Собираем шести-канальный микшер. Искал в сети схему какого-нибудь не сложного...
Для передачи данных по каналам связи используют модемы, преобразующие цифровые сигналы из кодовой посылки в сигналы спектр которых нормирован и ограничен для телефонных модемов полосой 300 – 3400 Гц. В радиосвязи эта граница может быть различной, но для стандартных связных приемопередатчиков с шагом каналов 25 кГц полоса также ограничена пределами 300 – 3400 Гц. Однако для представления информации в телефонных модемах можно использовать как амплитудные, частотные так и фазовые вариации при том, что каждая из них может быть многоуровневой. При передаче по радиоканалу использовать одновременно АМ, ЧМ и ФМ невозможно, поэтому в радиомодемах используется либо ЧМ, либо ФМ, но очень редко АМ.
Виды модуляций:
Передача “0” на частоте
f 1 и “1” на f 2Рисунок 13
Переход с “1” на “0” и “0” на “1” приводит к разрыву фазы сигнала, что в свою очередь приводит к неоправданному
расширению спектра сигнала. Подобные методы модуляции используются только низкоскоростными системами передачи данных, например, в системе ГМССБ (Глобальная международная система спасения бедствующих) где передача идет со скоростью 300 Бод с частотой f 1 = 1750 Гц и f 2 = 1080 Гц. сигналПо сравнению с
FSC является более выгодным (с позиции спектра сигнала) поскольку непрерывная фаза предполагает незначительное расширение спектра выходного сигнала.
Рисунок 14
Но непосредственная модуляция частот ВЧ колебаний с другой стороны требует непосредственного вмешательства в работу передатчика с необходимостью калибровок модуляционной характеристики, соответственно передатчик должен быть специализированным.
сигналДля данных сигналов вводится понятие индекс:
где D
f=f 1 -f 2 ;1/Т – скорость передачи символов (Бит/с для двухуровневой системы или Бод)
Стандарты:
Стандарт | Частоты f 1 и f 2 , Гц | Разница частот D f, Гц | Скорость передачи |
Рисунок 15
Как видно на рисунке 15 произошло слитие фаз за счет кратности частот. В отличие от сигналов
FSC и CPFSC где колебания f 1 и f 2 и входной модулирующий сигнал были абсолютно не симметрированы в MSK модуляции необходимо обеспечить жесткую синхронность входной последовательности данных и формируемых колебаний с частотами f 1 и f 2 значения которых приведены в таблице (выше). Только в этом случае синусоиды с различными частотами оказываются “сшитыми” в точках перехода напряжения через 0. При этом скачки фазы отсутствуют и спектр такого сигнала оказывается ограниченным, и можно считать, что ширина спектра » скорости передачи.Формировать MSC колебания можно только с применением цифровых методов. Примерная структура формирователя
MSC сигнала изображена на рисунке 16. Счетчик двоичный суммирующий осуществляет перебор своих состояний по линейно нарастающему закону, который с помощью дополнительной ПЗУ может быть преобразован в синусоидальный. Логическая схема, входящая в состав счетчика формирует сигнал синхронизации, который может быть сформирован либо по окончанию периода счета счетчика, для частоты f 2 (нижней частоты) либо по окончанию двух периодов для частоты f 1 (верхняя частота), только наличие импульсов синхронизации обеспечивает синхронную возможность изменения модулирующего уровня, что в конечном счете приводит к формированию колебаний с нулевым фазовым сдвигом. Фильтр НЧ (на схеме не показан) включенный на выходе ЦАП устраняет ВЧ составляющие спектра, обеспечивая получения сигнала, близкого к синусоидальному.
Рисунок 16
Демодуляция
MSK сигналаОсновная проблема демодуляции
MSK сигналов заключена в том, что необходимо принимать решения о передаче “0” или “1” за половину периода следования сигнала MSC , что исключает принцип включения в тракт демодуляции узкополосных фильтров, выделяющих частоты f 1 и f 2 , амплитудные детекторы и т.д. Т.к. введение узкополосного фильтра предполагает наличие в сигнале квазистационарного процесса (100 … 1000 периодов) поэтому только цифровые методы анализа сигналов, использующие распознавание перехода через 0 входного сигнала в состоянии решить эту проблему .Структурная схема декодирующего устройства:
Рисунок 17
Обозначение на рисунке 17:
- Ф1 – входной полосовой фильтр, выделяющий сигналы в полосе частот MSK сигнала, тем самым искусственно повышается отношение сигнал/шум;
- ДП0 – детектор перехода через 0. Фиксирует переход через 0 входной последовательности
Каждый импульс, запускающий ЖМВ, формирует на выходе импульс сторого определенной длительности которая зависит от скорости передачи (1200, 2400, 4800). Причем каждый импульс запускает ЖМВ по новой, отменяя предыдущее состояние. Т.е. если передается одна последовательность MSK сигнала с большим периодом следования, то на выходе ЖМВ наблюдаются переходы в 0 с периодом следования импульсов, равным полу периоду НЧ-ого
MSC сигнала. Если на входе демодулятора присутствует ВЧ MSK сигнал, то импульсы следую очень часто, каждый раз запуская ЖМВ заново в результате переходов через 0 на выходе ЖМВ не наблюдается соответственно можно принять решение о передаче другого символа. ФНЧ (Ф2) и компаратор К1 решают эту задачу формируя на выходе “0” в первом случае и “1” во втором.На выходе компаратора К1 имеется асинхронная последовательность данных, обусловленная тем, что на вход устройства помимо
MSK сигнала воздействуют также различные шумы и помехи. Если эту последовательность данных подать на ЦФАПЧ можно получить стабильные во времени импульсы синхронизации, и с помощью триггера-защелки получить таким образом синхронную последовательность данных DATA-S . Особое место в в демодуляторе сигналов занимает процесс распознания несущей CD . Счетчик переходов подсчитывает все переходы через 0 на некотором временном интервале, формируя на выходе напряжение, пропорциональное количеству подсчитанных переходов. Интегратор усредняет это напряжение и компаратор К2 принимает решение по этому сигналу, формируя на выходе логическую единицу если количество переходов близко к ожидаемому. Либо формирует логический ноль, если число переходов значительно больше, в случае воздействия шумов, либо существенно меньше, в случае отсутствия MSC сигнала. Сигнал CD необходим для подтверждения достоверности детектируемых данных, если сигнал CD не активен, то выходные данные воспринимаются как воздействие шумов. При активном сигнале CD данные считаются достоверными. Сигнал CD может также использоваться для активизации всей системы обработки данных, которая по соображениям энергосбережения может быть переведена в режим ожидания (SLEEP, STANDBY).Формирование минимизированной по Гауссу последовательности (
GMSK)
Рисунок 18
Передавать цифровые данные по радиоканалу можно подавая непосредственно последовательность цифровых данных на модулятор ЧМ передатчика, однако даже при малой девиации частоты, которая составляет несколько Гц, спектр сформированного колебания будет крайне широк, это обусловлено крутыми фронтами переходов из одного логического состояния в другое. Управлять частотой задающего генератора можно только пропустив входную последовательность данных через фильтр, нормирующий спектр. В качестве такого фильтра используется Гауссовский фильтр.
Для определенности введено произведение ВТ, характеризующее частотные свойства фильтра:
,
где Т – скорость передачи символа;
В – полоса.
GMSK сигналах приняты следующие значения ВТ: 0,3 и 0,5.Модем для сигнала, минимизированного по Гауссу
Передача
GMSK сигналов предполагает непосредственное воздействие прошедших через Гауссовский фильтр цифровых сигналов на частотно-задающие схемы. Передатчик не может быть стандартным. При этом к тракту передачи (приема) выдвигаются дополнительные требования:- полоса пропускания тракта модуляции должна быть расширена вниз вплоть до постоянного тока, что затрудняет построение усилительных трактов, предъявляет повышенные требования к стабильности и линейности ЧМ и ЧД, характеристики которых должны быть строго нормированы. Любые несоответствия частот приема и передачи приводят к появлению ошибок. АЧХ и ФЧХ тракта передачи и тракта УПЧ должны быть линейны.
