Беспроводные технологии *

Позиционирование - это один из интереснейших кейсов применения радиосвязи. Да что там кейс - это целый мир. Там своя логика, свои законы (без противоречий с физикой) и свои принципы построения. Но, главное. Там свои задачи.

В этой статье я сделаю обзор трех самых популярных технологий для indoor/outdoor позиционирования и расскажу о самом подходе к вычислению положения объекта.

Сразу договоримся - мы рассматриваем только локальные методы, такие, где все железо и софт целиком разворачивается нашими руками. Потому из этого обзора исключены GPS, ГЛОНАСС, трекинг по сотовым сетям и прочие вещи, требующие сторонней инфраструктуры. 

Ну что ж, раз-два-три-четыре-пять, мы идем искать… 

Привет, Хабр! Меня зовут Александр Воробьев. За моими плечами разработка более 100 электронных устройств, пуско-наладка АСУ ТП и множество проектов, где нужно было "прикрутить" датчик к микроконтроллеру, написать веб-интерфейс и заставить это всё работать вместе. Каждый раз — это горы кода, даташитов и времени. В какой-то момент я задался вопросом: а можно ли автоматизировать этот процесс? Чтобы инженер думал над архитектурой, а не над синтаксисом? В этом посте я поделюсь своим путем создания инструмента, который позволяет собирать сложные IoT-системы за минуты с помощью AI-агента, и покажу это на реальных кейсах.

Вместе с ростом интереса в обществе к теме эксплуатации беспилотных аппаратов (БА) вообще растет и интерес к подводным БА (ПБА) в частности, что толкает некоторых производителей надводных БА (летающих, ползающих и плавающих) к началу разработок в новой для них области ПБА. Известно, что связь с автономными ПБА обеспечивается преимущественно по гидроакустическому каналу, а с надводными БА — по радиоканалу. Обычно разработчики БА неплохо знакомы с радиосвязью в отличие от гидроакустической связи. Поэтому подача информации о гидроакустической связи в форме сравнения с радиосвязью является для них удобной формой получения новых знаний. Статья написана для разработчиков и эксплуатантов надводных БА автором, принимавшим участие в разработке как радио, так и гидроакустических модемов.

NB-IoT (Narrowband Internet of Things - узкополосный интернет вещей) - стандарт, о котором в последнее время вспоминают все чаще. Строго говоря это не самостоятельный стандарт, а скорее надстройка над LTE, которая помогает мобильной связи четвертого поколения стать IoT-совместимой. Первый релиз NB-IoT вышел в составе Release 13 в 2016 году, и с этого момента технология развивалась как часть семейства LTE.

Но зачем LTE вообще понадобилась какая-то надстройка? И что не так со стандартом “из коробки”? А как реализован NB-IoT внутри? 

Обо всем этом поговорим в этой статье.

13 февраля глобальное сообщество отмечало День радио. Этот знаменательный праздник на мировом уровне начали отмечать совсем недавно, с 2011 года, согласно резолюции 36 C/63 Генеральной конференции ЮНЕСКО. У нас в стране его празднуют вот уже более века, а сама дата приурочена к 25 апреля (7 мая) 1895 года, когда российский физик Александр Степанович Попов на заседании Русского физико-химического общества продемонстрировал «прибор, предназначенный для показывания быстрых колебаний в атмосферном электричестве».

Вы узнаете, как на самом деле работает магия приложения Локатор (Find My в англоязычной версии): от аппаратных хитростей контроллера питания до пост-квантовых алгоритмов шифрования. Мы разберем, почему «выключенный» iPhone - это лишь иллюзия для пользователя, как математика защищает ваши координаты от самой Apple и почему ваш смартфон превращается в криптографический маяк, когда гаснет экран. Статья будет интересна разработчикам, специалистам по безопасности и всем, кто хочет понимать реальные возможности (и ограничения) современной электроники.

За много лет работы с беспроводными сетями Wi-Fi я собрал небольшую коллекцию ошибок, которые раз за разом допускают начинающие проектировщики. И нет, тут не будет банальных историй, как точку доступа спрятали за алюминиевый потолок. Хотя и такое бывало. Ошибки, описанные ниже допускали люди, которые в технологии вроде даже что-то понимали. 

Но встречаются эти ошибки настолько часто, что впору назвать их легендами. Ну или ужасами. Давайте вместе пройдемся по каждой и узнаем, как делать не надо. А как надо.

