Lichtbruecke

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

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)

Transmitter

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

Receiver

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

Parts

Ethernet-PHY

Ethernet-PHYs in der näheren Auswahl

FPGA

FPGAs in der näheren Auswahl

Optik

Hauptspiegel
  • 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?]
  • lichtbruecke.txt
  • Last modified: 2021/04/18 12:35
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