Одним из способов решения проблемы передачи НЧ составляющих является рандомизация сигнала:
Рисунок 19
ПСП – генератор псевдослучайной последовательности. Сигнал, передаваемый по каналу связи свободен от постоянной составляющей, поскольку даже последовательность 11111111111…. После сложения по модулю 2 с сигналом ПСП становиться случайным, восстановить исходную последовательность можно сложив по модулю 2 принятую последовательность с точно таким же сигналом ПСП. Основная проблема состоит в синхронизации генератора ПСП. Схемное решение представленное на рисунке 19 позволяет получить самосинхронизирующуюся псевдослучайную последовательность на приемном конце т.к. ядро генератора ПСП в обоих точках одинаково. Важно при этом, чтобы тактирующие импульсы в обоих точках следовали с одинаковой частотой. На приемном конце тактирующие импульсы вырабатываются цифровыми системами ФАПЧ по аналогии с демодуляторами
MSC рассмотренными ранее.
Обзорный проект
Описание:
Основна
я идея проекта состоит в том, чтобы передать данные от одного пункта до другого.
Эта передача может быть как беспроводная по радиоканалу, так и по проводам.
В данном проекте передаются 4 типа данных от различных типов датчиков
по радиоканалу.
В качестве датчиков используется температурный датчик, датчик уровня топлива,
датчик давления и датчик числа оборотов за 1
минуту. Все эти датчики имеют аналоговый выход
в форме напряжения, которое преобразуется в цифровые данные, которые мы можем передать.
Почему необходимо преобразовывать аналоговые сигналы в цифровые?
Предположим
, что мы преобразовали аналоговые сигналы в цифровые данные. Что дальше?
Поскольку четыре различных типа данных мы должны передать по одному каналу, то нам надо
их объединить. Аналоговые сигналы объединить невозможно, для цифровых сигналов мы можем
использовать цифровой коммутатор, который будет объединять данные в один поток
следующими один за другим.
Примечание: скорость передачи данных от 12 до 15 циклов в 1 минуту.
Передача данных:
Блок-схема показывает пример передачи данных с использованием
какой либо модуляции сигнала.
После
получения данных от приемника и их демодуляции мы получим реальные данные,
которые передавались передатчиком и мы легко их показывать.
Функциональная блок-диаграмма:
Схема цифровой части:
Рис.1 (секция А)
Рис.2 (Секция В - радиочастотный передатчик)
Описание схемы:
В секции
"А" изображен
цифровой приемник сигналов от 4-х датчиков. Здесь используется аналоговый
переключатель IC M4066, который также хорошо работает как и цифровой.
Он имеет четыре устройства ввода/вывода и отдельные выводы для контроля передачи аналоговых
сигналов через коммутатор. Линии управления коммутатором соединяются с выводами
микроконтроллера (порты 2.1 - 2.4).
Поскольку эти все сигналы аналоговые, так что мы должны преобразовать их в цифровые форму
посредством аналого-цифрового преобразователя. Для этой цели мы использовали IC ADC0804.
Это 8-разрядный АЦП и на его выходе мы имеем цифровой эквивалент аналогового сигнала с
диапазоном значений от 0 до 255. Из АЦП 8-разрядные данные поступают в микропроцессор
(порты 1.0 - 1.7). Посредством мультиплексирования 4 аналоговых сигналов последовательно
переводятся в цифровую форму и в виде одного потока данных передаются в модулятор передатчика.
Рис.3 (комментарий к цифровой схеме)
Чтобы передать некоторый сигнал на расстояние мы должны промодулировать его в передатчике. Хорошо, когда схема модулятора совмещена с передатчиком. В данной схеме используется частотная модуляция из-за ее простоты и получения большой дальности передачи сигнала, которая может составить около 2 км. Так например вещательный диапазон FM достаточно широк для возможной передачи данных. Этот передатчик передает сигнал на частоте 98 МГц. Но сигнал передатчика не будет точно соответствовать модулирующему цифровому сигналу (форма меандра). Здесь мы говорим, что сигнал лишь похож по форме на меандр. Точный вид формы сигнала передатчика можно увидеть на осциллографе.
Радиочастотный передатчик в данном проекте собран по простейшей схеме (рис.2). Он представляет собой LC возбудитель на одном транзисторе совмещенный с цепями ЧМ модулятора. Выходная мощность передатчика около 0,8 Вт. Частота автогенератора 98 МГц. Приемник - обычный радиовещательный с подходящим УКВ диапазоном. Дальность уверенного приема и демодуляции цифровых данных не более 2-х километров. И при использовании данной аппаратуры не может быть улучшена.
PS:
Данная статья приводится лишь как
пример использования технологии. В ней
не конкретизируются типы эффективных
модуляторов/демодуляторов и
используется технически несовершенный
радиоканал для передачи данных.
В последние годы тезис о том, что информационные технологии оказывают самое прямое влияние на состояние и развитие экономики, стал практически общепризнанным. Компьютерный мир еще несколько лет назад стал сетевым. Сетевая инфраструктура дает возможность оперативного обмена данными и доступа к информационным ресурсам, как на локальном уровне, так и в мировом масштабе. Российская проблема заключается в слабости инфраструктуры телекоммуникаций (особенно ее общедоступной, гражданской части) по сравнению с подобной инфраструктурой на Западе. Во многих случаях использование проводных или оптоволоконных линий связи невозможно или экономически нецелесообразно. В этой ситуации одним из наиболее эффективных решений проблемы связи, а зачастую и единственно возможным, является использование радиосетей передачи данных.
К отличительным свойствам беспроводных технологий передачи данных можно отнести:
- Мобильность. Невозможность подсоединения подвижных абонентов является принципиально непреодолимым ограничением кабельных сетей. Медсестры, врачи, рабочие на конвейере, маклеры на бирже и складские рабочие постоянно перемещаются с места на место. Для них беспроводная технология представляет несковывающий их перемещений канал в проводную сеть, открывая доступ ко всей имеющейся в этой сети информации.
- Возможность организации сети там, где прокладка кабеля технически невозможна. Например, в зданиях, являющихся памятниками архитектуры.
- Возможность объединить в сеть удаленных абонентов. Если абоненты разбросаны по обширной малонаселенной (или труднодоступной) территории, то во многих случаях протягивать кабель оказывается экономически нецелесообразно. В России почти 90% радиооборудования используют для связи вне помещений, на многокилометровых расстояниях. Радиосети связывают населенные пункты, до которых просто не доходят телефонные линии. Если все же доходят, то телефонные станции не торопятся предоставлять линии связи в аренду, да и качество связи низкое. Но главное даже в другом — пропускная способность телефонных каналов не оставляет никаких надежд на организацию эффективного обмена данными.
- Срочность. Надежные коммуникации нужны сейчас, немедленно, а для прокладки кабельной сети требуются колоссальные инвестиции и длительное время. Радиооборудование позволяет развернуть сеть всего за несколько часов. Радиооборудование может также использоваться для организации временных сетей. Например, выставки, избирательная компания и.т.д.
Рассмотрим радиооборудование, которое может быть использовано для создания радиосетей передачи данных, и задачи, которые позволяет решать тот или иной класс оборудования.
Радиооборудование можно классифицировать по используемой частоте. От того, в каком диапазоне работает оборудование зависят такие показатели, как дальность связи, скорость передачи информации, зависимость от погодных условий, требование к обеспечению "прямой видимости".
1,6-30 МГц (Коротковолновый диапазон). Системы работающие в этом диапазоне позволяют передавать данные и голосовые сообщения на расстояния до нескольких тысяч километров, что предоставляет уникальную возможность охвата значительных территорий, в том числе с гористым рельефом, что абсолютно невозможно для традиционных решений в диапазонах УКВ и СВЧ при соизмеримом вложении средств. Скорость передачи в КВ-системах относительно невысокая до 6 Кбит/с. Для реализации радиосистем передачи данных в КВ-диапазоне может быть использован комплекс "Barret 923", который производит компания Barret Communications Pty Ltd. В компексе "Barrett 923" реализованы адаптивные методы анализа радиоканала, что позволяет ему оптимально выбирать диапазон частот, протокол и скорость передачи данных.