Современный мир тяжело представить без беспроводных технологий. Многие устройства, будь то бытовые гаджеты или даже лабораторные приборы, используют данную технологию, что позволяет работать быстрее, эффективнее и удобнее. Для повышения качества передаваемых сигналов необходимо сделать их невосприимчивыми к потенциальным источникам помех. Группа ученых из Университета Тяньцзинь (Китай) разработали новое оптическое устройство, генерирующее два типа световых паттернов (скирмионов), которые сохраняют свою стабильность и форму даже при воздействии помех. Как именно создавалось это устройство, какие его свойства, и что оно может принести беспроводным технологиям будущего? Ответы на эти вопросы мы найдем в докладе ученых.

Технология пейджинговых сетей интуитивно может казаться чем‑то устаревшим. Для тех, кто еще помнит слово «пейджер» это наверняка ассоциируется с девяностыми. 

Но если задуматься, то пейджинговые сети решали довольно современную задачу: массово рассылали индивидуальные и групповые сообщения тысячам абонентов. В наш век IoT такие рассылки вновь актуальны. 

Если же копнуть глубже, то мы увидим совсем удивительные вещи: высочайшая помехоустойчивость, сверхизбыточное кодирование и технология энергосбережения батарейки оконечного устройства. Мы сейчас точно про пейджеры, а не про LoRaWAN какую‑нибудь?

Давайте вкратце вспомним историю пейджера и разберем как без обратного канала умудрялись обеспечить связь по надежности превосходящую мобильный телефон?

Технология Beamforming - одна из самых удивительных фич Wi-Fi. Ее первое появление состоялось еще в четвертом поколении (802.11n). Но в Wi-Fi 4 ее описание было опциональное и фрагментарное. Это приводило к особенностям реализации у разных вендоров, отчего случались проблемы совместимости. Пробел исправили в пятом поколении (802.11ac), а в шестом (802.11ax) довели до блеска.  

Маркетинговое описание Beamforming буквально взрывает мозг: «роутер больше не светит во все стороны, он ведет лучом за пользователем». Хочется спросить — что??? Эта черная коробочка у меня в квартире получила встроенный радар? Когда я хожу, она реально водит за мной лучом сигнала? 

А если я уйду в другую комнату? 
А если устройств несколько?
А если…?

Давайте разберемся, что же такое Beamforming и как он на самом деле работает. Статья написана максимально доступным языком и рассчитана на широкий круг читателей Хабра. Надеюсь, коллеги радиоинженеры простят мне некоторые упрощения.

Широко распространенный метод относительной фазовой модуляции имеет недостатки по сравнению с абсолютной фазовой модуляцией: необходимость передачи пилот-сигнала в начале сеанса связи, меньшая помехоустойчивость, более сложная аппаратная реализация. Кроме того, при случайном скачке фазы искажается не только текущий символ, но и следующий за ним, а исправление двукратной ошибки требует применения корректирующего кода с большей исправляющей способностью. Однако абсолютная фазовая модуляция, несмотря на ее преимущества, почти не используется из-за переключения в режим «обратной работы» при перескоке фазы опорного сигнала. Решение проблемы применения абсолютной модуляции дает рассмотрение явления «обратной работы» в терминах помехоустойчивого кодирования, с точки зрения которого «обратная работа» – это совокупность пакетных ошибок, количество которых может достигать 100% длины передаваемого кодового слова. Для большинства помехоустойчивых кодов исправление более 50% пакетных ошибок является нерешаемой задачей, но голографический позиционный код дает совпадающий результат декодирования, как для прямого, так и для инвертированного блока данных. Далее описан мягкий декодер голографического кода, обеспечивающий безошибочное декодирование сигнала с абсолютной фазовой модуляцией без использования опорного сигнала при скачках фазы до двух раз за время приема одного блока данных.

Из теории связи известно, что фазовая манипуляция (ФМн) характеризуется высокой помехоустойчивостью. В 1946 г. В. А. Котельников в своей докторской диссертации "Теория потенциальной помехоустойчивости" доказал, что сигнал ФМн с манипуляцией на 180° является наилучшим способом передачи двоичных сигналов и достигает потенциальной помехоустойчивости. Однако реализация демодулятора для когерентного приема такого сигнала затруднена необходимостью поддержания равенства фаз опорного генератора и приходящего сигнала. В практических схемах опорный сигнал формируется из принимаемого колебания. При этом все схемы формирования опорного сигнала таковы, что вследствие различных неконтролируемых факторов возможны случайные изменения знака опорного сигнала. Это означает, что символы, регистрируемые на выходе приемника, даже при отсутствии аддитивной помехи в канале после случайного перескока фазы опорного сигнала инвертируются. Это будет продолжаться до следующего перескока фазы опорного сигнала. Возникает так называемое явление «обратной работы», которое сильно ограничивает применение в системах связи абсолютной ФМн (АФМн). Поэтому АФМн на 180°, хотя и обеспечивает максимально возможную помехоустойчивость радиосвязи, на практике не используется из-за «обратной работы» когерентного детектора.

