РОНДЖА
Одиночный светодиод высокой яркости с дешевой лупой создает яркий узкий [1] луч, который может транслировать видео DVD-качества по окрестностям. Несколько шагов в сторону, и узкий луч становится невидимым.
Twibright Ronja с линзами диаметром 130 мм (5,1 дюйма), работающая на линии связи 1205 метров (1318 ярдов) с использованием видимого красного света, макс. дальность 1300 метров (1400 ярдов), с передающим светодиодом HPWT-BD00-E4000. Установлена ​​на крыше вместе с пользователем в Чешской Республике. [2] [3]
Три болта, предварительно нагруженные розовыми резиновыми блоками, облегчают точную регулировку направления оптической головки с передаточным отношением 1:300. [1] Болт с правой стороны является частью механизма грубой регулировки, который позволяет направлять оптическую головку практически в любом направлении.
Искусственно улучшенная картина ситуации, когда связь Ronja прекращает работать из-за сильного тумана

RONJA ( Reasonable Optical Near Joint Access ) — это система оптической связи в свободном пространстве, разработанная в Чешской Республике Карелом Кулхави из Twibright Labs. Выпущена в 2001 году. Она передает данные по беспроводной связи с помощью световых лучей . Ronja может использоваться для создания полнодуплексного Ethernet - соединения типа «точка-точка» со скоростью 10 Мбит/с . По оценкам, по всему миру было построено от 1000 до 2000 соединений. [4]

Базовая конфигурация имеет радиус действия 1,4 км (0,87 мили). Устройство состоит из приемника и передающей трубы (оптической головки), установленных на прочном регулируемом держателе. Для соединения установки на крыше с транслятором протоколов, установленным в доме около компьютера или коммутатора , используются два коаксиальных кабеля . Удвоив или утроив передающую трубу, радиус действия можно увеличить до 1,9 км (1,2 мили).

Инструкции по сборке, чертежи и схемы публикуются под лицензией GNU Free Documentation License , при этом для разработки используются только свободные программные средства. Автор называет этот уровень свободы «User Controlled Technology» (технология, контролируемая пользователем). [5] Ronja — проект Twibright Labs.

Производство

Инструкции по сборке написаны с расчетом на неопытного строителя. Объясняются основные операции, такие как сверление , пайка и т. д. [6] Несколько методов — шаблоны сверления, [7] подробные проверки после пайки, [8] [9] [10] [11] процедуры тестирования [12] [13] [14] — используются для минимизации ошибок в критических местах и ​​ускорения работы. Печатные платы доступны для скачивания в готовом виде с инструкциями для fabhouse. [15] [16] Люди, не имеющие опыта в сборке электроники, сообщили в списке рассылки, что устройство заработало с первой попытки.

154 установки по всему миру были зарегистрированы в галерее с техническими данными и фотографиями. [2]

Диапазон

При использовании самого яркого варианта светодиода Lumileds HPWT-BD00-F4000 и дешевых увеличительных стеклянных линз 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 составляет 10 Мбит/с в полнодуплексном режиме независимо от расстояния.

Модели

  • Ronja Tetrapolis : Дальность 1,4 км (0,87 мили), красный видимый свет. Подключите с помощью разъема 8P8C к сетевой карте или коммутатору.
  • Ronja 10M Metropolis : Дальность 1,4 км (0,87 мили), красный видимый свет. Подключается к интерфейсу блока крепления .
  • Ronja Inferno : дальность 1,25 км (0,78 мили), невидимый инфракрасный свет.
  • Ronja Benchpress : измерительное устройство для разработчиков, позволяющее физически измерить коэффициент усиления комбинации линзы и светодиода и рассчитать диапазон на основе этого.
  • Ронья Лопипе : Оригинальная (снятая с производства) конструкция, использующая красный видимый свет и интерфейс RS232 для соединения PPP/SLIP со скоростью до 115 кбит/с. [19]

Ограничения

По определению, четкая видимость между передатчиком и приемником имеет важное значение. Если луч каким-либо образом загорожен, связь перестанет работать. Обычно проблемы могут возникать в условиях снега или густого тумана . [20] [21] Одно устройство весит 15,5 кг (34 фунта) [1] и требует 70 часов времени на сборку. [22] Требуется возможность вручную устанавливать полный дуплекс на сетевой карте или коммутаторе, чтобы воспользоваться преимуществами полного дуплекса, [23] поскольку он не поддерживает автосогласование . [1] Необходимо подключать непосредственно к ПК или коммутатору с помощью встроенного кабеля Ethernet длиной 1 метр (3 фута 3 дюйма). [1]

Технологии

Блок-схема полнодуплексной системы RONJA.

