РОНХА
 | Эта статья содержит контент, написанный как реклама . ( Май 2017 г. ) |
RONJA ( Reasonable Optical Near Joint Access ) — система оптической связи в свободном пространстве , родом из Чехии , разработанная Карелом Кулхавым из Twibright Labs и выпущенная в 2001 году. Она передает данные по беспроводной сети с использованием лучей света . Ronja можно использовать для создания дуплексного Ethernet двухточечного канала со скоростью 10 Мбит/с. По оценкам, во всем мире было построено от 1000 до 2000 ссылок. [4]
Дальность действия базовой конфигурации составляет 1,4 км (0,87 мили). Устройство состоит из приёмной и передающей трубы (оптической головки), смонтированных на прочном регулируемом держателе. , используются два коаксиальных кабеля Для соединения установки на крыше с транслятором протоколов, установленным в доме рядом с компьютером или коммутатором . Дальность действия можно увеличить до 1,9 км (1,2 мили) за счет удвоения или утроения трубки передатчика. [ нужны разъяснения ]
Инструкции по сборке, чертежи и схемы публикуются под лицензией GNU Free Documentation License . только бесплатные программные При разработке используются инструменты. Автор называет этот уровень свободы «технологией, контролируемой пользователем». [5] Ronja — проект Twibright Labs .
Производство
[ редактировать ]Инструкции по строительству написаны для неопытных строителей. основные операции, такие как сверление , пайка и т. д. Объясняются [6] Несколько методов – сверление шаблонов, [7] подробные проверки после пайки, [8] [9] [10] [11] процедуры тестирования [12] [13] [14] – используются для минимизации ошибок в критических местах и помогают ускорить работу. Печатные платы можно загрузить, готовые к изготовлению, с инструкциями для завода. [15] [16] Люди, не имевшие опыта сборки электроники, сообщили в списке рассылки, что устройство заработало с первой попытки.
154 инсталляции по всему миру зарегистрированы в галерее с техническими данными и фотографиями. [2]
Диапазон
[ редактировать ]С самым ярким вариантом светодиода Lumileds HPWT-BD00-F4000 и дешевыми увеличительными линзами диаметром 130 мм дальность действия составляет 1,4 км (0,87 мили). [5] [17] Более тусклый, но более доступный вариант HPWT-BD00 E4000 обеспечивает дальность действия 1,3 км (0,81 мили). [18] Скорость всегда 10 Мбит/с в полнодуплексном режиме независимо от расстояния.
Модели
[ редактировать ]- Ронья Тетраполис : дальность действия 1,4 км (0,87 мили), красный видимый свет. Подключите разъем 8P8C к сетевой карте или коммутатору.
- Ronja 10M Metropolis : дальность действия 1,4 км (0,87 мили), красный видимый свет. Подключается к интерфейсу навесного устройства .
- Ronja Inferno : дальность действия 1,25 км (0,78 мили), невидимый инфракрасный свет.
- Ronja Benchpress : измерительное устройство для разработчиков для физического измерения коэффициента усиления комбинации линзы и светодиода и расчета дальности на основе этого.
- Ронья Лопайп : оригинальная (снятая с производства) конструкция с использованием красного видимого света и интерфейса RS232 для соединения PPP/SLIP со скоростью до 115 кбит/с. [19]
Ограничения
[ редактировать ]По определению, необходима четкая видимость между передатчиком и приемником. Если луч каким-либо образом будет закрыт, ссылка перестанет работать. Обычно проблемы могут возникнуть во время снега или густого тумана . [20] [21] Одно устройство весит 15,5 кг (34 фунта). [1] и требует 70 часов времени на сборку. [22] Для использования полнодуплексного режима требуется возможность вручную настроить полнодуплексный режим на сетевой карте или коммутаторе. [23] поскольку он не поддерживает автосогласование . [1] Необходимо подключить непосредственно к ПК или коммутатору с помощью встроенного кабеля Ethernet длиной 1 метр (3 фута 3 дюйма). [1]
Технология
[ редактировать ]
Полная система RONJA состоит из 2 трансиверов : 2 оптических передатчиков и 2 оптических приемников . Они собираются индивидуально или в комбинации. Полная компоновка системы показана на блок-схеме .