136-174 МГц — скорость передачи данных до 19,2 Kбит/с, дальность связи до 70 км, связь может осуществляться "из-за" угла и за горизонтом за счет искривления пути прохождения радиолуча у земли. Радиомодемы, работающие в этом диапазоне, используются для передачи файлов и электронной почты, позволяют организовать мобильный доступ в базы данных. Применяются в территориально распределенных сетях, в системах телеметрии и телеуправления, могут быть очень полезны для таких организаций, как ГАИ, служба скорой медицинской помощи и т.п. Интегральные радиомодемы, работающие в этом диапазоне частот, выпускаются такими фирмами, как Pacific Crest, Maxon,Young Design и др.
НПЦ "Дейтлайн" разработал систему "Ягуар" для построения пакетных радиосетей передачи данных, которая уже в течение длительного времени успешно эксплуатируется территориальными отделениями Сбербанка РФ. Система "Ягуар" обеспечивает высокую надежность передачи данных, гибкость в управлении,возможность легкого наращивания сети на расстояниях до 300 км. Аппаратный комплекс системы может строиться на основе широкой номенклатуры FM-радиостанций и пакетных контроллеров. Специалисты компании "Дейтлайн" рекомендуют использовать трансиверы Uniden IMH4100 и контроллеры Paccom Spirit 2, что обеспечивает наилучшее соотношение цена/качество.
400-512 МГц — скорость передачи данных до 128 Кбит/с, дальность связи до 50 км. Желательно наличие прямой видимости, но возможна работа и на отраженных сигналах. В этом диапазоне могут работать узкополосные cинхронные радиомодемы RAN производства фирмы Wireless, Inc (ранее Мultipoint Networks) (9,6, 19,2, 64, 128 Кбит/с).
Радиомодемы RAN 64/25,128/50 используют модуляцию 16 QAM, что позволяет передавать данные со скоростью 64 Кбит/с в полосе 25 кГц или 128 Кбит/с в полосе 50 кГц. Радиомодемы данного типа применяются для построения высокоскоростных каналов точка-точка для мультиплексированной передачи данных, голоса, видеоизображений и другой информации. На их основе также возможна организация многоузловых территориально распределенных сетей. Радиомодемы RAN могут работать также и в диапазоне 820-960 MГц.
Выше 2ГГц — возможна организация каналов передачи данных со скоростью более 2 Мбит/с, при этом обязательным является условие прямой видимости между антеннами. На этом участке радиочастотного спектра работает оборудование Radio-Еthernet (cтандарт IEEE 802.11). Стандарт Radio-Ethernet имеет два основных применения. Первое из них — беспроводная локальная сеть в стенах одного здания или на территории предприятия, таким образом решается проблема "ограниченной мобильности" в пределах одного предприятия (сотрудник с портативным компьютером, переходящий из одной комнаты в другую отовсюду имеет доступ к сети). Второе применение стандарта Radio-Ethernet решает проблему подсоединения абонентов к большой сети передачи данных или, как говорят связисты, проблему последней мили.
В Radio-Ethernet может применяться технология шумоподобных сигналов или широкополосных сигналов (ШПС). Узкополосные устройства излучают в эфир сигнал с шириной спектра 12,5-200 кГц, причем ширина излучаемого спектра увеличивается с увеличением скорости передачи информации. Узкополосные системы обладают очень существенным недостатком: если в частотном диапазоне такой системы появляются помехи, то качество связи резко падает. Именно эта незащищенность от помех узкополосных систем привела к разработке, сначала для военных применений, ШПС- технологии.
Cистемы на основе шумоподобных сигналов обладают следующими преимуществами:
- Помехозащищенность
- Не создаются помехи другим устройствам (Низкая мощность сигнала)
- Конфиденциальность передач
- Низкая стоимость при массовом производстве (Низкая мощность сигнала — дешевые высокочастотные компоненты оборудования)
- Шумоподобный сигнал обеспечивает возможность работы в диапазоне, уже занятыми другими системами радиопередач
- Высокая скорость передачи
Идея технологии широкополосного сигнала состоит в том, что для передачи информации используется значительно более широкая полоса частот, чем это требуется при передаче в узкополосном канале. Стандарт 802.11 для получения шумоподобных сигналов предусматривает метод прямой последовательности (Direct Sequence Spread Spectrum-DSSS) и метод частотных скачков (Frequency Hopping Spread Spectrum-FHSS).
В методе со скачками по частоте (FHSS) весь диапазон от 2400 МГц до 2483,5 МГц разбит на 79 подканалов. Приемник и передатчик сихронно каждые несколько милисекунд перестраиваются на различные несущие частоты в соответствии с алгоритмом, задаваемым псевдослучайной последовательностью. Лишь приемник, использующий ту же самую последовательность, может принимать сообщение. При этом предполагается, что другие системы работающие в том же частотном диапазоне используют иную последовательность и поэтому практически не мешают друг другу. Для тех случаев, когда два передатчика пытаются использовать ту же самую частоту одновременно, предусмотрен протокол разрешения столкновений по которому передатчик делает попытку повторно послать данные на следующей в последовательности частоте.
Согласно методу с прямой последовательностью(DSSS) диапазон от 2400 МГц до 2483,5 МГц разбит на три широких подканала, которые могут использоваться независимо и одновременно на одной территории. Принцип работы DSSS систем состоит в следующем: в передаваемый радиосигнал вноситься значительая избыточность путем передачи каждого бита информации одновременно в нескольких частотных каналах. Если на каком-либо из них (или сразу на нескольких) появляются помехи, система определяет правильный поток данных путем выбора наибольшего количества одинаковых потоков.
Наиболее крупными производителями обрудования Radio-Ethernet являются Proxim, BreezeCom, Aironet, Cylink, Lucent Technologies, Solectek, WaveAccess. Приятно отметить, что в последнее время стали появляться и отечественные разработки. Например, предприятие "Импульс" выпускает беспроводный Ethernet-бридж "Кросс-8" для конфигурации "точка-точка", который работает в относительно незагруженном диапазоне 37,0-39,5 ГГц, обеспечивая скорость передачи 10 Мбит/с и дальность действия 10 км.
Длительное время на российском рынке доминирующей технологией была передача по методу прямой последовательности (DSSS). Однако, последнее время отечественный рынок начинает испытывать все больший интерес к FHSS. Основная причина этому — "перенаселенность эфира".
На одном и том же пространстве могут сосуществовать, не мешая друг другу, не более трех сетей DSSS. При попытке увеличить число пользователей, такое неэкономное использование эфира может оборачиваться проблемами. FHSS позволяет определить для каждой сети свой набор и последовательность дискретных частот. Еще одна существенная особенность технологии "прыгающей частоы" состоит в том, что весь широкополосный диапазон разбивается на 79 отдельных подканалов. FHSS-оборудование (например, компании BreezeCom) позволяет использовать не все 79 каналов, а любое количество частот из этого набора, вплоть до одной частоты. В системах DSSS использование широкой полосы принципиально необходимо. 
ШПС-технология, кроме оборудования Radio-Ethernet, применяется в высокоскоростных синхронных радиомодемах диапазонов 2,4 и 5,7 ГГц. Эти радиомодемы используются для организации дуплексных магистральных синхронных радиоканалов передачи данных со скоростями до 2048 Кбит/с. Оборудование этого класса производят такие компании, как Wireless, Inc (модели RAN64ss, RAN128ss, RAN2048ss), BreezeCom (cерия BreezeLINK), Wave Wireless (SpeedCOM). 
