İnsansız hava aracından (İHA) veya yer robotlarından büyük miktarda veri aktarmanın zorluğu modern uygulamalarda alışılmadık bir durum değildir. Bu makalede geniş bant modemlerin seçim kriterleri ve ilgili sorunlar anlatılmaktadır. Makale İHA ve robotik geliştiricileri için yazılmıştır.
Seçim Kriterleri
İHA'lar veya robotik için geniş bant modem seçmenin ana kriterleri şunlardır:
- İletişim aralığı.
- Maksimum veri aktarım hızı.
- Veri aktarımında gecikme.
- Ağırlık ve boyut parametreleri.
- Desteklenen bilgi arayüzleri.
- Beslenme gereksinimleri.
- Ayrı kontrol/telemetri kanalı.
İletişim aralığı
İletişim aralığı sadece modeme değil aynı zamanda antenlere, anten kablolarına, radyo dalgası yayılma koşullarına, harici parazitlere ve diğer nedenlere de bağlıdır. Modemin parametrelerini iletişim aralığını etkileyen diğer parametrelerden ayırmak için aralık denklemini göz önünde bulundurun [Kalinin A.I., Cherenkova E.L. Radyo dalgalarının yayılması ve radyo bağlantılarının çalışması. Bağlantı. Moskova. 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}},$$display$$
nerede
$inline$R$inline$ — metre cinsinden gerekli iletişim aralığı;
$inline$F$inline$ — Hz cinsinden frekans;
$inline$P_{TXdBm}$inline$ — dBm cinsinden modem verici gücü;
$inline$G_{TXdB}$inline$ — dB cinsinden verici anten kazancı;
$inline$L_{TXdB}$inline$ — modemden verici antenine giden kabloda dB cinsinden kayıplar;
$inline$G_{RXdB}$inline$ — dB cinsinden alıcı anten kazancı;
$inline$L_{RXdB}$inline$ — modemden alıcı antenine giden kabloda dB cinsinden kayıplar;
$inline$P_{RXdBm}$inline$ — modem alıcısının dBm cinsinden duyarlılığı;
$inline$|V|_{dB}$inline$, Dünya yüzeyinin, bitki örtüsünün, atmosferin ve dB'deki diğer faktörlerin etkisinden kaynaklanan ek kayıpları hesaba katan bir zayıflama faktörüdür.
Menzil denkleminden, menzilin yalnızca modemin iki parametresine bağlı olduğu açıktır: verici gücü $inline$P_{TXdBm}$inline$ ve alıcı hassasiyeti $inline$P_{RXdBm}$inline$ veya daha doğrusu bunların farkına bağlı - modemin enerji bütçesi
$$display$$B_m=P_{TXdBm}-P_{RXdBm}.$$display$$
Menzil denklemindeki geri kalan parametreler, sinyal yayılma koşullarını ve anten besleyici cihazlarının parametrelerini tanımlar; modemle alakası yok
Bu nedenle iletişim aralığını artırmak için $inline$B_m$inline$ değeri büyük olan bir modem seçmeniz gerekir. Buna karşılık, $inline$B_m$inline$, $inline$P_{TXdBm}$inline$ artırılarak veya $inline$P_{RXdBm}$inline$ azaltılarak artırılabilir. Çoğu durumda İHA geliştiricileri yüksek verici gücüne sahip bir modem arıyorlar ve alıcının hassasiyetine çok az dikkat ediyorlar, ancak tam tersini yapmaları gerekiyor. Geniş bantlı bir modemin güçlü yerleşik vericisi aşağıdaki sorunları beraberinde getirir:
- yüksek güç tüketimi;
- soğutma ihtiyacı;
- İHA'nın diğer yerleşik ekipmanlarıyla elektromanyetik uyumluluğun (EMC) bozulması;
- Düşük enerji gizliliği.
İlk iki sorun, büyük miktarlarda bilgiyi bir radyo kanalı üzerinden (örneğin OFDM) iletmeye yönelik modern yöntemlerin gerekli olduğu gerçeğiyle ilgilidir. doğrusal verici. Modern doğrusal radyo vericilerinin verimliliği düşüktür: %10–30. Böylece İHA güç kaynağının değerli enerjisinin% 70-90'ı ısıya dönüştürülür ve bunun modemden verimli bir şekilde uzaklaştırılması gerekir, aksi takdirde arızalanır veya en uygunsuz anda aşırı ısınma nedeniyle çıkış gücü düşer. Örneğin, 2 W'luk bir verici güç kaynağından 6-20 W çekecek ve bunun 4-18 W'ı ısıya dönüştürülecektir.
