Самодельные Передатчики ISM диапазона (2.4 ГГц, 900 МГц, 430 МГц)
Карен, смысл есть. Может быть, правда, для каждого свой. Например, нам с Алксандром уход на цифровой канал в 430 позволил полностью избавиться от помех от электродвигателя и прочей бортсети. На 35 и 40 FM ни заземление, ни ферриты, ни прочие танцы с бубном не помогли, хотя мы очень старались. Далее, в 430 короткие антенны и частотный ресурс шире. И, самое главное, есть возможность реализовать обратный канал и систему защиты канала. Я не говорю, что не надо использовать расширение спектра или прыжки, как раз защитой канала мы планируем заниматься. И было бы очень интересно в данной теме это обсудить. Но только обоснованно и конструктивно. Заявления, что 1205 прыгает лучше, чем 1203 или что скорости 1 кбод достаточно для управления или общие рассуждения о каких-то транзакциях и избыточности кадра 17мс я, при всем уважении, обоснованными признать не могу.
Что касается кадра. Если это кому-то интересно, я могу выложить структуру нашего кадра и выслушать критику и предложения по ее улучшению.
Вадим, давайте вернемся к вопросу темы - мы обсуждаем радиоканал для радиоуправления.
Пока оставим обсуждение структуры кадра - это выходит за рамки обсуждаемой темы и полагаю, что Вы его (структуру кадра) наверняка оптимизировали.
Определимся с главными требованиями к радиоканалу:
- первое - безошибочная передача данных в реальных условиях радиообстановки крупного города (например Москва)
- второе - гарантированная дистанция канала управления “земля - воздух” (максимум 2 км)
Два этих требования можно решать разными путями с той или иной степенью интегрального качества:
- увеличить энергетику радиоканала, т.е. увеличить мощность передатчика - но здесь есть ограничения в виде 10 мВт для 430 МГц и 100мВт для 2400 МГц - подошли к пределу (у кого нет других разрешений)
- выбрать наиболее оптимальные частотные диапазоны (430 / 2400 МГц)
- выбрать оптимальные виды модуляции
- выбрать оптимальные протоколы для безошибочной передачи данных в канале
- использовать параллельные каналы радиосвязи на разных частотах со схемой арбитража
Вы применили XE1205 на диапазоне 433 МГц (пункт 2) - это правильный шаг от традиционных 35/40 МГц. Но в режиме без “прыжков” она ничем не отличается от других узкополосных маломощных радиоканалов - т.е. ее преимущества используются не полностью. То есть выполнен только один из предложенных вариантов требований. Именно в этом была суть моего сообщения.
Зная, с какими мощностями на этом дипазоне (433 МГц) в Москве работают различные радиосредства, могу ответственно утверждать, что переход в таком виде на этот диапазон не принесет положительных результатов по самому главному пункту - “безошибочная передача данных в реальных условиях радиообстановки крупного города”.
Полагаю, что задача нашего обсуждения именно поиск комплексных инженерных решений для обеспечения указанных требований к радиоканалу управления. Если Вы планируете в дальнейшем заниматься встроенными “фичами” XE1203/1205 - то интересно было бы обсудить и провести сравнительные испытания в реальном эфире.
Мне кажется, что можно достаточно уверенно утверждать одно - стандартные средства передачи данных (типа зигби) совершенно не предназначенны для выполнения данной задачи. Когда такой радиоканал один в поле - то конечно проблем нет, но с точки зрения помехозащищенности совершенно не подходит. Нужна нестандартность, потому что обычные средства передачи данных решают задачу передачи с приорететом на ДОСТАВКУ, а нам требуется приоретет на ВРЕМЯ ДОСТАВКИ.
Что касается кадра. Если это кому-то интересно, я могу выложить структуру нашего кадра и выслушать критику и предложения по ее улучшению.
Было бы очень интересно.
Мне кажется, что можно достаточно уверенно утверждать одно - стандартные средства передачи данных (типа зигби) совершенно не предназначенны для выполнения данной задачи. Когда такой радиоканал один в поле - то конечно проблем нет, но с точки зрения помехозащищенности совершенно не подходит. Нужна нестандартность, потому что обычные средства передачи данных решают задачу передачи с приорететом на ДОСТАВКУ, а нам требуется приоретет на ВРЕМЯ ДОСТАВКИ.