Однажды встретились Orange PI 5, Heltect v3, свободное время и J4F и в Саратове появился второй LLM бот для Meshtastic. Сегодня расскажу как все это повторить если у вас в одном месте и в одно время появится примерно такое же.

Кратенько про Meshtastic. Сейчас у нас в Саратове по данным https://map.onemesh.ru/ 114 нод, по данным моей ноды - 150 из которых около ~40 постоянно онлайн). В качестве железа этого проекта используется стационарный Heltect v3 с увеличенной антенной закрепленный на окне и подключенный к WiFi и MQTT. Так как нода Meshtastic не умеет мультиконнект, то к ноде подключена интеграция Home Assistant которая умеет работать как прокси. Но это не обязательно, то же самое умеет meshmonitor, его можно запускать как угодно, даже есть инсталяторы под разные OS.

Eще забавный факт, вчера человек летел из Махачкалы с LILYGO T-Echo, судя по flightradar24 в 245км (в районе фролово) от Саратова на высоте примерно 10 км, и мы перекидывались сообщениям с ним почти до его подлета к Тамбову, и даже удалось перекинуться сообщениями с Пензой.

LLM нода - Orange PI 5 8G RAM c 513G m2 SSD. На нем крутится Ubuntu 22.04.5 c ollama и c закаченной моделькой phi4-mini

Технологии связи в миллиметровом диапазоне (mmWave) используют частоты выше 30 ГГц, при этом практический интерес для систем широкополосной беспроводной связи представляют диапазоны 60 ГГц, 71-86 ГГц, 94 Ггц и выше (Рис. 1). Эти частоты разрешены госорганами частотного регулирования в разных странах (включая ГКРЧ РФ) и находят применение как в гражданских, так и в системах спецназначения. В гражданской сфере это высокоскоростные беспроводные каналы используются для корпоративных применений и университетских кампусов, интернет-провайдеров, а также как  магистральные каналы для сетевой связности базовых станций 4G/5G/6G с соблюдением условия прямой видимости (LOS) между точками с оборудованием передачи данных.

Привет Хабр! Меня зовут Алексей и я занимаюсь беспроводными технологиями. В этой статье я расскажу, как собрал прототип своей собственной умной колонки, объединённой в одном устройстве вместе с Wi-Fi mesh-роутером. Начну издалека и поразмышляю о том, какие плюсы может принести такое устройство как для качественного Wi-Fi в квартире, так и для производителей умных колонок. Проанализирую уже существующие на рынке решения и попробую собрать собственное устройство из USB-аудиокарты, роутера и обычной Bluetooth-колонки.

Всем привет! Представьте, что у вас есть маршрут на 250 километров в горах, где нет сотовой связи и дорог, а вам нужно обеспечить безопасность участников парапланерной гонки!

TL;DR: В этом рассказе я опишу, как запилил систему трекинга спортсменов для парапланерных гонок RusXFly из LoRa-трекеров, палок и пылесосных шлангов. А потом свозил то, что получилось, в Приэльбрусье. Было эмоционально, экстремально, местами — страшно, но всё получилось и закончилось хорошо. И да, я просто люблю длинные тире – текст AI-free.

Фактически, этот текст продолжение моих экспериментов с LoRa трекерами:

AGLoRa. Или прототип простого самодельного спутникового LoRa-трекера

AGLoRa 2.0 Вторая версия LoRa трекера. Всё сломать и переделать

Можно рассматривать как третью часть! :-)

Изначально это был более развернутый текст, но модераторы Хабра не любят какие-либо упоминания даже отдаленно напоминающие рекламу, так что если сокращая текст где-то потерял суть, не стесняйтесь спрашивать. Отвечу на все вопросы в комментариях.

LoRa2021 — это модуль беспроводного приемопередатчика, разработанный компанией G-NiceRF на базе новейшего чипа Semtech LoRa® LR2021. Он не только сохраняет преимущества дальней связи LoRa, но и реализует переход от «низкоскоростных датчиков» к «высокоскоростной передаче».

Типичное значение чувствительности приема LoRa2021 составляет -143 дБм (SF12/62,5 кГц). В диапазоне частот Sub-GHz чип LR2021 добавляет поддержку FLRC, при этом скорость передачи данных может достигать 2,6 Мбит/с (в стандартном режиме LoRa она составляет до 125 кбит/с).

