Последние несколько месяцев я работал над системой связи для стратостата. И хотя в первую очередь мне бы хотелось поговорить о высокоскоростной передаче данных на Землю, в этой статье я задокументировал всё, над чем работал.

На нашем стратостате используется три передатчика: передатчик на протоколе APRS (Automatic Packet Reporting System, протокол пакетной любительской радиосвязи), авиационный транспондер ADS-B и высокоскоростной канал нисходящей передачи.

APRS





Для отслеживания стратостата на больших расстояниях мы используем APRS-передатчик, потому что здесь, в Нью-Брансуик, у нас много цифровых репитеров и I-Gate. Даже если мы не будем получать его маяки, наверняка их получит кто-то другой, и тогда можно будет просто опросить сеть APRS-IS.

Мы используем модель MicroTrak 1000. Её выбрали ещё до того, как я присоединился к проекту. Мне эта модель не нравится – было бы здорово задействовать что-то с возможностью получения пакетов, чтобы иметь простой канал восходящей связи, но это скорее придирка. Мне также не нравится, что MicroTrak 1000 работает на проприетарном ПО – я бы предпочёл что-то доступное для хакинга. Тем не менее в роли APRS-передатчика эта модель функционирует отлично.

На стороне наземной станции мы получаем от него пакеты, используя антенну Arrow II и приёмник TM-231A. Аудиосигнал передаётся на ноутбук с программой Direwolf. Для визуализации этих пакетов и пакетов, поступающих через APRS-IS, используется Xastir.

▍ Кастомное ПО


В качестве альтернативы Xastir я написал программу balloon-aprs-util. Знаю, название очень креативное :) Она прослушивает пакеты APRS, поступающие от Direwolf и APRS-IS, выводя их в терминал. Кроме того, эта программа вычисляет расстояние от наземной станции до стратостата и азимут/высоту антенны. Идея состоит в том, чтобы максимально разгрузить людей – предоставлять только полезную информацию и не более. Xastir мы используем по необходимости для получения более широкой картины.

ADS-B



Полезная нагрузка у нас большая – настолько большая, что пришлось установить на борту авиационный транспондер ADS-B. В связи с этим возникли всякие технические сложности. Вы знали, что эти устройства передают сигнал при 250 Вт? Я вот не знал! Такая высокая мощность может легко создавать помехи для бортовых систем, с чем мы и столкнулись.

Этот транспондер, по сути, является автономной единицей оборудования, как и APRS-передатчик. В этом есть смысл, поскольку ему нужна серьёзная защита от дурака. В конце концов он требует соблюдения множества установленных нормативов.

На Земле мы также декодируем пакеты ADS-B. В основном это решение используется в качестве резервного дублирования, поскольку не предоставляет никакой дополнительной информации сверх APRS-передатчика. Схема очень проста – мы используем подключённый к диполю приёмник RTL-SDR за ~$50 для получения пакетов, передаваемых в dump1090. Это, пожалуй, наиболее готовая к использованию часть всей системы – никакого кастомного ПО.

Высокоскоростной нисходящий канал связи




Именно в работу со скоростной нисходящей линией связи я вложил свои основные усилия. Целью является отправка на Землю изображений высокой чёткости в реальном времени. На мой взгляд, это очень утончённая система, но в ней также есть множество подвижных деталей.

▍ Техническая часть


Мы используем модуль RF4463F30 для передачи пакетов с частотной манипуляцией (FSK, frequency shift keying) в диапазоне 70 см при мощности 1 Вт. Эти пакеты кодируются в формате LDPC (low-density parity-check code, код с низкой плотностью проверок на чётность). На Земле мы получаем их с помощью приёмника SDRPlay. Конечно, можно было взять ещё один RF4463F30 – он явно дешевле – но у него ниже чувствительность, и с ним не получится использовать программное декодирование битов. Один только он забрал бы на себя 6 дБ от нашего бюджета канала связи – точно не вариант.