ШПС-технология используется еще в одном интересном и весьма полезном продукте фирмы Wireless, Inc — радиомаршрутизаторе WaveNet IP. В отличие от радио-Ethernet устройств это оборудование включает в свой состав маршрутизатор IP и специально предназначенно для организации радиосетей городского и районного масштаба на расстоянии до 30-40 км от центральной станции. Кроме того, конструктивное исполнение WaveNet IP позволяет решить так называемую проблему длинного кабеля. Проблема заключается в том, что достаточно часто точка подключения к локальной сети и точка установки антенны на крыше находяться на достаточно большом расстоянии друг от друга. Оборудование Radio-Ethernet обычно имеет исполнение для использования внутри помещений и может быть применяться только в нормальных климатических условиях. Поскольку высокочастотный радиосигнал испытывает значительное затухание в кабеле, это накладывает серьезное ограничения на максимальную длину кабеля между устройством и антенной. WaveNet IP имеет внешнее погодозащитное исполнение и устанавливается в непосредственной близости от антенны, что позволяет без потерь сигнала размещать высокочастотный блок на расстоянии до 100 м от физической точки входа в сеть.
Введение
1. Аналитический обзор
1.1 Обзор способов кодирования-декодирования информации
1.2 Сравнительный анализ способов кодирования декодирования информации
1.3 Анализ аппаратной реализации
1.4 Сравнительный анализ способов аппаратной реализации
1.5 Выводы по аналитическому обзору
2. Разработка структурной схемы
3. Синтез схемы электрической принципиальной
3.1 Выбор цифрового сигнального процессора
3.2 Выбор кодека
3.3 Выбор драйвера интерфейса RS - 232
3.4 Выбор памяти с ультрафиолетовым стиранием
3.5 Выбор вспомагательных элементов схемы
4. Разработка алгоритма программы
4.1 Блок инициализации
4.2 Интерфейс приема / передачи
5. Разработка программного обеспечения
6. Технико-экономический расчет
7. Охрана труда
Приложение
Введение
Необходимость приёма и передачи информации беспокоило человечество всегда. В современном, насыщеном компьютерной техникой мире, это получило наиболее широкое распространение. Возможность соединения нескольких компьютеров, находящихся на расстоянии позволяющим соединить их эл. проводом, и доступ к их данным, добавила качественно новую ступень к использованию возможностей современных ЭВМ. Такое соединение называется локальной сетью. Также после этого появилось и понятие глобальной сети, при этом компьютеры могут не находиться рядом, а допустим в разных городах. При таком соединении используется специальное устройство называемое "модем". Связь при этом обеспечивается по телефонной линии.
Модем - это сокращение от МОдулятор - ДЕМодулятор.
Также еще существует способ приёма и передачи информации между компьютерами по радиоканалу. В этом случае также используется устройство модуляции/демодуляции (модем). При этом с компьютером и модемом используется также отдельное устройство - блок приёма и передачи информации по радиоканалу. Это достаточно громоздкое устройство и каждый пользователь ЭВМ, конечно, не может себе его приобрести. Но такая комбинация технических средств очень эффективна при связи двух объектов находящихся на очень большом расстоянии и не обладающими доступом к телефонной линии. Например, это могут быть судно, находящееся в рейсе и порт приписки передающий информацию со спутника о надвигающейся буре.
Конечно, модем в этом случае будет по функциям отличаться от модема работающего с телефонной линией. Т.к. тут нет понятия дозвона до абонента, дуплексная связь также здесь не допустима. В принципе функции дозвона и другие берет на себе блок приёма и передачи информации по радиоканалу. Модем же только ожидает получение сигнала, производит его демодуляцию, образуя цифровой код, и передает его в компьютер. При передаче, модем принимает цифровой код, модулирует его, преобразует в аналоговый сигнал и передает в блок передачи информации по радиоканалу.
В наше время технология производства интегральных микросхем, микроконтроллеров и т.п. находится на очень высоком уровне, постоянно совершенствуется и изобретает все новые виды микрочипов. Одним из таких микрочипов является DSP - digital signal processor (цифровой сигнальный процессор). Это идеальное средство для обработки сигналов. Имея встроенный язык программирования, он позволяет его настраивать на любую работу необходимую электронщику. Практически во всех современных модемах независимо от назначения установленны DSP.
В данном дипломном проекте мы будем проектировать устройство, которое будет принимать и передавать данные по радиоканалу, при этом выполняя кодирование и декодирование информации, используя цифровой сигнальный процессор (DSP).
1. Аналитический обзор
1.1 Обзор способов кодирования - декодирования информации
Для выбора необходимого пути проектирования устройства требуется провести анализ современных способов и средств кодирования-декодирования информации.
С начала рассмотрим способы решения кодирования-декодирования информации. Для этого рассмотрим современные способы модуляции - демодуляции сигнала.
Как сказано выше модемы модулируют сигнал для передачи по телефонным или радио каналам, но сигнал может быть промодулирован разными способами.
Модуляция - изменение одного или нескольких параметров несущего синусоидального колебания (амплитуды, частоты, фазы) в соответствии со значениями двоичной информации, передаваемой источником.
В модемах используется разновидность модуляции, так называемая "манипуляция", при которой указанные модулируемые параметры могут иметь только фиксированные значения из некоторого определенного набора.
Модуляция позволяет согласовать спектр передаваемого информационного сигнала с полосой пропускания телефонного или радио канала. При малых скоростях передачи (до 1200 бит/с) в модемах применяется частотная модуляция, реализация которой на таких скоростях наиболее проста. При средних скоростях передачи (1200 - 4800 бит/с) используется дифференциальная разностная модуляция с числом возможных изменений фазовых положений от двух (1200 бит/с) до восьми (4800 бит/с) (фазовая модуляция). Передаваемые значения цифровой информации содержатся в приращениях фазы между данным и предыдущим элементом модулированного сигнала. При больших скоростях передачи (>4800 бит/с) и при передаче по коммутируемым каналам с частотным разделением направлений передачи, начиная с 2400 бит/с, используется комбинированная амплитудно-фазовая модуляция). При использовании этого вида модуляции цифровая информация содержится как в значении амплитуды, так и в приращениях фазы несущей частоты. При амплитудно-фазовой и многопозиционной фазовой модуляциях количество возможных позиций модулированного сигнала (или количество векторов сигнала) более двух. В этом случае один элемент модулированного сигнала содержит несколько битов цифровой информации (это число равно двоичному логарифму от количества возможных векторов модулированного сигнала).
Фазовая модуляция:
При использовании так называемой относительная фазовая манипуляция (phase shift keying, PSK), т.е. модуляция, при которой фаза несущей принимает только фиксированные значения из ряда допустимых значений (например, 0 , 90 , 180 и 270 град.), а информация закладывается в изменения фазы несущего колебания. При указанном выше наборе возможных фаз каждому изменению фазы соответствует определенное значение дибита, т.е. двух последовательных битов информации. Фазовая манипуляция относится к двухполосным методам модуляции, т.е. спектр модулированного сигнала располагается симметрично относительно несущей частоты, а ширина спектра в Гц на уровне 0,5 от его значения на несущей частоте равна модуляционной линейной скорости, выраженной в Бодах. Наиболее часто используются в модемах такие разновидности фазовой манипуляции, как относительная фазовая манипуляция (ОФМ) /скорость 1200 бит/с, два положения фазы/, четырехпозиционная (или квадратурная фазовая манипуляция /2400 бит/с, четыре положения фазы/) и восьмипозиционная (4800 бит/с, восемь положений фазы). Иногда в литературе указанные виды манипуляции называются соответственно ФРМ (фазоразностная модуляция), ДОФМ (двухкратная фазовая модуляция) и ТОФМ (трехкратная фазовая модуляция). Дальнейшее увеличение числа позиций с целью повышения скорости приводит к резкому снижению помехоустойчивости, поэтому на более высоких скоростях стали применяться комбинированные амплитудно-фазовые методы модуляции.
Амплитудно - фазовая модуляция:
В данном виде модуляции для повышения пропускной способности используется одновременная манипуляция двух параметров несущего колебания: амплитуды и фазы. Каждый возможный элемент модулированного сигнала (вектор сигнала или точка сигнального пространства) характеризуется значением амплитуды и фазы.
Для дальнейшего повышения скорости передачи количество "точек" пространства модулированного сигнала увеличивается в число раз, кратное двум. В настоящее время в модемах используются методы амплитудно-фазовой модуляции с числом возможных позиций сигнала до 256. Это означает, что скорость передачи информации превышает модуляционную линейную скорость до 7 раз.