Оптический приемник – каскад предусилителя
[ редактировать ]
Обычный подход в предусилителях FSO (Free Space Optics) заключается в использовании трансимпедансного усилителя . Трансимпедансный усилитель — это очень чувствительное широкополосное высокоскоростное устройство с петлей обратной связи . Это означает, что схема имеет проблемы со стабильностью и необходимо выполнять специальную компенсацию PIN-диода емкости , что не позволяет выбрать широкий ассортимент дешевых PIN-фотодиодов с различной емкостью.
Однако Ронья использует дизайн без обратной связи. [8] где ПИН имеет высокое рабочее электрическое сопротивление (100 кОм ) [8] что вместе с общей входной емкостью (примерно 8 пФ, PIN 5 пФ и 3 пФ [24] входной MOSFET каскад ) заставляет устройство работать с полосой пропускания с наклоном нижних частот 6 дБ/октаву, образуемой рабочим сопротивлением PIN-кода и общей входной емкостью. [25] [26] Затем сигнал немедленно усиливается, чтобы устранить опасность загрязнения сигнальным шумом , а затем компенсация крутизны 6 дБ/октава выполняется с помощью дериваторного элемента на программных выводах. [27] видеоусилителя NE592. [28] [26] Получается удивительно плоская характеристика. Если PIN-диод оснащен рабочим резистором 3 кОм для работы в плоскополосном режиме, диапазон уменьшается примерно до 30% из-за теплового шума резистора 3 кОм.
Оптический передатчик – инфракрасный светодиодный драйвер Nebulus
[ редактировать ]HSDL4220 Инфракрасный светодиод изначально не предназначен для работы на скорости 10 Мбит/с. Он имеет полосу пропускания 9 МГц, [29] где системам с манчестерской модуляцией со скоростью 10 Мбит/с требуется полоса пропускания около 16 МГц. Работа в обычной схеме с током приводила бы к существенному искажению сигнала и уменьшению дальности действия. Поэтому Twibright Labs разработала специальную технику управления, состоящую в непосредственном управлении светодиодом с помощью 15-кратного выхода затвора 74AC04 параллельно с ВЧ-напряжением, подаваемым с неограниченным током непосредственно на светодиод через большие конденсаторы. [30] Поскольку напряжение, необходимое для поддержания номинального среднего тока светодиода (100 мА), меняется в зависимости от температуры и допусков компонентов, последовательно со светодиодом включается резистор измерения переменного тока. Контур обратной связи измеряет напряжение на этом резисторе и поддерживает его на заданном уровне, изменяя напряжение питания затворов 74AC04. Поэтому номинально цифровой [31] 74AC04 работает как структурированный силовой КМОП- переключатель полностью в аналоговом режиме.
светодиода Таким образом, переход затопляется и очищается от носителей как можно быстрее, в основном за счет разряда короткого замыкания . Это увеличивает скорость светодиода до максимальной, что делает выходной оптический сигнал достаточно быстрым, так что соотношение дальность/мощность такое же, как и у более быстрого красного светодиода HPWT-BD00-F4000. Побочные эффекты такого жестокого вождения Методы следующие: 1) яркость светодиода в начале более длинных (5 МГц/1 МГц) импульсов увеличивается примерно до 2-кратной яркости. Было установлено, что это не оказывает отрицательного влияния на дальность полета. 2) Блокировочная керамическая конденсаторная батарея, поддерживающая коммутационную матрицу 74AC04, имеет решающее значение для правильной работы, поскольку зарядка и разрядка светодиода осуществляется путем короткого замыкания. При неправильном выборе размеров этого банка передний и задний фронты оптического выхода становятся длиннее.