Александр, не могу согласиться ни с первым, ни со вторым утверждением.
Доказательство по первому утверждению - это уже выпускающиеся системы РУ с радиоканалом на 802.15.4, а также 16 частотных поддиапазонов по 5МГц, кодовое разделение, и очень ограниченная зона покрытия на 2.4 ГГц, чтобы учитывать внешние городские источники на загородном летном поле.
Относительно второго утверждения - нестандартности - нестандартность протокола может несколько усложнить задачу захвата управления и похищения модели - и только. Нестандартность никак не влияет на безошибочность передачи информации.
Давайте рассмотрим на Вашем примере - XE1205 на 433 МГц со своим внутренним протоколом управления.
Так как XE1205 работает в узкой полосе частот и без “прыжков”, то любая несущая на данной частоте приведет к сбою управления и потере модели (то есть то, что мы сейчас имеем иногда на диапазонах 35 и 40 МГц). В соответствии с решением ГКРЧ Вы не можете иметь выходную мощность более 10 мВт на этом диапазоне, что тоже сильно ограничивает зону гарантированного управления. Для организации канала ARQ у Вас нет времени при узкополосном режиме.
Под любой несущей понимается любая радиопередача в этом диапазоне, который пренадлежит радиолюбителям (430-440МГц), использующим р/станции с мощностью 40 Вт и более, а также многоэлементные направленные антенны (сравните энергетику 40 Вт и направленную антенну и Ваши 10мВт с 0 дБ антенной). Кроме того, в диапазоне 433.9 +/-0.2 МГц выдаются лицензии на различные радиосредства личной связи и сигнализации, которые иногда на практике могут иметь весьма значительную мощность.
В результате модель с таким радиоканалом может быть сбита ничуть не сложнее, чем модель на 35/40 МГц от таксистской радиостанции. Готов продемонстрировать Вам на практике все вышесказанное.
Александр, не могу согласиться ни с первым, ни со вторым утверждением.
Доказательство по первому утверждению - это уже выпускающиеся системы РУ с радиоканалом на 802.15.4, а также 16 частотных поддиапазонов по 5МГц, кодовое разделение, и очень ограниченная зона покрытия на 2.4 ГГц, чтобы учитывать внешние городские источники на загородном летном поле.
О какой аппаратуре идет речь? вроде на 802.15.4 никто серийную аппаратуру не делает.
физический доступ к радиоканалу стандарта 802.15.4 осуществляется не через кодовое разделение, а через CSMA (контроль несущей). Никакого кодового разделения (т.е. CDMA) там нет. Да, система широкополосная. Но в любой момент времени в одном частотном канале имеет право работать только один передатчик.
Так как XE1205 работает в узкой полосе частот и без “прыжков”, то любая несущая на данной частоте приведет к сбою управления и потере модели (то есть то, что мы сейчас имеем иногда на диапазонах 35 и 40 МГц). В соответствии с решением ГКРЧ Вы не можете иметь выходную мощность более 10 мВт на этом диапазоне, что тоже сильно ограничивает зону гарантированного управления. Для организации канала ARQ у Вас нет времени при узкополосном режиме.
Смена рабочей частоты - это в планах на дальнейшее развитие. Пока эксперемент показал что качество связи лушче чем на 35/40МГц.
Иметь больше 10мВт для станций 433-447 вобще-то можно (протокол ГКРЧ № 06-18), но для бОльших мощностей выдвигаются вполне серьезные требования по качеству радиоканала. И на готовых однокристальных приемопередатчиках их не получить. И эти решения уже будут слишком сложны. Приходится искать компромисы.
Но если уж сильно придерживаться закона - то в соответствии с “Приложение 5 к решению ГКРЧ от 7 мая 2007 г. № 07-20-03-001 Устройства управления моделями” для РУ выделено только
26,957-27,283 МГц
28,0-28,2 МГц
40,66-40,7 МГц
так что все равно - куда не приткнись это все вне закона 😉
Но я с Вами согласен в том, что 2,4 действительно боле интересен изза ограниченности распростронения радиоволн, фактически в зоне прямой видимости. И там вроде нет разрешений на использование мощных передатчиков, т.е. отсутствуют легальные мощные передатчики.