Для обеспечения максимальной помехоустойчивости точки сигнального пространства размещаются на равном расстоянии с огибающей всех точек в форме квадрата (16-ти позиционная квадратурная АМ), восьмиугольника и т.п. Увеличение числа позиций сигнала приводит к быстрому снижению помехо-устойчивости приема.
Радикальным средством обеспечения помехоустойчивой передачи стало применение сочетания модуляции с "решетчатым" кодированием. При использовании этого метода вводится некоторая избыточность в пространство сигналов и за счет этого создаются корреляционные связи между передаваемыми сим-волами. Благодаря этому на приеме на основе анализа последо-вательности принятых элементов модулированного сигнала возможно выявление и исправление ошибок. Практически это дает значительное повышение помехоустойчивости приема.
Разновидность амплитудно-фазовой модуляции - 16-ти позиционная квадратурная АМ (сигнальное пространство 4х4 точек в форме квадрата, точки равноудалены одна от другой, и по 4 точки в каждом квадрате) используется в дуплексных модемах.
Частотнаямодуляция: (Frequency shift keying, FSK)
В модемах используется так называемая частотная манипуляция, при которой каждому значению бита информации ("1" и "0") соответствует определенная частота синусоидального сигнала.
Спектральные характеристики сигналов с частотной манипуляцией допускают относительно простую реализацию модемов до скоростей 1200 бит/с.
Модуляция с минимальным сдвигом (MSK)
АКИМОВ Владимир Николаевич, кандидат технических наук, НИРИТ, главный инженер
БАБИН Александр Иванович, кандидат технических наук, профессор, НИРИТ, директор по развитию
ШОРИН Александр Олегович, МТУСИ, инженер-программист Научно-исследовательской части
Радиомодемы диапазонов VHF/ UHF в задачах охраны и мониторинга объектов
В данной статье рассматривается класс узкополосных радиомодемов, используемых при построении радиосетей передачи данных. Предложена классификация выпускаемых в настоящее время отечественных и зарубежных радиомодемов. Проведен сравнительный анализ основных характеристик радиомодемов. Кроме того, приведены нормативные документы и требования к основным техническим характеристикам РЭС. Материалы статьи позволят разработчикам и потенциальным пользователям оптимальным образом проектировать системы радиосвязи для решения задач охраны и мониторинга объектов.
Радиомодемы – это отдельный класс устройств, предназначенных для передачи данных по радиоканалу и выполняющих функцию выделенной цифровой линии высокого качества. Они работают на скоростях от 1,2 до19,2 кбит/с и на расстоянии до 50 км. Некоторые модели поддерживают режимы работы «точка – точка», «точка – много точек» и режим ретрансляции, что позволяет реализовывать любую конфигурацию сети.
В данной статье рассматривается класс узкополосных радиомодемов, которые используются при построении сетей сбора данных, не требующих обмена большими объемами информации, но критичных к оперативности и достоверности ее доставки. Радиомодемы служат для создания надежной транспортной среды при организации автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП), автоматизированных систем коммерческого учета электроэнергии (АСКУЭ), систем определения местоположения подвижных объектов, систем охраны и т.д.
Узкополосные сети передачи данных широко применяются в интересах:
- промышленных предприятий;
- охранной и пожарной сигнализации;
- обеспечения безопасности помещений и личности;
- контроля состояния окружающей среды;
- предприятий топливно-энергетического комплекса;
- нефте- и газодобывающей промышленности − для сбора, обработки, накопления и хранения данных об объемах производства и дистанционного управления объектами;
- нефте-, газо- и водопроводов − для контроля потоков, дистанционного управления насосными станциями и аварийного их отключения;
- городских служб ЖКХ;
- горнодобывающих предприятий;
- автоматизированного управления на железнодорожном транспорте;
- транспортных организаций;
- задач позиционирования (GPS, ГЛОНАСС).
Системы радиотелеметрии
Радиотелеметрия охватывает вопросы измерения физических величин, характеризующих состояние объектов или процессов, передачи результатов этих измерений, регистрации и обработки полученных данных. К радиосетям передачи данных (РСПД) радиотелеметрических систем предъявляются специальные требования:
- обеспечение работы многоточечных сетей с десятками и сотнями абонентов;
- возможность сопряжения с высокоточным измерительным оборудованием (0,5% полной шкалы изменения измеряемой физической величины);
- передача результатов измерений с высокой доверенностью;
- применение помехоустойчивых кодов;
- наличие режимов контроля и коррекции ошибок.
Системы радио-сигнализации
Системы радиосигнализации предназначены для охраны и мониторинга удаленных объектов с передачей информации по радиоканалу. Среди требований, предъявляемых к оборудованию систем радиосигнализации, − способность безотказно выполнять свои функции в условиях помех и работать от автономных источников питания.
В общем случае системы сигнализации, мониторинга и охраны, как и системы радиотелеметрии, представляют собой системы сбора и обработки информации.
Классификация узкополосных радиомодемов
Четкой общепринятой классификации радиомодемов не существует, однако в качестве классификационных критериев можно использовать следующие характеристики оборудования:
- назначение (область применения);
- диапазон рабочих частот;
- число рабочих каналов;
- режимы работы;
- скорость передачи данных;
- тип и количество интерфейсов сопряжения с ЭВМ;
- поддерживаемые протоколы и приложения;
Основные характеристики радиомодемов
Назначение (область применения)
Как правило, большинство радиомодемов не являются универсальными. По назначению можно выделить три группы этих устройств:
- для систем передачи цифровой информации;
- для систем радиотелеметрии и телеуправления;
- для систем радиосигнализации, мониторинга и охраны.
К оборудованию каждой группы предъявляются разные требования.
Так, для первой группы ключевым параметрами являются скорость передачи данных, тип и количество интерфейсов сопряжения, поддерживаемые протоколы и приложения.
Устройства второй группы, помимо названных выше требований, должны поддерживать работу с множеством абонентов, сопряжение с высокоточным измерительным оборудованием, передачу результатов измерений с высокой достоверностью, режим контроля и коррекции ошибок.
Нормативные документы, определяющие требования к оборудованию радиосетей передачи данных (РСПД)ГОСТ 24375-80. Радиосвязь. Термины и определения. ГОСТ 12252-86. Радиостанции с угловой модуляцией сухопутной подвижной службы. Типы, основные параметры, технические требования и методы измерений. ГОСТ Р 50657-94. Совместимость радиоэлектронных средств электромагнитная. ГОСТ Р 50736-95. Антенно-фидерные устройства систем сухопутной подвижной радиосвязи. Типы, основные параметры, технические требования и методы измерений. ГКРЧ решения по выделению полос частот для сетей РСПД. (Решение ГКРЧ № 06-18-04-001 от 11.12.2006 г. в диапазоне 450 МГц ) |
Для радиомодемов двух первых групп очень важен такой параметр, как время переключения прием/передача, не всегда указываемое производителями в характеристиках оборудования.
К радиомодемам третьей группы столь жестких требований не предъявляется, но они должны обладать высокой помехоустойчивостью и поддерживать длительную работу от автономных источников питания.
Диапазон рабочих частот
Радиочастоты, используемые оборудованием узкополосных РСПД, лежат в полосах 130 – 174 и 380 – 486 МГц. Решениями ГКРЧ России для работы ряда моделей VHF- и UHF-радиомодемов выделены частоты 148 – 174, 403 − 410, 417 − 422, 433 – 447 МГц. В диапазоне 450 МГц в соответствии с решением ГКРЧ № 06-18-04-001 от 11.12.2006 г. для разработки, производства и модернизации РЭС фиксированной и подвижной радиосвязи гражданского назначения, при выполнении ими условия соответствия технических характеристик РЭС, приведенных в приложении к решению ГКРЧ (табл. 1 ), оформления отдельных решений ГКРЧ для каждого конкретного типа РЭС – не требуется.
На маломощные РЭС (до 10 мВт) не требуется разрешения на использование частот в полосах частот 433,075 − 434,750 и 446,0 − 446,1 МГц при условии обязательной регистрации указанных РЭС установленным в Российской Федерации порядком.
