إنترنت الأشياء باللغة الروسية. المعلمات الطيفية للإشارة الراديو

منذ ستة أشهر ، اهتم أحد العملاء بنقل بيانات الراديو لإنترنت الأشياء في نسختنا المحلية ، NB-FI. من الواضح ، من الناحية الأيديولوجية ، هذا هو نظام نقل البيانات منخفض السرعة من SigFox (Ultra-Narrow Band، UNB). هناك اختلافات في التفاصيل ، مما لا شك فيه يمكن أن يسمى التحسينات. على سبيل المثال ، يتم إدخال تشفير متسامح مع الضوضاء في NB-FI ، مما يمكن أن يزيد بشكل كبير من احتمال تسليم الرسائل. لنطاق التردد الأضيق تأثير إيجابي أيضًا على تعقيد معدات المحطة الأساسية. تم وصف كل هذا بالتفصيل في مشروع المعيار ، الذي يتم إعداده لاعتماده في الاتحاد الروسي هذا العام ، 2019. لكن هناك فجوة كبيرة ، كما يبدو لي ، في مشروع المعيار.

نضع هنا افتراضًا واحدًا من أجل تبسيط وتقليل كمية المواد: سننظر في قناة الاتصال فقط من الجهاز إلى المحطة الأساسية. ومع ذلك ، يعتبر اعتبارها هو الأهم ، حيث تم تصميم النظام لنقل رسائل قصيرة من عدد كبير من أجهزة الاستشعار.

أولاً ، دعنا نتذكر الخصائص الرئيسية لإشارة SigFox. معدل التشكيل هو 100 Bod. ، ونوع التشكيل هو تعديل الطور النسبي - OFM (DBPSK). ترسل جميع الأجهزة الطرفية بشكل غير متزامن على ثلاث قنوات تردد عشوائي ضمن النطاق 192 كيلو هرتز. يتم تخصيص القنوات بعد 100 هرتز. وهذا هو ، هناك الكثير منهم في قطاع العمل - حوالي 2000 قطعة. نظرًا لهذا العدد الكبير من القنوات ، من الممكن تقليل احتمال تصادم رزمتين أو أكثر من أجهزة إرسال مختلفة غير متزامنة إلى احتمال مقبول.

تنشر SigFox مستندًا ( Sigfox RF & Protocol Protocol ) يصف نظامه بحيث يمكن لمصنعي الأجهزة الطرفية التحقق من استيفائهم لمتطلبات النظام. وفقًا للشائعات ، فإنهم يعملون حتى مع ETSI (المعهد الأوروبي لمعايير الاتصالات السلكية واللاسلكية) لتبني معيار الصناعة في أوروبا.

والمثير للدهشة أن مطورينا وشركائنا اتخذوا نفس المسار التدريجي! لدى اللجنة الفنية للتوحيد القياسي 194 "الأنظمة الفيزيائية السيبرانية" وثيقة PNST (المعيار الوطني الأولي للاتحاد الروسي) "إنترنت الأشياء". بروتوكول تبادل لإنترنت الأشياء في طيف النطاق الضيق (NB-Fi). " المنظمة لديها موقع على شبكة الانترنت . لم أتمكن من العثور على المستند هناك ، ولكن هناك أخبار حول المستند ، حيث يتوفر على الرابط "Download Protocol".

من المستند نتعرف على الخصائص الرئيسية لنظام النقل: سرعة التشكيل - 50 باود ، نوع التشكيل - OFM (DBPSK). ترسل جميع الأجهزة الطرفية بشكل غير متزامن على قناتين تردد عشوائي ضمن نطاق 51.2 كيلو هرتز. يتم تخصيص القنوات بعد 50 هرتز. أي أن هناك 1024 قطعة في نطاق التشغيل بالضبط ، وهي مناسبة جدًا للبناء الاقتصادي لبنك التصفية. في هذه الحالة ، يتم تشفير جميع الرسائل بواسطة برنامج تشفير ZigZag بمعدل 1/2.

هناك كل شيء ، حتى وصف المستويات العليا للنظام. لكنني لم أستطع العثور على متطلبات طيف إشارة الراديو. بدت هذه المعلمة مهمة جدًا بالنسبة لي ، نظرًا لأن انتشار قدرة الإشعاع على القنوات المجاورة من شأنه أن يزيد بشكل كبير من احتمال تصادم رزم الأجهزة الطرفية المختلفة.

في وثيقة SigFox ، يتم تحديد متطلبات المعلمات الطيفية بواسطة القناع الطيفي في الصفحة 7.



لكي لا نميل إلى القارئ بنظرية مملة ، دعنا ننتقل إلى الممارسة الممتعة! خذ جهاز إرسال NB-Fi لأحد مطورينا المحليين من NB-Fi. لا تسأل أيها ، لن أقول. والنظر في طيف الإشارة في الوقت الحقيقي.