Полная система RONJA состоит из 2 приемопередатчиков : 2 оптических передатчика и 2 оптических приемника . Они собираются по отдельности или в комбинации. Полная компоновка системы показана на блок-схеме .

Оптический приемник – каскад предварительного усилителя

Карта, показывающая распределение 153 зарегистрированных установок RONJA по состоянию на 1 октября 2007 года. На основе данных, найденных на официальном сайте RONJA.

Обычный подход в предусилителях FSO (Free Space Optics) заключается в использовании трансимпедансного усилителя . Трансимпедансный усилитель — это очень чувствительное широкополосное высокоскоростное устройство с обратной связью . Этот факт означает, что схема страдает от проблем со стабильностью и должна быть выполнена специальная компенсация емкости PIN-диода , поэтому это не позволяет выбирать широкий спектр дешевых PIN-фотодиодов с различной емкостью.

Однако Ronja использует конструкцию без обратной связи [8] , в которой PIN имеет высокое рабочее электрическое сопротивление (100 кОм ) [8] , что вместе с общей входной емкостью (примерно 8 пФ, 5 пФ PIN и 3 пФ [24] входной каскод MOSFET ) заставляет устройство работать с полосой пропускания на наклоне 6 дБ/октаву нижних частот, образованном рабочим сопротивлением PIN и общей входной емкостью. [25] [26] Затем сигнал немедленно усиливается, чтобы устранить опасность загрязнения шумом сигнала , а затем компенсация наклона 6 дБ/октаву выполняется элементом дериватора на программных выводах [27] видеоусилителя NE592. [28] [26] Получается удивительно плоская характеристика. Если PIN-диод оснащен рабочим резистором 3 кОм для работы в режиме плоской полосы, диапазон уменьшается примерно до 30% из-за теплового шума от резистора 3 кОм.

Оптический передатчик – инфракрасный светодиодный драйвер Nebulus

Инфракрасный светодиод HSDL4220 изначально не подходит для работы на скорости 10 Мбит/с. Он имеет полосу пропускания 9 МГц, [29] тогда как для систем с манчестерской модуляцией 10 Мбит/с требуется полоса пропускания около 16 МГц. Работа в обычной схеме с токовым приводом приведет к существенному искажению сигнала и уменьшению дальности. Поэтому Twibright Labs разработала специальную технологию управления, состоящую в управлении светодиодом напрямую с 15-кратным выходом затвора 74AC04 параллельно с РЧ-напряжением, подаваемым без ограничения по току непосредственно на светодиод через большие конденсаторы. [30] Поскольку напряжение для поддержания номинального среднего тока светодиода (100 мА) меняется в зависимости от температуры и допусков компонентов, резистор датчика тока с обходом переменного тока подключается последовательно со светодиодом. Контур обратной связи измеряет напряжение на этом резисторе и поддерживает его на заданном уровне, изменяя напряжение питания затворов 74AC04. Таким образом, номинально цифровой [31] 74AC04 работает как структурированный силовой КМОП- переключатель полностью в аналоговом режиме.

