מבוא

כאשר אסון מכה, תשתיות התקשורת שאנשים תלויים מדי יום נכשלים באסטרטגיות של מגדלי תאים, כבלים אופטיים סיבים, ורשתות חשמל לחשיכה. ברגעים קריטיים אלה, המשיבים חירום זקוקים לרשתות תקשורת אמין, במהירות רבה כדי לתאם חיפוש והצלה, טריג רפואי מוכח, וחלוקת משאבים.

הבנה של רשתות אלחוטיות באסון Scenarios

רשת אלחוטית היא רשת מבוזרת המורכבת מנקודות - בדרך כלל רדיו, טלפונים ניידים, או מכשירים מיוחדים - שמתקשרת ישירות אחד עם השני.בניגוד לכוכב מסורתי או מרכז-ומרכז להתנצלות שבו כל התנועה חייבת לעבור דרך נקודת גישה מרכזית, רשת מרש מאפשרת לכל אחד לאד לפעול כמו גם לקוח וגם ממסר.

היערכות עצמית ומהירות

בשיקום אסון, אחד המאפיינים החשובים ביותר של רשת מרש הוא היכולת שלו להיות בעל השפעה עצמית.אם צומת נכשל כי הסוללה שלו מתה או החומרה שלה נפגע, תנועה מחדש באופן דינמי דרך צמתים אחרים.אין צורך התערבות ידנית, שהוא חיוני כאשר אנשים הם בקושי וכל ספירה שנייה. המשיבים הראשונים יכולים לפרוס רשת מרש פשוט על ידי הפעלת מכשירים.

פרוטוקולים Ad-Hoc רוסטינג

(ה) רשתות Mesh מסתמכות על פרוטוקולים של קידודים המיועדים לסביבות אד-הוק של מובייל (הדוגמאות הנפוצות כוללות את ה-FLT:0)OLSRIRFLT:1 (Optimized Link State Routing) ו-FLT:2BATMANSOVAFLT 3 (יותר טוב ל-HKing Mobile Ad-HKing פרוטוקולים אלה ישארוכים באופן קבוע כדי לגלות שכנים ולשמור על טבלאות, כך שיעזרו לנו לעבור פרוטוקולים יעילים גם כן, אפילו לאסון נמוך יותר מ-DS).

Frequency Shift Keying (FSK) Fundamentals

FSK היא טכניקה דיגיטלית מודולציה שבה נתונים בינאריים מקודדים על ידי שינוי תדירות המוביל בין שני תדרים שנקבעו מראש או יותר.לדוגמה, בינארי "1" עשוי להיות מיוצג על ידי תדירות אחת (סימן), ו "0" על ידי אחר (מרחב) צורות מתקדמות יותר, כגון FLT:0M-ary FSKFSKSLT:1, שימוש בתדרים מרובים כדי קודים מרובים, סמלים גוברים יותר ליעילות מורכבת יותר.

השוואה עם אחרים Modulation Schemes

בסביבות רעש כמו אזורי אסון, FSK מציע יתרונות ברורים על חלופות כמו Amplitude Shift Keying (ASK) או שלב Shift Keying (PSK) ASK הוא רגיש מאוד לאות קידוד רעש אמפליטגוני; חסימה פשוטה כמו עץ שנפל יכול לטשטש את האות או LTFrelimate, בעוד חזק יותר מאשר ASK, דורש סינכרומנטציה בשלב מדויק, אשר קשה לשמור על ידי ניגודים חד-פעמיים, או לא רק על ידי תקפים חזקים יותר מאשר על ידי תקפים, כאשר הם נעים, או תקפים, כלומר, כלומר, כאשר הם לא יציבים, כאשר הם לא פחות מ-פעמיים של כלי רכב תקפים, כלומר, 000.

ביצועים נמוכים SNR

אחת התכונות החזקות ביותר של FSK היא היכולת שלה לפעול ביחסי אות נמוכים מאוד (SNR) מקלטי FSK שאינם נדרשים התאוששות שלב נושא - יכול להשיג שיעורי שגיאה מעט מקובלים אפילו כאשר האות בקושי ניתן להבחין בין רצפת הרעש.זה קריטי בשיקום אסון שבו ציוד תקשורת עשוי להיות רחוק או הפרעה ממקרי חירום, מכונות כבדות, אלקטרוניות, כמו גם ציוד לא מופעל נמוך יותר.

מדוע FSK הוא מכשיר עבור Disaster Recovery Mesh Networks

בעוד FSK היא טכניקה מודולציה ישנה יותר, אימוץ ברשתות המירש המודרניות לתקשורת חירום מונע על ידי צורך מעשי.למטה הם הסיבות העיקריות FSK נשאר בחירה.