О какой аппаратуре идет речь? вроде на 802.15.4 никто серийную аппаратуру не делает.
На модулях стандарта 802.15.4 делает аппаратуру XPS (XPS site) и, по непроверенным данным, Futaba.
физический доступ к радиоканалу стандарта 802.15.4 осуществляется не через кодовое разделение, а через CSMA (контроль несущей). Никакого кодового разделения (т.е. CDMA) там нет. Да, система широкополосная. Но в любой момент времени в одном частотном канале имеет право работать только один передатчик.
😁 Если это бы было бы правдой, то в конференц-зале или гостинице или аэропорту по WiFi и BlueTooth работало бы только 4-8 устройств (которые тоже в диапазоне 2.4 ГГц), а остальные бы ждали. К счастью это не так.
Суть заключается в том, что в 802.15.4 используется DSSS. В основе модуляции DSSS перемножение псевдошумового полинома на поток данных от кодера РУ. Меняя полином (код) можно обеспечить ОДНОВРЕМЕННУЮ работу множества станций в ОДНОМ частотном поддиапазоне. Собственно сам процесс Binding и есть синхронизация полиномов. Поэтому я и говорил о кодовом разделении, а не о CDMA.
Теперь относительно доступа к каналу - используется CSMA/CA, НО (это важно) анализ занятости канала происходит после декодера полинома, т.е. после того как произошла синхронизация. Если синхронизация в приемном канале есть, это значит, что полиномы (коды) совпали и канал занят. Если же в канале присутствует сигнал с отличным от находящегося в приемнике полинома, то считается, что канал свободен и передача будет осуществлена. Именно за счет этого и обеспечивается одновременная работа сотен устройств WiFi и BlueTooth на одном диапазоне в одном месте.
Смена рабочей частоты - это в планах на дальнейшее развитие. Пока эксперемент показал что качество связи лушче чем на 35/40МГц.
Согласен, что качество связи (читай отношение количества ошибок к переданному) на диапазоне 430 МГц будет выше, чем на 35/40 МГц. Однако если перейдете на 2400 МГц увидите, что там качество будет еще выше. Тридцать лет назад, когда мы делали аппаратуру пропорционального РУ на диапазоны 144 и 430 МГц они (диапазоны) были настолько чистые, что можно было использовать даже сверхрегенеративные приемники с задавленной чувствительностью. Сейчас ситуация на этих диапазонах стала значительно хуже.
Однако, на мой взгляд, речь должна идти не о качестве связи (плохое качество может внести только небольшую задержку в управление), а о предотвращении потери управления моделью. И данном случае решения на 2.4 ГГц с DS/FH будут существенно эффективнее (в связи с вышесказанным).
Суть заключается в том, что в 802.15.4 используется DSSS. В основе модуляции DSSS перемножение псевдошумового полинома на поток данных от кодера РУ. Меняя полином (код) можно обеспечить ОДНОВРЕМЕННУЮ работу множества станций в ОДНОМ частотном поддиапазоне.
А можно ссылку на пункты стандарта 802.15.4, описывающие эти чудесные возможности кодового разделения? Все что я вижу про DSSS, это п.6.5. где действительно говорится о расширении спектра в 64 раза, но с помощью стандартных ПСП (6.5.2.3). Т.е. все станции 802.15.4 будут отлично друг друга слышать, кодового разделения между ними нет и остается только 16 частотных каналов. Другое дело, что DSSS по 802.15.4 обеспечивает помехозащищенность от других сетей/стандартов, но не от 802.15.4.
А можно ссылку на пункты стандарта 802.15.4, описывающие эти чудесные возможности кодового разделения? Все что я вижу про DSSS, это п.6.5. где действительно говорится о расширении спектра в 64 раза, но с помощью стандартных ПСП (6.5.2.3). Т.е. все станции 802.15.4 будут отлично друг друга слышать, кодового разделения между ними нет и остается только 16 частотных каналов. Другое дело, что DSSS по 802.15.4 обеспечивает помехозащищенность от других сетей/стандартов, но не от 802.15.4.
