama e komunikimit.
- Shpejtësia maksimale e transferimit të të dhënave.
- Vonesa në transmetimin e të dhënave.
- Parametrat e peshës dhe dimensioneve.
- Ndërfaqet e mbështetura të informacionit.
- Kërkesat ushqyese.
- Kanali i veçantë i kontrollit/telemetrisë.
Gama e komunikimit
Gama e komunikimit varet jo vetëm nga modemi, por edhe nga antenat, kabllot e antenës, kushtet e përhapjes së valëve të radios, ndërhyrja e jashtme dhe arsye të tjera. Për të ndarë parametrat e vetë modemit nga parametrat e tjerë që ndikojnë në diapazonin e komunikimit, merrni parasysh ekuacionin e diapazonit [Kalinin A.I., Cherenkova E.L. Përhapja e valëve të radios dhe funksionimi i lidhjeve radio. Lidhje. Moska. 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}},$$ekran$$
ku
$inline$R$inline$ — diapazoni i kërkuar i komunikimit në metra;
$inline$F$inline$ — frekuenca në Hz;
$inline$P_{TXdBm}$inline$ — fuqia e transmetuesit të modemit në dBm;
$inline$G_{TXdB}$inline$ — fitimi i antenës së transmetuesit në dB;
$inline$L_{TXdB}$inline$ — humbjet në kabllo nga modemi në antenën e transmetuesit në dB;
$inline$G_{RXdB}$inline$ — fitimi i antenës së marrësit në dB;
$inline$L_{RXdB}$inline$ — humbje në kabllo nga modemi në antenën e marrësit në dB;
$inline$P_{RXdBm}$inline$ — ndjeshmëria e marrësit të modemit në dBm;
$inline$|V|_{dB}$inline$ është një faktor zbutjeje që merr parasysh humbjet shtesë për shkak të ndikimit të sipërfaqes së Tokës, vegjetacionit, atmosferës dhe faktorëve të tjerë në dB.
Nga ekuacioni i intervalit është e qartë se diapazoni varet vetëm nga dy parametra të modemit: fuqia e transmetuesit $inline$P_{TXdBm}$inline$ dhe ndjeshmëria e marrësit $inline$P_{RXdBm}$inline$, ose më mirë nga ndryshimi i tyre - buxheti i energjisë i modemit
$$display$$B_m=P_{TXdBm}-P_{RXdBm}.$$display$$
Parametrat e mbetur në ekuacionin e intervalit përshkruajnë kushtet e përhapjes së sinjalit dhe parametrat e pajisjeve ushqyese të antenës, d.m.th. nuk ka lidhje me modemin.
Pra, për të rritur gamën e komunikimit, duhet të zgjidhni një modem me një vlerë të madhe $inline$B_m$inline$. Nga ana tjetër, $inline$B_m$inline$ mund të rritet duke rritur $inline$P_{TXdBm}$inline$ ose duke ulur $inline$P_{RXdBm}$inline$. Në shumicën e rasteve, zhvilluesit e UAV-ve kërkojnë një modem me fuqi të lartë transmetuesi dhe i kushtojnë pak vëmendje ndjeshmërisë së marrësit, megjithëse duhet të bëjnë pikërisht të kundërtën. Një transmetues i fuqishëm në bord i një modemi me brez të gjerë sjell problemet e mëposhtme:
- konsumi i lartë i energjisë;
- nevoja për ftohje;
- përkeqësimi i përputhshmërisë elektromagnetike (EMC) me pajisjet e tjera në bord të UAV;
- fshehtësia e ulët e energjisë.
Dy problemet e para lidhen me faktin se metodat moderne të transmetimit të sasive të mëdha të informacionit përmes një kanali radio, për shembull OFDM, kërkojnë lineare transmetues. Efikasiteti i radiotransmetuesve linearë modernë është i ulët: 10–30%. Kështu, 70-90% e energjisë së çmuar të furnizimit me energji UAV shndërrohet në nxehtësi, e cila duhet të hiqet me efikasitet nga modemi, përndryshe ai do të dështojë ose fuqia e tij e daljes do të bjerë për shkak të mbinxehjes në momentin më të papërshtatshëm. Për shembull, një transmetues 2 W do të tërheqë 6-20 W nga furnizimi me energji elektrike, nga të cilat 4-18 W do të shndërrohen në nxehtësi.