Трансивер – Ронья Твистер
[ редактировать ]Ronja Twister — это электронный интерфейс для оптического канала передачи данных в свободном пространстве, основанный на микросхемах счетчика и сдвигового регистра. Это часть дизайна Ronja. По сути, это оптический приемопередатчик Ethernet без оптического привода. [32]
Первоначальный дизайн был заменен Twister2, но логическая схема осталась прежней. [33]
Аппаратный подход с открытым исходным кодом
[ редактировать ]Содерберг, социологически изучающий Ронью, пишет: «Вероятно, это был первый проект, который подтвердил методы и схемы лицензирования разработки свободного программного обеспечения, применил эти методы к открытой разработке аппаратного обеспечения и реализовал современную технологию без какой-либо поддержки со стороны университетов или фирм, был проект Ронья». [34]
Вся цепочка инструментов построена исключительно на бесплатных инструментах. [35] а исходные файлы предоставляются бесплатно под лицензией GPL . [36] Это позволяет любому приступить к разработке, начать производство или инвестировать в технологию без вступительных затрат . Такие затраты обычно могут включать затраты на лицензию на программное обеспечение , затраты времени на решение проблем совместимости между проприетарными приложениями или затраты на переговоры по лицензии на интеллектуальную собственность . Решение задумать проект таким образом было вдохновлено наблюдаемой организационной эффективностью свободного программного обеспечения .
На Рождество 2001 года Ronja стала первым в мире устройством Free Space Optics со скоростью 10 Мбит/с и бесплатными источниками. [37]
Примеры инструментов, используемых при разработке:
- gEDA gschem ( схематический захват ) [38]
- ККАД
- БРЛ-CAD
- Программа печатной платы [39]
- Содиподи для векторной графики
См. также
[ редактировать ]Примечания
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и «Спецификация Ронья Тетраполис» . ronja.twibright.com . Проверено 3 июня 2017 г.
- ^ Jump up to: а б «154 зарегистрированных установки Ronja» . ronja.twibright.com . Проверено 3 июня 2017 г.
- ^ "[1208] ronja/installations/czech/zdar_n_sazavou" . images.twibright.com . Проверено 3 июня 2017 г.
- ^ Содерберг, Дж. (2010). «Оптика свободного пространства в чешском беспроводном сообществе: проливаем свет на роль нормативности для инноваций, инициируемых пользователями». Наука, технологии и человеческие ценности . 36 (4): 423–450. дои : 10.1177/0162243910368398 . S2CID 145786449 .
- ^ Jump up to: а б «Ронья – БРЛ-CAD» . brlcad.org . Проверено 3 июня 2017 г.
- ^ «Основы производственных операций» . ronja.twibright.com . Проверено 3 июня 2017 г.
- ^ «Все рисунки Роньи» . ronja.twibright.com . Проверено 3 июня 2017 г.
- ^ Jump up to: а б с «Сборка приемника Ronja 10M» . ronja.twibright.com . Проверено 3 июня 2017 г.
- ^ «Строительство передатчика Ronja 10M Metropolis» . ronja.twibright.com . Проверено 3 июня 2017 г.
- ^ «Создание печатной платы Ronja Twister2» . ronja.twibright.com . Проверено 3 июня 2017 г.
- ^ «Строительство Ронья Небулус» . ronja.twibright.com . Проверено 3 июня 2017 г.
- ^ «Тестирование Ронья Тетраполиса» . ronja.twibright.com . Проверено 3 июня 2017 г.
- ^ «Тестирование Ронья 10М Метрополис» . ronja.twibright.com . Проверено 3 июня 2017 г.
- ^ «Тестирование Ронья Инферно» . ronja.twibright.com . Проверено 3 июня 2017 г.
- ^ Плата «Твистер2» . ronja.twibright.com . Проверено 3 июня 2017 г.
- ^ «Ронья: Заказ печатных плат TX» . ronja.twibright.com . Проверено 3 июня 2017 г.
- ^ «Европейский политехнический институт, о.о.о. 1-й частный университет в Моравии КОМПЬЮТЕРНАЯ СЕТЬ Куновице – PDF» . docplayer.cz . Проверено 3 июня 2017 г.
- ^ «Ronja 10M Metropolis, Tetrapolis, Inferno, проблемы с расстоянием Rexlator» . ronja.twibright.com . Проверено 3 июня 2017 г.