فيديو واحد آخر .

يشتمل كلا الفيديوين على نطاق لتحليل الطيف قدره 100 كيلو هرتز ، ويتم تثبيت إشارة مولد الاختبار في وسط النطاق. هناك حاجة حتى يتمكن القارئ من التحقق من إمكانية الخدمة لمسار الاستقبال اللاسلكي لمحلل الطيف والحصول على أفكار تقريبية حول خصائصه. طيف المولد ليس نظيفًا للغاية ، والذي يمكن اعتباره مكونات متناسقة تختلف عن التردد المركزي. في الفيديو الثاني ، يتم زيادة مستوى إشارة الاختبار لإظهار الخطية للتأثيرات المرصودة.

تظهر إشارة مرسل NB-Fi أولاً على يسار الوسط ، ثم إلى اليمين. يتم إرسال هاتين الرسالتين المتطابقتين لتقليل احتمال تصادمهما.

من الفيديو ، يمكننا اكتشاف وجود رشقات نارية في إشارة NB-Fi ، وتوسيع نطاق الإشارة وخلق فشل في التردد الرئيسي.

هذا ما تبدو عليه صورة الطيف الفوري والحد الأقصى لتراكم الرسم البياني (Max Hold).



من الناحية النوعية ، يمكن القول إنه حتى مع وجود نصف عرض النطاق الترددي لإشارة NB-Fi ، فإنه لا يلبي قناع SigFox الطيفي. من الناحية الكمية ، في النطاق +2500 هرتز من التوافقي الأساسي ، لا يتلاشى الطيف حتى بمقدار 30 ديسيبل. إذا تم إعطاء قناع في مشروع المعيار لدينا ، يمكننا مقارنة ذلك به. في غضون ذلك ، يمكننا أن نقول فقط أن المطورين لدينا لم يهتموا بالخصائص الطيفية.

لتأكيد الأطروحة ، فإننا نعتبر إشارة في المجال الزمني.



نرى أن تحولات الطور بين الفواصل الزمنية للرموز تكون مفاجئة لدرجة أنها لا تستطيع إلا أن تؤدي إلى مثل هذه الانفجارات القوية في طيف الاتساع.

تجدر الإشارة إلى أن SigFox قلق بشكل خاص حول الخصائص الطيفية لإشارات الأجهزة الطرفية ، والتي يتم تشكيلها باستخدام مجموعة متنوعة من وحدات التحكم من العديد من الشركات المصنعة. في المواصفات الواردة في الصفحة 13 في الملحق أ .1 تطبيق تعديل TX - DBPSK ، فإنها تقدم توصيات مختلفة لهذا الغرض.

على الأرجح ، تكمن المشكلة في عدم وجود معدل تعديل منخفض في الجزء اللاسلكي من رقائق التحكم المستخدمة. الجميع مجبر على استخدام تكرار رمز المعلومات بمعدل تعديل أعلى. في هذه الحالة ، بطبيعة الحال ، فإن خصائص مرشح التجانس المدمج (تشكيل النبض) عند دخل المغير لن تتوافق مع سرعة التعديل المنخفضة المرغوبة.

من الواضح أنه في ظل وجود رشقات من الطيف ، سيزداد احتمال تشويه الرسائل الأخرى أثناء الإرسال. نظرًا لأن NB-Fi ستصبح قريبًا المعيار لكل الاتحاد الروسي ، فسيتم إنشاء التداخل ليس فقط من خلال أنظمة الاستقبال الخاصة به ، ولكن أيضًا من خلال أنظمة استقبال المشغلين الآخرين.

المطورين المحليين ليسوا قلقين على الإطلاق حول هذه المشكلة؟
أم أنهم يحاولون إخفاء شيء منا؟
ربما الشركات المصنعة لديها بالفعل حل لهذه المشكلة؟
الأسئلة مشروعة تمامًا ، والمعيار هو الحالة.

أطلب من الشركات تطوير أجهزة NB-Fi. توفير أجهزة الإرسال للقياسات أو نشر نتائجها.

ومع ذلك ، أود أن أعرب عن امتناني للشركات التي شاركت جزءًا من تكنولوجياتها في إطار إعداد المعيار بهدف تطوير الصناعة المحلية لإنترنت الأشياء. جنبا إلى جنب مع الانفتاح ، ستأتي المنافسة فيها ، مما سيخلق الشروط المسبقة لتحقيق طفرة في التنمية. سيسمح هذا للشركات الصغيرة بدخول السوق ، وهو خبر سار.

للحصول على تحليل أكثر تفصيلاً ، يمكن تنزيل عينات تسجيل إشارة جهاز إرسال NB-Fi من هنا . تردد أخذ العينات - 48 كيلو هرتز ، التنسيق - 16 بت I / Q.