SDRPlay подключён к 70 см сегменту антенны Arrow II, то есть нам нужно направить только одну антенну для работы APRS и скоростного нисходящего канала.

Эта система способна передавать до 500 Кбит/с в чистую или около 350 Кбит/с с учётом накладных издержек (в основном кодирования LDPC). Этой скорости достаточно для отправки высокоточных изображений всего за несколько секунд.

Изначально задумывалась прямая связь с RF4463 при помощи Pi Zero. К сожалению, его крохотный буфер объёмом 129 байт при 500 Кбит/с опустошается каждые несколько миллисекунд. Я выяснил, что при такой скорости передачи Pi не поспевает и иногда теряет пакеты, а его процессор оказывается постоянно загружен на 100%.

Изначальный дизайн платы. Трансивер RF4463 – металлический прямоугольник – подключён напрямую к Pi. Взаимодействие между ними происходит через SPI

Решением стала установка между Pi и RF4463 микросхемы STM32F411. По сути, она выступает в качестве огромного буфера – Pi передаёт данные STM32 пачками через UART, а STM32 отвечает за их последующую передачу RF4463 через SPI. Это супернадёжная схема, которая обеспечивает загрузку процессора Pi всего на несколько процентов. Честно говоря, я уверен, что STM32F411 – это перебор. Как только я разберусь с DMA (direct memory access, прямой доступ к памяти), то обязательно подберу микросхему попроще. В будущей ревизии печатной платы я избавлюсь от дочерней платы и добавлю микроконтроллер. Учтите, это всего лишь прототип.


А вот и новая плата. Я изменил цвет и добавил микроконтроллер. Для тестирования я использую Raspberry Pi первого поколения, но в полезной нагрузке мы задействуем Pi Zero.

Вам может стать интересно, зачем на плате место под второй RF4463. Идея состоит в том, чтобы при необходимости использовать вариант на 33 см для восходящего канала связи. Пока же у нас есть другая система для отправки команд. Ввиду большой массы полезной нагрузки нам необходим способ удалённого завершения миссии (то есть взрыва стратостата). Это основная причина для реализации восходящего канала.

▍ Программное обеспечение (полезная нагрузка)


Теперь поговорим о ПО. Почти все части этой системы коммуникации, по крайней мере на стороне полезной нагрузки, написал я. Состоит она из следующих компонентов:

  • balloon-tx-monolith – выполняется на Pi Zero. Эта программа отвечает за выбор изображений для отправки, генерацию пакетов (включая кодирование LDPC), отправку их по UART и мониторинг температуры RF4463 (соответствующие данные также передаются по нисходящему каналу). Здесь используется очень простой протокол UART, который также включает восстановление на случай потери байта данных или добавления ошибочного. В противном случае конечный автомат STM32 оказался бы неточен.
  • pi-transceiver-firmware – выполняется на STM32. Сначала эта прошивка устанавливает для RF4463 правильную конфигурацию. Затем она начинает прослушивать поступление пакетов по UART для их отправки RF4463 (естественно, с буферизацией). Эта программа довольно проста и даже не понимает пакеты, которые передаёт. Она также получает информацию о температуре RF4463 и отправляет её Pi по UART.
  • rf4463-lib – библиотека Rust, которую я написал для взаимодействия с RF4463. Технически она будет работать с любыми трансиверами Si4463, на которых основан RF4463. Сейчас она выполняется на STM32, но раньше я запускал её на Pi.

▍ Программное обеспечение (Земля)



ПО наземной станции. Слева фото, а справа графики отладки и логи состояний

На Земле я использую свой форк проекта Wenet. Заставить эту систему работать оказалось сложнее, чем я ожидал. На пути от RTL-SDR к SDRPlay возникло немало проблем, связанных с пропускной способностью. Мне также пришлось избавиться от дефрейминга на RS-232 – передатчик Wenet работает посредством программной эмуляции (bit-banging) Si4463, что вносит издержки, которые необходимо устранять на стороне получения. Я внёс и другие небольшие изменения, но эти два были самыми значительными.