Вадим, согласен. Смена ПСП, которая весьма полезна, была в другом стандарте. Посмотрел стандарт 802.15.4 - действительно нельзя менять ПСП, т.е. модуль не будет слышать WiFi и BlueTooth, но будет слышать остальные устройства 802.15.4 и ждать освобождения канала. Тогда с появлением новых передатчиков 802.15.4 на том же 5 МГц частотном канале эффективная скорость будет падать пропорционально количеству передатчиков. Это не приведет к “морковке”, но увеличит время реакции на команды.
С учетом высокой скорости 250 кбит/c можно говорить о 3-4 пользователях на 5 МГц частотном канале. Т.е. с учетом 16 частотных каналов общее количество передатчиков может быть 48-64, что более чем нормально.
Главное, что появление нового неучтенного передатчика не вызовет креш модели, находящейся в воздухе.
Более правильно 802.15.4 использовать для телеметрии.
Было бы очень интересно.
Сруктура кадра в нашем проекте
rcproject.narod.ru/rfch/rfchan_frame.htm
А по Спектруму есть у кого-нибудь какая-нибудь информация по структуре кадра и вообще по протоколу ?
В начале этой ветки ссылка на рцгруп там по спектруму.
А подскажите стоит ли заводиться с такими девайсами
www.kosmodrom.com.ua/data/telecontroli/rrf1.php
www.kosmodrom.com.ua/data/telecontroli/rrfq1.php
www.kosmodrom.com.ua/data/telecontroli/rtfq1.php
www.kosmodrom.com.ua/data/telecontroli/rxq1.php
c трансивером понятно, без дуплексера тяжеловато будет пристроить доп. усилитель мощности, а остальные варианты? и стоит ли делать на тх направленную антенну, ну хотя бы 2-3-х элементный яги?
…В начале этой ветки ссылка на рцгруп там по спектруму.
Да там вроде не настолько подробно, чтобы совместимое самим сделать можно было ( или плохо искал ? ).
А китайцы вроде уже делают…
Что касается кадра. Если это кому-то интересно, я могу выложить структуру нашего кадра и выслушать критику и предложения по ее улучшению.
я тут с предложением 😃
Смотрю все каналы управления передаются в чистом виде, в то время как можно передавать в одном полукадре допустим четные каналы управления и приращения нечетных каналов. Соответственно в следующем полукадре передавать значения нечетных каналов и разницы четных каналов управления. Тогда за один полукадр передаецца информация об изменениях всех каналов управления. Т.е. время обновления инфы о каналах управления не 18мс а 9мсекунд. Кроме того длина полукадра уменьшится ввиду того что ненужно передавать 9 бит информации о канале . а достаточно передать только 4 бита информации о разнице в канале.
Так реализовано было вроде в PCM1024.
Еще, я так понял что S биты введены для исключения длинных (до 8) последовательностей одинаковых символов.
Это я так понимаю требование чипа к постоянной составляющей кодовой последовательности. В своем протоколе я просто поток данных инвертировал от полукадра к полукадру. Таким образом я выдерживал коммулятивную постоянную составляющую на уровне нуля в течении двух кадров. -(это просто идея которая у меня очень хорошо реализовалась ввиду временного кодирования). При кодировании уровнем получится тоже самое но просто на большем периоде времени.
А подскажите стоит ли заводиться с такими девайсами
c трансивером понятно, без дуплексера тяжеловато будет пристроить доп. усилитель мощности, а остальные варианты? и стоит ли делать на тх направленную антенну, ну хотя бы 2-3-х элементный яги?
Не самые выдающиеся хар-ки, слабоватая мощность, полоса пропускания большая, чутье низкое, фиксированная частота. в общем это для охранок и тд.
Направленную антенну - в любом случае смысла нет. Выиграете от силы единицы дБ (если повезет с конструктивом 😃), что в дальности и качестве связи с движущимся объектом заметно не будет.
Тогда за один полукадр передаецца информация об изменениях всех каналов управления. Т.е. время обновления инфы о каналах управления не 18мс а 9мсекунд.
В любом случае, время обновления не может быть быстрее периода PPM, так что обновление не быстрее PPM.
А вот скорость доставки - зависит от кодирования.
В любом случае, время обновления не может быть быстрее периода PPM, так что обновление не быстрее PPM.