Radyo bağlantısının enerji gizliliği özel ve askeri uygulamalar için önemlidir. Düşük gizlilik, modem sinyalinin, karıştırma istasyonunun keşif alıcısı tarafından nispeten yüksek bir olasılıkla tespit edildiği anlamına gelir. Buna göre düşük enerjili gizliliğe sahip bir radyo bağlantısının bastırılma olasılığı da yüksektir.
Bir modem alıcısının duyarlılığı, alınan sinyallerden belirli bir kalite düzeyinde bilgi çıkarma yeteneğini karakterize eder. Kalite kriterleri farklılık gösterebilir. Dijital iletişim sistemleri için, çoğunlukla bir bit hatası olasılığı (bit hata oranı - BER) veya bir bilgi paketindeki hata olasılığı (kare hata oranı - FER) kullanılır. Aslında hassasiyet, bilginin çıkarılması gereken sinyalin seviyesidir. Örneğin, BER = 98−10 ile −6 dBm'lik hassasiyet, böyle bir BER'e sahip bilginin −98 dBm veya daha yüksek seviyeli bir sinyalden çıkarılabileceğini, ancak örneğin −99 dBm seviyeli bilginin çıkarılabileceğini gösterir. artık örneğin -1 dBm düzeyindeki bir sinyalden çıkarılamaz. Elbette sinyal seviyesi düştükçe kalitedeki düşüş kademeli olarak meydana geliyor, ancak çoğu modern modemin sözde olduğunu akılda tutmakta fayda var. Sinyal seviyesi hassasiyetin altına düştüğünde kalitenin çok hızlı bir şekilde düşmesine neden olan eşik etkisi. BER'in 2-10'e çıkması için sinyali hassasiyetin 1-XNUMX dB altına düşürmek yeterlidir, bu da artık İHA'dan video göremeyeceğiniz anlamına gelir. Eşik etkisi gürültülü bir kanal için Shannon teoreminin doğrudan bir sonucudur; ortadan kaldırılamaz. Sinyal seviyesi hassasiyetin altına düştüğünde bilginin yok edilmesi, alıcının kendi içinde oluşan gürültünün etkisiyle meydana gelir. Bir alıcının iç gürültüsü tamamen ortadan kaldırılamaz, ancak seviyesini azaltmak veya gürültülü bir sinyalden verimli bir şekilde bilgi çıkarmayı öğrenmek mümkündür. Modem üreticileri bu yaklaşımların her ikisini de kullanarak alıcının RF bloklarında iyileştirmeler yapıyor ve dijital sinyal işleme algoritmalarını geliştiriyor. Modem alıcısının hassasiyetinin arttırılması, güç tüketiminde ve ısı dağılımında verici gücünün arttırılması kadar dramatik bir artışa yol açmaz. Elbette enerji tüketiminde ve ısı üretiminde bir artış var ama bu oldukça mütevazı.
Gerekli iletişim aralığının elde edilmesi açısından aşağıdaki modem seçim algoritması önerilir.
- Veri aktarım hızına karar verin.
- Gerekli hız için en iyi hassasiyete sahip bir modem seçin.
- İletişim aralığını hesaplama veya deney yoluyla belirleyin.
- İletişim aralığının gerekenden az olduğu ortaya çıkarsa, aşağıdaki önlemleri (öncelik azalan sıraya göre düzenlenmiştir) kullanmayı deneyin:
- çalışma frekansında daha düşük doğrusal zayıflamaya sahip bir kablo kullanarak ve/veya kabloların uzunluğunu azaltarak $inline$L_{TXdB}$inline$, $inline$L_{RXdB}$inline$ anten kablolarındaki kayıpları azaltın;
- anten kazancını artırın $inline$G_{TXdB}$inline$, $inline$G_{RXdB}$inline$;
- modem verici gücünü artırın.