Таблица 1. Основные технические характеристики РЭС фиксированной и сухопутной подвижной радиосвязи гражданского назначения
| Наименование | Значение |
| Полосы частот, МГц | 403 – 410; 417 – 422; 433 − 447 |
| Шаг сетки частот, кГц | 25; 12,5 |
| Тип станции | аналоговая; цифровая |
| Мощность передатчика, Вт, не более: | |
| · стационарной, базовой станции | 60 |
| · мобильной (возимой) станции | 20 |
| 5 | |
| Относительный уровень побочных излучений передатчика, не более | на допустимые побочные излучения |
| Относительная нестабильность частоты передатчика, не хуже: · стационарной, базовой, мобильной (возимой) станции · портативной (носимой) станции | в соответствии с нормами ГКРЧ на допустимое отклонение частоты для радиопередатчиков всех категорий и назначений |
| Внеполосные излучения передатчика, не более | в соответствии с нормами ГКРЧ на допустимые внеполосные излучения |
| Ширина полосы излучения передатчика (на уровне 30 дБ), кГц, не более: | |
| · при шаге сетки 25 кГц | 18,8 |
| · при шаге сетки 12,5 кГц | 11,8 |
| Чувствительность приемника при соотношении сигнал/шум 12 дБ (SINAD), мкВ, не хуже | 1,0 |
| Избирательность приемника по соседнему каналу, дБ, не хуже | 75 |
| Избирательность приемника по побочным каналам приема, дБ, не хуже | 80 |
| Относительная нестабильность частоты гетеродинов приемника, не хуже: | |
| · стационарной, базовой, мобильной (возимой) станции | 5×10 -6 |
| · портативной (носимой) станции | 7×10 -6 |
Использование выделенных настоящим решением ГКРЧ полос радиочастот для применения РЭС фиксированной и подвижной радиосвязи гражданского назначения должно осуществляться без оформления отдельных решений ГКРЧ для каждого конкретного пользователя РЭС при выполнении следующих условий:
- соответствия технических характеристик РЭС основным техническим характеристикам, указанным в приложении к настоящему решению;
- применения РЭС, использующих полосы радиочастот 403 − 410 и 417 – 422 МГц, только за пределами зоны радиусом 350 км от центра г. Москвы;
- при применении РЭС должны быть исключены излучения от передатчиков этих РЭС в полосе частот 406 − 406,1 МГц;
- при эксплуатации РЭС должна быть обеспечена защита от помех средств радиоастрономической службы в полосе частот 406,1 – 410 МГц;
- получение разрешения на использование частот и регистрация указанных РЭС установленным в Российской Федерации порядком.
Выходная мощность передатчика
Именно этот параметр наряду с чувствительностью приемника и характеристиками применяемого антенно-фидерного оборудования определяет дальность связи в конкретных условиях. Очевидно, что в силу разнообразия сетевых конфигураций и разной удаленности объектов обслуживаемых систем требования к дальности связи, обеспечиваемой радиомодемами, различны. Поэтому трансивер радиомодема должен иметь возможность регулировки (программирования) мощности передатчика.
Тип модуляции
Производители радиомодемов выбирают тип модуляции, руководствуясь критериями скорости передачи данных и помехоустойчивости. Чаще всего используются разновидности частотной модуляции FSK, FFSK, GFSK и гауссовская модуляция GMSK.
Число рабочих каналов
В зависимости от наличия синтезатора частот, его возможностей и ширины частотного диапазона радиомодем может иметь от 1 («Риф Файндер-801» производства компании «Альтоника») до 1600 (EDL и Pacific Crest) рабочих каналов.
Ширина рабочих каналов
Ширина канала определяется шагом сетки частот и, как правило, равна 12,5 или 25 кГц. Реже встречаются значения 6,25 и 7,5 кГц. Понятно, что чем уже полоса частотного канала, тем ниже скорость передачи данных. Так, «Satelline» серии 3АS при ширине частотного канала 25 кГц обеспечивает скорость обмена данными 19 200 бит/с, а при 12,5 кГц – 9600 бит/с.
Режим работы
Радиомодемы могут поддерживать следующие режимы работы: пакетный, прозрачный, асинхронный, ретрансляции или эхо-репитер. Обычно применяются пакетный или прозрачный режимы работы, все четыре режима вместе реализуются не во всех устройствах.
Скорость передачи данных
У современных радиомодемов различают две скоростные характеристики: скорость передачи данных по радиоканалу и скорость обмена данными по внешнему интерфейсу. Первая составляет от 1200 до 19 200 бит/с, вторая − обычно задается программно в диапазоне 300 − 38 400 бит/с.
Интерфейс сопряжения
Встроенный порт большинства радиомодемов поддерживает интерфейс RS-232. Однако многие устройства могут работать с двумя интерфейсами, например «Невод-5» (RS-232, RS-485), и даже с тремя, например «Satelline» серии 3АS. Некоторые радиомодемы имеют встроенный интерфейс 10/100BASE-TX/FX, что позволяет без дополнительных внешних устройств строить сети Ethernet/Internet и подключать в такую радиосеть банкоматы, WEB-камеры и любые другие устройства, работающие только по протоколам TCP/IP. Интерфейс 10/100BASE легко добавляется, установкой платы расширения в корпус радиомодема (например, «Интеграл 400»).
Основные протоколы и приложения, используемые радиомодемами
Наряду с указанием протоколов и приложений некоторые производители включают в техническую документацию список контроллеров, совместимых и применяемых с выпускаемыми ими же радиомодемами. Радиомодем со встроенным контроллером является интеллектуальным устройством. Он выполняет множество функций и имеет свою систему команд, позволяет подключать персональный компьютер. Компьютер в этом случае может выполнять ряд сервисных функций, записывать в память принятую информацию, подготавливать к передаче данные, вести базы данных, журналы учета и т.д. Для совместной работы радиомодема и компьютера последний необходимо перевести в режим терминала с помощью любой из доступных терминальных программ. Такие программы существуют для любых типов компьютеров. Наиболее известными терминальными программами для IBM PC-совместимых компьютеров являются TELIX, PROCOMM, МТЕ, QMODEM и т.д. Использовать можно любую из них. Существуют и специализированные терминальные программы для пакетной связи, например, PC-Pacratt − для Windows, Мас-RATT − для компьютеров Macintosh, COM-Pacratt − для компьютеров Commodore и ряд других. Продаваемые радиомодемы, как правило, комплектуются диском с терминальной программой. Сдерживающим фактором применения для радиомодемов всего спектра программного обеспечения, разработанного для обычных модемов, является система команд управления радиомодема, отличная от набора АТ-команд.
Климатическое исполнение и температурный диапазон
Если радиомодемы устанавливаются в отапливаемом помещении или термостабилизирующих контейнерах, а антенно-фидерное оборудование размещается на улице, внешнее исполнение и рабочая температура устройств не имеют большого значения. В противном случае важно, чтобы радиооборудование поддерживало работу в широком температурном диапазоне, как правило, от −40 до +55° С.
Особенности оценки характеристик радиомодемов
Обычно проектировщиков и потенциальных пользователей технологических радиосетей передачи данных интересуют следующие параметры радиомодемов:
- диапазон рабочих частот − в связи с тем, что у заказчиков обычно уже имеется или оформляется разрешение на работу в определенных частотах;
- выходная мощность радиопередатчика;
- скорость передачи данных;
- тип и количество интерфейсов сопряжения, а также поддерживаемые протоколы;
- климатическое исполнение и температурный диапазон.