רובוסטנס בסביבה רב-אפתית ופשפשנית

אזורי אסון הם לעתים קרובות מחוסנים עם פסולת, מבנים התמוטטים, וקמפיינים זמניים, אשר כולם יוצרים השתקפות ופיזור.זה גורם ריבוי זעזועים, שבו עותקים מרובים של האות מגיעים למקלט בזמנים מעט שונים. התנגדות של FSK לוויסות מפוספסת (FSK) פירושה שגם כאשר אפס במעטפה מתרחשת, כפי שתוכנן כראוי FKSK עדיין יכול לזהות את התדירות של מפלט (Fercercer) במיוחד: FSLTs) או מפולק-Fercercercercercercercercercercercercert-Fercercercercercercercercercercertcercercertcertcertcertcert) הוא: 1.

צריכת חשמל נמוכה

אולמות רבים בתרחישים אסון לרוץ על סוללות, לוחות סולאריים, או גנרטורים מקדימים יד. FSK משדרים יכול להיות מתוכנן עם אנלוגיה פשוטה יחסית VCOs (מבודדים מבוקרים) כי לצרוך מעט כוח.העדר מגבר ליניארי - לעתים קרובות נדרש עבור QAM או של DM - עוד להפחית דרישות אנרגיה. טיפוסי FK מבוסס mesh על סוללה מורכבת של 5,000 ימים, בעוד שמנה לא יכול להפעיל סוללה מורכבת יותר.

וודאות של אי-מימוש ואי-פעולה

FSK הוא פשוט ליישם באמצעות חומרה בעלות נמוכה כמו FLT:0 (CC250003FLT:1 או FLT:2Si446xof 3RGIRTSFLT 3, אשר זמינים ונתמכת על ידי קוד פתוח-קוד קושחה. טלוויזיות מוגדרות תוכנה (SDRs) ניתן גם לתכנן לחקות FSK Modulation, המאפשרת גישה אחת לשיטות רדיו חד-פעמיות, אשר לעיתים קרובות, כמו גם עם מגבלות אבטחה, כמו גם על פני תאים סרטניים, כגון:

יישום FSK ב-Wish Networks

העברת הודעות sh מבוססות FSK לשיקום אסון כוללת הן תצורה חומרה והן שילוב תוכנה. השלבים הבאים מתאר יישום טיפוסי.

בחירת Appropriate Hardware

(הבחירה הראשונה היא בין שבבי צ'יפס ייעודיים, SDRs, או מחדש מודולי Wi-Fi. עבור כוח נמוך, מערכות בעלות נמוכה, טרמינלים FSK ייעודיים בלהקות ISM (למשל, 433 MHz, 868/915 MHz) הם אידיאליים כי הם מציעים טווח מצוין באמצעות חדירה טובה יותר של הריסות: LT2FIRD, בדרך כלל, אך לא ניתן ל-HLT2FV.

« « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « «

ברגע שחומרה נבחרת, הצעד הבא הוא תכנון תדירות.בשיקום אסון, זה נפוץ לפעול בלהקות תדר ללא רישיון המוכרות בעולם, כגון להקות ISM ב 915 MHz (אמריקה) או 868 MHz (אירופה), עם זאת, תיאום עם ניהול חירום מקומי וספקטרום הרגולטורים הוא חיוני כדי למנוע התערבות עם תשתיות קריטיות.

סינכרון ותזמון

סטיות Mesh חייבות לשמור על סינכרוניזציה רופפת כדי להימנע מהתנגשויות.פרוטוקולים רבים משתמשים בסנסציה מספרית גישה עם הימנעות התנגשות (CSMA/CA) בשכבה בקרת גישה בינונית (MAC) FSK אינו דורש באופן מהותי תזמון מדויק, ולכן יישום תוכנית פשוטה TDMA (זמן רב גישה) יכול לשפר באמצעות ספוט.

תיקון שגיאות וביטול

גם עם החוסן של FSK, שגיאות יתרחשו במגיפה חמורה או בגשם כבד, הוספת תיקון שגיאה קדימה (FEC) קודים כמו FLT:0Reed-SolomonigFLT 1 או FLT:2ConvolutionalcodesFLT 3: יכול להפחית את הצורך בגיעת נתונים קצרים, לשיפור קל של CRC (Randic) עשוי להוסיף מחדש פרוטוקולים אוטומטיים יותר.

יישומים אמיתיים ומקריות

רשתות ה-FSK מבוססות-רשתות הן לא תיאורטיות; הן הוצבו בתשובות אסון בפועל ובאימוני שדה.דוגמה בולטת אחת היא השימוש ב-FLT:0off-the-shelf mesh RadiosevolveFLT:1 על ידי שירות החירום רדיו חובבני רדיו (ARES) במהלך הוריקן בפורטו ריקו, הקימו רשת של 915 MSK רדיו המספקת דוחות דוא"ל ואוויריים במשך שבועות שבהם הופעלו על ידי לוח זמנים של שירות סולאריים.