А вот скорость доставки - зависит от кодирования.
Может быть и должна быть.
Вопервых в освободившееся место можно воткнуть чтото другое 😎
вовторых есть потерянные пакеты в эфире, и их желательно всеже передать еще раз.
В РСМ1024 эта фича как раз и была сделана для увеличения скорости обновления данных о каналах управления в случае потери пакетов (полукадров).
Смотрю все каналы управления передаются в чистом виде, в то время как можно передавать в одном полукадре допустим четные каналы управления и приращения нечетных каналов. Т.е. время обновления инфы о каналах управления не 18мс а 9мсекунд.
Так реализовано было вроде в PCM1024.
Да, так сделано в РСМ1024. Я такую возможность рассматривал, когда мы выбирали скорость обмена (4800 или 9600 Бод). 9 мс все равно не получается, т.к. в кадре много служебной инфы и в 4800 мы не вписались. А в 9600 все поместилось без дельта-кодирования, так что смысла не вижу. Дельты по-любому хуже, особенно при быстрых изменениях в каналах или при утере пакетов. Кстати, по исследованиям Pasman-а, задержки в РСМ1024 достигают 75 мс. Думаю, кроме дельт, это связано с тем, что они не синхронизируют моменты измерения каналов и передачу и/или моменты приема и раздачи сервоимпульсов.
S биты нужны для бит-синхронизатора XE1205. К постоянной составляющей он не требователен.
В РСМ1024 эта фича как раз и была сделана для увеличения скорости обновления данных о каналах управления в случае потери пакетов (полукадров).
Ошибочное мнение. Длительность полукадра в РСМ1024 - 28мс, а длительность кадра - 56мс. Фича сделана, чтобы уменьшить объем информации и вписаться в ширину радиоканала.
а вот если такой?
www.rfm.com/products/data/trc101.pdf
или же такой?
gsm.contrel.ru/files/175/cc1000.pdf
а вот если такой?
www.rfm.com/products/data/trc101.pdf
или же такой?
gsm.contrel.ru/files/175/cc1000.pdf
Вообще все зависит от поставленной задачи.
trc101 - шаг каналов 100кгц, т.е. в диапазоне 433 поместится 17 каналов (если придерживаться стандарта). Если работать на фиксированной часте без какого-либо расширения спектра - то выгоднее иметь узкий канал. Для смены частоты 17 каналов это мало.
чипкон - верный путь получить качественное радио. Я не изучал именно эту имс, но знаком с 1020/1021. И они конечно имеют лучшие хар-ки, и позволяют боле гибко реализовать радиоканал. Там есть все необходимые возможности - возможность установки ширины канала, установка девиации, и соответственно гибкая установка скорости, синтезатор с мелким шагом.
В принципе данные ИМС по хар-кам сравнимы с используемым нами с Vad64 ИМС XE1205. Выбор в пользу последнего был во многом обусловлен опытом работы с ними, плюс наличие готовых модулей.
Но все же - все зависит от задачи. Если управлять электролетом размером 0,7метра в зоне прямой видимости то вполне хватит и первого варианта.
А почему-бы спектрум не повторить?
Система проверенная, и вроде как удачная.
Господа, позвольте и мне вставить свои 5 копеек. Тут было много сотрясаний воздуха по поводу DP1203/1205.
Но почему-то всё упёрлось в 433 диапазон. А ведь есть ещё и 868Мгц. Тоже ISM, и лайсенс фри к тому-же(в РФ - тоже).
В стандартном ZigBee, мало кто обращает внимание только, кроме диапазона 2,4 оговорены и низкочастотные поддиапазоны, 915 для США и Канады и 868 для Европы. Так вот, как раз на 1203/1205, имхо, зигбиподобный протокол реализуется, хотя и не без труда, именно в нискочастотном поддиапазоне. По моим данным, в этой части радиоэфира пока чисто. Если есть интерес, данные по дальности устойчивой связи двух 1203 на 868 мгц, без Баркера и битжокея, в условиях плотной городской застройки - выложу. Также есть Си - код стека зигби.
Кстати, если кого интересует, оба эти модуля теперь производит радиотроникс, что-то не долго брак с семтечем длился.