Hassasiyet değerleri, kurala göre veri aktarım hızına bağlıdır: daha yüksek hız - daha kötü hassasiyet. Örneğin, 98 Mbps için −8 dBm hassasiyet, 95 Mbps için −12 dBm hassasiyetten daha iyidir. Modemleri yalnızca aynı veri aktarım hızı için hassasiyet açısından karşılaştırabilirsiniz.
Verici gücüne ilişkin veriler neredeyse her zaman modem spesifikasyonlarında mevcuttur, ancak alıcı hassasiyetine ilişkin veriler her zaman mevcut değildir veya yetersizdir. En azından bu, dikkatli olmak için bir neden çünkü güzel sayıların saklanması pek mantıklı değil. Ayrıca üretici, hassasiyet verilerini yayınlamayarak tüketiciyi iletişim aralığını hesaplama yoluyla tahmin etme fırsatından mahrum bırakır. karşı modem alımı.
Maksimum veri aktarım hızı
Hız gereksinimleri açıkça tanımlanmışsa, bu parametreye dayalı bir modem seçmek nispeten basittir. Ancak bazı nüanslar var.
Çözülen sorun mümkün olan maksimum iletişim aralığının sağlanmasını gerektiriyorsa ve aynı zamanda radyo bağlantısı için yeterince geniş bir frekans bandı tahsis etmek mümkünse, geniş bir frekans bandını (bant genişliğini) destekleyen bir modem seçmek daha iyidir. Gerçek şu ki, gerekli bilgi hızı, yoğun modülasyon türleri (16QAM, 64QAM, 256QAM, vb.) kullanılarak nispeten dar bir frekans bandında veya düşük yoğunluklu modülasyon (BPSK, QPSK) kullanılarak geniş bir frekans bandında elde edilebilir. ). Bu tür görevler için düşük yoğunluklu modülasyonun kullanılması, gürültü bağışıklığının daha yüksek olması nedeniyle tercih edilir. Dolayısıyla alıcının hassasiyeti daha iyi olur, buna bağlı olarak modemin enerji bütçesi ve dolayısıyla iletişim menzili artar.
Bazen İHA üreticileri, video codec'leri gibi kaynakların değişken bir bit hızına sahip olduğunu ve modem hızının maksimum değer dikkate alınarak seçilmesi gerektiğini savunarak, radyo bağlantısının bilgi hızını, kelimenin tam anlamıyla 2 veya daha fazla kez, kaynağın hızından çok daha yükseğe ayarlar. bit hızı emisyonları. Bu durumda iletişim menzili doğal olarak azalır. Kesinlikle gerekli olmadıkça bu yaklaşımı kullanmamalısınız. Çoğu modern modemin vericisinde, paket kaybı olmadan bit hızı artışlarını düzeltebilen geniş bir arabellek bulunur. Bu nedenle %25'in üzerinde hız rezervine gerek yoktur. Satın alınan modemin tampon kapasitesinin yetersiz olduğuna ve hızda önemli ölçüde daha fazla bir artışın gerekli olduğuna inanmak için bir neden varsa, böyle bir modemi satın almayı reddetmek daha iyidir.
Veri aktarımı gecikmesi
Bu parametreyi değerlendirirken, radyo bağlantısı üzerinden veri aktarımıyla ilişkili gecikmeyi, video codec bileşeni gibi bilgi kaynağının kodlama/kod çözme cihazı tarafından oluşturulan gecikmeden ayırmak önemlidir. Radyo bağlantısındaki gecikme 3 değerden oluşur.
- Verici ve alıcıdaki sinyal işleme nedeniyle gecikme.
- Vericiden alıcıya sinyal yayılması nedeniyle gecikme.
- Zaman bölmeli çift yönlü (TDD) modemlerde vericideki veri arabelleği nedeniyle gecikme.
Yazarın deneyimine göre Tip 1 gecikme onlarca mikrosaniyeden bir milisaniyeye kadar değişmektedir. Tip 2 gecikme iletişim aralığına bağlıdır; örneğin 100 km'lik bir bağlantı için bu süre 333 μs'dir. Tip 3 gecikme, TDD çerçevesinin uzunluğuna ve iletim döngüsü süresinin toplam çerçeve süresine oranına bağlıdır ve 0'dan çerçeve süresine kadar değişebilir, yani rastgele bir değişkendir. Modem iletim döngüsündeyken iletilen bilgi paketi verici girişinde ise paket sıfır gecikme tipi 3 ile yayında iletilecektir. Paket biraz gecikmişse ve alım döngüsü zaten başlamışsa, o zaman alım döngüsü boyunca verici tamponunda gecikecektir. Tipik TDD çerçeve uzunlukları 2 ile 20 ms arasında değişir, dolayısıyla en kötü durumdaki Tip 3 gecikmesi 20 ms'yi aşmayacaktır. Böylece radyo bağlantısındaki toplam gecikme 3−21 ms aralığında olacaktır.