Vjedhja e energjisë e një lidhjeje radio është e rëndësishme për aplikime speciale dhe ushtarake. Vjedhja e ulët do të thotë që sinjali i modemit zbulohet me një probabilitet relativisht të lartë nga marrësi i zbulimit të stacionit të bllokimit. Prandaj, probabiliteti i shtypjes së një lidhjeje radio me fshehtësi të ulët të energjisë është gjithashtu i lartë.
Ndjeshmëria e një marrësi modem karakterizon aftësinë e tij për të nxjerrë informacion nga sinjalet e marra me një nivel të caktuar cilësie. Kriteret e cilësisë mund të ndryshojnë. Për sistemet e komunikimit dixhital, më shpesh përdoret probabiliteti i një gabimi bit (shkalla e gabimit të bitit - BER) ose probabiliteti i një gabimi në një paketë informacioni (shkalla e gabimit të kornizës - FER). Në fakt, ndjeshmëria është niveli i vetë sinjalit nga i cili duhet të nxirret informacioni. Për shembull, ndjeshmëria prej -98 dBm me BER = 10-6 tregon se informacioni me një BER të tillë mund të nxirret nga një sinjal me një nivel prej -98 dBm ose më i lartë, por informacioni me një nivel, të themi, -99 dBm mund të mos nxirret më nga një sinjal me një nivel, të themi, -1 dBm. Sigurisht, rënia e cilësisë me uljen e nivelit të sinjalit ndodh gradualisht, por ia vlen të kihet parasysh se shumica e modemëve modernë kanë të ashtuquajturat. Efekti i pragut në të cilin një rënie e cilësisë kur niveli i sinjalit zvogëlohet nën ndjeshmërinë ndodh shumë shpejt. Mjafton të zvogëloni sinjalin me 2-10 dB nën ndjeshmërinë që BER të rritet në 1-XNUMX, që do të thotë se nuk do të shihni më video nga UAV. Efekti i pragut është një pasojë e drejtpërdrejtë e teoremës së Shannon-it për një kanal të zhurmshëm; ai nuk mund të eliminohet. Shkatërrimi i informacionit kur niveli i sinjalit ulet nën ndjeshmërinë ndodh për shkak të ndikimit të zhurmës që formohet brenda vetë marrësit. Zhurma e brendshme e një marrësi nuk mund të eliminohet plotësisht, por është e mundur të zvogëlohet niveli i tij ose të mësohet të nxjerrë në mënyrë efikase informacionin nga një sinjal i zhurmshëm. Prodhuesit e modemit po përdorin të dyja këto qasje, duke bërë përmirësime në blloqet RF të marrësit dhe duke përmirësuar algoritmet e përpunimit të sinjalit dixhital. Përmirësimi i ndjeshmërisë së marrësit të modemit nuk çon në një rritje kaq dramatike të konsumit të energjisë dhe shpërndarjes së nxehtësisë si rritja e fuqisë së transmetuesit. Sigurisht, ka një rritje të konsumit të energjisë dhe gjenerimit të nxehtësisë, por është mjaft modeste.
Algoritmi i mëposhtëm i përzgjedhjes së modemit rekomandohet nga pikëpamja e arritjes së diapazonit të kërkuar të komunikimit.
- Vendosni për shpejtësinë e transferimit të të dhënave.
- Zgjidhni një modem me ndjeshmërinë më të mirë për shpejtësinë e kërkuar.
- Përcaktoni diapazonin e komunikimit me llogaritje ose eksperiment.
- Nëse diapazoni i komunikimit rezulton të jetë më i vogël se sa duhet, atëherë përpiquni të përdorni masat e mëposhtme (të renditura sipas prioritetit në ulje):
- zvogëloni humbjet në kabllot e antenës $inline$L_{TXdB}$inline$, $inline$L_{RXdB}$inline$ duke përdorur një kabllo me dobësim linear më të ulët në frekuencën e funksionimit dhe/ose duke reduktuar gjatësinë e kabllove;
- rritja e fitimit të antenës $inline$G_{TXdB}$inline$, $inline$G_{RXdB}$inline$;
- rrit fuqinë e transmetuesit të modemit.
Vlerat e ndjeshmërisë varen nga shpejtësia e transferimit të të dhënave sipas rregullit: shpejtësi më e lartë - ndjeshmëri më e keqe. Për shembull, ndjeshmëria -98 dBm për 8 Mbps është më e mirë se ndjeshmëria -95 dBm për 12 Mbps. Ju mund të krahasoni modemet për sa i përket ndjeshmërisë vetëm për të njëjtën shpejtësi të transferimit të të dhënave.
