Enam bulan lalu, seorang pelanggan tertarik pada saya untuk mentransmisikan data radio untuk Internet hal-hal dalam versi domestik kami, NB-FI. Jelas, secara ideologis, ini adalah sistem transmisi data kecepatan rendah SigFox (Ultra-Narrow Band, UNB). Ada perbedaan dalam detailnya, yang tidak diragukan lagi bisa disebut perbaikan. Misalnya, pengkodean toleransi kebisingan diperkenalkan di NB-FI, yang secara signifikan dapat meningkatkan kemungkinan pengiriman pesan. Pita frekuensi yang lebih sempit juga memiliki efek positif pada kompleksitas peralatan stasiun pangkalan. Semua ini dijelaskan secara rinci dalam rancangan standar, yang sedang dipersiapkan untuk diadopsi di Federasi Rusia tahun ini, 2019. Tetapi ada satu, seperti yang menurut saya, kesenjangan signifikan dalam rancangan standar.
Di sini kami membuat satu asumsi untuk menyederhanakan dan mengurangi jumlah materi: kami hanya akan mempertimbangkan saluran komunikasi dari perangkat ke stasiun pangkalan. Namun demikian, pertimbangannya adalah yang paling penting, karena sistem ini dirancang untuk mengirimkan pesan pendek dari sejumlah besar sensor.
Pertama, mari kita ingat karakteristik utama dari sinyal SigFox. Tingkat modulasi adalah 100 Bod., Jenis modulasi adalah modulasi fase relatif - OFM (DBPSK). Semua perangkat terminal mentransmisikan secara tidak sinkron pada tiga saluran frekuensi acak dalam band 192 kHz. Saluran ditetapkan setelah 100 Hz. Artinya, ada banyak dari mereka di strip kerja - sekitar 2.000 buah. Karena sejumlah besar saluran ini, dimungkinkan untuk mengurangi kemungkinan tabrakan dua atau lebih paket dari pemancar asinkron yang berbeda.
SigFox menerbitkan dokumen (
Sigfox RF & Protokol Spesifikasi ) yang menjelaskan sistemnya sehingga produsen perangkat terminal dapat memverifikasi bahwa mereka memenuhi persyaratan sistem. Menurut rumor, mereka bahkan bekerja dengan ETSI (European Telecommunications Standards Institute) untuk mengadopsi standar industri di Eropa.
Yang mengejutkan, pengembang dan produsen kami mengambil jalur progresif yang sama! Komite Teknis untuk Standardisasi 194 “Sistem cyber-fisik” memiliki dokumen PNST (standar nasional awal Federasi Rusia) “Internet of things. Protokol Pertukaran untuk Internet of Things dalam Spektrum Band Sempit (NB-Fi). " Organisasi memiliki
situs web . Saya tidak dapat menemukan dokumen di sana, tetapi ada
berita tentang dokumen tersebut, di mana tersedia di tautan “Unduh Protokol”.
Dari dokumen kita belajar tentang karakteristik utama dari sistem transmisi: kecepatan modulasi - 50 Baud, tipe modulasi - OFM (DBPSK). Semua perangkat terminal mentransmisikan secara tidak sinkron pada dua saluran frekuensi acak dalam pita 51,2 kHz. Saluran ditetapkan setelah 50 Hz. Artinya, ada tepat 1024 buah di pita operasi, yang sangat cocok untuk pembangunan ekonomis bank filter. Dalam hal ini, semua pesan dikodekan oleh encoder ZigZag dengan laju 1/2.
Ada segalanya, bahkan deskripsi tingkat atas sistem. Tetapi saya tidak dapat menemukan persyaratan untuk spektrum sinyal radio. Parameter ini tampaknya sangat penting bagi saya, karena penyebaran daya radiasi ke saluran tetangga harus secara tajam meningkatkan kemungkinan tabrakan paket perangkat terminal yang berbeda.
Dalam dokumen SigFox, persyaratan untuk parameter spektral ditentukan oleh topeng spektral pada halaman 7.
Agar tidak membuat pembaca bosan dengan teori yang membosankan, mari beralih ke praktik yang menyenangkan! Ambil pemancar NB-Fi dari salah satu pengembang domestik NB-Fi kami. Jangan tanya yang mana, saya tidak akan bilang. Dan perhatikan spektrum sinyal secara real time.
