Giriş: Spectrum Maddeleri Afet İletişiminde Neden Yayılır

Doğal afetler sırasında, endüstriyel kazalar veya büyük ölçekli acil durumlar, geleneksel iletişim ağları genellikle geleneksel radyo bağlantılarının kritik zayıf yönlerine hitap eder: müdahale, rektörler ve sınırlı bantlar ve etkilenen topluluklar, bu sistemler, durumu daha yüksek esneklik, güvenlik ve güvenilirlik sağlar.Bu makale, geniş bir acil durum yöntemlerin temel prensiplerini araştırır ve pratik bir şekilde, doğrulayıcı, doğrulayıcı, ealar için doğrulayıcılar ve sınırlı bir dönüşüm teknikleri ile ilgili verileri geliştirir.

Spectrum Teknolojisi Nedir?

Signal spektrumu, sinyalin kasıtlı olarak çok daha geniş bir bant genişliğine yayılması için gereken bir ileti yöntemidir.In the World War II to Oppoming and Interception, the technology has been accepted for sivil use in Wi-Fi, Bluetooth, GPS ve hücresel ağlar.In the context of disaster recovery, the spektrum offers three basic benefits: 2019-04-1D:0Contly response to kasıtlı and unintentional response)[Dönetici olmayan müdahale için kullanılabilir.

Anahtar fikir, bu yolla yapılan güç geniş bir frekans aralığında dağıtılır, bu nedenle sinyal, yazar olmayan alıcılara düşük seviyeli gürültü olarak görünür.Sadece tam yayılma kodu veya frekansın yukarı modelinin orijinal verileri geri kazanabileceğini bilen bir alıcıdır.Bu, afet bölgesinde faaliyet gösteren acil iletişim sistemleri için doğal bir seçim, hasar görmüş güç hatları, taşınabilir jeneratörler ve diğer radyolar yüksek elektromanyetik gürültü seviyeleri yaratır.

Temel bir konsept, akrepT:0) İşleme kazancı ) Bu, bu, orijinal bilgi bant genişliğine doğru giden bant genişliğine doğrudan bağlantı sağlar. Yüksek işlem, müdahale ve daha iyi sağlamlığa daha fazla bağışıklığa doğrudan tercüme eder.

Türler Tel Spectrum Teknikleri

Üç ana yay spektrumu yöntemi felaket kurtarma sistemleri ile ilgilidir: Frekans Hopping Tel (FHSS), Doğrudan Sequence spread Spectrum (DSSS), ve Hybrid kombinasyonlar.Her biri, transncy, güvenlik ve donanım karmaşıklığı açısından farklı ticaret teklifleri sunar.

Frekans Hopping Spectrum (FHSS)

FHSS, taşıyıcı frekansının hem verici hem de alıcı tarafından bilinen bir sahtekarlığa göre hızla geçiş yapar.Her bir frekansta kişi başına birkaç milisans genellikle birkaç yüz milisaniyeye kadar.Bir acil durumda, FHSS, dar bant müdahalesine karşı güçlü koruma sağlar, çünkü FHSS sistemleri sadece küçük bir miktar veri toplama ağlarını kaybeder - hata düzeltme kodları geri kalanını geri alabilir.

Örnek kullanım: Arama-ve-rescue takımları tarafından kurulan portatif ad-hoc ağları.Her takım üyesi 50-100 kanalda umut veren bir el FHSS radyosu taşır. Başka bir ekip yanlışlıkla bu kanalların birinde geçirirse bile, sadece küçük bir kısmını etkiler. FHSS aynı zamanda grubun karşısındaki sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık

Doğrudan Sequence spread Spectrum (DSSS)

DSSS, veri akışını, işlem kazancının daraltılmasına rağmen yüksek oranda yayılma kodu ile genişletir. Sonuç olarak, DSSS, düşük güçle geniş bant gürültüsüne karşı daha iyi bir direnç sağlar ve daha karmaşık senkronizasyon devrelerine aynı koddan yerel olarak üretilir.

