Modulationsideen für alte und lange analoge Busverkabelungen

Benötigen Sie Feedback zu Techniken, mit denen ein alter analoger Bus mit bidirektionalen Daten (Halbduplex ist in Ordnung) mit Geschwindigkeiten von bis zu 256 kbps funktioniert

Das Kabel selbst ist ein abgeschirmtes Twisted-Pair-Kabel mit einer Nennimpedanz von etwa 50 Ohm. Es ist mit verschiedenen Punkten in großen Gebäuden verkabelt, die der Installateur ohnehin für optimal hielt (einschließlich Daisy-Chaining, Verzweigung in einen Stern an einem Daisy-Chain-Knoten usw.). Ich glaube, es wurde verwendet, um Audio- und/oder Sicherheitsdaten mit sehr niedriger Bitrate mit einer Länge von bis zu 500 Metern zu übertragen

Einige der Dinge, die ich in Betracht gezogen habe, sind:
1. Eine Variante von 10Base2 mit einer niedrigeren Datenrate. Die Manchester-Kodierung und csma/c(d/a) sollten nicht zu schwer zu implementieren sein, aber die unkontrollierte Busverkabelung macht mir Sorgen. Bei 256 kbps (kHz) und einer kontrollierten Anstiegsgeschwindigkeit sollten die Reflexionen und die Signalintegrität nicht allzu schlecht sein?
2. Beschränkung der Bandbreite auf 40 kHz oder sogar 20 kHz und Erhöhung der Bits/Symbole durch Verwendung von QAM. Dies ist aufgrund der Komplexität der Implementierung nicht meine Präferenz, es sei denn, ich kann einen Single-Chip-SoC finden. Vielleicht gibt es Teile der Softmodem-Bibliotheken der alten Schule v92, die ich wiederverwenden kann.
3. Passen Sie Powerline-Kommunikationstechniken wie G3-PLC an

An der Verkabelung kann ich nicht viel ändern, da es sich um eine bestehende Installation handelt. Es wird nichts anderes darauf sein, wenn es bei Reflexionen hilft, kann ich es an jedem einzelnen Knoten beenden. Diese Kabel sind aufgrund der Abschirmung und differentiellen Signalisierung weitgehend störungsfrei

Alle Gedanken/Geschichten, die Sie teilen können, sind sehr willkommen. Danke schön.

BEARBEITEN: Die Lösung ist nicht standortspezifisch, die Verkabelung ist an jedem Standort unterschiedlich und es gibt insgesamt etwa zwei Dutzend Standorte.