מקרה נוסף הוא רשת התקשורת של Mesh (WMECN)BuildFLT:1 שפותחה על ידי חוקרים מאוניברסיטת קליפורניה.שימוש במודולציה FSK ב-2.4 GHz, הם יצרו ערכת ניידת שמתאימה לשני תרמילים.

פרויקט קוד פתוח כגון FLT:0 [FreifunkveFLT:1] ו- (FLT:2Broadband-HamnetveFLT 3 (BBHN) מנף גם FSK או FSK-derived Modulation for ad-hoc. BBHN, במיוחד, משתמש ב- 802.11 Wi-Fi כדי ליישם רשת של תדרים חובבים אלה מופעלים תחת רשת של רשתות FSK.

אתגרים ואסטרטגיות מייגציה

אין טכנולוגיה ללא מגבלות, יישום רשתות מרשיעות אסון מציג כמה אתגרים שיש לטפל בהם.

מוגבל Bandwidth ו-Data Rate

FSK הוא לא המודולציה היעילה ביותר של ספקטרום פשוט בינארי FSK דורש רוחב פס בערך שווה פי שניים קצב ה bit בתוספת סטייה תדירות, אשר יכול להיות מוגזם עבור נתונים במהירות גבוהה כמו וידאו.בהחלמה אסון, עם זאת, רוב התנועה מורכבת הודעות טקסט, דוחות מיקום, ודימויים ברזולוציה נמוכה - אשר כל אלה מתאימים בתוך יכולות הנתונים של FSK של 100bps או פחות של ערוצים, אבל הם יכולים להתאים את המורכבות של מערכת גבוהה יותר.

התערבות של משתמשים אחרים

להקות ISM לא מורשה צפופות.באסון, קבוצות רבות יכולות לנסות בו זמנית להשתמש באותם תדרים, מה שמוביל להתנגשויות.אסטרטגיות של מייגציה כוללות שימוש ב-FLT:0דינמית תדירות בחירה (DFS)BuildFLT:1 כדי לחוש הפרעה והופ לערוצים נקיים, והפעלה של טכניקות ספקטרום התפשטות כמו הפחתת תדירות (FHSS) בשילוב עם FHK (g) כבר בשימוש.

סקלאה

ככל שמספר הצמתים גדל, כך נדרש השליטה על פרוטוקולים מתפתלים (הערוצים הצרים של FSK) כדי להפחית את הצפיות, אך עיצוב זהיר של שכבת ה- MAC.Clustering - איסוף צמתים לתוך תאים מקומיים עם כמה צללים הפועלים כשערים - יכול להפחית את הפחתת פני השטח ולשפר את יכולת הדרגתית של כמה פרוטוקולים להשתמש:0histerirdiceral, אפילו עם מאות LTeral, אפילו 1-Teral, אפילו כדי לשמור על פני רשת 1-Teral, אפילו כדי לשמור על פני השטח של .

כיוונים עתידיים

תפקיד FSK ברשתות מכ"ד אסון יתפתח כטכנולוגיות חדשות.אחד האזור המבטיח הוא שילוב של FLT:0cognitive RadioveFLT:1 עקרונות, שבו nodes חש באופן אוטונומי את הספקטרום ולתאים את המודולציה שלהם, תדירות וכוח כדי לייעל את ביצועי המחשב.

(ב) אינטגרציה (IoT) אינטגרלית:1 חיישנים רבים אסון - מדפי שיט, גלאי סיסמי, לפקחי איכות אוויר - כבר להשתמש ב- FSK מבוסס LoRaWAN. על ידי שפיכת LoRaWAN נקודות קצה לתוך רשת של Ish, המשיבים יכולים לאחד זרמי נתונים ללא הוספת תשתיות חדשות.

לבסוף, ההתקדמות בטכנולוגיית סוללות וקצירת אנרגיה (למשל, גנרטורים ⁇ מצעדים) תאפשר לבלוטות מלשי להישאר מבצעיות במשך שבועות או חודשים, מה שהופך את רשתות האפר מבוססות FSK לחלק קבוע של מוכנות אסון קהילתי ולא תיקון זמני.

מסקנה

יישום FSK ברשתות אלחוטיות מספק הוכחה, עמוד השדרה התקשורתי מחדש עבור התאוששות אסון.החזקות שלה נגד רעש, צריכת חשמל נמוכה, וקלות יישום להפוך אותו לבחירה מעשית כאשר כל שנייה נחשב לאתגרים כגון רוחב פס מוגבל והתערבות קיימים, הם יכולים להיות מנוהל ביעילות באמצעות גמישות, תיקון הסתגלות ועיצוב רשת מתחשב.

(ב) [קרא]: [ה], [ה], [ה], [ה], [ה],] ויקרא [ה], [ה],], [ה],] ויקרא [ה'], ו[ה], [ה], [ה], [ה], [ה]ה'], [ה']']']']'''''''''']'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''