WiFi 802.11b klasik bir DSSS uygulamasıydı ve modern varyantlar birçok sağlam alanda radyolarda ortaya çıkıyor. Acil tıbbi telemetride DSSS genellikle tercih edilir, çünkü sinyal gücü bozulma veya bina çöküşü nedeniyle sabit bir bağlantı tutabilir.

Hybrid spread Spectrum

Hibrit sistemler FHSS ve DSSS'yi birleştirir. Örneğin, bir radyo her iki frekans çeşitliliğine ve yayılmaya yönelik frekanslarda DSSS'yi kullanabilir. Bu yaklaşım özellikle dar bant ve geniş bant müdahalesinin beklendiğinde etkilidir - örneğin, ameliyat makineleri ve birden fazla radyo kaynağı ile kısmen çöktürülen bir endüstri sitesi daha sofistike donanım ve sıkı zaman senkronizasyonu talep edebilir.

Bu teknikler arasında seçim yaparken, felaket iletişim planlayıcıları belirli ortamı değerlendirmelidir: FHSS, düşük seviyeli ses iletişim için daha basit ve daha verimlidir; DSSS, drone veya sensör telemetri gibi yoğun uygulamalar için öne çıkar; ve karma çözümler yüksek değerli bir seçenek olmadığı yüksek kontrol bağlantıları için ayrılmıştır.

Afet Kurtarma Sistemlerinde Yayılması

İletişimin Değerlendirmesi İhtiyaçlara ihtiyaç duyuyor

Her felaket senaryosu eşsiz talepleri getiriyor. vahşi bir yangın, dağ arazisi boyunca geniş bir kapsama alanı gerektirebilir, kentsel bir deprem beton ve çelik üzerinden penetrasyon talep eder.Uzgunluk aralığı)[bitki olmayan sistemler için 10,9 km))[Uygunluk koşulları da değişebilir:)))))))))))) Temel sesin 10+ Mbps'den gerçek zamanlı video için gerekli olan kontrollere kadar.

Örneğin, 20 dB işleme kazancı, amatör radyo operatörleri ve rastgele gürültü kaynakları ile bir felaket bölgesi için tipik olan 1 MHz bandında 100 mW'ye kadar çıkabilir. Örneğin, 20 dB işleme kazancı, 1 MHz bandında daralan bir müdahalenin 100 mW'ye kadar aşılabilir.

Appropriate Teknolojisi Seçin

Değerlendirmeye dayanarak, teknik liderlik FHSS, DSSS veya hibrit bir yaklaşım arasında seçim yapar. Uygulamada, birçok ticari reklam, FHSS ile ses için başlatılabilir ve sonra hızlı dağıtım için, [[Dönlendirilmiş hava araçları (UAVs) ile bağlantı kurma yeteneğinin mevcut olması nedeniyle, havale sistemleri arasındaki değişim için gerekli olan değişikliklerden kaynaklanabilir.[BİLMİŞ]

Donanım Entegrasyonu Donanım Entegrasyonu

Transceivers, toz, su, aşırı sıcaklıklara karşı sağlam olmalıdır ve fiziksel şok. Ayrıca, kullanılan frekans grupları için uygun dış antenleri desteklemeli ve her zaman iyi kapsama alanı sağlar.For 2.4 GHz sistemleri için, Omniwayal dikey bağlantılar, yön Yagi veya yama antenleri genişletilirken, eğimli veya istenmeyen yönlerden müdahaleyi azaltır.

Birçok felaket kitleri şimdi hem FHSS hem de DSSS kullanan batarya geri dönüşümlü ağ düğümleri içerir. Örneğin, [[Gruplar için otomatik olarak kullanılan özel spektrum varyasyonları kullanır.). veya [[Dönetici) askeri kullanım için tasarlanmış bir elektronik ağ geçidi (örneğin, kasırgalar için tasarlanmış.Bu birimler otomatik olarak ağ bağlantılarını korumak için otomatik olarak açık frekansları kullanmayı umduğunuz özel spektrum varyasyonları kullanır.

