Радиопередача на 10км, много вопросов Опции

[Alexashka]

Всем доброго времени суток.
Поставлена такая задача- передать команды управления на 30км (3 участка по 10км с двумя промежуточными ретрансляторами) с подтверждением.
Скорость передачи не критична, ориентировочно 2400-4800 бит/c. Критично потребление (оно должно быть по возможности низким) и задержка передачи команды (время от посылки команды до получения подтверждения от конечной точки).
Хотелось бы выйти на средний ток потребл.не более 3мА и задержку передачи не более 3сек.
В связи с этим склоняюсь к частоте 866МГц (или 433, пока под вопросом) и какомуто однокристальному трансиверу, типа СС1110 с УМ по выходу. На рассыпухе делать не хочу, т.к времени на тесты и доведение схемы до кондиции не будет. На все про все -год, при этом самым сложным будет думаю отладка протокола передачи/ретрансляции пакетов. Не понятно что будет лучше для такой системы- работа в режиме CSMA с периодической прослушкой эфира (это легче в реализации) или жесткая синхронизация с четко оговоренными окнами приема и передачи пакетов. Во всех узлах (и в ретрансляторах) предполагается использование антенн с круговой диаграммой с усилением 6дби (ориентирование антенн не предполагается -пожелание заказчика). -1дб закладываю на потере в фидере. Чувствительность приемника около -110дбм, полоса 58кГц, мошность в передатчике +30дбм.
Понимаю что вопрос уже избит и изъеден неоднократно, но время идет и элементная база не стоит на месте. Хотелось бы услышать советы по возможным реализациям системы, а также результаты Ваших экспериментов Вообще кто-нибудь осуществлял линки на расстояния порядка 10км на аналогичных трансиверах (силабсовских, семтеховских и пр.)?
Попутно если у кого есть программки для рассчета дальности- пожалуйста выкладывайте.
Пока видел только экселевские программки, но какието очень убогие все.
http://www.scadaradio.com/wireless-calc/51-link-budget.html вот тут неплохо расписано все, но хотелось бы учесть высоту подвеса антенн. Дело в том что по рассчетам выходит мин.высота подвеса 16м, на что заказчик врятли согласится, т.к система переносная и такие нехилые мачты врятли прокатят. Возможно антенны будут просто забрасываться на ветки деревьев, либо телескопом, так что высота не более 3-6м. Т.е имеем "обрезание" 1й зоны Френеля. Естественно, какая-никакая прямая видимость будет обеспечена, иначе и говорить не о чем, возможно что ретрансляторы будут устанавливаться на сопках, но хотелось бы учесть все возможные варианты.

Да еще вопросик по модуляции. Не секрет что чувствительность приемника растет с уменьшением полосы пропускания приемного тракта. В связи с чем вопрос - почему при девиации частоты 5,2кГц (2-GFSK) полоса приемного тракта = 58кГц? Зачем такой запас?

Эскизы прикрепленных изображений

 

[one_eight_seven]

Да еще вопросик по модуляции. Не секрет что чувствительность приемника растет с уменьшением полосы пропускания приемного тракта. В связи с чем вопрос - почему при девиации частоты 5,2кГц (2-GFSK) полоса приемного тракта = 58кГц? Зачем такой запас?

Частота кварца приемника и передатчика может отличаться

[yusin]

Useful staff:

"900 MHz versus 2.4 GHz in long distance links.."
http://www.afar.net/tutorials/900-mhz-versus-2.4-ghz/

Там же - RF Link Budget Calculator & Fresnel Zone Calculator

But much better to download and setup
from Joseph B. Kowalski https://deserthail.com/
RadioWORKS 2.0.41.0
Freeware http://3d2f.com/programs/67-877-radioworks-download.shtml

RadioWORKS, Radio Waves, Propagation, 3D Coverage Map, RF, HAM, Amateur Radio, 2D Line of Sight Graph, Path Loss, Hata model, Free-Space, ITU Terrain, COST 231, COST-Walfisch-Ikegami, Radio Propagation Graphing, SRTM Graphing, EMF,...