При оценке параметров оборудования следует обратить внимание на несколько важных моментов. Выше уже говорилось о необходимости комплексного подхода к выбору выходной мощности передатчика и антенно-фидерного оборудования. Применение направленных антенн позволяет не только уменьшить мощность передатчика, но и решить вопрос электромагнитной совместимости благодаря устранению влияния помех вне зоны, определяемой диаграммой направленности антенн. Время переключения с приема на передачу иногда отождествляется с «временем атаки» передатчика. Этот, малозначительный на первый взгляд, параметр при частотном переходе радиомодема из режима «прием» в режим «передача» (что и происходит в пакетном режиме) может существенно снизить среднюю скорость обмена данными. Так, если пакет передается за 50 мс и столько же времени тратится на переключение режимов, то при заявленной скорости 2400 бит/с средняя скорость обмена будет вдвое ниже. Строго говоря, «время переключения прием/передача» шире «времени атаки», поскольку в параметре учитывается время, требуемое на перестройку синтезатора частот (в многоканальных радиомодемах). Дело в том, что у радиомодемов, работающих в полудуплексном режиме или на нескольких каналах (иногда базовый модем может работать с каждым абонентом на отдельной частоте), из-за перестройки синтезатора время переключения может быть выше, чем при работе в симплексном режиме. Диапазон рабочих температур радиомодемов очень важен для большинства российских пользователей. Некоторые отечественные производители используют для своих радиомодемов импортные комплектующие, соответствующие европейским стандартам, и заявляют при этом нижнюю границу рабочих температур от 40° С. Однако по европейским стандартам для радиоэлектронных компонентов нижнее значение рабочей температуры равно 33° С.
Обзор серийно выпускаемых узкополосных радиомодемов
Основные характеристики радиомодемов отечественного производства приведены в табл. 2 .
Таблица 2. Характеристики радиомодемов отечественного производства
| Рабочий диапазон частот, МГц | Вид модуляции | Скорость передачи в эфире | Протокол в эфире | Выходная мощность |
|
| «Пульсар» | 433,92 ± 0,2%; | 1200 – 19 200 | прозрачный | ||
| «Невод-5» | 433,92 ± 0,2%; | 1200 − 9600 | прозрачный, | ||
| «Спектр 433» | 433,92 ± 0,2%; | 1200 – 19 200 | прозрачный, | ||
| «Спектр 48 MSK» | 433,92 ± 0,2%; | 1200; | прозрачный, | ||
| «Спектр 9600GM» | 401 – 406; | 4800; | прозрачный, | 0,25 − 3,5 Вт |
|
| «Интеграл 400» | 401 – 406; | 9600 или 19 200 | прозрачный, пакетный, | 100 мВт; |
|
| «Integral-R» | 136 − 174; | прозрачный, | |||
| «Интеграл-433/2400» | 433,92 ± 0,2%; | 1200 − 2400 | пакетный | 1,5 – 100 мВт |
|
| «Интеграл-433/4800» | 433,92 ± 0,2%; | 1200 − 4800 | пакетный | 1,5 – 100 мВт |
|
| «Интеграл-450/2400» | 1200 − 4800 | пакетный | |||
| «Гамма-433» | 433,92 ± 0,2%; | прозрачный, | |||
| «Гамма-4151» | 433,92 ± 0,2%; | прозрачный, | |||
| «РМ-433» | 433,92 ± 0,2%; | 2-уровневая FSK | 1200 – 19 200 | прозрачный, | |
| «Сократ» | 146 − 174; | GMSK, | 1200 – 19 200 | прозрачный, | |
| «РИФ ФАЙНДЕР-801» | 433,92 ± 0,2%; | прозрачный, | |||
| «Гранит-РМ» | 433,92 ± 0,2%; | прозрачный, | 1 – 5 Вт, |
||
| «Гранит-Р-43 АЦ» | 1200; | прозрачный, | |||
| «Радиомодем RS232» | 403 − 470; | прозрачный, | |||
| «Контакт-УТ-322» | 433,92 ± 0,2% или к радиостанции | 1200; | пакетный | 10 мВт |
|
| «МОСТ-М» | 146 − 174; | прозрачный, | |||
| «РМ201» | 1200; | прозрачный, | |||
| «СИГНАЛ» | 1200; | прозрачный, | |||
| «ЭРИКА-9600» | 433,92 ± 0,2%; | 2400; | прозрачный, | ||
| «Альтавия-110М» | 1200; | прозрачный, | |||
| «Заря-ТМ232/450» | 433,92 ± 0,2%; | 1200; | прозрачный, | 0,01 − 2,5, 10 Вт |
|
| «PMД-400» | прозрачный, |
Описание радиомодемов зарубежного производства приведено в табл. 3 . Очевидно, что основные показатели этих модемов аналогичны отечественным. Особенностью является только расширенный частотный диапазон, в котором они работают. Во всех модемах используется частотная модуляция. Большая часть модемов имеет прозрачный протокол, хотя имеется и пакетный режим. Сведения об использовании помехоустойчивых кодов не приводятся.
Таблица 3. Характеристики радиомодемов зарубежного производства
| Наименование радиомодема (производитель) | Рабочий диапазон частот, МГц | Вид модуляции | Скорость передачи информации, | протокола | Выходная мощность | Чувстви-тельность |
| «T-96SR», «T-96SR/F» | 132 – 174; | 4800; | прозрачный, | |||
| «Integra-TR» | 132 – 174; | 2400; | прозрачный, IP (TCP/IP), | 0,35 мкВ для соотношения с/ш 12 дБ | ||
| «Integra-Н», «HiPR-900» | прозрачный, IP (TCP/IP) | 0,35 мкВ для соотношения с/ш 12 дБ | ||||
| «T-Base/R», «Т-Base/H» | 132 – 174; | 4800; | прозрачный, | 0,35 мкВ для соотношения с/ш 12 дБ | ||
| «I-Base/R», «I-Base/H» | 132 − 174; | 4800; | прозрачный, | 0,35 мкВ для соотношения с/ш 12 дБ | ||
| «GeminiPD+» | 403 − 460; | DGMSK; | прозрачный, | 116 дБм для соотношения с/ш 12 дБ | ||
| «Gemini3G» | 403 − 460; | SRRC4FSKS; RRC8FSK; SRRC16FSK | 32,0; 48,0 или 57,6 кбит/с | прозрачный, | 98...110 дБм | |
| «GM3DATA» | 136 − 174; | прозрачный, GPS(NMEA), IP (TCP/IP) | EIA 12 дБ SINAD; |
|||
| «MDS SD4» | 330 − 400; | 9600; | прозрачный, | <0,22 мкВ; |
||
| «MDS 1710 А, С», | 132 − 174; | 9600; | прозрачный, | <0,22 мкВ; |
||
| «MDS TransNet 900» | 9600 – 11 5200 | прозрачный, | 108 дБм; |
|||
| «PDLRXO™» | GMSK; | 4800; | прозрачный, | <0,22 мкВ; |
||
| « PDL™», «EDL» | GMSK; | 4800; | прозрачный | 110 дБм; |
||
| «RFM96» | 136 − 174; | прозрачный | ||||
| «SD125» | 148 − 174; | FSK или | прозрачный, | 0,25 − 0,35 мкВ; |
||
| «SD160, SD170» | 148 – 174; | прозрачный, | 0,25 мкВ; |
|||
| «DM70 DataMax» | 147 − 174; | прозрачный, | <0,28 мкВ; |
|||
| «Satelline-2ASc» | прозрачный, | <0,22 мкВ; |
||||
| «Satelline-2ASхЕ» | прозрачный, | <0,22 мкВ; |
||||
| «Satelline-3ASd» | 400 − 470; | прозрачный, | <0,22 мкВ; |
|||
| «Trimmark 3» | 430 − 470; | 4800 – 115 200 | прозрачный, | 108 дБм; |
||
| Trimtalk 450S | 4800 – 115 200 | прозрачный | 108 дБм; |
|||
| «TS-4000» | 136 − 174; | прозрачный | 104 дБм; |
|||
| «CDA 70» | 136 − 174; | 21 700; | прозрачный, | 114 дБм; |
||
| «DFM 10R» | 433,25 − 434,60 | пакетный | 108 дБм; |
Радиомодемы для российского рынка телекоммуникаций
В настоящее время у отечественных пользователей востребованы в основном три группы радиомодемов:
1. Радиомодемы первой группы обладают следующими характеристиками:
- выходная мощность передатчика 1 – 15 Вт;
- высокая (19 200 бит/с) скорость передачи данных;
- малое (до 15 мс) время переключения «прием/передача»;
- поддержка режимов работы с коррекцией ошибок;
- совместимость с контроллерами, работающими с SCADA-приложениями;
- возможность выполнения сервисных операций в полевых условиях;
- возможность подключения по двум и более распространенным интерфейсам;
- высокая надежность;
Конструктивное исполнение должно позволять использовать эти устройства без дополнительной пыле- и влагозащиты. Радиомодемы данной категории могут применяться для решения любых задач, перечисленных в начале этого обзора. Стоимость таких устройств довольно высока: от 1500 до 3000 долл. США.
