Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Optický přenos dat vzduchem v komunitních datových sítích Karel Kulhavý.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Optický přenos dat vzduchem v komunitních datových sítích Karel Kulhavý."— Transkript prezentace:

1 Optický přenos dat vzduchem v komunitních datových sítích Karel Kulhavý

2 Projekt Ronja ● 1998: Pokusy s infra na dálku jen tak pro zábavu ● 2004: Svobodná technologie – 10Mbps full duplex – 1.4km – Zatím stále DIY (postav si sám) – 60 běžících spojů

3 Sousedská (komunitní) síť ● Počítačová síť TCP/IP ● Každý spoj (jiná) fyzická osoba ● Technologie musí být levná ● Velký průměr grafu, cykly ● Velká diverzita HW i SW ● Decentralizace ● Bezdrátové technologie – WiFi (IEEE b) – Ronja

4 Ronja: Výhody ● Odolnost vůči rušení ● Legislativní volnost světelného spektra ● Elektromagnetický smog ● Odposlech ● Principiální jednoduchost ● Škálovatelnost do budoucna ● Průchodnost ● Full duplex

5 Ronja: Nevýhody ● Výpadky za mlhy – Viz grafy ● Pevné uchycení ● Pouze PtP topologie ● Dosah – Exponenciální útlum atmosféry ● Mechanika – Váha 10-20kg ● Práce – Zatím žádný řemeslník nevyrábí

6 WiFi: Výhody ● Cena ● Hotové řešení – Snadno se sežene v obchodě ● Dosah – Úzce směrové antény, čisté spektrum -> několik km ● Snadná montáž – Nenáročná na přesné úhlové zaměření – Stožáry se kývají ve větru

7 WiFi: Nevýhody ● Přenosová rychlost – 11Mbps fyzická vrstva – Mnoho režie, prakticky cca. 5Mbps half duplex, tzn. 2.5Mbps “full duplex” ● Zarušené volné odpadní pásmo – 2.45GHz magnetrony, mikrovlnka typ. 1500mW EIRP – Neustále rostoucí počet nasazovaných zařízení WiFi i ostatní – 13 kanálů, z toho jen 3 nepřekrývající se – Nad centrem Prahy přestává být použitelné – Právo kdo dřív přijde ten dřív mele, řeší ČTÚ – Mnoho provozovatelů překračuje povolený výkon 100mW EIRP ● Half Duplex, CSMA/CA – Špatné chování při větším % vytížení

8 ● Spolehlivost ● Průchodnost ● Speciální požadavky na SW – Nutnost okamžité a přesné detekce výpadku – Přepnutí trasy pomocí OSPF (Zebra, Quagga) Kombinace Ronja+Wifi

9 Dosah spojů ● Ronja – Exponenciální útlum při mlze, déšť OK – Viditelnost = 17dB útlum – Divergence 4mrad FWHM – Dosah 1.4km při HPWT-BD00-F4000, 4km viditelnosti a 130mm aperturách – Nezávisí na zarušení, bílý šum od Slunce ● WiFi – Dosah závisí na zarušení – Málo směrová (7-14dBi): stovky m - 1km – Hodně směrová (24dBi): kilometry – Vadí trochu déšť, mlha moc ne

10 Požadavky na Ronju ● Spolehlivost – Dlouhodobá mechanická stabilita ● Snadnost výroby ● Běžné “domácí” výrobní operace ● Dostupnost součástek – Kusově dostupné jen “general purpose” ● Cena materiálu – Opět “general purpose “materiál

11 ● Paketové rozhraní – IEEE ● Překódování mezer – Komerce: zákaznický obvod – Ronja: MSI (technologie HCMOS) ● Kabeláž – Komerce: TP nebo optika, zvlášť napájení – Ronja: 2 x koaxiál 75Ω, napájení stíněním Struktura Ronji 1/3

12 Struktura Ronji 2/3 ● Optické hlavice – Komerce: hliníkový frézovaný odlitek – Ronja: trubky a víčka od kamen, silikonový tmel ● Vysílací elektronika – Červená LED HPWT-BD00-E4000 (23 Kč ;-) ) ● Přijímací elektronika – Ronja: zesilovač bez zpětné vazby – Komerce: transimpedanční zesilovač – PIN dioda BPW43/SFH203 (20Kč ;-) ) ● Vytápění čoček

13 Struktura Ronji 3/3 ● Držák – Slouží k nastavení směru – Komerce: různé patentované konstrukce – Ronja: profily, M10 šrouby – Jemné zaměřování: silentbloky ● Konzole – Mechanický interface pro budovu – 5 druhů pro různé situace – Komín, roh, stožár, zeď kolmá, zeď souběžná