Të dhënat për fuqinë e transmetuesit janë pothuajse gjithmonë të disponueshme në specifikimet e modemit, por të dhënat për ndjeshmërinë e marrësit nuk janë gjithmonë të disponueshme ose janë të pamjaftueshme. Së paku, kjo është një arsye për t'u kujdesur, pasi numrat e bukur vështirë se kanë kuptim të fshihen. Për më tepër, duke mos publikuar të dhëna të ndjeshmërisë, prodhuesi i privon konsumatorit mundësinë për të vlerësuar gamën e komunikimit me llogaritje. tek blerjet e modemit.
Shpejtësia maksimale e transferimit të të dhënave
Zgjedhja e një modemi bazuar në këtë parametër është relativisht e thjeshtë nëse kërkesat e shpejtësisë janë të përcaktuara qartë. Por ka disa nuanca.
Nëse problemi që zgjidhet kërkon sigurimin e gamës maksimale të mundshme të komunikimit dhe në të njëjtën kohë është e mundur të ndahet një brez mjaft i gjerë frekuencash për një lidhje radioje, atëherë është më mirë të zgjidhni një modem që mbështet një brez të gjerë frekuencash (gjerësi brezi). Fakti është se shpejtësia e kërkuar e informacionit mund të arrihet në një brez relativisht të ngushtë frekuencash duke përdorur lloje të dendura të modulimit (16QAM, 64QAM, 256QAM, etj.), ose në një brez të gjerë frekuencash duke përdorur modulimin me densitet të ulët (BPSK, QPSK ). Përdorimi i modulimit me densitet të ulët për detyra të tilla preferohet për shkak të imunitetit më të lartë të zhurmës. Prandaj, ndjeshmëria e marrësit është më e mirë; në përputhje me rrethanat, rritet buxheti i energjisë i modemit dhe, si rezultat, diapazoni i komunikimit.
Ndonjëherë prodhuesit e UAV-ve vendosin shpejtësinë e informacionit të lidhjes radio shumë më të lartë se shpejtësia e burimit, fjalë për fjalë 2 ose më shumë herë, duke argumentuar se burime të tilla si kodekët e videove kanë një shpejtësi të ndryshueshme bit dhe shpejtësia e modemit duhet të zgjidhet duke marrë parasysh vlerën maksimale. të emetimeve të shpejtësisë së biteve. Në këtë rast, diapazoni i komunikimit natyrshëm zvogëlohet. Ju nuk duhet ta përdorni këtë qasje nëse nuk është absolutisht e nevojshme. Shumica e modemëve modernë kanë një tampon të madh në transmetues që mund të zbusë rritjen e shpejtësisë së biteve pa humbje të paketave. Prandaj, nuk kërkohet një rezervë shpejtësie më shumë se 25%. Nëse ka arsye për të besuar se kapaciteti bufer i modemit që blihet është i pamjaftueshëm dhe kërkohet një rritje dukshëm më e madhe e shpejtësisë, atëherë është më mirë të refuzoni të blini një modem të tillë.
Vonesa e transferimit të të dhënave
Kur vlerësoni këtë parametër, është e rëndësishme të ndani vonesën që lidhet me transmetimin e të dhënave përmes lidhjes radio nga vonesa e krijuar nga pajisja koduese/dekoduese e burimit të informacionit, siç është një kodek video. Vonesa në lidhjen e radios përbëhet nga 3 vlera.
- Vonesa për shkak të përpunimit të sinjalit në transmetues dhe marrës.
- Vonesa për shkak të përhapjes së sinjalit nga transmetuesi në marrës.
- Vonesa për shkak të buferimit të të dhënave në transmetuesin në modemet dupleks të ndarjes së kohës (TDD).