Хочется выразить огромную благодарность всем, кто работал над Wenet – это реальная жемчужина опенсорса, и она послужила прекрасной отправной точкой для всей системы. Единственное, что мне не нравится в SDRPlay – это то, что у него проприетарный драйвер. Если бы я знал об этом изначально, то купил бы что-то другое.

Дальнейшие шаги


Все эти системы совершат свой первый полёт 17 июня 2023 года (оригинал статьи был опубликован 13 июня). Больше всего у меня вызывает восхищение то, как работает высокоскоростной канал нисходящей связи, особенно на дальних расстояниях.

Я также планирую запустить собственный стратостат, уже вне текущей команды. Он будет намного меньше и включать в себя высокоскоростной канал связи с Землёй, Pi Zero, камеру и GPS. Я хочу немного переписать ПО, чтобы данные GPS отправлялись по нисходящему каналу, а не через отдельный передатчик.

Надеюсь, что другие любители, интересующиеся запуском стратостатов, найдут моё ПО или аппаратное обеспечение полезным. Если программу balloon-tx-monolith доработать, то скорости в 500 Кбит/с должно быть достаточно для поддержания видеопотока среднего качества в реальном времени. Кстати говоря, думаю, эта система вполне подошла бы роботу или квадрокоптеру, так что впереди у меня ещё много интересных задач.

Выиграй телескоп и другие призы в космическом квизе от RUVDS. Поехали? ????

Комментарии (54)


  1. aik
    02.07.2023 10:11
    +10

    Взять с собой запас флэшек, записывать инфу на флэшку, флэшку скидывать вниз. Тогда можно за несколько секунд будет передать на землю (или на воду) несколько гигабайт данных. :)


    Но это не в реальном времени получится, конечно.


    1. Demonter
      02.07.2023 10:11
      +16

      Ну раньше так спутники-шпионы функционировали - фотографировали земную поверхность на фотопленку, и при проходе над своей территорией отснятые пленки отправлялись вниз на спускаемом аппарате. Тоже плотность передачи данных была ого-го.


    1. Actaeon
      02.07.2023 10:11
      +2

      А затем чекисты с собаками ищут её по диким горам, дремучим лесам и частным домовладениям ...


      1. aik
        02.07.2023 10:11
        +3

        Ну это уже второй вопрос. Я же про передачу информации, а не про приём. :)


        1. Didimus
          02.07.2023 10:11
          +10

          На моей стороне все ушло (с)


          1. loginoffvich
            02.07.2023 10:11

            simplex protocol


    1. nronnie
      02.07.2023 10:11
      +7

      Ну, смех-смехом, а у нас году так в 2007-2008 была ситуация, когда время от времени надо было из другого города передавать полный бекап БД, и получалось, что быстрее и проще записывать его на переносной диск и сажать человека с ним на самолет :)


      1. aik
        02.07.2023 10:11
        +1

        Так флоппинет — это очень давнее изобретение. Была ещё байка на тему пропускной способности автомобиля, груженого жесткими дисками.


        Ну и появление новых фильмов, игрушек и софта в провинциальных локалках до того, как стали доступны массовые безлимиты выглядело как "съездил в столицу с жестким диском, привёз много новинок".


        1. ZekaVasch
          02.07.2023 10:11

          У амазона есть такая услуга обмена данными с цодом и клиентом. В виде грузовика с носителями


      1. Samid777
        02.07.2023 10:11
        +2

        Во время царствования диалапа, была интересная услуга. Те, к кого был доступ к хорошему интернет каналу предлагали скачать большой файл по вашей ссылке из интернета, записать его на диск и отправить в любую точку России. Сам я такой услугой не воспользовался, но страничка на всякий случай у меня была в закладках.


        1. inakrin
          02.07.2023 10:11
          +2

          Охх. Во времена царствования диалапа провайдер предоставлял бесплатный емейл с бесплатным трафиком до сервера. Я арендовал впс с безлимитным трафиком, написал программу, которая скачивал торренты, резала их на кусочки, отправляла на емейл провайдера, а дома уже крутилась программа, которая скачивала кусочки через pop3 и собирала в конечный файл. Уверен, что это, кстати не нарушало никакую букву соглашения с провайдером в то время. Умел бы я тогда в бизнес...


