Lichtbruecke

Lichtbruecke ist ein Projekt von datenwolf, welches die Entwicklung eines freiraumoptischen Kommunikationssystems mit dem selben Namen zum Ziel hat.

https://github.com/datenwolf/Lichtbruecke

vrs und welterde haben sich in #ccc@blafasel übr Ronjas unterhalten. datenwolf ist in's Thema eingestiegen. Anmerkungen zu Ronja:

• recht altes Design
• kann nur 10MBit/s
• wird nicht richtig weiterentwickelt

• Ronja moduliert rein binär mit dem von 10BaseT vorgegebenen Leitungscode.
• Lichtbruecke erhöht die Bandbreite durch Verwendung von mehr als nur 2 diskreten Zuständen.
  • 6 Zustände ermöglichen pro Takt 5 verschiedene Zustandswechsel
    • kodiert 4 Bit + Parität
    • ver-4-fachung Bandbreite
    • Vielleicht mehr als 6 Zustände zuverlässig übertragbar?
  • Höhere Modulationsfrequenz
    • Ronja 10MHz
    • Lichtbruecke 50MHz…100MHz (schaffen moderne LEDs spielend)
  • Aufwendigere Modulationsverfahren?
    • Aufteilung der Bits in diskrete Frequenzbänder
      • kein OFDM o.ä. da diese Modulationsverfahren an die Phase des Trägers gekoppelt sind
        • Bei AM-Modulation von Licht Phase des Trägers nicht mit vertretbarem Aufwand kontrollierbar
      • Frequenzband-Diskretisierung in zeitlich kurzen Frames ⇒ Short Time Fourier Transformation ⇒
      • Wavelets zur Modulation verwenden!
  • Statusabfrage und Konfiguration
    • In-Band-Signalling auf dem Ethernet-Interface vs. separater Management-Kanal
      • In-Band:
        • Lichtbruecke-HW eigene MAC-Adressen geben
          • alle Frames die nicht an die eigene MAC gerichtet sind übertragen
          • Frames an eigene MAC auswerten
            • µC (flexibler) oder eigenes Protokoll welches vom FPGA umgesetzt wird
        • Speziell formatierte Ethernet-Frames für Konfiguration/Statusabfrage
          • braucht keine eigene MAC ist aber fehlerträchtig
    • separater Kanal
      • RS-232
      • RS-485 (Uberbus?)
      • 2. Ethernet-Schnittstelle?
  • Diplex/Quadruplex-Modi
    • zwei Wellenlängen
      • 1000nm
      • 1300nm
    • zwei Polarisationsebenen
      • zirkular oder planar
        • linksdrehend bzw. vertikal
        • rechtsdrehend bzw. horizonal
    • Bis zu 600MBit/s im Quadruplex-Modus (vielleicht sogar 900MBit/s)

GBit-Ethernet-PHY → FPGA → DAC → LED-Amplifier → LED → Optics

Optics → Photodiode → Amplifier → ADC → FPGA → GBit-Ethernet-PHY

Ethernet-PHYs in der näheren Auswahl

• Vitesse Semiconductor Corp VSC8601
  • 64-LQFP-Gehäuse (lötbar, vgl. Formica oder Moodlamp)
  • günstig ~4$ bei DigiKey
  • DigiKey: http://search.digikey.com/scripts/DkSearch/dksus.dll?Detail&name=907-1028-ND

FPGAs in der näheren Auswahl

• Xilinx Inc XC3030L-8VQ64C-ND
  • 64-TQFP-Gehäuse (lötbar, vgl. Formica oder Moodlamp)
  • DigiKey: http://search.digikey.com/scripts/DkSearch/dksus.dll?Detail&name=XC3030L-8VQ64C-ND

• ​http://www.teleskop-express.de/shop/product_info.php/info/p3458_Skywatcher-Parabolspiegel-114-500mm.html

• Wackeln/automatische Ausrichtung
  • “Richte mir mal ne Ronja”/“Ich will nen Uplink von euch” automatisieren? → Im Idealfall nur anleuchten, und Ausrichtung erfolgt
    • Eigentlich will man mit solchen Systeme feste Strecken einrichten.
      • Methode für “Lichtbruecke on Demand” kann man sich ja mal überlegen.
      • (Zusätliche, langsam modulierte LED obendrauf, die ohne Optik in alle Richtungen abstrahlt → Hilfe bei der Positionierung)
• Wetter
  • Nebel/Schnee: Strahl möglichst breit auffächern (auch: weniger Augengefahr)
    • muss man sowieso machen, da Divergenz eines Gauß'schen Strahlprofils umgekehrt proportional zum Strahldurchmesser.
      • Verwendung von Hauptspiegeln von Amateur-Spiegelteleskopen
        • sind vergleichsweise günstig
        • sphärischer Schliff ermöglicht Offset-Anordung der Sende-/Empfangsdioden
• Plötzliche Abbrüche: Hand/Vogel kreuzt den Strahl (macht der Netzwerkpuffer das mit?)
  • Sieht für das Netz aus wie jede andere Form von Störung
    • Gerät das Störung erkennt sendet Jam-Signal
      • Jam-Status löst bei den meisten modernen Netzwerk-Geräten automatisch einen Retransmit des gestörten Frames aus
    • Falls kein Retransmit auf MAC-Ebene erfolgt, springt TCP ein.

• Lichtbrücke
• Birk (s. Ronja Räubertochter)
• [wie hieß die Brücke in Ronja Räubertochter?]