Latenca e tipit 1, në përvojën e autorit, varion nga dhjetëra mikrosekonda në një milisekonda. Vonesa e tipit 2 varet nga diapazoni i komunikimit, për shembull, për një lidhje 100 km është 333 μs. Vonesa e tipit 3 varet nga gjatësia e kornizës TDD dhe nga raporti i kohëzgjatjes së ciklit të transmetimit me kohëzgjatjen totale të kornizës dhe mund të ndryshojë nga 0 në kohëzgjatjen e kornizës, d.m.th. është një ndryshore e rastësishme. Nëse paketa e informacionit të transmetuar është në hyrjen e transmetuesit ndërsa modemi është në ciklin e transmetimit, atëherë paketa do të transmetohet në ajër me vonesë zero të tipit 3. Nëse paketa është pak vonë dhe cikli i marrjes tashmë ka filluar, atëherë do të vonohet në buferin e transmetuesit për kohëzgjatjen e ciklit të marrjes. Gjatësia tipike e kornizës TDD varion nga 2 deri në 20 ms, kështu që vonesa e tipit 3 në rastin më të keq nuk do të kalojë 20 ms. Kështu, vonesa totale në lidhjen e radios do të jetë në intervalin 3−21 ms.
Mënyra më e mirë për të zbuluar vonesën në një lidhje radioje është një eksperiment në shkallë të plotë duke përdorur shërbimet për të vlerësuar karakteristikat e rrjetit. Nuk rekomandohet matja e vonesës duke përdorur metodën kërkesë-përgjigje, pasi vonesa në drejtimet përpara dhe të kundërta mund të mos jetë e njëjtë për modemet TDD.
Parametrat e peshës dhe dimensioneve
Zgjedhja e një njësie modem në bord sipas këtij kriteri nuk kërkon ndonjë koment të veçantë: sa më i vogël dhe më i lehtë, aq më mirë. Mos harroni gjithashtu nevojën për të ftohur njësinë në bord; mund të kërkohen radiatorë shtesë, dhe në përputhje me rrethanat, pesha dhe dimensionet gjithashtu mund të rriten. Preferenca këtu duhet t'i jepet njësive të lehta, me përmasa të vogla me konsum të ulët të energjisë.
Për një njësi me bazë tokësore, parametrat e masës dimensionale nuk janë aq kritike. Lehtësia e përdorimit dhe instalimit del në pah. Njësia e tokës duhet të jetë një pajisje e mbrojtur me siguri nga ndikimet e jashtme me një sistem montimi të përshtatshëm në një direk ose trekëmbësh. Një opsion i mirë është kur njësia e tokës është e integruar në të njëjtin strehë me antenën. Në mënyrë ideale, njësia tokësore duhet të lidhet me sistemin e kontrollit përmes një lidhësi të përshtatshëm. Kjo do t'ju shpëtojë nga fjalët e forta kur duhet të kryeni punën e vendosjes në një temperaturë prej -20 gradë.
Kërkesat dietike
Njësitë në bord, si rregull, prodhohen me mbështetje për një gamë të gjerë tensionesh furnizimi, për shembull 7-30 V, i cili mbulon shumicën e opsioneve të tensionit në rrjetin e energjisë UAV. Nëse keni mundësinë të zgjidhni nga disa tensione të furnizimit, atëherë jepni përparësi vlerës më të ulët të tensionit të furnizimit. Si rregull, modemet furnizohen nga brenda nga tensionet 3.3 dhe 5.0 V përmes furnizimit me energji dytësore. Efikasiteti i këtyre furnizimeve me energji sekondare është më i lartë, aq më i vogël është diferenca midis tensionit të hyrjes dhe tensionit të brendshëm të modemit. Rritja e efikasitetit do të thotë ulje e konsumit të energjisë dhe prodhimit të nxehtësisë.
Njësitë tokësore, nga ana tjetër, duhet të mbështesin energjinë nga një burim relativisht i tensionit të lartë. Kjo lejon përdorimin e një kabllo energjie me një seksion kryq të vogël, i cili redukton peshën dhe thjeshton instalimin. Të gjitha gjërat e tjera janë të barabarta, jepni përparësi njësive me bazë tokësore me mbështetje PoE (Power over Ethernet). Në këtë rast, kërkohet vetëm një kabllo Ethernet për të lidhur njësinë e tokës me stacionin e kontrollit.
