TDMA diskussion

Hej alla,
NPR-70 har som ni nog vet TDMA för att minimera kollisioner. En av noderna är "master" och tilldelar "slavarna" tid att sända. Jag har grunnat över detta och har ett annorlunda förslag.

När det är "tyst" på kanalen, så kan vilken nod som helst säga "Jag är nr 1". Den skickar sedan ut ett meddelande när den vill, med följande lydelse:
Jag är nr 1, kommer att prata xx mS, och näste man är nr MAX+1 ( dvs fri anslutningsslot)
En annan nod väntar till dess den hör detta och säger Jag vill vara nr 2, och näste man är MAX+1.
Nr 1 ändrar nu sitt TDMA-paket till Jag är nr 1 och näste är nr 2.
Nr2 säger att den är 2 och "sist".

Tid-slotten MAX+1 används för den som vill ansluta sig. Alla vet att efter den "sista" noden kommer en anslutninsslot, där en icke ansluten nod kan begära det.

Kostnaden i tid blir bara anslutningsslotten. Den uppkäftigaste noden blir nr 1.

Vad händer om nod 4 slutar utnyttja sin slot? Efter ett antal tomma slot 4 passerat kommer nod 3 att i ställer för nästa = 4 säga nästa = 5.
Vi kan nu köra en stund till. OM nr 4 kommer tillbaks får den först annonsera sig i anslutnings-slotten, dvs den efter "sista" nod.

Ansluningsslotten kommer att vara utsatt för konkurrens, så man får antagligen göra någon "backoff-algoritm" så att man ökar sannolikheten för att EN vinner.
Det kan ju vara 4 som vill återansluta, men också nr sist+1.

Alla kan följa sekvensen och detektera saknade noder. Om nod 1 droppar ur, kan nod 2 efter "ett tag" dra slutsatsen att DEN bör starta uppräkningen.
Nod 1 kan återansluta mha. anslutnings-slotten.

Detta passar nog skapligt om "alla hör alla" , men borde fungera bra även på punkt till punkt med bara 2 noder.

Varje nod inleder med ett TDMA-paket, där den talar om hur länge den kommer att sända baserat på hur många paket som finns i dess kö.
Därmed vet nästa nod när DEN kan börja prata.

Ja, ungefär så, "MasterLESS TDMA"

Gullik

Ah ok, Det förklarar varför jag inte hittade den. Den ligger i ett privat repo.

github.com/amprnet-sweden

Gav upp lite på mitt HackRF projekt, köpte kina-kloner och deras SNR och fasbrus visade sig vara för högt för att kunna köra vettig datamängder.

Men tänkte jag skulle försöka mig på att införskaffa sådan 23cm-länk du bygger men hittar inte din Github. Skulle du kunna länka den?

Hej,

Jag har fått förfrågan om "tillbehör"  till radiokortet, så här kommer mina källor:

USB till TTL uart, kan man köpa 4 st för c:a 94 kronor på amazon.se
10 pol IDC kabel med kontakter 10 cm längd för att ansluta w5500 adapter och få ethernet, också amazon.se 48 kronor.

Man kan naturligtvis köpa kabel på metervara och kontakter på t.ex elektrokit.
Gör inte kabeln *för* lång, hastigheten är ju 12 Mbit/sek "cmosnivåer" så kabeln kanske läcker störningar annars... jag kör 10 cm.
Enklaste sättet att få igång radion, 4 trådar med GND, RX TX och +5V från USB-adaptern till J1 och 5-volten till J3, så skall man få kontakt med kortet.

73 de Gullik / SM4FBD

X 2.0a på G. Denna har funktionaliteten av V 0.93b men uppdelat på 3 "tasks" i freertos. Den snurrar relativt tillförlitligt här hemma, men
går inte så bra som 0.93b ÄNNU, den tappar ibland segment vilket är katastrof för ethernetpaket större än 253 bytes.
Den har fått ett kommando "tasks" som visar hur de olika modulerna kör i freertos.