Bir radyo bağlantısındaki gecikmeyi bulmanın en iyi yolu, ağ özelliklerini değerlendirmek için yardımcı programları kullanan tam ölçekli bir deneydir. TDD modemler için ileri ve geri yönlerdeki gecikme aynı olmayabileceğinden gecikmenin istek-yanıt yöntemi kullanılarak ölçülmesi önerilmez.
Ağırlık ve boyut parametreleri
Bu kritere göre yerleşik bir modem ünitesi seçmek herhangi bir özel yorum gerektirmez: ne kadar küçük ve hafifse o kadar iyidir. Yerleşik üniteyi soğutma ihtiyacını da unutmayın, ek radyatörler gerekebilir ve buna göre ağırlık ve boyutlar da artabilir. Burada düşük güç tüketimine sahip hafif, küçük boyutlu üniteler tercih edilmelidir.
Yer tabanlı bir birim için kütle-boyutsal parametreler o kadar kritik değildir. Kullanım ve kurulum kolaylığı ön plana çıkmaktadır. Zemin ünitesi, bir direğe veya tripoda uygun bir montaj sistemi ile dış etkenlerden güvenilir bir şekilde korunan bir cihaz olmalıdır. Yer ünitesinin antenle aynı muhafazaya entegre edilmesi iyi bir seçenektir. İdeal olarak, toprak ünitesinin kontrol sistemine uygun bir konnektör aracılığıyla bağlanması gerekir. Bu, dağıtım işini -20 derecelik bir sıcaklıkta yapmanız gerektiğinde sizi sert sözlerden kurtaracaktır.
Beslenme gereksinimleri
Yerleşik üniteler, kural olarak, İHA güç ağındaki voltaj seçeneklerinin çoğunu kapsayan, örneğin 7-30 V gibi geniş bir besleme voltajı aralığını destekleyecek şekilde üretilir. Birkaç besleme voltajı arasından seçim yapma şansınız varsa, en düşük besleme voltajı değerini tercih edin. Kural olarak modemler, ikincil güç kaynakları aracılığıyla dahili olarak 3.3 ve 5.0 V voltajlardan beslenir. Bu ikincil güç kaynaklarının verimliliği, modemin girişi ile dahili voltajı arasındaki fark ne kadar küçükse o kadar yüksektir. Verimliliğin artması, enerji tüketiminin ve ısı üretiminin azalması anlamına gelir.
Öte yandan yer üniteleri nispeten yüksek voltaj kaynağından gelen gücü desteklemelidir. Bu, ağırlığı azaltan ve kurulumu kolaylaştıran küçük kesitli bir güç kablosunun kullanılmasına olanak tanır. Diğer her şey eşit olduğunda, PoE (Ethernet Üzerinden Güç) desteğine sahip yer tabanlı birimleri tercih edin. Bu durumda yer ünitesini kontrol istasyonuna bağlamak için yalnızca bir Ethernet kablosu gerekir.
Ayrı kontrol/telemetri kanalı
İHA üzerinde ayrı bir komut-telemetri modemi kurmak için yer kalmadığı durumlarda önemli bir özellik. Alan varsa, geniş bant modemin ayrı bir kontrol/telemetri kanalı yedek olarak kullanılabilir. Bu seçeneğe sahip bir modem seçerken, modemin İHA ile iletişim için istenen protokolü (MAVLink veya tescilli) desteklemesine ve kontrol kanalı/telemetri verilerini yer istasyonundaki (GS) uygun bir arayüze çoğaltma yeteneğine dikkat edin. ). Örneğin, geniş bantlı bir modemin yerleşik ünitesi, RS232, UART veya CAN gibi bir arayüz aracılığıyla otopilota bağlanır ve yer ünitesi, komut alışverişinin gerekli olduğu bir Ethernet arayüzü aracılığıyla kontrol bilgisayarına bağlanır. , telemetri ve video bilgileri. Bu durumda modem, yerleşik ünitenin RS232, UART veya CAN arayüzleri ile yer ünitesinin Ethernet arayüzü arasındaki komut ve telemetri akışını çoğaltabilmelidir.