Kanali i veçantë i kontrollit/telemetrisë
Një veçori e rëndësishme në rastet kur nuk ka hapësirë në UAV për të instaluar një modem të veçantë komandues-telemetri. Nëse ka hapësirë, atëherë një kanal i veçantë kontrolli/telemetrie i modemit me brez të gjerë mund të përdoret si rezervë. Kur zgjidhni një modem me këtë opsion, kushtojini vëmendje faktit që modemi mbështet protokollin e dëshiruar për komunikimin me UAV (MAVLink ose i pronarit) dhe aftësinë për të kontrolluar shumëfish të dhënat e kanalit/telemetrisë në një ndërfaqe të përshtatshme në stacionin tokësor (GS ). Për shembull, njësia në bord e një modemi me brez të gjerë lidhet me autopilotin nëpërmjet një ndërfaqeje të tillë si RS232, UART ose CAN, dhe njësia tokësore lidhet me kompjuterin e kontrollit nëpërmjet një ndërfaqeje Ethernet përmes së cilës është e nevojshme të shkëmbehet komanda. , telemetri dhe informacione video. Në këtë rast, modemi duhet të jetë në gjendje të multipleksojë rrymën e komandës dhe telemetrisë midis ndërfaqeve RS232, UART ose CAN të njësisë në bord dhe ndërfaqes Ethernet të njësisë tokësore.
Parametra të tjerë për t'u kushtuar vëmendje
Disponueshmëria e modalitetit dupleks. Modemët me brez të gjerë për UAV-të mbështesin mënyrat e funksionimit simpleks ose dupleks. Në modalitetin simplex, transmetimi i të dhënave lejohet vetëm në drejtimin nga UAV në NS, dhe në modalitetin dupleks - në të dy drejtimet. Si rregull, modemet simplex kanë një kodek video të integruar dhe janë krijuar për të punuar me video kamera që nuk kanë një kodek video. Një modem simplex nuk është i përshtatshëm për t'u lidhur me një kamerë IP ose ndonjë pajisje tjetër që kërkon një lidhje IP. Përkundrazi, një modem dupleks, si rregull, është krijuar për të lidhur rrjetin IP në bord të UAV me rrjetin IP të NS, d.m.th. ai mbështet kamera IP dhe pajisje të tjera IP, por mund të mos ketë një të integruar. në kodek video, pasi kamerat IP zakonisht kanë kodek videon tuaj. Mbështetja e ndërfaqes Ethernet është e mundur vetëm në modemet full-duplex.
Pritja e diversitetit (diversiteti RX). Prania e kësaj aftësie është e detyrueshme për të siguruar komunikim të vazhdueshëm gjatë gjithë distancës së fluturimit. Kur përhapen mbi sipërfaqen e Tokës, valët e radios arrijnë në pikën e marrjes në dy rreze: përgjatë një rruge të drejtpërdrejtë dhe me reflektim nga sipërfaqja. Nëse shtimi i valëve të dy rrezeve ndodh në fazë, atëherë fusha në pikën e marrjes forcohet, dhe nëse është në antifazë, ajo dobësohet. Dobësimi mund të jetë mjaft i rëndësishëm - deri në humbjen e plotë të komunikimit. Prania e dy antenave në NS, të vendosura në lartësi të ndryshme, ndihmon në zgjidhjen e këtij problemi, sepse nëse në vendndodhjen e njërës antene trarët shtohen në antifazë, atëherë në vendndodhjen e tjetrës jo. Si rezultat, ju mund të arrini një lidhje të qëndrueshme në të gjithë distancën.
Topologjitë e mbështetura të rrjetit. Këshillohet që të zgjidhni një modem që ofron mbështetje jo vetëm për topologjinë pikë-për-pikë (PTP), por edhe për topologjitë pikë-për-pikë (PMP) dhe rele (përsëritës). Përdorimi i stafetës përmes një UAV shtesë ju lejon të zgjeroni ndjeshëm zonën e mbulimit të UAV-së kryesore. Mbështetja PMP do t'ju lejojë të merrni informacion në të njëjtën kohë nga disa UAV në një NS. Ju lutemi vini re gjithashtu se mbështetja e PMP dhe rele do të kërkojë një rritje në gjerësinë e brezit të modemit në krahasim me rastin e komunikimit me një UAV të vetëm. Prandaj, për këto mënyra rekomandohet të zgjidhni një modem që mbështet një brez të gjerë frekuence (të paktën 15-20 MHz).