Эскизы прикрепленных изображений

 

[ledum]

Useful staff:

"900 MHz versus 2.4 GHz in long distance links.."
http://www.afar.net/tutorials/900-mhz-versus-2.4-ghz/

Два нюанса, о которых автор той странички умолчал, одна - вне зоны его интересов - на более высоких частотах приходится использовать более стабильные, а значит дорогие опоры при узких полосах.
Вторая, которая вылезает в калькуляторе линк-бюджета - потери в длинном кабеле снижения при высоких антеннах, боюсь 1 дБ будет мало.
Что касается самого вопроса - мы делали с прослушкой по просыпанию каждую пару секунд - но у нас была очень короткая по содержанию посылка с многократным повтором. Не было ограничения по потреблению, кроме одного случая, когда хотели ретранслятор на самолетик поставить. Но цена хорошего всепогодного планера беспилотника у харьковцов была заоблачной - 6 цифр в уе - неудивительно они делали для военных и ментов, а маленькие - ветрочувствительные. Поэтому отказались, как от курьеза, хотя нас заставили рассматривать и такой вариант.
Тока потребления без напруги недостаточно. Сразу отбрасываются термостаты. Если работать по точным отсчетам времени, надо не забыть синхронизацию часов в посылках

Сообщение отредактировал ledum - Dec 22 2010, 08:58

[Alexashka]

Что касается самого вопроса - мы делали с прослушкой по просыпанию каждую пару секунд - но у нас была очень короткая по содержанию посылка с многократным повтором. Не было ограничения по потреблению, кроме одного случая, когда хотели ретранслятор на самолетик поставить. Но цена хорошего всепогодного планера беспилотника у харьковцов была заоблачной - 6 цифр в уе - неудивительно они делали для военных и ментов, а маленькие - ветрочувствительные. Поэтому отказались, как от курьеза, хотя нас заставили рассматривать и такой вариант.
Тока потребления без напруги недостаточно. Сразу отбрасываются термостаты. Если работать по точным отсчетам времени, надо не забыть синхронизацию часов в посылках

Примерно также хочу сделать, тем более что такой протокол уже разработан, правда до сих пор работал он только до 1км. Вчера еще раз перечитал про формулу Введенского и пришел к неутешительному выводу- поскольку угол возвышения антенны практически нулевой -оба соседних узла примерно на одной высоте, и антенны слабонаправленные, получается что затухание будет квадратичным от расстояния А это значит что -110дб и близко не хватит. У нас аналогичная система работает на 10км, но с направленными антеннами. Возможно это спасает? Вот я и засомневался- все проги для рассчета на большие дистанции предполагают направленные антенны и большую высоту подъема, т.е учитывают только кривизну земли и диаметр зоны Френеля. А как быть со слабонаправленными? например 5/8.

Про напругу не сказал -12В она. Синхронизировать можно было бы по GPS, но и без нее особо точных часов думаю не нужно, поскольку маяки будут передаваться ну скажем раз в 10мин. По ним и синхронизироваться. Однако думаю отладка синхронной системы в реальных условиях будет просто нереально трудной. Посему пока больше склоняюсь к асинхронной (CSMA/CA) с повторами передачи. Да, даже один термокомпенсированный генератор по потреблению уже равен всех системе.

Useful staff:

"900 MHz versus 2.4 GHz in long distance links.."
http://www.afar.net/tutorials/900-mhz-versus-2.4-ghz/

RadioWORKS, Radio Waves, Propagation, 3D Coverage Map, RF, HAM, Amateur Radio, 2D Line of Sight Graph, Path Loss, Hata model, Free-Space, ITU Terrain, COST 231, COST-Walfisch-Ikegami, Radio Propagation Graphing, SRTM Graphing, EMF,...

