론자

RONJA
값싼 루페 렌즈를 단 하나의 하이라이트 LED는 DVD 품질의 비디오를 이웃에 스트리밍할 수 있는 밝은 좁은[1] 빔을 만들어낸다. 몇 걸음 비켜서면 좁은 대들보가 보이지 않게 된다.
직경 130mm(5인치)의 렌즈를 장착한 트위브라이트 론자(Twibright Ronja)는 가시 적색 조명을 사용하여 1205m(0.75mi), 최대 범위 1300m(0.81mi), HPWT-BD00-E4000 전송 LED로 작동한다. 체코 공화국의 옥상에 사용자들과 함께 설치.[2][3]
분홍색 고무 블록이 미리 탑재된 볼트 3개는 기어비 1:300으로 광학 헤드 방향을 미세하게 조절할 수 있다.[1] 우측의 볼트는 광학 헤드를 거의 모든 방향으로 향하게 하는 대략적인 조정 메커니즘의 한 부분이다.
짙은 안개로 인해 Ronja 링크가 작동을 중지하는 상황을 인위적으로 개선한 그림

RONJA(Rational Optical Near Joint Access, RONJA)는 체코에서 발원한 자유 공간 광통신 시스템으로, 트위브라이트 연구소의 카렐 쿨하브가 개발해 2001년에 출시했다. 그것은 빛의 빔을 이용하여 무선으로 데이터를 전송한다. Ronja를 사용하여 10 Mbit/s 전이중 이더넷 지점 간 링크를 만들 수 있다. 전 세계적으로 1000~2000개의 링크가 구축된 것으로 추정된다.

기본 구성의 범위는 1.4 km(0.87 mi)이다. 이 장치는 견고한 조절식 홀더에 장착된 수신기와 송신기 파이프(광학 헤드)로 구성된다. 두 개의 동축 케이블은 컴퓨터나 스위치 근처의 집에 설치된 프로토콜 번역기로 옥상 설치를 연결하는 데 사용된다. 송신기 파이프를[clarification needed] 두 배 또는 세 배로 하여 그 범위를 1.9 km(1.2 mi)까지 연장할 수 있다.

건물 지침, 청사진 및 도표는 GNU 무료 문서화 라이센스에 따라 발행된다. 개발에는 무료 소프트웨어 도구만 사용된다. 저자는 이 정도의 자유를 '사용자 통제 기술'[5]이라고 부른다. Ronja는 Twibright Labs의 프로젝트다.

제조하다

건축 지침서는 경험이 부족한 건축가를 염두에 두고 작성되었다. 시추, 납땜 등과 같은 기본적인 작업이 설명된다.[6] 중요한 장소에서 오류를 최소화하고 작업 속도를 높이기 위해 드릴 템플릿,[7] 납땜 후 상세 점검,[8][9][10][11] 테스트 절차[12][13][14] 등 몇 가지 기법을 사용한다. 인쇄 회로 기판은 제조를 위해 다운로드 가능하며, 제조에 필요한 지침도 함께 제공된다.[15][16] 전자제품 제작 경험이 없는 사람들은 그 장치가 첫 번째 시도에서 작동했다고 메일링 리스트에 보고했다.

전 세계 154개 시설은 기술 자료와 그림이 있는 갤러리에 등록됐다.[2]

범위

루마일즈 HPWT-BD00-F4000 LED의 가장 밝은 변종과 130mm 직경의 저렴한 돋보기 렌즈로 사거리는 1.4km이다.[5][17] HPWT-BD00의 E4000 변종은 덜 밝지만 쉽게 구입할 수 있다.[18] 속도는 거리에 관계없이 항상 10 Mbit/s 전이중이다.

모델

  • 론자 테트라폴리스: 범위 1.4km(0.87mi), 적색 가시광선. 네트워크 카드 또는 스위치에 8P8C 커넥터를 연결하십시오.
  • 론자 10M 메트로폴리스: 범위 1.4km(0.87mi), 적색 가시광선. Attachment Unit Interface에 연결.
  • 론자 인페르노: 사거리 1.25km(0.78mi), 보이지 않는 적외선.
  • 론자 벤치프레스: 렌즈/LED 조합 이득의 물리적 측정과 그 범위 계산을 위한 개발자 측정 장치
  • 론자 로피페: 최대 115 kbit/s PPP/SLIP 링크에 대해 빨간색 가시광선과 RS232 인터페이스를 사용한 원래의 (불연속) 설계.[19]

Limitations

By definition, clear visibility between the transmitter and receiver is essential. If the beam is obscured in any way, the link will stop working. Typically, problems may occur during conditions of snow or dense fog.[20][21] One device weighs 15.5 kg[1] and requires 70 hours of building time.[22] It requires an ability to set full duplex manually on the network card or switch to take advantage of full duplex,[23] since it doesn't support autonegotiation.[1] Must be plugged directly into PC or switch using the integral 1 m Ethernet cable.[1]

Technology

Block diagram of a full duplex RONJA system.