Network Design and Topology

Arama spektrumu, bir radyonun erişiminin çok daha etkili şekilde çalışır: 0,2|mesh veya yıldız-of-mesaj topoloji). Başkaları için otomatik olarak röfüler içinde olan, tek bir radyonun erişiminin ötesine geçmek için, bir frekans umutlu desenleri, ortak bir zaman referans talep eden tüm ağların tamamına senkronize edilmelidir - genellikle GPS-disciplined osilatörler aracılığıyla elde edilir.

Ağ tasarlarken, planlayıcılar, farklı alt ağlara (örneğin, tıbbi, ateş, arama) inter-network çarpışmalarından kaçınmaları gerekir: Bilişsel radyo teknikleri de kullanılabilir: spektrum ve uyum modelleri ağır meşgul frekanslardan kaçınmak için.Bu dinamik spektrum erişim birçok modern felaket sistemi dahil etmeye başlıyor.

Test ve Geçerlilik

Gerçek bir acil durumdan önce, simülasyon altında titiz bir test zorunludur. Tablet egzersizleri, müdahalenin gerçek müdahale reddedilmesi sırasında bile mantıksal hataları tespit edebilir.Örneğin, bir ekip aynı anda sürekli bir spektrum bağlantı ve çeşitli müdahale profillerini enjekte eden bir sinyal jeneratörü ile birlikte yüksek orandaki dar bant radyoyu değerlendirebilir.Görüntüleme spektrum sistemi, müdahalenin istenen sinyalin 10 dB'nin üzerinde kullanılması durumunda bile aşağıdaki bir hata oranını sağlamalıdır.

[FONT=0]FEMA HAZUS-MH aracı) nüfus yoğunluğu ve altyapı başarısızlık senaryolarına dayanan frekans sıkışıklığı tahmin edebilir, planlamacıları dağıtımdan önce optimize etme modellerine izin verir.

Spectrum'u Afet Kurtarmasında Etkileri

Interference karşılaştırıldığında gelişmiş yeniden kullanılabilirlik

Bir felaket bölgesinde, hava dalgaları kalabalıktır: acil yayınlar, amatör radyo, hücresel sinyaller ve hasar gören ekipmandan gelen olaylı gürültü, kasırga yanıt ekiplerinden FHSS radyolarını kullanarak, analog sistemlerin aynı grupta yayılması nedeniyle tamamen tükendiğini belirtti.

Geliştirilmiş Güvenlik ve Yararlanmanın Anti-Jamming Cap tasks

Çünkü aktarma gücü ince bir şekilde yayılır, bir yazarsız alıcı sinyali sinyali kolayca tespit edemez, tek başına doğru kod olmadan demodulateye izin verin. Bu düşük olasılık (LPI) yanıtlama yerini ve içeriğini korur (örneğin, bir yayılma spektrum sinyali, reçel yayıcıya yayılan bir uyarı), spektrumu bilmek için zorlayıcıya veya tüm geniş banta karşı güç üretmesine izin verir - ikincisi taşınabilir ekipmanla pratik hale gelir.

Pasustness in Challenging Propagation Environments

Multipath fading - binalardan, araçlardan ve araziden gelen yansımalardan kaynaklanan - dar bant sistemleri için büyük bir sorun.Görünge bant sinyali birçok yolu çözüyor, çünkü alıcı onları yapıcı bir şekilde bir raki alıcı (in DSSS) kullanarak birleştirir veya sadece derinden soğumuş frekanslardan uzak durur (In FHSS). Bu özellikle şehir içi rubble veya ormanlıkta çok değerlidir.

Scalability ve Esnek Kapasite

Yeni düğümler, yeni frekans tahsislerine ihtiyaç duymadan ağa kolayca eklenebilir - örneğin, daha fazla uluslararası takım, radyoları otomatik olarak atalanmış umut verici kalıplar olabilir.