          1. aik
            02.07.2023 10:11
            +1

            Во времена царствования диалапа

            Торрентов ещё не было по-моему.
            Они где-то после массового внедрения adsl пошли в народ.


            Умел бы я тогда в бизнес...

            Сервисы web2mail и ftp2mail лично я очень активно использовал, ибо почта у нас тоже была безлимитная.


            1. NutsUnderline
              02.07.2023 10:11

              конфигурировать VPS по диалапу тоже наверное еще та затея, и это если так же не задаваться вопросом - а были ли в те времена VPS


              1. aik
                02.07.2023 10:11

                Может и были, кто его знает.
                Но вот конфигурировать unix-хост по дайлапу не особо страшно — всё же текстовая консоль не так много трафика гоняет. Там основная беда была в том, что из-за длинных пингов страдала интерактивность.
                То есть редактировать что-то непосредственно на сервере было не особо удобно, проще было скачивать к себе, менять и закачивать обратно.
                Ну и всякие страшные однострочники оттуда же растут — одну команду на сервер отправил и она там делается.
                А чтобы не бояться разрывов, был придуман screen


                1. NutsUnderline
                  02.07.2023 10:11

                  Даже с учетом этого, был же учет времени а не байтов. Все команды наизусть если только и набивать как машинистка, иначе время-деньги улетят. а если надо сперва почитать про то что вводится и какие ошибки возникают? (я бы добавил - погуглить, но это отдельный вопрос)


                  1. aik
                    02.07.2023 10:11

                    был же учет времени а не байтов

                    В моих краях всегда учёт трафика был, а не времени, даже не модемах. Это потом РТК (Яртелеком тогда) пришел — у них какое-то время была повремёнка. Но там были свои приколы, потому к ним народ массово пошел только тогда, когда ADSL начали внедрять.


                    Ну и всё же цены на повремёнку были не ужас-ужас (если, конечно, вы не через мобильник с CSD пытались работать).


                    . Все команды наизусть если только и набивать как машинистка, иначе время-деньги улетят.

                    Ну так заранее набрать в блокноте и копипастить в терминалку.


                    а если надо сперва почитать про то что вводится

                    Так сперва почитал, а только потом пошел вводить. А не параллельно.
                    Ну и как уже сказал, была полезная программа screen — можно было с её помощью подключаться, писать команду, отключаться — а потом возвращаться в ту же сессию. И читать результаты выполнения команды.


                    1. konst90
                      02.07.2023 10:11

                      В моих краях всегда учёт трафика был, а не времени, даже не модемах.

                      Учёт времени был у телефонистов. Безлимитные тарифы на звонки появились не сразу, при этом входящие не тарифицировались. У некоторых интернет-провайдеров была опция обратного звонка - модем отправлял запрос, через минуту с оборудования провайдера приходил ответный звонок, и модем "снимал трубку". При этом надо было кричать на всю квартиру "Интернет!", чтобы кто-нибудь из домашних не успел раньше модема.


                      1. aik
                        02.07.2023 10:11

                        Ну, к тому времени, когда пошел учёт времени у телефонистов, уже начал и ADSL внедряться — без безлимитов ещё, правда, и GPRS/EDGE уже был. Тогда популярной связкой был асинхронный спутник, типа НТВ-интернета, когда аплинк через сотовый, а скачивание через тарелку.


                        Да и сами телефонисты тоже интернет раздавали, тогда вопрос двойной оплаты времени не стоял.