Значительное увеличение пропускной способности позволяет LoRa2021 поддерживать передачу изображений, отправку голосовых или аудиофрагментов, а также обновление пакетов данных большего объема.

Кроме того, данный модуль охватывает широкий спектр частот. Он поддерживает популярные диапазоны Sub-GHz (стандартные 433/470/868/915 МГц, с возможностью настройки 150–960 МГц) и диапазон 2,4 ГГц ISM. Также он поддерживает высокие частоты 1,5–2,5 ГГц (включая спутниковую связь S-диапазона), обеспечивая покрытие от земли до спутников.

Это эффективно решает проблему связи в районах без покрытия общедоступных сетей и устраняет необходимость разработки разных версий оборудования для разных стран. Один и тот же продукт можно адаптировать к различным рынкам по всему миру с помощью программной настройки, что значительно снижает давление на складские запасы и расходы на разработку.

При сохранении низкого энергопотребления с током в спящем режиме ≤2 мкА, LoRa2021 интегрирует технологию скачкообразной перестройки частоты LR-FHSS для работы в условиях сильных помех. Он также поддерживает измерение дальности RTToF и полностью совместим с основными протоколами Интернета вещей, такими как LoRaWAN, BLE 5.0 и Wi-SUN.

Из школьного курса физики многие могут помнить, что длина волны влияет на габариты антенны. Наиболее эффективны антенны с размерами от ¼ до ½ длины волны (четвертьволновый и полуволновый вибраторы).

Вопрос. Если смартфон может работать на частоте 900 МГц, то где-то у него внутри должна находиться антенна соизмеримая длине волны в 33,3 см. ОК, пусть даже это четверть - это все равно порядка 8 сантиметров. 

А теперь вспомним, что на борту смартфона целая куча протоколов радиосвязи: Wi-Fi (2,4, 5 и 6 ГГц), Bluetooth (2,4 ГГц), сотовая связь (целый букет частот от 900 МГц до 4+ ГГц), NFC (13,56 МГц). Куда там все эти антенны запихивают? Давайте разберемся. 

Предупреждение. Любая статья про антенны неизбежно скатывается во мрак терминов импеданс/КСВ/добротность. В результате, читатель без диплома радиоинженера, который пришел просто разобраться, отваливается уже на втором абзаце.

В этой статье я постараюсь избежать подобного подхода. Постараюсь дать информацию максимально понятно, а если и буду вводить какие неизвестные широкому кругу величины, то буду подробно их объяснять простыми словами. Если у вас, как у меня, есть диплом радиоинженера, то вы вряд ли узнаете здесь что-то новое. Если же вас давно мучал вопрос из заголовка, но объяснения пугали своей специфичностью - добро пожаловать.

Рассказ, как мы собрали "AirPods для гитары" — радио-модуль для передачи звука из гитары. Как так он звучит лучше аналогов, и зачем он Неке.

На фоне современных "как я навайбкодил high-load биллинг за 57 минут", это статья-динозавр про разработку из прошлого, но так уж вышло.

Группа учёных из Швейцарии и Италии опубликовала в Nature Neuroscience результаты удивительного эксперимента. Оказалось, что иммунная система может включаться не только при настоящем контакте с вирусом или вакциной, но и тогда, когда человек всего лишь видит в виртуальной реальности больного с симптомами инфекции.

В исследовании приняли участие почти 250 здоровых добровольцев. Им показывали трёхмерных аватаров, одни выглядели нейтрально, другие выражали агрессию, а третьи имели очевидные признаки болезни, покраснение глаз, бледность, сыпь, насморк. Когда такие «инфицированные» персонажи приближались к участникам, активировались зоны мозга, отвечающие за защиту пространства вокруг тела и за обработку угроз.

Самое интересное произошло на уровне иммунитета. Кровь у добровольцев брали до и после сеанса виртуальной реальности. Оказалось, что после встречи с «больным» аватаром в крови увеличивалось количество врождённых лимфоидных клеток (ILC) и натуральных киллеров, а также росла экспрессия молекул активации вроде CD69 и HLA-DR. Их появление на поверхности Т-лимфоцитов и других клеток иммунной системы указывает на то, что клетка «проснулась» и включилась в работу. Чтобы проверить, насколько это похоже на настоящую иммунную реакцию, исследователи собрали ещё одну группу участников и сделали им прививку от гриппа. Спустя два часа изменения в их крови оказались удивительно похожими:

И теперь выстрел из ПВО стоит пару долларов, вместо сотен тысяч на одну ракету. О том, как работает система Железный Луч, почему ученым ранее не удавалось построить компактные лазеры, и как остальной мир строит свои военные технологии будущего, вплоть до насекомых-киборгов.