Про то что зона Френеля на 2,4 меньше я знаю, но и 24дби не назовешь слабонаправленной. Да и затухание на 2,4 гораздо больше. Особенно если на пути будут деревья. Нет, эта частота отпала сразу и без колебаний.
Update: посмотрел потребление у этой штуки -5Вт Надо какбы в 50 раз меньше..
За программки спасибо!

[ledum]

Хотя книжка пересекается сразу с несколькими темами, решил положить ссылки здесь. В 3 главе есть немного по разным моделям распространения. http://hotfile.com/dl/13414443/1b3be19/159...ntenna.rar.html или http://rapidshare.com/#!download|64tl2...tenna.rar|16324

[Alexashka]

Хотя книжка пересекается сразу с несколькими темами, решил положить ссылки здесь. В 3 главе есть немного по разным моделям распространения. http://hotfile.com/dl/13414443/1b3be19/159...ntenna.rar.html или http://rapidshare.com/#!download|64tl2...tenna.rar|16324

К сожалению как и в программе RadioWORKS все расчеты строятся на том что хотя бы одна антенна (базовая) имеет высоту в несколько длин волн (модели Hata, h>= 30м).
Может кто знает как у пендосов называется формула Введенского? Пишут, что они ее тоже вывели и даже присвоили авторство себе, ну как обычно

[ledum]

Вот, а то не в ту ветку воткнул , извиняюсь.

Еще вспомнил одно обсуждение http://www.radioscanner.ru/forum/topic22556-3.html - там даже некая программка проскакивала (сами ссылки в нижнем посту на 3 странице) отсюда http://www.cplus.org/rmw/english1.html . Но этим уже не занимался. Еще есть такое http://www.rademc.ru/?Chastotno-territoria...IKA:Baltika-RRL и http://www.rademc.ru/?Chastotno-territoria...IKA:Baltika-SPS . Mapinfo на старой работе нагло ломали.
http://www.softwright.com/tap6.html - вроде дают демонстрашку
Куча ссылок в статье по влиянию леса http://www.jpier.org/PIERB/pierb17/08.09071901.pdf
Может здесь что-то полезное найдете http://www.sss-mag.com/prop.html
Еще http://dvo.sut.ru/libr/rts/068shel2/lb11.htm . Статьи по шумам ИМХО Вы напишете еще не скоро...

Сообщение отредактировал ledum - Dec 23 2010, 11:58

[Alexashka]

Вот, а то не в ту ветку воткнул , извиняюсь.

Куча ссылок в статье по влиянию леса http://www.jpier.org/PIERB/pierb17/08.09071901.pdf
Еще http://dvo.sut.ru/libr/rts/068shel2/lb11.htm . Статьи по шумам ИМХО Вы напишете еще не скоро...

Сколько всего! Большущий thanks!))
Качаю демку на 526МБ

Вот на ФТП местном я к сожалению ничего путного не нашел, зато в гугле нашел Введенского в оригинале, если кому надо выкладываю на /upload/BOOKS/

Кстати по шумам. Верно ли что коэф.шума у данного приемника (рисунок с параметрами в первом посте) будет Кш = 174дбм - 10log(58000) - (чувств.RX тракта) = 174 - 47.6 - 110 = -16.4дб ?

[ledum]

Кстати по шумам. Верно ли что коэф.шума у данного приемника (рисунок с параметрами в первом посте) будет Кш = 174дбм - 10log(58000) - (чувств.RX тракта) = 174 - 47.6 - 110 = -16.4дб ?

Надо учесть еще соотношение сигнал/шум для заданной скорости битовой ошибки. Зависит от демодулятора. можно принять 5-10дБ (фиг его знает), т.е из 16.4 это надо вычесть. Но в ADF7021, например, фильтр по ПЧ - не последний фильтр, ограничивающий полосу. Так и здесь может получиться. Т.е. коэффицтент шума опять может подрасти.