Disponueshmëria e mjeteve për të rritur imunitetin ndaj zhurmës. Një opsion i dobishëm, duke pasur parasysh mjedisin e ndërhyrjes intensive në zonat ku përdoren UAV-të. Imuniteti ndaj zhurmës kuptohet si aftësia e një sistemi komunikimi për të kryer funksionin e tij në prani të ndërhyrjeve me origjinë artificiale ose natyrore në kanalin e komunikimit. Ekzistojnë dy mënyra për të luftuar ndërhyrjen. Qasja 1: Dizenjoni marrësin e modemit në mënyrë që ai të mund të marrë me siguri informacion edhe në prani të ndërhyrjeve në brezin e kanalit të komunikimit, me koston e një pakësimi të shpejtësisë së transmetimit të informacionit. Qasja 2: Shtypni ose zbutni ndërhyrjen në hyrjen e marrësit. Shembuj të zbatimit të qasjes së parë janë sistemet e përhapjes së spektrit, përkatësisht: kërcimi i frekuencës (FH), spektri i përhapjes së sekuencave pseudo të rastësishme (DSSS) ose një hibrid i të dyjave. Teknologjia FH është bërë e përhapur në kanalet e kontrollit UAV për shkak të shkallës së ulët të transferimit të të dhënave në një kanal të tillë komunikimi. Për shembull, për një shpejtësi prej 16 kbit/s në një brez 20 MHz, mund të organizohen rreth 500 pozicione frekuencash, gjë që lejon mbrojtje të besueshme kundër ndërhyrjeve me brez të ngushtë. Përdorimi i FH për një kanal komunikimi me brez të gjerë është problematik sepse brezi i frekuencës që rezulton është shumë i madh. Për shembull, për të marrë 500 pozicione frekuence kur punoni me një sinjal me një gjerësi brezi 4 MHz, do t'ju duhet 2 GHz gjerësi bande e lirë! Shumë për të qenë e vërtetë. Përdorimi i DSSS për një kanal komunikimi me brez të gjerë me UAV është më i rëndësishëm. Në këtë teknologji, çdo bit informacioni kopjohet njëkohësisht në disa (ose edhe të gjitha) frekuencat në brezin e sinjalit dhe, në prani të interferencave me brez të ngushtë, mund të ndahet nga pjesë të spektrit që nuk preken nga ndërhyrja. Përdorimi i DSSS, si dhe FH, nënkupton që kur shfaqet interferenca në kanal, do të kërkohet një reduktim në shpejtësinë e transmetimit të të dhënave. Sidoqoftë, është e qartë se është më mirë të marrësh video nga një UAV në një rezolucion më të ulët sesa asgjë fare. Qasja 2 përdor faktin se ndërhyrja, ndryshe nga zhurma e brendshme e marrësit, hyn në lidhjen e radios nga jashtë dhe, nëse ka mjete të caktuara në modem, mund të shtypet. Shuarja e ndërhyrjes është e mundur nëse është e lokalizuar në domenet spektrale, kohore ose hapësinore. Për shembull, ndërhyrja me brez të ngushtë lokalizohet në rajonin spektral dhe mund të "ndahet" nga spektri duke përdorur një filtër të veçantë. Në mënyrë të ngjashme, zhurma pulsuese lokalizohet në domenin e kohës; për ta shtypur atë, zona e prekur hiqet nga sinjali hyrës i marrësit. Nëse interferenca nuk është me brez të ngushtë ose pulsues, atëherë mund të përdoret një shtypës hapësinor për ta shtypur atë, pasi interferenca hyn në antenën marrëse nga një burim nga një drejtim i caktuar. Nëse zeroja e modelit të rrezatimit të antenës marrëse pozicionohet në drejtim të burimit të ndërhyrjes, ndërhyrja do të shtypet. Sisteme të tilla quhen sisteme adaptive beamforming & beam nulling.
Përdoret protokolli i radios. Prodhuesit e modemit mund të përdorin një protokoll radio standard (WiFi, DVB-T) ose të pronarit. Ky parametër tregohet rrallë në specifikime. Përdorimi i DVB-T tregohet indirekt nga brezat e frekuencave të mbështetura 2/4/6/7/8, ndonjëherë 10 MHz dhe përmendja në tekstin e specifikimeve të teknologjisë COFDM (koduar OFDM) në të cilën OFDM përdoret së bashku. me kodim rezistent ndaj zhurmës. Në kalim, vërejmë se COFDM është thjesht një slogan reklamues dhe nuk ka asnjë avantazh ndaj OFDM, pasi OFDM pa kodim rezistent ndaj zhurmës nuk përdoret kurrë në praktikë. Barazoni COFDM dhe OFDM kur shihni këto shkurtesa në specifikimet e modemit të radios.
Modemët që përdorin një protokoll standard zakonisht ndërtohen në bazë të një çipi të specializuar (WiFi, DVB-T) që punon në lidhje me një mikroprocesor. Përdorimi i një çipi të personalizuar e lehtëson prodhuesin e modemit nga shumë dhimbje koke që lidhen me projektimin, modelimin, zbatimin dhe testimin e protokollit të tyre radio. Mikroprocesori përdoret për t'i dhënë modemit funksionalitetin e nevojshëm. Modemë të tillë kanë përparësitë e mëposhtme.