Video dan
satu lagi .
Kedua video memiliki pita analisis spektrum 100 kHz, dan sinyal generator tes dipasang di tengah pita. Hal ini diperlukan agar pembaca dapat memverifikasi kemudahan jalur penerimaan radio dari penganalisa spektrum dan mendapatkan ide perkiraan tentang karakteristiknya. Spektrum generator tidak terlalu bersih, yang dapat dilihat sebagai komponen harmonik yang menyimpang dari frekuensi pusat. Dalam video kedua, level sinyal uji ditingkatkan untuk menunjukkan linearitas efek yang diamati.
Sinyal pemancar NB-Fi pertama kali muncul di kiri tengah, lalu ke kanan. Dua pesan identik ini dikirim untuk mengurangi kemungkinan tabrakan mereka.
Dari video, kita dapat mendeteksi keberadaan semburan dalam sinyal NB-Fi, memperluas pita sinyal dan menciptakan kegagalan pada frekuensi utama.
Ini adalah seperti apa gambar spektrum instan dan grafik akumulasi maksimum (Hold Hold).
Secara kualitatif, dapat dikatakan bahwa, bahkan dengan setengah bandwidth dari sinyal NB-Fi, itu tidak memenuhi topeng spektral SigFox. Secara kuantitatif, pada pita + -2500 Hz dari harmonik fundamental, spektrumnya tidak pudar bahkan 30 dB. Jika topeng diberikan dalam konsep standar kami, maka kami dapat membandingkannya dengan itu. Sementara itu, kami hanya dapat mengatakan bahwa pengembang kami tidak peduli dengan karakteristik spektral.
Untuk mengkonfirmasi tesis, kami mempertimbangkan sinyal dalam domain waktu.
Kita melihat bahwa transisi fase antara interval simbol sangat tiba-tiba sehingga mereka tidak dapat menyebabkan ledakan kuat dalam spektrum amplitudo.
Perlu dicatat bahwa SigFox sangat memperhatikan karakteristik spektral dari sinyal perangkat terminal, yang dibentuk menggunakan berbagai pengontrol dari banyak pabrikan. Dalam spesifikasi pada halaman 13 dalam Lampiran A.1 Menerapkan Modulasi TX - DBPSK, mereka memberikan rekomendasi berbeda untuk ini.
Kemungkinan besar, masalahnya adalah tidak adanya bagian radio dari chip pengontrol yang digunakan dengan tingkat modulasi yang rendah. Setiap orang dipaksa untuk menggunakan pengulangan simbol informasi pada tingkat modulasi yang lebih tinggi. Dalam hal ini, tentu saja, karakteristik filter pemulusan bawaan (pembentukan pulsa) pada input modulator tidak akan sesuai dengan kecepatan modulasi rendah yang diinginkan.
Jelas, di hadapan semburan spektrum seperti itu, probabilitas distorsi pesan lain selama transmisi akan meningkat. Karena NB-Fi akan segera menjadi standar untuk seluruh Federasi Rusia, interferensi akan dibuat tidak hanya oleh sistem penerima, tetapi juga oleh sistem penerima operator lain.
Pengembang dalam negeri sama sekali tidak peduli tentang masalah ini?
Atau mereka mencoba menyembunyikan sesuatu dari kita?
Mungkin pabrikan sudah memiliki solusi untuk masalah ini?
Pertanyaannya cukup sah, standarnya adalah negara.
Saya meminta perusahaan mengembangkan perangkat NB-Fi. menyediakan pemancar untuk pengukuran atau mempublikasikan hasilnya.
Namun demikian, saya ingin mengucapkan terima kasih kepada perusahaan-perusahaan yang berbagi sebagian dari teknologi mereka dalam rangka mempersiapkan standar dengan tujuan mengembangkan industri dalam negeri Internet hal-hal. Bersama dengan keterbukaan, persaingan akan muncul, yang akan menciptakan prasyarat untuk terobosan dalam pembangunan. Ini akan memungkinkan perusahaan kecil untuk memasuki pasar, yang merupakan kabar baik.
Untuk analisis yang lebih rinci, merekam sampel sinyal dari pemancar NB-Fi dapat diunduh di
sini . Frekuensi pengambilan sampel - 48 kHz, format - 16 bit I / Q.