Dikkat edilmesi gereken diğer parametreler
Çift yönlü modun kullanılabilirliği. İHA'lara yönelik geniş bant modemler, tek yönlü veya çift yönlü çalışma modlarını destekler. Simpleks modda, veri aktarımına yalnızca İHA'dan NS'ye yönde ve çift yönlü modda her iki yönde izin verilir. Kural olarak, simpleks modemler yerleşik bir video codec bileşenine sahiptir ve video codec bileşeni olmayan video kameralarla çalışacak şekilde tasarlanmıştır. Simpleks modem, IP kameraya veya IP bağlantısı gerektiren diğer cihazlara bağlanmak için uygun değildir. Aksine, çift yönlü modem, kural olarak, İHA'nın yerleşik IP ağını NS'nin IP ağına bağlamak için tasarlanmıştır, yani. IP kameraları ve diğer IP cihazlarını destekler, ancak yerleşik bir yapıya sahip olmayabilir. IP video kameralarda genellikle video codec bileşeniniz bulunduğundan, video codec bileşeninde. Ethernet arayüz desteği yalnızca tam çift yönlü modemlerde mümkündür.
Çeşitlilik alımı (RX çeşitliliği). Tüm uçuş mesafesi boyunca sürekli iletişimin sağlanması için bu yeteneğin varlığı zorunludur. Radyo dalgaları Dünya yüzeyi üzerinde yayılırken alıcı noktaya iki ışın halinde ulaşır: doğrudan bir yol boyunca ve yüzeyden yansıyarak. İki ışının dalgalarının eklenmesi fazda meydana gelirse, alıcı noktadaki alan güçlendirilir ve antifazda ise zayıflar. Zayıflama oldukça önemli olabilir - iletişimin tamamen kaybolmasına kadar. NS'de farklı yüksekliklerde bulunan iki antenin varlığı bu sorunun çözülmesine yardımcı olur, çünkü bir antenin bulunduğu yere ışınlar antifazda eklenirse, diğerinin bulunduğu yere eklenmez. Sonuç olarak tüm mesafe boyunca stabil bir bağlantı elde edebilirsiniz.
Desteklenen ağ topolojileri. Yalnızca noktadan noktaya (PTP) topolojiyi değil aynı zamanda noktadan çok noktaya (PMP) ve röle (tekrarlayıcı) topolojilerini de destekleyen bir modem seçmeniz önerilir. Rölenin ek bir İHA aracılığıyla kullanılması, ana İHA'nın kapsama alanını önemli ölçüde genişletmenize olanak tanır. PMP desteği, tek bir NS üzerindeki birden fazla İHA'dan aynı anda bilgi almanıza olanak tanır. Ayrıca PMP ve röleyi desteklemenin, tek bir İHA ile iletişim durumuna kıyasla modem bant genişliğinde bir artış gerektireceğini lütfen unutmayın. Bu nedenle bu modlar için geniş frekans bandını (en az 15-20 MHz) destekleyen bir modem seçilmesi önerilir.