Även om jag ägnat större delen av mitt liv åt "realtidsapplikationer" med olika operativ så har jag aldrig använt FreeRTos förut,
så det är lite "learning curve". Så snart jag kan reproducera prestanda lika föregående kommer jag att lägga upp källkoden på Github.

73 de Gullik / SM4FBD

Jag antar att du avser PA+LNA, och inte radiokortet.

Nej, inget schema, bara en GALI-84+, 10 pF i serie med in, 10 pF i serie med out, 3 varv 0.5 mm cul på 3 mm borr,
kanske 20 nH eller så, till + 5V.

Med radion in ger den +22 dBm ut.
Men, den måste ju ha en antennswitch så att RX får signal, och det hara jag inte ännu.

Det finns en kul transistor, BFP840, som är lågbrusig SiGe, och skall tåla 100 mW på
ingången....!!!! Det skulle kunna bli LNA....

Gullik / SM4FBD
 

X 2.0 har tagit ett litet steg framåt. Det finns nu 3 processer, en som hanterar radio + en uart, snarlikt exemplekoden,
en som bara hanterar CLI, kommandon och svar, och en som bara blinkar en LED 5 ggr / sek, men som skall
köra ethernetmodulen.

Nu pågår portering och omskrivning av koden. En viktig sak är "slå av / på radio" vilket är en förutsättning
för att kunna prova andra hastigheter / modulationer. Mycket "hemmasnickrat" som kan skrotas nu när man
kan få "preemption" mellan tasks. Samma gärller "data uart".

Återkommer när den kan "göra" något.

Att göra:

Testa ut 4FSK
Testa ut någon lägre / högre hastighet och göra en configparameter till detta
Ex. radio speed 1 ( 0.5 / 2 ) eller något liknade
Testa ut TI's seriella programmerare www.ti.com/lit/zip/swra466 och se till att man tillförlitligt kan progga "mina hexfiler"
Testa när "knäet" inträffar, t.ex. vid vilken signalstyrka/RSSI har pakethastigheten gått ner 10%??
Utveckla och bygga antennswitch, så att man kan få 150 mW ut i.st. för 20 mW med min enkla EBK.
Räckviddstest med dok RSSI och några enkla antenner typ biquad.

Det finns säkert mer...

Gullik / Sm4FBD

Hej Joar,

Vilken bra beskrivning.

Kolla så att du ansluter VCC rätt, jag *tror* enligt bilden att du matar in 3.3 V på 5 V pinnen, radion går ner till 1.8 V eller så, men
du matar in FÖRE 3.3 V regulatorn.

Naturligtvis ser du för låg serielll hastighet. Det kan ha smugit sig in någon bug när jag integrerade eternet med seriellt,
jag hade 96% av focus på ethernet just då.....


Jag skall lägga ut schema, så att man kan se alla anslutningar

73 de Gullik

Intressant! Har du ett kopplingsschema på det där? Är det hålmonterat eller ytmonterat? Eller tänker du att du gör modulkort som med radiomodulerna för förstärkaren?

Hej!
Jag har gjort ett första bänktest för att se att jag får till anslutningarna rätt.
Överföringshastigheten blev märkligt nog endast 22 kbps.
En flaskhals är att jag använder mig av serieportar för datalänken och att de har en bithastighet på 115.200. När jag testar att koppla dem direkt får jag en effektiv hastighet för IP-trafik på 88 kbps. Men med radiomodulerna kopplade till respektive serieport får jag alltså 22 kbps.
Jag utgår från att det är något som jag missat eller att det finns en inbyggd begränsning i seriekommunikationen på radiomodulerna?
För mer detaljer, se bifogat dokument.

   /joar, SM0TQT

Det finns nu 13 kort ute i Sverige, som kommer att sättas upp i Jämtland, Stockholm och i Södermanland.

Det skall bli intressant att få ta del av funktion / prestanda / räckvidd, så att konstruktionen kan förbättras.

Gullik /SM4FBD

Idag har jag testat och uppdaterat moduler inför Årsmötet i Västerås.

Samtidigt tog jag mig tiden att lägga till en vanlig enkel "84+" från MiniCircuits, och blev belönad med + 22 dBm in i Speccan.

