Transcript Ronja - Kambing

Optický přenos dat
vzduchem
v komunitních
datových sítích
Karel Kulhavý
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
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 802.11b)
Ronja
Ronja: Výhody
●
●
●
●
●
●
●
●
Odolnost vůči rušení
Legislativní volnost světelného spektra
Elektromagnetický smog
Odposlech
Principiální jednoduchost
Škálovatelnost do budoucna
Průchodnost
Full duplex
Ronja: Nevýhody
●
Výpadky za mlhy
–
●
●
●
Pevné uchycení
Pouze PtP topologie
Dosah
–
●
Exponenciální útlum atmosféry
Mechanika
–
●
Viz grafy
Váha 10-20kg
Práce
–
Zatím žádný řemeslník nevyrábí
WiFi: Výhody
●
●
Cena
Hotové řešení
–
●
Dosah
–
●
Snadno se sežene v obchodě
Úzce směrové antény, čisté spektrum -> několik
km
Snadná montáž
–
–
Nenáročná na přesné úhlové zaměření
Stožáry se kývají ve větru
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
Kombinace
Ronja+Wifi
●
●
●
Spolehlivost
Průchodnost
Speciální požadavky na SW
–
–
Nutnost okamžité a přesné detekce výpadku
Přepnutí trasy pomocí OSPF (Zebra, Quagga)
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
Požadavky na Ronju
●
Spolehlivost
–
●
●
●
Snadnost výroby
Běžné “domácí” výrobní operace
Dostupnost součástek
–
●
Dlouhodobá mechanická stabilita
Kusově dostupné jen “general purpose”
Cena materiálu
–
Opět “general purpose “materiál
Struktura Ronji 1/3
●
Paketové rozhraní
–
●
Překódování mezer
–
–
●
IEEE 802.3
Komerce: zákaznický obvod
Ronja: MSI (technologie HCMOS)
Kabeláž
–
–
Komerce: TP nebo optika, zvlášť napájení
Ronja: 2 x koaxiál 75Ω, napájení stíněním
Struktura Ronji 2/3
●
Optické hlavice
–
–
●
Vysílací elektronika
–
●
Červená LED HPWT-BD00-E4000 (23 Kč ;-) )
Přijímací elektronika
–
–
–
●
Komerce: hliníkový frézovaný odlitek
Ronja: trubky a víčka od kamen, silikonový tmel
Ronja: zesilovač bez zpětné vazby
Komerce: transimpedanční zesilovač
PIN dioda BPW43/SFH203 (20Kč ;-) )
Vytápění čoček
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
Svobodná technologie: Výhody
●
●
Odezva od uživatelů
Zkrácený cyklus
–
–
●
Není tlak na zkracování time-to-market
–
●
●
●
Paralelní výroba
Odpadá distribuce, marketing atd.
Není tendence uvolňovat zabugované návrhy
Absence formální odpovědnosti
Namísto konkurence kooperace
V případě nalezení chyby si uživatelé
mohou zařízení “patchnout”.
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
Ethernetový rámec
●
●
●
●
●
Mezirámcová mezera
Preambule
Data
EOFD
Hodinový slot 100ns
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
Práce s impulsy
●
Prodlužovač impulsů
–
–
●
DRC článek
Posuvný registr
Detekce rámce, ticha, 1MHz
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
DRC článek
●
●
●
●
Nabije se rychle ale vybíjí pomalu
Schmittův vstup
Velký rozptyl časové konstanty
Použitelný pro AUI, ale ne pro TP
Posuvný registr
●
●
●
●
Fixní hodiny 16MHz
Signál na async.RESET
Vstup natvrdo na 1
Prodloužení zvolíme číslem výstupu
Diferenciální omezovač
●
●
●
●
Zesiluje impulsní signál
Je rychlý
Omezuje amplitudu na nastavenou úroveň
Symetrická převodní charakteristika
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
Vysílač
●
●
●
●
Omezovač
Preemfáze střídy
Paralelně spojená hradla
Automatické vypnutí při výpadku signálu
–
–
Zamezuje zničení diody
Vizuální diagnostika
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
Vzdušná konstrukce
●
Dielektrikum vzduch
–
–
●
●
●
●
Velké mezery mezi vodiči
3D prostor
Malá indukčnost vodičů
Zemní plocha
–
–
●
Malá permitivita
Bez dielektrických ztrát
Nulová indukčnost
Malý odpor
Snadná realizace přepážek
Tištěný spoj
●
●
●
●
●
Nepájivá maska
HAL
Servisní potisk
Rychlejší stavba
Nutná opatrnost při návrhu z hlediska VF
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
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
Odkazy
●
Domácí stránka http://ronja.twibright.com/
–
–
–
●
CZFree.NET http://www.czfree.net/
–
–
●
Běžící spoje
Fotogalerie
Použité softwarové nástroje
Největší komunitní Síť V ČR
Mapa sítě
Opencollector http://opencollector.org/
–
Freesoft pro návrh HW