- Çmim të ulët.
- Parametra të mirë të peshës dhe madhësisë.
- Konsumi i ulët i energjisë.
Ka edhe disavantazhe.
- Pamundësia për të ndryshuar karakteristikat e ndërfaqes së radios duke ndryshuar firmuerin.
- Stabilitet i ulët i furnizimeve në terma afatgjatë.
- Aftësi të kufizuara në ofrimin e mbështetjes teknike të kualifikuar gjatë zgjidhjes së problemeve jo standarde.
Stabiliteti i ulët i furnizimeve është për shkak të faktit se prodhuesit e çipave fokusohen kryesisht në tregjet masive (TV, kompjuterë, etj.). Prodhuesit e modemeve për UAV-të nuk janë prioritet për ta dhe nuk mund të ndikojnë në asnjë mënyrë në vendimin e prodhuesit të çipit për të ndërprerë prodhimin pa një zëvendësim adekuat me një produkt tjetër. Kjo veçori përforcohet nga tendenca e paketimit të ndërfaqeve radio në mikroqarqe të specializuara si "sistemi në çip" (System on Chip - SoC), dhe për këtë arsye çipat individuale të ndërfaqes së radios largohen gradualisht nga tregu i gjysmëpërçuesve.
Aftësitë e kufizuara në ofrimin e mbështetjes teknike janë për faktin se ekipet e zhvillimit të modemëve të bazuar në protokollin standard të radios janë të pajisura mirë me specialistë, kryesisht në elektronikë dhe teknologjinë e mikrovalëve. Mund të mos ketë fare specialistë të komunikimeve radio atje, pasi nuk ka probleme që ata të zgjidhin. Prandaj, prodhuesit e UAV-ve që kërkojnë zgjidhje për problemet jo të parëndësishme të komunikimit me radio mund ta gjejnë veten të zhgënjyer për sa i përket konsultimit dhe asistencës teknike.
Modemët që përdorin një protokoll radio pronësor janë ndërtuar në bazë të çipave universale të përpunimit të sinjalit analog dhe dixhital. Stabiliteti i furnizimit të çipave të tillë është shumë i lartë. Vërtetë, çmimi është gjithashtu i lartë. Modemë të tillë kanë përparësitë e mëposhtme.
- Mundësi të gjera për përshtatjen e modemit me nevojat e klientit, duke përfshirë përshtatjen e ndërfaqes së radios duke ndryshuar firmuerin.
- Aftësi shtesë të ndërfaqes radio që janë interesante për t'u përdorur në UAV dhe mungojnë në modemet e ndërtuar mbi bazën e protokolleve standarde të radios.
- Stabilitet i lartë i furnizimeve, përfshirë. në afat të gjatë.
- Niveli i lartë i mbështetjes teknike, duke përfshirë zgjidhjen e problemeve jo standarde.
Disavantazhet.
- Çmim i lartë
- Parametrat e peshës dhe madhësisë mund të jenë më të këqija se ato të modemeve që përdorin protokolle standarde të radios.
- Rritja e konsumit të energjisë së njësisë së përpunimit të sinjalit dixhital.
Të dhënat teknike të disa modemeve për UAV
Tabela tregon parametrat teknikë të disa modemeve për UAV-të e disponueshme në treg.
Vini re se megjithëse modemi 3D Link ka fuqinë më të ulët të transmetimit në krahasim me modemet Picoradio OEM dhe J11 (25 dBm kundrejt 27−30 dBm), buxheti i energjisë 3D Link është më i lartë se ato modeme për shkak të ndjeshmërisë së lartë të marrësit (me e njëjta shpejtësi e transferimit të të dhënave për modemet që krahasohen). Kështu, diapazoni i komunikimit kur përdorni 3D Link do të jetë më i madh me fshehtësi më të mirë të energjisë.