A complete RONJA system is made up of 2 transceivers: 2 optical transmitters and 2 optical receivers. They are assembled individually or as a combination. The complete system layout is shown in the block diagram.

Optical receiver – Preamplifier stage

Map showing the distribution of the 153 registered installations of RONJA as of 1 October 2007. Based on data found at the official RONJA website

The usual approach in FSO (Free Space Optics) preamplifiers is to employ a transimpedance amplifier. A transimpedance amplifier is a very sensitive broadband high-speed device featuring a feedback loop. This fact means the layout is plagued with stability problems and special compensation of PIN diode capacitance must be performed, therefore this doesn't allow selection of a wide range of cheap PIN photodiodes with varying capacitances.

Ronja however uses a feedbackless design[8] where the PIN has a high working electrical resistance (100 kilohms)[8] which together with the total input capacitance (roughly 8 pF, 5 pF PIN and 3 pF[24] input MOSFET cascode) makes the device operate with a passband on a 6 dB/oct slope of low pass formed by PIN working resistance and total input capacitance.[25][26] The signal is then immediately amplified to remove the danger of contamination by signal noise, and then a compensation of the 6 dB/oct slope is done by derivator element on the programming pins[27] of an NE592 video amplifier.[28][26] A surprisingly flat characteristic is obtained. If the PIN diode is equipped with 3 kΩ working resistor to operate in flat band mode, the range is reduced to about 30% due to thermal noise from the 3 kΩ resistor.

광 송신기 – 네불러스 적외선 LED 드라이버

HSDL4220 적외선 LED는 원래 10Mbit/s 작동에 적합하지 않다. 대역폭은 9MHz로 10Mbit/s 맨체스터 변조 시스템에는 약 16MHz의 대역폭이 필요하다.[29] 전류 구동을 사용하는 일반 회로에서 작동하면 신호 손상이 상당하고 범위가 감소할 수 있다. 따라서 트위브라이트랩스는 대형 커패시터를 통해 LED에 직접 무제한으로 인가되는 RF 전압과 15배 74AC04 게이트 출력으로 LED를 직접 구동하는 특수 주행 기술을 개발했다.[30] 공칭 LED 평균 전류(100mA)를 유지하기 위한 전압은 온도 및 구성 요소 공차에 따라 다르므로 AC 바이패스 전류 감지 저항기가 LED와 직렬로 삽입된다. 피드백 루프는 이 저항기의 전압을 측정하고 74AC04 게이트의 공급 전압을 변화시켜 사전 설정된 레벨로 유지한다. 따라서 명목상 디지털[31] 74AC04는 아날로그 모드에서 완전히 구조화된 전력 CMOS 스위치로 작동하고 있다.

이렇게 하면 LED 접점이 침수되고 기본적으로 단락 방전에 의해 캐리어가 가능한 한 빨리 제거된다. 이는 LED의 속도를 최대치로 밀어내므로 출력 광신호가 빨강 HPWT-BD00-F4000 LED와 동일한 범위/전원 비율을 유지할 수 있다. 이 잔인한 주행 기술의 부작용은 1) LED가 더 긴(5MHz/1MHz) 임펄스 시작 부분에서 약 2배 밝기로 오버슈팅하는 것이다. 이는 범위에 악영향을 미치지 않는 것으로 측정되었다. 2) LED 충전 및 방전은 단락에 의해 이루어지기 때문에 74AC04 스위칭 어레이를 백업하는 세라믹 캐패시터 뱅크는 정확한 작동을 위해 필수적이다. 이 뱅크의 치수 조정 하에서 광학 출력의 선행 및 후행 에지는 더 길어진다.

송수신기 – Ronja Twister

Ronja Twister는 카운터 및 시프트 레지스터 칩을 기반으로 한 무료 공간 광학 데이터링크용 전자 인터페이스다. 그것은 론자 디자인의 일부분이다. 광학 드라이브 부품이 없는 광 이더넷 트랜스시버다.[32]

The original design has been superseded with Twister2 but the logic circuit remained the same.[33]

Open source hardware approach

Soderberg, studying Ronja sociologically, writes: "Arguably, the first project that vindicated the methods and licensing schemes of free software development, applied those practices to open hardware development, and pulled off a state-of-the-art technology without any backing from universities or firms, was the Ronja project."[34]

The whole toolchain is built strictly upon free tools[35] and the source files are provided, free, under the GPL.[36] This allows anyone to enter the development, start manufacture or invest into the technology without entry costs. Such costs normally can include software licence costs, time investment into resolution of compatibility issues between proprietary applications, or costs of intellectual property licence negotiations. The decision to conceive the project this way was inspired by observed organizational efficiency of Free Software.