Сообщение отредактировал ledum - Dec 23 2010, 13:08

[GAin]

Alexashka
Для начала в Частотнадзор (или как он у вас там называется)... а потом думайте надо оно Вам или нет. Или лучче уж воспользоваься возможностями сотовых операторов....

[ledum]

Для начала в Частотнадзор (или как он у вас там называется)... а потом думайте надо оно Вам или нет. Или лучче уж воспользоваься возможностями сотовых операторов....

Все гораздо сложнее. Есть заказчики, которые имели ввиду все эти надзоры. Сотовая связь не везде есть. Сотовая связь имеет свойство падать или ее иногда кладут целенаправленно (Майдан). Сотовая связь не обеспечивает квазиреалтайма. Аппаратура сотовой связи может негласно передавать телеметрию производителю. Неизвестно что, и не всегда это допустимо. Укрчастотнадзор нервно курит на многих диапазонах - их еще при Союзе отдали военным и другим всяким разным и только они распоряжаются ими. Столкнулись на дистанции для харьковских самолетов - чешское оборудование (что-то в районе 400МГц) сидело как раз на военных частотах и Частотнадзор нагло попытался продать использование частот, но после выяснения принадлежности диапазона был послан в эротическое путешествие. В результате получилась коллизия. Военные не имеют права нам, гражданским, продавать, да и вообще никому, - в законе такое не предусмотрено, а УЧН вообще не у дел. Так и испытывали незаконно. И никто не пристал. Я думаю и в России может быть такая же ситуация. ОПСОСы скупили большую часть эфира вне телевизионных окон. Неизвестно у кого. Как землю на Луне. На, типа, запас карман не тянет. Опять надзоры не у дел. То же с частотами ИКАО (на DME-шных 1200МГц сидят многие радиоканалы камер видеонаблюдения - но это вне полномочий УЧН), Коспасами и т.д.

Сообщение отредактировал ledum - Dec 23 2010, 18:42

[proxi]

завтра поподробнее напишу, я тут приводил уголковый рефлектор, он должен давать до 10 дБ а с двух концов 20дБ вот и получиться расстояние увеличивается в 10 раз, остается перекрыть 1 Км а это уже просто...

[Alexashka]

Все гораздо сложнее. Есть заказчики, которые имели ввиду все эти надзоры...

В точку! все именно так и обстоит

По поводу сабжа. Поковырял вчерась этот документик  _______________________._________.pdf ( 2.52 мегабайт ) Кол-во скачиваний: 4576

и вот что у меня вышло: согласно (1.18) для мощности на входе антенны и (2.25) для ослабления сигнала за счет отраженной составляющей, получилось: Pпр = Ризл*Dизл*Dпр*(h1*h2)^2 / r^4, где h1,h2- высоты антенн, r -расстояние между ними. Это чтобы не считать всякие напряженности. Чисто мощность излученная и принятая. Смущает что соотношение такое простое получилось и еще его не нашел ни в одной книжке
Вобщем по этой формуле выходит, что запас линка всего 10дб если обе антенны поднять на 3,3м. Маловато будет

[ledum]

получилось: Pпр = Ризл*Dизл*Dпр*(h1*h2)^2 / r^4, где h1,h2- высоты антенн, r -расстояние между ними. Это чтобы не считать всякие напряженности. Чисто мощность излученная и принятая. Смущает что соотношение такое простое получилось и еще его не нашел ни в одной книжке

Получился сферический конь в вакууме. От частоты не зависит. От рельефа/лесов/зданий не зависит. Доупрощались преподы. Подавайте им только от 0.25 до 0.8 прямой видимости без препятствий и значительно больше длины волны высота антенн над землей.
Короче, стр.37 нижний абзац

Рассмотрение более сложных трасс, содержащих несколько препятствий различной формы, базируется на аналогичном физическом подходе, однако вычислительные трудности при этом значительно вырастают. Их изучение не является целью настоящего пособия