- ^ «Лаборатория Субрайта: Ронья» . linas.org . Проверено 3 июня 2017 г.
- ^ «Превышен лимит загрузки». CiteSeerX 10.1.1.963.9463 .
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - ^ «Военно-морские приложения для LiFi: инструмент передачи» . cimsec.org . 10 августа 2016 г. Проверено 3 июня 2017 г.
- ^ «Сколько стоит Ронья?» . ronja.twibright.com . Проверено 3 июня 2017 г.
- ^ «Ронья Тетраполис: Требования (модули, материалы, инструменты, программное обеспечение)» . ronja.twibright.com . Проверено 3 июня 2017 г.
- ^ «NXP Semiconductors: Техническое описание BF 908, страница 2, строка таблицы «входная емкость на затворе 1» » (PDF) . nxp.com . Проверено 3 июня 2017 г.
- ^ Фанумас Хумсат, Ноппадол Ваттанаписит, Карел Кулхавей, «Недорогой лазерный беспроводной оптический приемопередатчик для канала Ethernet 10 Мбит / с», Материалы конференции IEEE Region 10 (TENCON), Гонконг, Китай (2006) (полный текст), стр. 2 вверху слева, упоминание о «нежелательном интеграторе с потерями».
- ^ Jump up to: а б «Как работает Ронья?» . ronja.twibright.com . Проверено 3 июня 2017 г.
- ^ «Продукты радиочастотной связи Philips Semiconductors: NE592 Спецификация продукта, стр. 1, строки 6–7 1-го абзаца и стр. 8, заголовок «ФИЛЬТРОВЫЕ СЕТИ» » (PDF) . nxp.com . Проверено 3 июня 2017 г.
- ^ Фанумас Хумсат, Ноппадол Ваттанаписит, Карел Кулхавей, «Недорогой лазерный беспроводной оптический приемопередатчик для канала Ethernet 10 Мбит / с», Материалы конференции IEEE Region 10 (TENCON), Гонконг, Китай (2006) (полный текст)
- ^ «Техническое описание HSDL-4220» (PDF) . mouser.com . Проверено 3 июня 2017 г.
- ^ «Схема Ronja Nebulus (инфракрасный передатчик)» (PDF) . twibright.com . Проверено 3 июня 2017 г.
- ^ «Fairchild: 74AC04 Техническое описание» (PDF) . Колорадо.edu . Проверено 3 июня 2017 г.
- ^ «Ронья Твистер» . ronja.twibright.com . Проверено 3 июня 2017 г.
- ^ «Ронья Твистер2» . ronja.twibright.com . Проверено 3 июня 2017 г.
- ^ Седерберг, Йохан (18 июня 2013 г.). «Как открытое аппаратное обеспечение управляет такими инструментами цифрового производства, как 3D-принтер» . Обзор интернет-политики . 2 (2). дои : 10.14763/2013.2.138 . hdl : 10419/213966 . Проверено 3 июня 2017 г.
- ^ «Программное обеспечение, используемое для разработки Ronja» . ronja.twibright.com . Проверено 3 июня 2017 г.
- ^ «Все схемы» . ronja.twibright.com . Проверено 3 июня 2017 г.
- ^ «Создайте свой собственный оптический канал передачи данных со скоростью 10 Мбит/с — Slashdot» . hardware.slashdot.org . 22 декабря 2001 года . Проверено 3 июня 2017 г.
- ^ Схематический снимок
- ^ Печатная плата , проект gEDA
Ссылки
[ редактировать ]- Энди Орам (19 февраля 2007 г.), Ронья, скорость 10 Мбит / с, следующий этап развития беспроводных ячеистых сетей? , О'Рейли Развивающаяся телефония
- Джеффри Джеймс (1 января 2003 г.), Преодоление глобального цифрового разрыва , Издательство Эдварда Элгара , ISBN 9781843767169 стр. 56
- Без струн: Да Ду Рон РОНЯ
- Выступление Рони на WSFII в Лондоне, 2005 г. (archive.org)
- Взломайте день: Ронья
- Создание Ronja-lightlink: отзыв пользователя (web.archive.org)
- Программное обеспечение для 3D-моделирования BRL-CAD, первоначально разработанное армией США с 1979 года, демонстрирует Ronja как проект, в котором используется BRL-CAD.