    1. voldemar_d
      02.07.2023 10:11
      +4

      Не могу найти исходный текст истории, чтобы просто дать ссылку. Читал когда-то, что лет 20 назад в какой-то российской деревне был единственный компьютер с принтером в кабинете информатики. Вся деревня пользовалась им, чтобы обмениваться электронной почтой с друзьями, знакомыми, а то и детьми, уехавшими куда-нибудь в США. Хотя в деревне не было ни сотовой связи, ни интернета, даже через модем по телефону (проводного телефона тоже не было). И пользоваться компьютером жители деревни не умели. Спрашивается, как такое возможно?

      Сначала жители деревни через обычные, бумажные письма узнавали адрес электронной почты. Потом писали на бумаге тексты писем. Приносили их учителю информатики вместе с адресом, он в свободное время набивал их в почтовом клиенте, нажимал "Отправить", и письма ложились в "Исходящие". Раз в несколько дней из райцентра приезжал почтальон на мотоцикле. Пока он раздавал и принимал обычную бумажную корреспонденцию, подключенный к питанию привезенный с собой компьютер обменивался почтой со школьным компьютером (детали этого процесса не помню - вроде бы, чуть ли не через вай-файную точку доступа). Письма из исходящих уходили в компьютер почтальона, а обратно принимались письма от далеких родственников. Учитель информатики их распечатывал и в бумажном виде раздавал адресатам в деревне, которые в этот день приходили в школу толпой.

      Почтальон, соответственно, когда со своим компьютером приезжал в райцентр, где уже был интернет, подключал к нему свой компьютер, чтобы процесс отправки писем в большой мир завершился.

      Не знаю, байка или нет - как говорится, за что купил, за то продаю.


      1. aik
        02.07.2023 10:11
        +2

        Технически возможно, но вот на счёт беспроводного обмена с почтальоном как-то не верится. Скорее ему дискетку отдавали с письмами. Я помню, что были даже почтовые сервера, которые под подобный способ передачи данных затачивались.


        А так — в плане написания писем на бумаге, затем набора их, отправки и распечатки ответов — мы в начале девяностых в школе переписывались с иностранцами, немцами и американцами.


        1. NutsUnderline
          02.07.2023 10:11

          сколь я помню на почтах была некая услуга связанная с распечаткой и электронной почтой, возможно это оно


          1. aik
            02.07.2023 10:11
            +1

            Я помню что-то такое у почты РФ, но это условно недавнее. А начале девяностых ничего такого не было, а в городе был один модем на 2400, через который и общались. В том числе и в реальном времени устраивали "телемосты", чятились в чятике с иностранцами.


      1. Nedder
        02.07.2023 10:11

        Это похоже на технологию передачи данных по FIDO от floppy-point к ноде - компьютеру с доступом в сеть. Если у человека был компьютер, но не было телефонной линии и возможности позвонить модемом, он мог поставить программу для FIDO и запаковывать свои письма и ответы в конференции в файл и потом передавать с помощью дискеты сам или через кого-то своему боссу/ноде. У моего босса в FIDO был один такой floppy-point. Он жил в селе, каждый день приезжал на электричке в город и передавал данные дискетой, а на следующий день получал ответы также на той же дискете.

        В FIDO худо-бедно работал шлюз из FIDO на нормальную почту Email (пользователь получал емейл типа vasya.pupkin@f128.n5030.z2.fidonet.org) и можно было отправлять письма на емейл через FIDO и получать обратно ответы. Работало это не всегда хорошо, но худо-бедно функционировало.


  1. ZEvS_Poisk
    02.07.2023 10:11
    +1

    А какие Вы используете антенны? Если сделать направленные, то можно ещё до 10дб выжать.
    Да, Arrow ii я видел, но что это из себя представляет?


    1. mordo445
      02.07.2023 10:11
      +1

      Это Уда-Яги UHF совмещенная с VHF дипольным массивом, первая в выдаче гугл кстати. Двухдиапазонная, направленная, но автор антенны весьма много пишет о том, что он думает об измерении и сравнении усиления антенн, но замеров или результатов расчета на эту антенну не приводит, хитрец.


      1. ZEvS_Poisk
        02.07.2023 10:11

        Ок. Хотя я бы, антенну Харченко сделал бы...