BEARBEITEN: Auf jedem Bus können zwischen 12 und 15 Knoten vorhanden sein

Ich denke, Sie brauchen mehr Informationen. Können Sie einen 50-Ohm-Signalgenerator anschließen und zB eine 250-kHz-Rechteckwelle ansteuern, um zu sehen, welche Art von Reflexionen Sie erhalten? Dieses Kabel ist möglicherweise so verlustbehaftet, dass die grody Topologie nicht wirklich weh tut.
Ich werde in 2 Wochen vor Ort sein und dann weitere Tests durchführen können, aber im Moment habe ich nur einen Widerstand von etwa 18 Ohm pro 100 Meter Kabelstrecke. Von einem Außendiensttechniker gemeldet.
50 Ohm ist ein sehr niedriger Wellenwiderstand für Twisted Pair, näher an 100 Ohm ist wahrscheinlicher ...
OFDM ist das Wundermittel, um hohe Datenraten durch niedrige Symbolraten auf einem Medium mit Multipathie (Stub-Reflexionen) zu quetschen. Ob Sie ADSL nutzen können oder nicht, ist eine andere Frage.
OFDM ist Teil der PLC-Spezifikation. Wenn ich den Weg der komplexen Modulation gehe, denke ich, dass ein auf 20 kHz begrenztes QAM relativ einfacher sein wird als OFDM?
Haben Sie Zugang zu den Orten, an denen Sternverbindungen hergestellt wurden? Gegebenenfalls müssen dort passive oder aktive Brücken eingefügt werden, um Reflexionen zu kontrollieren. Ein Gedanke, der mir einfällt, ist die AMI-Codierung , die in digitalen Telefondiensten wie T1 und E1 verwendet wird – relativ einfach zu generieren und zu decodieren (Chips sind verfügbar) und speziell für das STP-Kabel entwickelt, mit dem Sie arbeiten. Es erfordert jedoch etwas Kreativität, Duplex über ein einzelnes Paar zu erstellen.
Ein weiterer Gedanke ist die 2B1Q- Codierung, die bei ISDN und ähnlichen Diensten über UTP-Kabel verwendet wird. Auch bei fragwürdiger Kabelqualität robust ausgelegt.
Wie hoch ist Ihr Budget für jeden Endpunkt? und was ist die Topologie MIMO Shared Bus? CDMA?
@ user183368 Was ist die maximale Reichweite? 18 Ohm/100 Meter klingen nach etwas mehr als ein AWG24-Paar
@Tony Stewart Bustopologie ist ein einzelnes Paar abgeschirmter Twisted Pair in Kombination aus Daisy-Chaining und Sternverbindungen. Die maximale Reichweite beträgt etwa 500 Meter, wurde mir gesagt. Dies ist die längste Entfernung zwischen zwei beliebigen Knoten. Die Gesamtbuslänge kann aufgrund der Sternschaltung an einigen Knotenpunkten höher sein. Das Budget an jedem Endpunkt ist etwas, das flexibel ist, aber wir beabsichtigen nicht, ein komplettes Rack mit Telekommunikationsgeräten zu bauen, wenn Sie verstehen, was ich meine.
@DaveTweed Danke für die Vorschläge, sie scheinen der Manchester-Codierung mit Bit-Füllung zu ähneln. Die Verfügbarkeit von Chips ist jedoch ein großes Plus. Irgendwelche Vorschläge an dieser Front? Ich habe keinen Zugriff auf die Verkabelung, muss leider mit dem arbeiten, was bereits vorhanden ist. Nur die Endpunkte sind auf einer Wandplatte zugänglich.
@ user183368 ist es also Half-D CDMA zum Hub? oder irgendwelche zu irgendwelchen? Auch wie viele Knoten werden verbunden?
Als ich in den 1990er Jahren T1- und E1-Endgeräte entwarf, tendierten wir dazu, Produkte von Dallas Semiconductor (jetzt Teil von Maxim) zu verwenden, aber ich bin nicht wirklich vertraut mit den aktuellen Angeboten.
@TonyStewart.EEsince'75 Ich verstehe, was du meinst. Es ist ein beliebiger Halbduplex mit einer einfachen Signalisierung im CSMA/CA-Stil, um Konflikte zu minimieren. 12 bis 15 Knoten.
@ user183368 Leider ist es unmöglich, es sei denn, jeder Link speichert die Entzerrung vom Training für die Signale von 0,1 M bis 1 MHz. Vergessen Sie DS1/E1 mit Stubs MIMO-Modems und G3-Modems sind MIMO, erfordern aber Training zu jedem Punkt 1 km, vielleicht möglich mit 0,5 Mbps. EQ muss im DSP entzerrt werden. Dies ist ein verdrahtetes MESH und ich habe kein Lispeln.
Auch wenn das Netzwerk einem Baum ähneln mag, ist der Punkt-zu-Mehrpunkt-EQ für jeden Knoten unterschiedlich. Daher muss die Bandbreite in kaskadierte ~4-kHz-Bänder aufgeteilt und mit DSP-EQ-Training für jedes Teilband mit Hunderten multipliziert werden, genau wie bei 56k-Modems oder hochskaliert für BB-Kabelmodems außer mehreren Endpunkten erfordern jeweils separate Koeffizienten. Sprechen Sie mit jemandem wie Devolo für Serial-to-MIMO-Any-to-any-Netzwerklösung auf CAT3
@mkeith Wie viele Null-Rückflussdämpfungsfrequenzen würden Sie mit Dutzenden von Stubs auf 0,5 km erwarten? Sagen wir bis zu 1 MHz mit einer 1/4-Welle = 37 m. Es ist ein Durcheinander. Aus diesem Grund denke ich, dass G3-PLC-Typen mit jedem beliebigen Training im Speicher theoretisch schwer möglich sind. ODFM ist der einzige Weg, um Geschwindigkeit bei sicheren Kabelverbindungen zu erreichen, aber ich würde anfangen, über sichereres WLAN nachzudenken
Ich habe in den Jahren 1979–83 auf Mehrpunkt-DS1 auf 100 Knoten für -40–40 °C verwiesen und Netzwerktests für BER- und TDM-Synchronisierung und Leitungsaufbau-Synchronisierung entworfen, und das war einfach. Punkt-zu-Mehrpunkt erfordert jedoch eine kontrollierte Impedanz und kurze Stichleitungen in einem Bus oder einer Schleife oder einem Baum zum Host.
Fragen Sie erneut jemanden wie Devolo, ob der Punkt-zu-Mehrpunkt-CAT-3-Busbaum für < 100 USD / Knoten mit einer G3-PLC bis zu 0,5 km funktioniert, selbst 500 kHz haben 1/4-Wellen-Nullen bei 300 m
@TonyStewart.EEsince'75 Ich denke immer noch, dass eine Bandbegrenzung auf 20 kHz mit etwa 7 Bits / Symbol + etwas FEC den Zweck erfüllen wird. v92 musste mit ****-Kabeln verlegt werden und musste Störungen bekämpfen. Der große Nachteil dieser Kabelinstallationen ist die Topologie. Wenn sie also Audio mit hoher Wiedergabetreue übertragen können, besteht eine gute Chance, dass eine bandbegrenzte Modulation funktioniert.
@TonyStewart.EEseit '75 habe ich die Frage vor dem Kommentieren nicht sorgfältig gelesen. Habe meinen Kommentar jetzt gelöscht.
Was sind Ihre Anforderungen an die Mindestgeschwindigkeit? neben Geschwindigkeiten bis zu 256kbps, die alles bestimmen
@ TonyStewart.EEsince'75 Abgesehen davon, dass es mit vorhandener Verkabelung und etwa 12 bis 15 Knoten funktioniert, nicht viel mehr. Ich warte immer noch darauf, mehr über die Art der Daten zu erfahren, die über die Verbindung gesendet werden, wenn ich eine Art Komprimierung einfügen kann, die die Anforderungen lockert.
Ich meinte Mindestgeschwindigkeit.. wie 56kbd ist ok? schlimmsten Fall?
Ich nehme an, dass 56k als Fallback zur Übermittlung wesentlicher Fehler funktionieren wird. Woran denkst du?
Was ist los mit MU-MIMO-WiFi mit Twofish-Verschlüsselung in einer eingebetteten Box?
@TonyStewart.EEseit '75 klassischer Fall von "Client Wisdom", der Ingenieuren auferlegt wird
Dann ist es besser, sie über Bruce Schneirers "Zwei Fische" aufzuklären, die zwar der Gewinner von AES2000 gewesen sind, aber den zweiten Platz belegten, wahrscheinlich weil die NSA Gründe hatte, es war zu gut. en.wikipedia.org/wiki/Twofish „Twofish ist nicht einmal im Entferntesten kaputt“ und ist kostenlos Open Source
Für die Art von Datenraten und Entfernungen würde ich wahrscheinlich nur Sub-Ghz-HF-Transceiver mit integrierter AES-Verschlüsselung verwenden. Ich werde dem Kunden alle Optionen präsentieren, sobald ich die Möglichkeit habe, einige Tests an den Kabeln durchzuführen.
Wenn Sicherheit der Schlüssel ist, sollten sie eine Prüfung von Counterpane erhalten, da sie wahrscheinlich schlimmere Probleme haben, die eine kabelgebundene Lösung entschärfen.
Ich glaube aber nicht, dass die Sicherheit das Problem ist. Es ist die „Weisheit des Kunden“ in Bezug auf die Verfügbarkeit von Wireless-Lösungen, da industrielles RF dasselbe ist wie WLAN für Endverbraucher. Seufzen.
Es sind nicht so leistungsstärkere Einheiten verfügbar, die ich bekommen habe, die mein Signal um 30 dB verstärkt haben. amplifi.com/customer-service.html hat eine Möglichkeit, Pfadverluste mit einer 2D-Zeichnung von Holz, Stahl usw
Entschuldigung, ich war sarkastisch über die Denkweise des Kunden
Wohlgemerkt, ich erinnere mich, dass ich das kostenlose WLAN von IBM auf einem Parkplatz nebenan in San Jose benutzt habe. als ich keine anderen Mittel hatte, während ich auf ein Treffen wartete. Open Wifi, genau wie Bruce es einst getan hatte. und 2 NATs machen es sicher
Dies ist wahrscheinlich ein altes Feueralarmprotokoll von Honeywell. Welche Beschleunigung müssen Sie erreichen?