Gürültü bağışıklığını arttırma araçlarının mevcudiyeti. İHA'ların kullanıldığı alanlarda yoğun parazit ortamı göz önüne alındığında kullanışlı bir seçenek. Gürültü bağışıklığı, bir iletişim sisteminin, iletişim kanalında yapay veya doğal kaynaklı parazit varlığında işlevini yerine getirme yeteneği olarak anlaşılmaktadır. Müdahaleyle mücadelede iki yaklaşım vardır. Yaklaşım 1: Modem alıcısını, bilgi iletim hızında bir miktar azalma pahasına, iletişim kanalı bandında parazit olması durumunda bile bilgileri güvenilir bir şekilde alabilecek şekilde tasarlayın. Yaklaşım 2: Alıcı girişindeki paraziti bastırın veya zayıflatın. Birinci yaklaşımın uygulanmasına örnek olarak spektrum yayılma sistemleri verilebilir: frekans atlamalı (FH), sözde rastgele sıralı yayılma spektrumu (DSSS) veya her ikisinin bir melezi. Böyle bir iletişim kanalında gerekli veri aktarım hızının düşük olması nedeniyle FH teknolojisi İHA kontrol kanallarında yaygınlaştı. Örneğin, 16 MHz bandında 20 kbit/s'lik bir hız için yaklaşık 500 frekans konumu organize edilebilir, bu da dar bant girişimine karşı güvenilir koruma sağlar. FH'nin geniş bantlı bir iletişim kanalı için kullanılması, ortaya çıkan frekans bandının çok büyük olması nedeniyle sorunludur. Örneğin, 500 MHz bant genişliğine sahip bir sinyalle çalışırken 4 frekans konumu elde etmek için 2 GHz boş bant genişliğine ihtiyacınız olacak! Gerçek olamayacak kadar fazla. İHA'larla geniş bantlı bir iletişim kanalı için DSSS'nin kullanılması daha uygundur. Bu teknolojide, her bilgi biti, sinyal bandındaki birkaç (veya hatta tüm) frekansta eş zamanlı olarak kopyalanır ve dar bantlı girişimin varlığında, spektrumun girişimden etkilenmeyen kısımlarından ayrılabilir. FH'nin yanı sıra DSSS'nin kullanılması, kanalda girişim ortaya çıktığında veri iletim hızında bir azalmanın gerekli olacağı anlamına gelir. Ancak yine de bir İHA'dan daha düşük çözünürlükte video almanın hiç almamaktan daha iyi olduğu açıktır. Yaklaşım 2, alıcının iç gürültüsünden farklı olarak parazitin radyo bağlantısına dışarıdan girdiği ve modemde belirli araçlar mevcutsa bastırılabileceği gerçeğini kullanır. Parazitin bastırılması, eğer spektral, zamansal veya uzaysal alanlarda lokalize ise mümkündür. Örneğin, dar bant girişimi spektral bölgede lokalizedir ve özel bir filtre kullanılarak spektrumdan "kesilebilir". Benzer şekilde, darbeli gürültü zaman alanında lokalize edilir; onu bastırmak için etkilenen alan alıcının giriş sinyalinden çıkarılır. Eğer girişim dar bantlı veya darbeli değilse, bunu bastırmak için bir uzaysal baskılayıcı kullanılabilir, çünkü girişim, alıcı antene belirli bir yönden bir kaynaktan girer. Alıcı antenin radyasyon modelinin sıfır noktası girişim kaynağı yönünde konumlandırılırsa girişim bastırılacaktır. Bu tür sistemlere uyarlanabilir hüzme şekillendirme ve hüzme sıfırlama sistemleri denir.
Kullanılan radyo protokolü. Modem üreticileri standart (WiFi, DVB-T) veya özel bir radyo protokolü kullanabilir. Bu parametre spesifikasyonlarda nadiren belirtilir. DVB-T'nin kullanımı, desteklenen 2/4/6/7/8, bazen 10 MHz frekans bantları ve spesifikasyon metninde OFDM'nin birlikte kullanıldığı COFDM (kodlu OFDM) teknolojisinin belirtilmesi ile dolaylı olarak gösterilir. gürültüye dayanıklı kodlama ile. Bu arada, COFDM'nin tamamen bir reklam sloganı olduğunu ve OFDM'ye göre herhangi bir avantajı olmadığını, çünkü gürültüye dayanıklı kodlaması olmayan OFDM'nin pratikte asla kullanılmadığını belirtelim. Radyo modem özelliklerinde bu kısaltmaları gördüğünüzde COFDM ve OFDM'yi eşitleyin.
Standart bir protokol kullanan modemler genellikle bir mikroişlemciyle birlikte çalışan özel bir çip (WiFi, DVB-T) temelinde oluşturulur. Özel bir çip kullanmak, modem üreticisini kendi radyo protokollerini tasarlama, modelleme, uygulama ve test etme ile ilgili birçok baş ağrısından kurtarır. Mikroişlemci modeme gerekli işlevselliği kazandırmak için kullanılır. Bu tür modemler aşağıdaki avantajlara sahiptir.
- Düşük fiyat.
- İyi ağırlık ve boyut parametreleri.
- Düşük güç tüketimi.
Dezavantajları da var.