Tabela. Të dhënat teknike të disa modemeve me brez të gjerë për UAV dhe robotikë
Parametër
(e kryer në modul nga Microhard)
(Shiko gjithashtu )
Prodhuesi, vendi
Gjeoskan, RF
Mobilicom, Izrael
Inovacionet ajrore, Kanada
DTC, MB
Redess, Kinë
Gama e komunikimit [km] 20−60
5
n/a*
n/a*
10-20
Shpejtësia [Mbit/s] 0.023−64.9
1.6-6
0.78-28
0.144-31.668
1.5-6
Vonesa e transmetimit të të dhënave [ms] 1−20
25
n/a*
15-100
15-30
Dimensionet e njësisë në bord LxWxH [mm] 77x45x25
74h54h26
40x40x10 (pa strehim)
67h68h22
76h48h20
Pesha e njësisë në bord [gram] 89
105
17.6 (pa strehim)
135
88
Ndërfaqet e informacionit
Ethernet, RS232, CAN, USB
Ethernet, RS232, USB (opsionale)
Ethernet, RS232/UART
HDMI, AV, RS232, USB
HDMI, Ethernet, UART
Furnizimi me energji i njësisë në bord [Volt/Watt] 7−30/6.7
7−26/n/a*
5−58/4.8
5.9−17.8/4.5−7
7−18/8
Furnizimi me energji i njësisë tokësore [Volt/Watt] 18−75 ose PoE/7
7−26/n/a*
5−58/4.8
6−16/8
7−18/5
Fuqia e transmetuesit [dBm] 25
n/a*
27-30
20
30
Ndjeshmëria e marrësit [dBm] (për shpejtësinë [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)
Buxheti i energjisë së modemit [dB] (për shpejtësinë [Mbit/sek])
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)
Brezat e mbështetur të frekuencës [MHz] 4−20
4.5; 8.5
2; 4; 8
0.625; 1.25; 2.5; 6; 7; 8
2; 4; 8
Simpleks/dupleks
i dyfishtë
i dyfishtë
i dyfishtë
Simpleks
i dyfishtë
Mbështetje për diversitetin
po
po
po
po
po
Kanal i veçantë për kontroll/telemetri
po
po
po
jo
po
Protokollet e mbështetura të kontrollit UAV në kanalin e kontrollit/telemetrisë
MAVLink, në pronësi
MAVLink, në pronësi
jo
jo
Lidhja MAV
Mbështetje multipleksimi në kanalin e kontrollit/telemetrisë
po
po
jo
jo
n/a*
Topologjitë e rrjetit
PTP, PMP, stafetë
PTP, PMP, stafetë
PTP, PMP, stafetë
PTP
PTP, PMP, stafetë
Mjete për rritjen e imunitetit ndaj zhurmës
DSSS, me brez të ngushtë dhe shtypës të pulsit
n/a*
n/a*
n/a*
n/a*
Protokolli i radios
pronësore
n/a*
n/a*
DVB-T
n/a*
* n/a - nuk ka të dhëna.
Rreth Autorit
Alexander Smorodinov [[email mbrojtur]] është një specialist kryesor në Geoscan LLC në fushën e komunikimeve me valë. Nga viti 2011 e deri më sot, ai ka zhvilluar protokolle radio dhe algoritme të përpunimit të sinjalit për modeme radio me brez të gjerë për qëllime të ndryshme, si dhe ka zbatuar algoritmet e zhvilluara të bazuara në çipa logjikë të programueshëm. Fushat e interesit të autorit përfshijnë zhvillimin e algoritmeve të sinkronizimit, vlerësimin e vetive të kanalit, modulimin/demodulimin, kodimin rezistent ndaj zhurmës, si dhe disa algoritme të shtresave të aksesit në media (MAC). Para se të bashkohej me Geoscan, autori ka punuar në organizata të ndryshme, duke zhvilluar pajisje komunikimi me valë me porosi. Nga viti 2002 deri në vitin 2007, ai ka punuar në Proteus LLC si specialist kryesor në zhvillimin e sistemeve të komunikimit bazuar në standardin IEEE802.16 (WiMAX). Nga viti 1999 deri në 2002, autori ishte i përfshirë në zhvillimin e algoritmeve koduese rezistente ndaj zhurmës dhe modelimin e rrugëve të lidhjeve radio në Institutin Qendror të Kërkimeve të Ndërmarrjes Unitare të Shtetit Federal "Granit". Autori mori një diplomë Kandidati i Shkencave Teknike nga Universiteti i Instrumentimit të Hapësirës Ajrore në Shën Petersburg në 1998 dhe një diplomë për Inxhinieri Radioje nga i njëjti universitet në 1995. Alexander është një anëtar aktual i IEEE dhe IEEE Communications Society.
Burimi: www.habr.com