Meydanlar ve düşünceler

Daha Önce Maliyet

Özelleştirilmiş spread spektrum transceivers with full düzenleyici uyumluluk ve askeri-grad sağlamlığı basit analog veya dar bant radyoları için daha pahalıdır. Temel FHSS el 500 $ 1000, çoklu bantlı hibrit birimlerde 2.000 $ 'lık olsa da, güvenilir iletişim yaşamlarının değerine karşı tahmin edilmelidir. Grant ve hükümet finansmanı programları bu maliyetleri dengelemek için var - örneğin ABD doları:0).

Sistem Kompleksi

İşbirlikçi yayılma spektrumu RF mühendisliği, ağ senkronizasyonu ve spektrum yönetimi konularında uzman gerektirir. Küçük ajanslar bu bilgiyi yoksun bırakabilir. Eğitim programları ve akademik kurumlarla ortaklıklar yardımcı olabilir. Ayrıca, modern SDRs with user-friendly software are reduce the learning eğri; ilk yanıters can run preur configureed network with minimal training.

Güç Tüketimi

Transceivers yayý genellikle dar bantlı meslektaşlarından daha fazla güç tüketiyorlar çünkü geniş bant sinyalleri üretmek veya hızlı frekans sentezlerini yapmak zorundalar. Tipik bir FHSS radyosu 3-5 W, ancak kısa patlamalar ile, 1-2 W ile geleneksel bir radyo analogu için geçiş yapmak, bu, güneş panelleri veya yakıt şarj cihazları için düşük güç kullanarak. Bazı yeni teleskoplar özellikle de güçlendiricileri optimize etmek için yakın hale getirmek için daha kısa sürede hızlanıyor.

Düzenleme ve Spectrum Paylaşımı

Her ülke, belirli frekans gruplarında yay spektrum kullanımını düzenler - genellikle ISM grupları 915 MHz, 2.4 GHz ve 5.8 GHz'de. Sınır ötesi felaket yanıt sırasında, takımlar radyolarının yerel spektrum otoritelerine uymalarını sağlamalıdır. ”ŞUygun Radyo Birliği (IARU)).

Gerçek Dünya Örnekleri ve Future Trendleri

2010 Haiti depreminden sonra amatör radyo operatörleri FHSS ( 2.4 GHz bandında) mesajları komuta etmek için noktalı bağlantılar kurmak için kullandı.Bu örnekler, cep kuleleri tahrip edildiğinde teorik bir avantaj değil. 2019 ⁇ 'in bush yangın krizi, DSSS tabanlı ağlarını komuta etmek için kullanılan bir platform ağıydı.

İleriye bakıldığında, doğru bilgilendirici radyo ve makine öğrenimi[[DÜT:1) gerçek zamanlı spektrum algılamaya dayalı otomatik olarak, planlama yükünü daha da azaltabilecektir.TheDANFLT:2}IEEE 802.22 standart[DÜyetim) kablosuz bölgesel alan ağları için bilişsel algılayıcı algılar - a teknik doğrudan afet ağları ile bir araya gelebilir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Geniş bant teknolojisi, yüksek bant genişliğine yönelik sinyalleri yaymak ve karma yöntemlerin ortak müdahalesi, en yüksek sıcaklıklar altında kaynakları korumak için kullanılan, en iyileştirilmiş ortamlardaki uygulamaları sağlamak için güçlü bir araç haline getirir.Demek için dikkatli ihtiyaç değerlendirme, uygun teknoloji seçimi, sağlam donanım, düşünceli ağ tasarımı ve kapsamlı testler yapmak için.Daha yüksek maliyet ve karmaşık testler, en yüksek maliyet ve karmaşık yöntemler, en sonunda kaynakları kurtarma kapasitesi ile ilgili olarak, kaynakları koordine etmek için gerekli olan engeller.