Det borde peka på 30 - 60 km räckvidd, men detta måste naturligtvis testas och verifieras.

Undrar om +22 dBm räcker för att styra ut en LDMOS transistor, i så fall pratar vi 4 W

73 de Gullik / Sm4FBD

Jag har byggt ett litet slutsteg, som skall kunna ta upp effekten från c:a 20 mW till 250 mW. Det är inte utprovat ännu, men sitter på en 15 x 25 mm modul. Jag har inte löst antennomkopplingen ännu, men kanske kan börja se vad som är möjligt. Jag har även en 4W LDMOS transistor som man skulle kunna fundera på att gifta in.

Något av dessa PA borde kunna landa under 100SEK.

Gullik / SM4FBD

Nu ligger alla filer på github. Om man kompilerar och skjuter dessa får man en 0.93b firmware som fixar både seriell - seriell kommunikation om 115200 baud, eller ethernet till ethernet med w5500 adaptrar i c:a 0.5 mbit/sek.

Nästa version bör bli med ett RTOS, freertos tänkte jag, minimalt med funktioner, bara dela upp de olika servicerutinerna i separata tasks. Detta fixar ett stort problem som jag brottats med, nämligen att det finns "blocking i/o" i drivrutinerna, vilket medför att om man gör en så enkel sak som att skriva ut en rad på "console" så hänger CPU på den och är då en textrad lång kan man missa andra händelser / paket. Genom att använda ett RTOS, så får andra "tasks" köra medan I/O pågår.

73 de Gullik / SM4FBD

Ny firmware 0.93. Nu finns den funktionalitet som jag ursprungligen definierade. Radio kan nu antingen eller samtidigt anslutas till ett ethernet OCH en seriekanal.
Man kan alltså brygga ett mindre ethernetsegment, OCH ha en SLIP-länk gående mellan två radio.
Hastigheten över seriell kanal är max 115200 kbit7sek och över ethernet når man mellan 500 och 600 kbit/sek.
Nu blir det städning...och dokumentation... och V1.0 rc1.
73 de SM4FBD

fw nu på 0.92d, uppåt 500 kbps med tcp, högre med udp
nytt kommando "heard" som rapporterar MAC på ansluten nod....

Och nu är fw 0.89, och detta har innburit ett rejält fall framåt. Jag har kämpat med konstiga problem som gjort okorrigerad bit error rate alldeles för hög.
Jag tror att jag nu hittat de flesta orsakerna till detta, och det går nu bra att brygga över ethernet.

iperf3 under linux ger c:a 300-400 kbps i transfer rate, och det är ju över en 1 mbps halv duplex länk, det går nog att optimera lite till, men
nu börjar ju bygget att vara *användbart*.

Städning, se till att man kan uppdatera seriellt, bakportering från cc1314 till cc1312.
Räckkviddsprov, antennmätplats och några enkla antenner.

Hils

Gullik / SM4FBD

Ny f/w 0.88, börjar konvergera i sin enkelhet.
Nya PCB här där man kan ansluta en W5500 ethernet adapter
Nya radio på väg med CC1314 med framför allt 296 kb ram, så det finns plats för paketbuffrar.

Det verkar vara lite tunt med intresset för 23 cm paketradio??


Hils

Gullik / SM4FBD

Programvaran har nått V 0.84 nu, och den har support för en w5500 ethernet adapter.
Ren bryggning utan filter, så den passar f.n. endast för punkt till punkt, annars blir det en väldig kakafoni av oönskad trafik över länken.

Provkörd router - radio - radio - laptop med linux.

Nya kretsar på väg, med mer flash och framför allt mer RAM, så att man kan kosta på sig en "riktig" ip-stack och paketbuffrar o.s.v.

Gullik

Det finns *massor* kvar att göra.
Just nu provas slip, och den enkla uart - uart funktionen, för att bekräfta att mjukvaran är stabil.
Just nu är länkhastigheten 1 Mbit/sek, men serieporten är endast 115200 baud. I nästa utgåva skall högre seriehastigheter kunna ställas in,
så att man kan få lite bättre "sprutt" på förbindelsen.