Таким образом, светодиодный переход заполняется и очищается от носителей как можно быстрее, в основном за счет короткого замыкания разряда. Это увеличивает скорость светодиода до максимума, что делает выходной оптический сигнал достаточно быстрым, так что соотношение дальности и мощности такое же, как у более быстрого красного светодиода HPWT-BD00-F4000. Побочные эффекты этой жестокой техники управления таковы: 1) светодиод перескакивает в начале более длинных (5 МГц/1 МГц) импульсов примерно до 2-кратной яркости. Измерения показали, что это не оказывает отрицательного влияния на дальность. 2) Блокировочная керамическая конденсаторная батарея, поддерживающая коммутационную матрицу 74AC04, имеет решающее значение для правильной работы, поскольку зарядка и разрядка светодиода осуществляется за счет короткого замыкания. Недостаточные размеры этой батареи приводят к тому, что передний и задний фронты оптического выхода становятся длиннее.

Трансивер – Ронья Твистер

Ronja Twister — это электронный интерфейс для свободного пространства оптического канала передачи данных на основе чипов счетчика и сдвигового регистра. Он является частью конструкции Ronja. Фактически это оптический приемопередатчик Ethernet без оптического привода. [32]

Первоначальный дизайн был заменен на Twister2, но логическая схема осталась прежней. [33]

Аппаратный подход с открытым исходным кодом

Содерберг, изучая Ronja с социологической точки зрения, пишет: «Возможно, первым проектом, который оправдал методы и схемы лицензирования разработки свободного программного обеспечения, применил эти практики к разработке открытого оборудования и создал передовую технологию без какой-либо поддержки со стороны университетов или фирм, был проект Ronja». [34]

Вся цепочка инструментов построена строго на бесплатных инструментах [35] , а исходные файлы предоставляются бесплатно под лицензией GPL . [36] Это позволяет любому человеку войти в разработку, начать производство или инвестировать в технологию без вступительных затрат . Такие затраты обычно могут включать в себя затраты на лицензию на программное обеспечение , временные затраты на решение проблем совместимости между проприетарными приложениями или затраты на переговоры по лицензиям на интеллектуальную собственность . Решение задумать проект таким образом было вдохновлено наблюдаемой организационной эффективностью свободного программного обеспечения .

На Рождество 2001 года Ronja стал первым в мире устройством Free Space Optics со скоростью 10 Мбит/с и бесплатными исходниками. [37]

Примеры инструментов, используемых при разработке:

Смотрите также

Примечания

  1. ^ abcde "Ronja Tetrapolis Specification". ronja.twibright.com . Получено 3 июня 2017 г. .
  2. ^ ab "154 зарегистрированных установки Ronja". ronja.twibright.com . Получено 3 июня 2017 г. .
  3. ^ "[1208] ronja/installations/czech/zdar_n_sazavou". images.twibright.com . Проверено 3 июня 2017 г.
  4. ^ Содерберг, Дж. (2010). «Оптика свободного пространства в чешском беспроводном сообществе: проливая свет на роль нормативности для инноваций, инициированных пользователями». Наука, технологии и человеческие ценности . 36 (4): 423– 450. doi : 10.1177/0162243910368398. S2CID  145786449.
  5. ^ ab "Ронья - BRL-CAD". brlcad.org . Проверено 3 июня 2017 г.
  6. ^ "Основы производственных операций". ronja.twibright.com . Получено 3 июня 2017 г. .
  7. ^ "All Ronja Drawings". ronja.twibright.com . Получено 3 июня 2017 г. .
  8. ^ abc "Building Ronja 10M Receiver". ronja.twibright.com . Получено 3 июня 2017 г. .
  9. ^ "Building Ronja 10M Metropolis Transmitter". ronja.twibright.com . Получено 3 июня 2017 г. .
  10. ^ "Building Ronja Twister2 PCB". ronja.twibright.com . Получено 3 июня 2017 г. .
  11. ^ "Building Ronja Nebulus". ronja.twibright.com . Получено 3 июня 2017 г. .
  12. ^ "Тестирование Роньи Тетраполиса". ronja.twibright.com . Получено 3 июня 2017 г. .
  13. ^ "Тестирование Ronja 10M Metropolis". ronja.twibright.com . Получено 3 июня 2017 г. .
  14. ^ "Testing Ronja Inferno". ronja.twibright.com . Получено 3 июня 2017 г. .
  15. ^ "Twister2 PCB". ronja.twibright.com . Получено 3 июня 2017 г. .
  16. ^ "Ronja: Ordering TX PCB's". ronja.twibright.com . Получено 3 июня 2017 г. .
  17. ^ "Европейский политехнический институт, ООО 1. Соукрома высокая школа на Мораве Куновице ПОЧИТАЧОВЕ СИТЭ - PDF" . docplayer.cz . Проверено 3 июня 2017 г.
  18. ^ "Ronja 10M Metropolis, Tetrapolis, Inferno, Rexlator проблемы с расстоянием". ronja.twibright.com . Получено 3 июня 2017 г. .
  19. ^ "Twibright Labs: Ronja". linas.org . Получено 3 июня 2017 г.
  20. ^ "Превышен лимит загрузки". CiteSeerX 10.1.1.963.9463 .  {{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  21. ^ "Naval Applications for LiFi: The Transmitting Tool". cimsec.org . 10 августа 2016 г. Получено 3 июня 2017 г.
  22. ^ "Сколько стоит Ронья?". ronja.twibright.com . Получено 3 июня 2017 г. .
  23. ^ "Ronja Tetrapolis: Требования (Модули, Материалы, Инструменты, Программное Обеспечение)". ronja.twibright.com . Получено 3 июня 2017 г. .
  24. ^ "NXP Semiconductors: BF 908 Datasheet, страница 2, строка таблицы "входная емкость на затворе 1"" (PDF) . nxp.com . Получено 3 июня 2017 г. .
  25. ^ Фанумас Кумсат, Ноппадол Ваттанаписит, Карел Кулхавей, «Недорогой лазерный беспроводной оптический трансивер для 10-мегабитной линии связи Ethernet», Труды конференции IEEE Region 10 (TENCON), Гонконг, Китай (2006) (полный текст), стр. 2 вверху слева, упоминание о «нежелательном интеграторе с потерями».
  26. ^ ab "Как работает Ронья?". ronja.twibright.com . Получено 3 июня 2017 г. .
  27. ^ "Philips Semiconductors RF Communications Products: NE592 Product Specification, page 1 strings 6–7 of 1st paragraph and page 8, header "FILTER NETWORKS"" (PDF) . nxp.com . Получено 3 июня 2017 г. .
  28. ^ Фанумас Кумсат, Ноппадол Ваттанаписит, Карел Кулхавей, «Недорогой лазерный беспроводной оптический трансивер для 10-мегабитной Ethernet-связи», Труды конференции IEEE Region 10 (TENCON), Гонконг, Китай (2006) (полный текст)
  29. ^ "HSDL-4220 Datasheet" (PDF) . mouser.com . Получено 3 июня 2017 г. .
  30. ^ "Схема Ronja Nebulus (инфракрасный передатчик)" (PDF) . twibright.com . Получено 3 июня 2017 г. .
  31. ^ "Fairchild: 74AC04 Datasheet" (PDF) . colorado.edu . Получено 3 июня 2017 г. .
  32. ^ "Ронья Твистер". ronja.twibright.com . Проверено 3 июня 2017 г.
  33. ^ "Ронья Твистер2". ronja.twibright.com . Проверено 3 июня 2017 г.
  34. ^ Söderberg, Johan (18 июня 2013 г.). «Как открытое оборудование управляет цифровыми инструментами производства, такими как 3D-принтер». Internet Policy Review . 2 (2). doi :10.14763/2013.2.138. hdl : 10419/213966 . Получено 3 июня 2017 г.
  35. ^ "Программное обеспечение, используемое для разработки Ronja". ronja.twibright.com . Получено 3 июня 2017 г. .
  36. ^ "All Schematics". ronja.twibright.com . Получено 3 июня 2017 г. .
  37. ^ «Создайте свой собственный оптический канал передачи данных 10 Мбит/сек – Slashdot». hardware.slashdot.org . 22 декабря 2001 г. Получено 3 июня 2017 г.
  38. ^ Схематический захват
  39. ^ Печатная плата, проект gEDA