        1. Astroscope
          02.07.2023 10:11

          Хотя я бы, антенну Харченко сделал бы...

          А в чем преимущество в данном частном случае?


          1. ZEvS_Poisk
            02.07.2023 10:11

            Ну, у Харченко усиление объективно больше чем у Яги. Сама антенна проще в изготовлении и почти не нуждается в настройке. Хорошо согласуется. Легче-компактнее.


            1. Astroscope
              02.07.2023 10:11
              +1

              Ну, у Харченко усиление объективно больше чем у Яги.

              Конечно. Biquad antenna - это по сути стек из двух Yagi. Пусть межстековое расстояние не оптимально, т.к. устанавливается активным элементом, но разница приемлема, тем более что не требуется фазирование - оно обеспечивается конструкцией активного элемента. При равной длине бума (неграмотно, но наглядно: при равном количестве директоров) КНД ("усиление") естественно будет выше.

              Сама антенна проще в изготовлении и почти не нуждается в настройке.

              Практически нет. Настройка директорных антенн практически невозможна. Или все элементы отрезаны правильно и реальная антенна точно повторяет расчетную модель, или материал в утиль. Более широкополосные модели толерантнее к погрешностям изготовления, чисто практически это большое преимущество для самоделок, тогда как фабричные конструкции с высокой повторяемостью могли бы использовать более эффективные модели, но на практике обычно наоборот - фабричные антенны имеют надежный запас из-за особенностей модели, а самодельщики нередко пытаются выдушить доли децибела, рискуя ошибиться и промахнуться.

              Хорошо согласуется.

              Ну, требования рамок к симметрированию на самом деле немного ниже, чем у линейных вибраторов.

              Легче-компактнее.

              Вообще нет. Biquad - это стек из двух антенн, то есть механически это две разные однодиапазонные антенны, а электрически - одна единая, то есть таких понадобится две и каждую крутить. Упомянутая Arrow - наоборот, элетрически это две разных антенны еще и на разные диапазоны (см. статью, это востребовано), зато механически - одна. Для конкретной задачи пара независимых антенн на одном буме, которой при необходимости легко управляться, держа ее в одной руке и направляя просто по приблизительному максимуму сигнала, если недоступно поворотное устройство, на мой взгляд несопоставимо лучше.


    1. Astroscope
      02.07.2023 10:11

      Да, Arrow ii я видел, но что это из себя представляет?

      Это электрически две вообще разные антенны, а механически одна единая. Такого типа антенны, фабричные и самодельные, хорошо показывают себя по радиолюбительским спутникам. Стратостат в этом смысле "лайт-спутник". :)


  1. Didimus
    02.07.2023 10:11

    Не понял, что мешает выпустить километровый шнур-антенну?


    1. ZEvS_Poisk
      02.07.2023 10:11

      Наверное грузоподъемность.


      1. Didimus
        02.07.2023 10:11

        Километр проволоки несколько килограммов весит


    1. Astroscope
      02.07.2023 10:11

      Не понял, что мешает выпустить километровый шнур-антенну?

      Лучше сразу оптоволокно, чтобы ширина канала была как надо. :)


    1. Gutt
      02.07.2023 10:11

      Зачем километровая антенна на 433 МГц?


      1. Didimus
        02.07.2023 10:11

        Для длинных волн, вестимо. Проблем со связью не будет


        1. Astroscope
          02.07.2023 10:11

          Так на прием такая же километровая антенна нужна, иначе эффективность будет лишь незначительно больше нуля. Это же не радиовещание, где прием на почти ничто возможен за счет десятков-сотен киловатт передатчика.


          1. Didimus
            02.07.2023 10:11

            Ну а в чем проблема? С арктическими экспедициями так связь держали и норм


            1. Astroscope
              02.07.2023 10:11

              Кабель питания с земли тяжелый, стратостат его не удержит при сколь-нибудь заметной длине (высоте от земли).


            1. Astroscope
              02.07.2023 10:11
              +1

              Вдогонку чуть развернутее отвечу.