14 ● Odezva od uživatelů ● Zkrácený cyklus – Paralelní výroba – Odpadá distribuce, marketing atd. ● Není tlak na zkracování time-to-market – Není tendence uvolňovat zabugované návrhy ● Absence formální odpovědnosti ● Namísto konkurence kooperace ● V případě nalezení chyby si uživatelé mohou zařízení “patchnout”. Svobodná technologie: Výhody

15 Svobodná technologie: Nevýhody ● Omezení součástkové základny dostupností ● Návrh obvodu musí být robustnější – Tolerance součástek rozmanitého původu – Musí chodit napoprvé ● Není možné vyřazovat vadné kusy při výrobě ● Oživování nesmí vyžadovat víc jak multimetr ● Nestačí návrh, nutno napsat i výrobní návod ● Omezení na návrhový SW: pouze free software

16 Ethernetový rámec ● Mezirámcová mezera ● Preambule ● Data ● EOFD ● Hodinový slot 100ns

17 Rozhraní síťových karet ● AUI – Páry RX, TX, kolize – Symetrický signál 75Ω – Karty se již nevyrábí ● TP – Páry RX, TX – Symetrický signál 50Ω – Link integrity pulsy – Autonegotiation – Karty i switche

18 Práce s impulsy ● Prodlužovač impulsů – DRC článek – Posuvný registr ● Detekce rámce, ticha, 1MHz

19 1MHz ● Nesmí se vysílat ticho – Nelze rozlišit šum za ticha od slabého signálu – Optický přeslech na trase by způsobil příjem protisměru ● Vycpávací signál se musí nechat snadno odlišit od rámce

20 DRC článek ● Nabije se rychle ale vybíjí pomalu ● Schmittův vstup ● Velký rozptyl časové konstanty ● Použitelný pro AUI, ale ne pro TP

21 Posuvný registr ● Fixní hodiny 16MHz ● Signál na async.RESET ● Vstup natvrdo na 1 ● Prodloužení zvolíme číslem výstupu

22 Diferenciální omezovač ● Zesiluje impulsní signál ● Je rychlý ● Omezuje amplitudu na nastavenou úroveň ● Symetrická převodní charakteristika

23 Přijímač ● PIN dioda, kapacita, integrace ● Integrovaný signál se zesiluje MOS tetrodou (kaskodou) ● Až po zesílení derivace ● Limitace, buzení koaxiálu ● Dobrý šum ● Bez zpětné vazby ● Přepážky ● Stínění

24 Vysílač ● Omezovač ● Preemfáze střídy ● Paralelně spojená hradla ● Automatické vypnutí při výpadku signálu – Zamezuje zničení diody – Vizuální diagnostika

25 Konektory ● Spolehlivost ● VF projde kapacitou ● Spolehlivý kontakt: pozlacení nebo plastická deformace ● Slabé pozlacení na povětrnosti oprýská ● Letovat na střeše je typicky velmi obtížné ● Svorkovnice jsou spolehlivé a levné

26 Vzdušná konstrukce ● Dielektrikum vzduch – Malá permitivita – Bez dielektrických ztrát ● Velké mezery mezi vodiči ● 3D prostor ● Malá indukčnost vodičů ● Zemní plocha – Nulová indukčnost – Malý odpor ● Snadná realizace přepážek

27 Tištěný spoj ● Nepájivá maska ● HAL ● Servisní potisk ● Rychlejší stavba ● Nutná opatrnost při návrhu z hlediska VF

28 Použité programy ● Návrh schémat: gEDA gschem ● Generace seznamů součástek: gEDA gnetlist ● Konverze schématu na tištěný spoj: gEDA gsch2pcb ● Tištěný spoj: PCB ● Prohlížení Gerber RS274-X: Gerbv ● Simulace: gnucap ● Prohlížení analogových dat: gnucap ● Grafy: gnuplot

29 Pomocné programy ● Automatizace závislostí: GNU Make ● Webserver: Apache ● Skriptování webových návodů: PHP ● Editor: vim ● Skripty: GCC, Perl ● Rastrová grafika, úpravy foto: GIMP ● Vektorové náčrty: Sodipodi ● Mechanické výkresy: Qcad ● Synchronizace galerií: Rsync ● Správa verzí: CVS ● Vektorizace kreseb: Autotrace

30 Odkazy ● Domácí stránka – Běžící spoje – Fotogalerie – Použité softwarové nástroje ● CZFree.NET – Největší komunitní Síť V ČR – Mapa sítě ● Opencollector – Freesoft pro návrh HW


Stáhnout ppt "Optický přenos dat vzduchem v komunitních datových sítích Karel Kulhavý."

Podobné prezentace


Reklamy Google