- Aygıt yazılımını değiştirerek radyo arayüzünün özelliklerinin değiştirilememesi.
- Uzun vadede tedarik istikrarının düşük olması.
- Standart dışı sorunları çözerken nitelikli teknik destek sağlama konusunda sınırlı yetenekler.
Tedarikteki düşük istikrar, çip üreticilerinin öncelikle kitlesel pazarlara (TV'ler, bilgisayarlar vb.) odaklanmasından kaynaklanmaktadır. İHA'lara yönelik modem üreticileri onlar için bir öncelik değildir ve çip üreticisinin başka bir ürünle yeterli düzeyde değiştirmeden üretimi durdurma kararını hiçbir şekilde etkileyemezler. Bu özellik, radyo arayüzlerini "çip üzerindeki sistem" (System on Chip - SoC) gibi özel mikro devrelere paketleme eğilimi ile güçlendirilir ve bu nedenle bireysel radyo arayüz çipleri, yarı iletken pazarından yavaş yavaş silinir.
Teknik destek sağlama konusundaki sınırlı yetenekler, standart radyo protokolünü temel alan modem geliştirme ekiplerinin, öncelikle elektronik ve mikrodalga teknolojisi alanında uzmanlardan oluşan iyi bir kadroya sahip olmasından kaynaklanmaktadır. Çözebilecekleri hiçbir sorun olmadığından orada hiç radyo iletişim uzmanı olmayabilir. Bu nedenle, önemsiz olmayan radyo iletişim sorunlarına çözüm arayan İHA üreticileri, danışmanlık ve teknik yardım açısından kendilerini hayal kırıklığına uğratabilir.
Tescilli bir radyo protokolü kullanan modemler, evrensel analog ve dijital sinyal işleme çipleri temelinde oluşturulmuştur. Bu tür çiplerin tedarik stabilitesi çok yüksektir. Doğru, fiyatı da yüksek. Bu tür modemler aşağıdaki avantajlara sahiptir.
- Firmware'i değiştirerek radyo arayüzünü uyarlamak da dahil olmak üzere, modemi müşterinin ihtiyaçlarına göre uyarlamak için geniş olanaklar.
- İHA'larda kullanım açısından ilgi çekici olan ve standart radyo protokolleri temelinde oluşturulan modemlerde bulunmayan ek radyo arayüzü yetenekleri.
- Sarf malzemelerinin yüksek stabilitesi, dahil. Uzun vadede.
- Standart dışı sorunların çözümü de dahil olmak üzere yüksek düzeyde teknik destek.
Dezavantajları.
- Yüksek fiyat.
- Ağırlık ve boyut parametreleri, standart radyo protokollerini kullanan modemlerinkinden daha kötü olabilir.
- Dijital sinyal işleme ünitesinin artan güç tüketimi.
İHA'lara yönelik bazı modemlerin teknik verileri
Tablo, piyasada bulunan İHA'lara yönelik bazı modemlerin teknik parametrelerini göstermektedir.
3D Link modemi, Picoradio OEM ve J11 modemleriyle karşılaştırıldığında en düşük iletim gücüne sahip olmasına rağmen (25 dBm vs. 27−30 dBm), yüksek alıcı hassasiyeti nedeniyle 3D Link güç bütçesinin bu modemlerden daha yüksek olduğunu unutmayın. karşılaştırılan modemler için aynı veri aktarım hızı). Böylece, 3D Link kullanıldığında iletişim aralığı daha iyi enerji gizliliğiyle daha geniş olacaktır.