К этой группе можно отнести радиомодемы «Integra», GM3ххDATA, «Satelline» серии 3АS, EDL. Радиомодем «Интеграл 400» («Integral 400») имеет выигрыш по стоимостным характеристикам, не уступая в технических характеристиках.
2. Радиомодемы второй группы имеют следующие характеристики:
- выходная мощность передатчика не ниже 1 Вт;
- скорость передачи данных не ниже 4800 бит/с;
- помехоустойчивые виды модуляции;
- совместимость с большинством типов современных протоколов, применяемых в телеметрических системах;
- высокая надежность;
- пыле- и влагозащищенное исполнение;
- широкий температурный диапазон (от 40 до +70° С).
Этот класс модемов может применяться для передачи цифровой информации в АСУ ТП, работы в системах радиотелеметрии (для сбора измерительной, но не телеметрической информации), в радиосетях систем сигнализации, мониторинга и охраны. Устройства этого класса не отвечают требованиям, предъявляемым к радиотелеметрическому оборудованию. Цена модемов варьируется от 800 до 1200 долл. США.
В эту группу входят «Заря-ТМ232», «Satelline» серии 2AS, «Гранит P23-АЦ.06», SD-125FSK/CTSS. Некоторые производители в качестве устройств этой категории предлагают радиостанции диапазонов VHF/UHF(обычно российского производства или Motorola) с внешним или внутренним контроллером (модемом) собственной разработки.
3. Радиомодемы третьей группы обеспечивают:
- выходную мощность передатчика 0,01 – 0,1 Вт;
- скорость передачи данных 1200 – 4800 бит/с;
- возможность выбора типа интерфейса;
- работу в широком диапазоне температур (от 40 до +70° С).
Оборудование данной категории применяется в основном для передачи цифровой информации в АСУ ТП, радиосетях систем сигнализации, мониторинга и охраны, не требующих работы радиооборудования на большой (свыше 1 км) дальности. На такой же дальности их можно использовать для сбора измерительной информации. Важное достоинство РЭС данного класса мощностью не более 10 мВт: не требуется их регистрация в органах Россвязькомнадзора. Ценовой диапазон – от 400 до 800 долл. США.
Из приведенных в табл. 2 к этой группе относится радиомодем «Невод-5».
Во всех категориях модемов заказчиков интересуют возможности выбора диапазона трансивера (VHF/UHF), самостоятельного программирования уровня выходной мощности передатчика, выбора канала и режима работы (полудуплекс или симплекс).
Заключение
Сегодня на рынке представлен достаточно широкий спектр радиомодемов различного назначения для решения задач охраны и мониторинга объектов. Потенциальные пользователи смогут найти устройства, позволяющие оптимальным образом решить задачу построения систем связи для современных АСУ и технологических радиосетей передачи данных.
Радиомодем «Интеграл 400» выделяется из отечественного и зарубежного ряда узкополосных радиомодемов, превосходя их как по своим техническим параметрам, так и по стоимостным характеристикам.
ЗАО «НИРИТ»разработал и производит линейку узкополосных радиомодемов «Integral 400» («Интеграл 400»), предназначенных для передачи цифровых данных по радиоканалу, которые по параметрам радиотракта и функциональным характеристикам не уступают, а по некоторым характеристикам даже превосходят известные зарубежные аналоги.
Основные области применения: телеметрия, дистанционное управление подвижными и стационарными объектами, резервирование ответственных проводных систем связи, передача зашифрованной речи с помощью встроенного вокодера, системы охраны объектов, системы мониторинга и определения местоположения подвижных объектов, передача конфиденциальной информации в общедоступном радиоканале.
Преимущества радиомодема «Интеграл 400»
- Встроенный специализированный приемопередатчик имеет малое время доступа к радиоканалу – 7 мс, что позволяет строить радиосистемы, для которых важным критерием является минимальное время доставки информации. Модем обеспечивает асинхронный обмен данными на скоростях 19 200 или 9600 бит/с в каналах с шагом сетки радиочастот 12,5 кГц.
- Радиомодем поддерживает работу основных промышленных протоколов.
- Радиомодем имеет встроенный интерфейс 10/100BASE-TX/FX, что позволяет без дополнительных внешних устройств строить сети Ethernet/Internet и подключать в такую радиосеть банкоматы, WEB-камеры и любые другие устройства, работающие только по протоколам TCP/ IP. Интерфейс 10/100BASE легко добавляется установкой платы расширения в корпус радиомодема.
- Встроенная диагностика позволяет в реальном масштабе времени полностью контролировать состояние радиомодема. Управление модемом и получение диагностики осуществляется через дополнительный порт SETUP удобной графической программой, работающей под операционной системой Windows, которая входит в комплект поставки. Программа позволяет осуществлять циклический опрос всех доступных в сети радиомодемов «Integral 400», отображение полученных данных и циклическое сохранение диагностики в базе данных, обновление ПЗУ программы модема. С помощью программы возможно полное удаленное и локальное конфигурирование и управление радиомодемами, отображение и сохранение трафика радиосети с временными параметрами передаваемых пакетов с точностью до миллисекунд, а также получение информации о взаимных приемных уровнях между всеми станциями в сети.
- Радиомодем поддерживает работу с управлением по RTS и в режиме DOX (data-activated transmit), не требующем использования сигнала RTS для управления потоком, а именно: передача инициализируется поступлением данных на порт радиомодема. Имеется большой встроенный буфер для передаваемых данных от 14 до 28 кбайт (зависит от режима работы), а в случае если поток данных от терминального устройства существенно превышает скорость передачи в радиоканале, осуществляется управление сигналом CTS.
- Радиомодем поддерживает протокол NMEA и позволяет напрямую подключать GPS приемник к радиомодему. На базе радиомодемов «Integral 400» реализована система слежения и мониторинга подвижных объектов. Программное обеспечение позволяет отображать в реальном времени местоположение движущихся объектов, а также запись и последующий просмотр маршрутов движения.
- Для уменьшения влияния случайных импульсных помех имеется возможность включить помехоустойчивое кодирование с динамическим интерливингом. Модем кодирует и перемежает информацию динамически в зависимости от размера предаваемых данных. При этом потери на кодирование минимальны, не меняются от размера передаваемых блоков и составляют 10% от скорости передачи.
- Радиомодем имеет встроенную функцию оценки правильности переданных данных. Для этого используется стандартный циклический код CRC-32 (Cyclic Redundancy Code).
- Приемный тракт радиомодема имеет повышенную перегрузочную способность, что позволяет обеспечить устойчивую передачу данных на близких расстояниях.
Возможны различные варианты исполнения:
- для использования в жестких климатических условиях с температурой эксплуатации от 40 до +70° С, с полным покрытием плат лаком;
- модель, допускающая синусоидальные вибрации и механические удары многократного действия («Integral 400М», «Интеграл 400М»);
- миниатюрная модель – микрорадиомодем с пониженным режимом энергопотребления и режимом сна, с типичным потреблением 40 мкА и малыми габаритами («Integral 400P», «Интеграл 400P»).
(фото 1 ) объединяет на одной плате: радиомодем, сетевой контроллер, вокодер речевой информации, встроенный интерфейс 10/100BASE-TX/FX. Радиомодем имеет дополнительные порты для работы оконечных устройств, места для установки в корпусе радиомодема (по отдельным заказам) плат радионавигации ГЛОНАСС/GPS, видеоадаптеров и др.
Фото 1. Новая версия радиомодема «Интеграл 400»
Фото 2. Модификация «Микро» радиомодема «Интеграл 400»