On Christmas 2001, Ronja became the world's first 10 Mbit/s Free Space Optics device with free sources.[37]

Examples of tools used in development:

See also

Notes

  1. ^ a b c d e "Ronja Tetrapolis Specification". ronja.twibright.com. Retrieved 3 June 2017.
  2. ^ a b "154 Registered Installations of Ronja". ronja.twibright.com. Retrieved 3 June 2017.
  3. ^ "[1208] ronja/installations/czech/zdar_n_sazavou". images.twibright.com. Retrieved 3 June 2017.
  4. ^ Soderberg, J. (2010). "Free Space Optics in the Czech Wireless Community: Shedding Some Light on the Role of Normativity for User-Initiated Innovations". Science, Technology, & Human Values. 36 (4): 423–450. doi:10.1177/0162243910368398.
  5. ^ a b "Ronja – BRL-CAD". brlcad.org. Retrieved 3 June 2017.
  6. ^ "Fundamentals of manufacturing operations". ronja.twibright.com. Retrieved 3 June 2017.
  7. ^ "All Ronja Drawings". ronja.twibright.com. Retrieved 3 June 2017.
  8. ^ a b c "Building Ronja 10M Receiver". ronja.twibright.com. Retrieved 3 June 2017.
  9. ^ "Building Ronja 10M Metropolis Transmitter". ronja.twibright.com. Retrieved 3 June 2017.
  10. ^ "Building Ronja Twister2 PCB". ronja.twibright.com. Retrieved 3 June 2017.
  11. ^ "Building Ronja Nebulus". ronja.twibright.com. Retrieved 3 June 2017.
  12. ^ "Testing Ronja Tetrapolis". ronja.twibright.com. Retrieved 3 June 2017.
  13. ^ "Testing Ronja 10M Metropolis". ronja.twibright.com. Retrieved 3 June 2017.
  14. ^ "Testing Ronja Inferno". ronja.twibright.com. Retrieved 3 June 2017.
  15. ^ "Twister2 PCB". ronja.twibright.com. Retrieved 3 June 2017.
  16. ^ "Ronja: Ordering TX PCB's". ronja.twibright.com. Retrieved 3 June 2017.
  17. ^ "Evropský polytechnický institut, s.r.o. 1. soukromá vysoká škola na Moravě Kunovice POČÍTAČOVÉ SÍTĚ – PDF". docplayer.cz. Retrieved 3 June 2017.
  18. ^ "Ronja 10M Metropolis, Tetrapolis, Inferno, Rexlator distance issues". ronja.twibright.com. Retrieved 3 June 2017.
  19. ^ "Twibright Labs : Ronja". linas.org. Retrieved 3 June 2017.
  20. ^ "Download Limit Exceeded". CiteSeerX 10.1.1.963.9463. Cite journal requires journal= (help)
  21. ^ "Naval Applications for LiFi: The Transmitting Tool". cimsec.org. 10 August 2016. Retrieved 3 June 2017.
  22. ^ "How much does Ronja cost?". ronja.twibright.com. Retrieved 3 June 2017.
  23. ^ "Ronja Tetrapolis: Requirements (Modules, Material, Tools, Software)". ronja.twibright.com. Retrieved 3 June 2017.
  24. ^ "NXP Semiconductors: BF 908 Datasheet, page 2, table row "input capacitance at gate 1"" (PDF). nxp.com. Retrieved 3 June 2017.
  25. ^ Phanumas Khumsat, Noppadol Wattanapisit, Karel Kulhavey, "Low-Cost Laser-Based Wireless Optical Transceiver for 10-Mbps Ethernet Link", Proceedings of IEEE Region 10 Conference (TENCON), Hong Kong, China (2006) (full text), pag 2 upper left, mention about "unwanted lossy integrator".
  26. ^ a b "How does Ronja work?". ronja.twibright.com. Retrieved 3 June 2017.
  27. ^ "Philips Semiconductors RF Communications Products: NE592 Product specification, page 1 lines 6–7 of the 1st paragraph and page 8, heading "FILTER NETWORKS"" (PDF). nxp.com. Retrieved 3 June 2017.
  28. ^ Phanumas Khumsat, Noppadol Wattanapisit, Karel Kulhavey, "Low-Cost Laser-Based Wireless Optical Transceiver for 10-Mbps Ethernet Link", Proceedings of IEEE Region 10 Conference (TENCON), Hong Kong, China (2006) (full text)
  29. ^ "HSDL-4220 Datasheet" (PDF). mouser.com. Retrieved 3 June 2017.
  30. ^ "Ronja Nebulus (infrared transmitter) schematic" (PDF). twibright.com. Retrieved 3 June 2017.
  31. ^ "Fairchild: 74AC04 Datasheet" (PDF). colorado.edu. Retrieved 3 June 2017.
  32. ^ "Ronja Twister". ronja.twibright.com. Retrieved 3 June 2017.
  33. ^ "Ronja Twister2". ronja.twibright.com. Retrieved 3 June 2017.
  34. ^ "How open hardware drives digital fabrication tools such as the 3D printer". policyreview.info. Retrieved 3 June 2017.
  35. ^ "Software used for Ronja development". ronja.twibright.com. Retrieved 3 June 2017.
  36. ^ "All Schematics". ronja.twibright.com. Retrieved 3 June 2017.
  37. ^ "Build Your Own 10Mbit/sec Optical Data Link – Slashdot". hardware.slashdot.org. Retrieved 3 June 2017.
  38. ^ Schematic capture
  39. ^ PCB, gEDA Project

References

External links