- Фанумас Хумсат, Ноппадол Ваттанаписит, Карел Кулхавей, «Недорогой лазерный беспроводной оптический приемопередатчик для канала Ethernet 10 Мбит / с», Материалы конференции IEEE Region 10 (TENCON), Гонконг, Китай (2006), на которой публикуется дизайн Ronja с небольшими изменениями публикует схемы приемника и передатчика Ronja практически без изменений и содержит фотографию Ronja Twister, построенного на официальной печатной плате Ronja.
- Фанумас Хумсат, Ноппадол Ваттанаписит, Карел Кулхавей, «Оптические интерфейсы для недорогого лазерного оптического приемопередатчика в свободном пространстве со скоростью 10 Мбит/с» (полный текст), Материалы Азиатско-Тихоокеанской конференции IEEE по схемам и системам, 2006, 1911–1914 гг. (2006), в котором публикуется конструкция Ronja с небольшими изменениями, публикуются схемы приемника и передатчика Ronja практически без изменений и представлены фотографии официальных оптических головок и держателей Ronja.
- И. Рукованский, М. Хорват, Л. Соларик, П. Циха: Компьютерные сети (на чешском языке), университетский учебник лекций, Европейский политехнический институт – частный университет, 2015, страницы 66–67
- Йохан Сёдерберг: Свободное программное обеспечение для открытого оборудования: критическая теория на границах хакерства , докторская диссертация, Гетеборгский университет, ISBN 9789197544276 , Швеция, 2011 г.
- Давид Немец: Бескабельная оптическая передача (на чешском языке), магистерская диссертация, Институт телекоммуникаций, факультет электротехники и связи, Брно, Чешская Республика, 2012. Архивировано 3 ноября 2018 г. в Wayback Machine.
- Санти Фасук (Санти Фасук): Проектирование и реализация приемопередатчика данных с помощью видимого светового луча (на тайском языке с аннотацией на английском языке), магистерская диссертация, Университет Касетсарт, Бангкок, Таиланд, 2011 г.
- Б. Бакала: Реализация оптической линии связи, бакалаврский проект, факультет телекоммуникационной инженерии, Чешский технический университет, Прага, Чехия, 2011 г. [ мертвая ссылка ]
- Ян Матьяш: Ronja Twister на основе FPGA (полный текст), бакалаврская диссертация, кафедра компьютерных систем, факультет информационных технологий, Технологический университет Брно, Чехия, 2011 г. [ постоянная мертвая ссылка ]
- до н. э. Лукаш Чобот: Беспроводная передача данных через оптические модули (на чешском языке), дипломная работа, факультет прикладной информатики, Университет Томаса Баты, Злин, Чехия, 2011.
- до н. э. Филип Немец: Оптическая бескабельная передача (на чешском языке), магистерская диссертация, факультет телекоммуникаций, факультет электротехники и связи, Технологический университет Брно, Чехия, 2010 г.
- Т. Сабо: Проектирование и реализация беспроводной оптической связи RONJA (упоминается в годовом отчете), магистерская диссертация, факультет телекоммуникаций, факультет электротехники и информации, Словацкий технологический университет в Братиславе, Словакия, 2007 г.
- Бакалавр наук Любомир Адамек: Беспроводная передача данных (на чешском языке), дипломная работа, факультет прикладной информатики, Университет Томаса Баты, Злин, Чехия, 2006 г.
- Либор Штепан: Беспроводная оптическая связь для локальной сети Ethernet (на чешском языке), бакалаврская работа, факультет прикладных компьютерных наук, Университет Томаса Баты, Злин, Чехия, 2006 г.
- М. А. Чанси: Подводные оптические линии связи ближнего действия (полный текст), магистерская диссертация, Университет штата Северная Каролина, США, 2005 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]