              Ну а в чем проблема?

              В питании передатчика и в габаритах антенны приемника. Вы про "десятки-сотни киловатт" в моем предыдущем комментарии не заметили? Это не для красного словца, а реалии радиовещания с его зарождения и до сегодня включительно. Как вы подадите необходимое питание на аэростат при том, что передатчики такой мощности довольно тяжелы и сами по себе, и потребное им принудительное охлаждение как неотъемлемый, скажем так, аксессуар.

              С арктическими экспедициями так связь держали и норм

              Отличный пример, разберем его по пунктам.

              • Связь с арктическими станциями осуществлялась на коротких волнах из-за их способности, в определенных условиях, отражаться от слоев Хэвисайда, обеспечивая загоризонтную радиосвязь вплоть до многократного кругосветного радиоэхо - явление путь и редкое, но в целом не невозможное.

              • "Определенные условия" из пункта выше - это как минимум MUF, прогнозируемая, но более чем изменчивая величина, отсекающая лишь небольшую часть от формально всех коротких волн, что есть в природе. С другой стороны частотного диапазона нас могут отсечь потери в слоях Хэвисайда, делающие радиосвязь практически невозможной на частотах ниже какого-то прогнозируемого и изменчивого значения. Остается всего ничего, чем можно воспользоваться в конкретный момент времени для конкретной пары корреспондентов.

              • Связь с арктическим экспедициями преимущественно осуществлялась т.н. азбукой Морзе (радиотелеграф, CW). В хороших условиях опытные телеграфисты могут принимать тридцать и даже сильно более слов в минуту, но для телеграфистов со стажем или способностями поменьше, а также в условиях похуже, скорости, соответственно, ниже. Мне трудно пересчитать широтно-имульсную манипуляцию в привычные сегодня биты в секунду, может быть вы предложите какой-то вариант, а пока примем за порядковую оценку, что скорость в тридцать слов в минуту равна двадцати пяти битам в секунду, как результат пересчета "точек", "тире" и нормированных пауз между ними. Не байтам и не килобайтам, вы все правильно поняли. И это без FEC.

              • Рассуждения о приеме радиотелеграфа автоматическим устройством или, в частности, программным декодером, прекрасны, но разбиваются о реальность - надежный автоматический прием возможен лишь при существенно большем SNR, чем может на слух принять опытный оператор. Ждем CW-декодеров с блокчнйном AI, возможно результативность декодирования повысится для осмысленного текста, хотя вряд ли для случайного набора символов. С осмысленным текстом тоже проблемы, т.к. телеграфисты используют сокращения - частично стандартные и безусловные, частично понятные лишь из контекста, но тут AI может показать себя более-менее неплохо, предполагаю. Случайные знаки, которыми можно передавать изображения, телеметрию или вообще что угодно, все же труднее принять безошибочно.

              • Связь с арктическими экспедициями в принципе возможна и телефоном (голосом). Покуда голос занимает более широкую полосу, чем телеграфные посылки, используя голосовую полосу для модуляции/демодуляции данных скорость можно увеличить, но правда одновременно с расширением полосы растут и шумы. Противодействовать росту шумов можно увеличением мощности, что неплохо для стационарных или установленных на крупном транспорте передатчиков, но не очень хорошо подходит для аэростата (точнее вообще не подходит, но не будем пока о грустном), а также увеличением, часто многократным, избыточности, и усилением FEC, в результате чего сырой поток оказывается сильно больше кодируемых/декодируемых данных. Надежность связи увеличивается до приемлемой, скорость не растет.

              Хозяйке на заметку. Формально весь диапазон коротких волн с миллионами работающих там вещательных, коммерческих, служебных и военных передатчиков занимает 27MHz - от 3MHz, потому что ниже средние и длинные волны, и до 30MHz, потому что выше метровый диапазон УКВ. Вот эти вот передатчики, что уже там есть и работают законно, никуда не денутся, но даже если бы и делись, то это меньше, чем один 40MHz канал WiFi. Но мы помним про MUF, потери - у нас может остаться несколько пригодных в конкретном случае мегагерц, да пусть и десять, допустим. В этих гипотетических десяти мегагерцах условия распространения будут сильно варьироваться, будут фединги, интерференция, много всего радостного и интересного, что не позволит утилизировать эту гипотетическую полосу так, как кажется со стороны.