Ссылки

  • Энди Орам (19 февраля 2007 г.), Ronja на скорости 10 Мбит/с, следующий этап в беспроводных ячеистых сетях?, O'Reilly Emerging Telephony
  • Джеффри Джеймс (1 января 2003 г.), Преодоление глобального цифрового неравенства, Edward Elgar Publishing , ISBN 9781843767169страница 56
  • Unstrung: Da Doo Ron RONJA
  • Выступление Рони на WSFII в Лондоне, 2005 г. (archive.org)
  • Хак-день: Ронья
  • Создание Ronja-lightlink: отзыв пользователя (web.archive.org)
  • Программное обеспечение для 3D-моделирования BRL-CAD, изначально разработанное армией США в 1979 году, представляет Ronja как проект, в котором используется BRL-CAD.
  • Фанумас Кумсат, Ноппадол Ваттанаписит, Карел Кулхавей, «Недорогой лазерный беспроводной оптический приемопередатчик для 10-мегабитной линии связи Ethernet», Труды конференции IEEE Region 10 (TENCON), Гонконг, Китай (2006), где опубликована конструкция Ronja с небольшими изменениями, опубликованы схемы приемника и передатчика Ronja практически без изменений, а также представлена ​​фотография Ronja Twister, собранного на официальной печатной плате Ronja.
  • Фанумас Кумсат, Ноппадол Ваттанаписит, Карел Кулхавей, «Оптические входные каскады для недорогого лазерного 10-мегабитного оптического трансивера свободного пространства» (полный текст), Труды Азиатско-Тихоокеанской конференции IEEE по схемам и системам 2006, 1911–1914 (2006), где опубликована конструкция Ronja с небольшими изменениями, опубликованы схемы приемника и передатчика Ronja практически без изменений, а также приведена фотография 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 рубежах хакерства, докторская диссертация, Гётеборгский университет, ISBN 9789197544276 , Швеция, 2011. 
  • Давид Немец: Беспроводная оптическая передача (на чешском языке), магистерская работа, Институт телекоммуникаций, Факультет электротехники и связи, Брно, Чешская Республика, 2012. Архивировано 03.11.2018 на Wayback Machine
  • Санти Пхасук (สันติ ผาสุข): Проектирование и реализация приемопередатчика данных через луч видимого света (на тайском языке с аннотацией на английском языке), магистерская диссертация, Университет Касетсарт, Бангкок, Таиланд, 2011 г.
  • Б. Бакала: Реализация оптической связи, бакалаврский проект, Кафедра телекоммуникационной техники, Чешский технический университет, Прага, Чешская Республика, 2011. [ нерабочая ссылка ‍ ]
  • Ян Матьяш: Ronja Twister на основе FPGA (полный текст), бакалаврская работа, кафедра компьютерных систем, факультет информационных технологий, Брненский технический университет, Чешская Республика, 2011. [ постоянная неработающая ссылка ‍ ]
  • Bc. Лукаш Чобот: Беспроводная передача данных через оптические модули (на чешском языке), дипломная работа, факультет прикладной информатики, Университет Томаша Бати, Злин, Чешская Республика, 2011.
  • Бакалавр наук Филип Немец: Оптическая беспроводная передача (на чешском языке), магистерская работа, кафедра телекоммуникаций, факультет электротехники и связи, Брненский технический университет, Чешская Республика, 2010 г.
  • Т. Сабо: Разработка и реализация беспроводного оптического соединения RONJA (упомянутого в годовом отчете), магистерская работа, кафедра телекоммуникаций, факультет электротехники и информатики, Словацкий технологический университет в Братиславе, Словакия, 2007 г.
  • до н. э. 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 прикладной информатики, Университет Томаша Бати, Злин, Чешская Республика, 2006 г.
  • MA Chancey: Подводные оптические линии связи ближнего действия (полный текст), магистерская диссертация, Университет штата Северная Каролина, США, 2005.
Викискладе есть медиафайлы по теме РОНХА .
  • Официальный сайт
  • RONJA Адаптация для подводного плавания
  • Проект Британского совета – Продвижение роньи в общественных сетях Великобритании, 2004 г.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=RONJA&oldid=1272788660"