Masa. İHA'lar ve robotlar için bazı geniş bant modemlerin teknik verileri
Parametre
(modülde gerçekleştirilir Microhard'dan)
(Ayrıca bakınız )
Üretici, ülke
Jeo tarama, RF
Mobilicom, İsrail
Havadan İnovasyonlar, Kanada
DTC, İngiltere
Redes, Çin
İletişim aralığı [km]
20-60
5
yok*
yok*
10-20
Hız [Mbps]
0.023-64.9
1.6-6
0.78-28
0.144-31.668
1.5-6
Veri aktarım gecikmesi [ms]
1-20
25
yok*
15-100
15-30
Yerleşik ünitenin boyutları UxGxY [mm]
77h45h25
74h54h26
40x40x10 (muhafazasız)
67h68h22
76h48h20
Yerleşik ünite ağırlığı [gram]
89
105
17.6 (muhafazasız)
135
88
Bilgi arayüzleri
Ethernet, RS232, CAN, USB
Ethernet, RS232, USB (isteğe bağlı)
Ethernet, RS232/UART
HDMI, AV, RS232, USB
HDMI, Ethernet, UART
Yerleşik ünite güç kaynağı [Volt/Watt]
7−30/6.7
7−26/n/a*
5−58/4.8
5.9−17.8/4.5−7
7−18/8
Zemin Ünitesi Gücü [Volt/Watt]
18−75veya PoE/7
7−26/n/a*
5−58/4.8
6−16/8
7−18/5
Verici gücü [dBm]
25
yok*
27-30
20
30
Alıcı hassasiyeti [dBm] (hız için [Mbit/s])
−122(0.023) −101(4.06) −95.1(12.18) −78.6(64.96)
−101(yok*)
−101(0.78) −96(3.00) −76(28.0)
−95(yok*) −104(yok*)
−97(1.5) −94(3.0) −90(6.0)
Modem enerji bütçesi [dB] (hız için [Mbit/sn])
147(0.023) 126(4.06) 120.1(12.18) 103.6(64.96)
yok*
131(0.78) 126(3.00) 103(28.0)
yok*
127 (1.5) 124 (3.0) 120 (6.0)
Desteklenen frekans bantları [MHz]
4-20
4.5; 8.5
2, 4, 8
0.625; 1.25; 2.5; 6; 7; 8
2, 4, 8
Tek yönlü/çift yönlü
dubleks
dubleks
dubleks
Basit
dubleks
Çeşitlilik desteği
evet
evet
evet
evet
evet
Kontrol/telemetri için ayrı kanal
evet
evet
evet
hayır
evet
Kontrol/telemetri kanalında desteklenen İHA kontrol protokolleri
MAVLink, tescilli
MAVLink, tescilli
hayır
hayır
MAV Bağlantısı
Kontrol/telemetri kanalında çoğullama desteği
evet
evet
hayır
hayır
yok*
Ağ topolojileri
PTP, PMP, röle
PTP, PMP, röle
PTP, PMP, röle
PTP
PTP, PMP, röle
Gürültü bağışıklığını arttırma araçları
DSSS, dar bant ve darbe baskılayıcılar
yok*
yok*
yok*
yok*
Radyo protokolü
tescilli
yok*
yok*
DVB-T
yok*
* yok - veri yok.
Yazar Hakkında
Alexander Smorodinov[e-posta korumalı]] Geoscan LLC'nin kablosuz iletişim alanında lider uzmanıdır. 2011 yılından günümüze kadar çeşitli amaçlara yönelik geniş bant radyo modemler için radyo protokolleri ve sinyal işleme algoritmaları geliştirmekte, ayrıca programlanabilir mantık çiplerine dayalı geliştirilen algoritmaların uygulamalarını gerçekleştirmektedir. Yazarın ilgi alanları arasında senkronizasyon algoritmalarının geliştirilmesi, kanal özelliği tahmini, modülasyon/demodülasyon, gürültüye dayanıklı kodlama ve bazı medya erişim katmanı (MAC) algoritmaları yer almaktadır. Yazar, Geoscan'e katılmadan önce çeşitli kuruluşlarda çalışarak özel kablosuz iletişim cihazları geliştirmiştir. 2002'den 2007'ye kadar Proteus LLC'de IEEE802.16 (WiMAX) standardını temel alan iletişim sistemlerinin geliştirilmesinde lider uzman olarak çalıştı. 1999'dan 2002'ye kadar yazar, Federal Devlet Üniter İşletme Merkezi Araştırma Enstitüsü "Granit"te gürültüye dayanıklı kodlama algoritmalarının geliştirilmesinde ve radyo bağlantı yollarının modellenmesinde yer aldı. Yazar, 1998 yılında St. Petersburg Havacılık ve Uzay Enstrümantasyon Üniversitesi'nden Teknik Bilimler Adayı derecesini ve 1995 yılında aynı üniversiteden Radyo Mühendisliği derecesini aldı. Alexander, IEEE ve IEEE Communications Society'nin şu anki üyesidir.
Kaynak: habr.com