  1. j_aleks
    02.07.2023 10:11

    а чем "кормите" весь объем нагрузки, там, наверху... и на сколько хватает энергетики...


  1. buldo
    02.07.2023 10:11

    Интересно, какая дальность получается. А то с помощью WiFi broadcast можно несколько мегабит вытянуть на несколько десятков км


  1. rovid
    02.07.2023 10:11

    А почему не выбрали для передачи "вниз" более высокочастотные каналы? У моделистов дальнолетчиков в основном используются 1,2 и 5,8 ГГц. И для этих диапазонов полно готовых решений


    1. Didimus
      02.07.2023 10:11

      Можно привлечь лишнее внимание


      1. NutsUnderline
        02.07.2023 10:11

        интересно чье?


        1. Didimus
          02.07.2023 10:11

          ПВО


    1. yakov_cyb
      02.07.2023 10:11

      Под спутники и стратостаты выделены определенные частоты, согласованные на международном уровне, их можно посмотреть в радиочастотном плане.Нельзя просто так взять и передавать телеметрию, там где хочешь.


    1. X3_Shim
      02.07.2023 10:11

      5.8 для больших расстояний в FPV меньше используется. Чаще 1.2.


  1. NutsUnderline
    02.07.2023 10:11

    Прием телеметрии со всяких метеозондов летучих, а так же и других ездящих и плавающих и летающих объектов, да и спутников - очень обширная развлекуха, есть много сайтов где различные виды телеметрии отображаются на картах в реальном времени. Много разных протоколов и модуляций используется, и тут представлен какой то довольно неуклюжий вариант, аж малина не справляется

    LoRa для этих дел все более популярна становится.


    1. rovid
      02.07.2023 10:11
      +1

      LoRa прекрасный вариант, помехоустойчивый, позволяет принимать синалы значительно ниже уровня шума, но он медленный. У него даже в стандарте скорость зашита 2,4 кбит и все рассказы о большой дальности именно на этой скорости. 500 кбит обозначенные в статье на нем ника не сделать. телеметрия и ничего больше. Хотя вояджеры передают фотки на еще более низких скоростях.


      1. NutsUnderline
        02.07.2023 10:11

        Не знаю про какой такой стандарт идет речь, но вообще то чипы LoRa "подбором" параметров работают на скорости до 100к, естественно зависит от расстояния. Под телеметрией я подразумевал GPS и заряд батареи, в большинстве случаев только это и передается.

        Сравнение надо вести с учетом мощности и размеров антенны. для LoRa за типовую принимается довольно небольшая антенна, типовая мощность тоже небольшая, добивается дополнительными усилителями.

        В статье указана мощность 1Вт, но непонятно о каком расстоянии идет речь. на github для Wenet указан рекорд дальности 480km но для скорости 115к и со здоровущей антенной.


  1. virt50
    02.07.2023 10:11

    Даже и у нас APRS немножко живет http://russia.aprs2.net:14501/


    1. NutsUnderline
      02.07.2023 10:11

      https://sondehub.org/ здесь конкретно метеозонды, а так же машины любителей их найти


  1. yakov_cyb
    02.07.2023 10:11

    Делал радиоканал на модулях HC-12(Si4463), со штатной скоростью 115200 , подключал их к DIR-320 через переходник USB-TTL и устанавливал PPP соединение, скорость конечно низкая, но зато tcp/ip передача данных. Даже сайты открывались, медленно но верно. На таких скоростях очень хорошо было видно, кто заботится об оптимизации своих сайтов , а кто нет. Далее хотел как автор сделать 500кбит/с, но надо было переписать прошивку, к сожалению руки не дошли