Antworten (1)

Mit Powerline-Modems ist es möglich, 500 Mbit/s über 300 Meter Punkt-zu-Punkt zu erreichen, aber dies erfordert ein Ausgleichstraining für jeden Punkt zu einem Hub.

Bei P2P müsste dies für jede Kombination von P2P trainiert und im Basisbandmodem gespeichert werden, was parallel erfolgen muss. Wenn also jemand sprechen kann, müssen Sie im Leerlauf eine Verhandlungsphase mit niedriger Geschwindigkeit haben.

300 kHz mit Er = 4 hat eine Vollwelle von 500 m, so dass bei Verwendung von 10 % der Wellenlänge für die Übertragungsleitung mit niedriger Reflexionsbandbreite 30 kHz niedriger Reflexionsbandbreite bei 110 Ohm =/-20 % geschätzt bei HF-Grenzen übrig bleiben, die 250 kbd leicht unterstützen könnten und möglicherweise 500 k mit EQ über ODFM.

Aber PSK,bi-ph hat die beste Belastbarkeit (steilste Kurve) für BER bei niedrigem SNR. Der Komprimierungsfaktor hängt vom Inhalt ab, ob er bereits komprimiert ist oder nicht. FEC ist wünschenswert.

Betrachten Sie die F & E-Budgetkosten im Vergleich zu COTS-Modems. Ich würde nach HD-PLC mit Ethernet zu einem Hub suchen und zurückschleifen, um eine Punkt-zu-Punkt-PLC-Technologie (Powerline Carrier) zu verwenden, jedoch ohne Wechselstrom mit Drosselmasse und HF Kappen zur Unterdrückung von AM-Einstrahlung.

Mit anderen Worten, ein Bus/Baum mit MIMO-Hub-Loopback, um P2P mit maximaler Rate zu erhalten.

Für niedrige Bitraten (TBD) gibt es einfachere Lösungen ... aber die Annahme war bis zu 256 kbd.

Vielen Dank für eine sehr praktische und überlegte Antwort. Ich werde es noch nicht als Antwort akzeptieren. Aus Neugierde, welche einfacheren Lösungen gibt es für Datenraten von beispielsweise unter 100 kbps?
Ich akzeptiere dies als Antwort, da dies mich in die richtige Richtung für weitere Forschungen gebracht hat. Danke Toni.
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