15:58:02.068028 IP 44.140.100.10 > orangepizero: ICMP echo request, id 31, seq 405, length 208
15:58:02.068174 IP orangepizero > 44.140.100.10: ICMP echo reply, id 31, seq 405, length 208

men, ping går igenom

Gullik / SM4FBD

Firmware update

I have tested the following procedure to update firmware:

This requires the cc2538-bsl downloader installed with a suitable pyton on your computer.

On the amprnet.se radio install the firmware update jumper.
Prepare the command line similar to the one below.
Connect the board to your computer (running linux) but no +5 V supply connected.
Connect the 5 V supply and within a few seconds hit CR on your computer,
since the bootloader times out in a few seconds.  

Transscript of the events follow.
 
webjorn@webjorn-Lenovo-G70-70:~/cc2538bsl/cc2538-bsl$ python cc2538-bsl.py -evw amprnet-radio-0-78.hex
Opening port /dev/ttyUSB0, baud 500000
Reading data from amprnet-radio-0-78.hex
Firmware file: Intel Hex
Connecting to target...
CC1310 PG2.1 (7x7mm): 352KB Flash, 20KB SRAM, CCFG.BL_CONFIG at 0x00057FD8
Primary IEEE Address: 00:12:4B:00:31:F1:80:7F
    Performing mass erase
Erasing all main bank flash sectors
    Erase done
Writing 360448 bytes starting at address 0x00000000
Write 104 bytes at 0x00057F988
    Write done                                
Verifying by comparing CRC32 calculations.
    Verified (match: 0x64f0c346)
webjorn@webjorn-Lenovo-G70-70:~/cc2538bsl/cc2538-bsl$

Done, remove the jumper and resupply +5V. Done.

Gullik / SM4FBD

Nu börjar vi närma oss något användbart. Version 0.78 av firmware (ska bli 1.0) är under test och innehåller:

Ren UART till UART emulering i 115200 Baud. Denna kan användas för t.ex. slip emllan två datorer, eller något annat som behöver en "virtuell sladd".
Premiär för Ethernet - Ethernet bridging, som använder sig av enc28j60-kort, och en kort flatkabel mellan radio och ethernet. Bryggningen är
ganska rudimentär f.n. och vidarebefordrar "ALLT", så bästa användning är mellan två datorer, eller mellan några routrar, så att mängden
multicasts och intressanta M-soft protokoll begränsas, och inte äter upp den futtiga megabit man får ( i halv duplex).

Hårdvarumässigt sitter allt på det kort som finns på bild i tråden. Det finns följande portar:

Seriekanal för data
Seriekanal för "kommandoterminal"
JTAG-port för programmering och debug
SPI-port för Ethernetkort
Spänningsmatning med LM1117 regulator till 3.3 V
Två stiftrader med "övriga pinnar" för den som vill koppla in något nytt.

Gullik / Sm4FBD

freq    pout    txant    dist    pathloss    rxant    rxpow dbm    rxpow dbw    rxpow                    uV     bw     sens    SNR        
                                                        
1260    13      0          0.4    86.50           0       -73.50            -103.50          4.73E-05    4.73E+01    2200    -94    20.50        mot vägmärke -82 dBm
1260    13      0             2    100.48         0       -87.48            -117.48          9.45E-06    9.45E+00    2200    -94    6.52           samma radio, 2 km
1260    13    10           20    120.48       10       -87.48            -117.48          9.45E-06    9.45E+00    2200    -94    6.52           20 km, 2 x 10 dB ant

Sammanfattning Prx = Pout - (32.45 + 20*log(dist) + 20*log(freq) )+ Tx-ant + RX-ant

Så här ser länkbudget ut för min teststräcka, som är 400 m. Den översta raden visar att jag borde se  -73 dBm, medan uppmätt värde är -82,
-9 dB sämre. Vad det beror på vet jag inte just nu, jag tror inte jag har 9 dB loss i nägonting, möjligen har jag något fresnel-zon problem,
då höjden över åkern är ganska låg.

Finessen med denna spreadsheet är att man kan plugga in olika avstånd och olika TX och RX antenn och se hur det borde bli.
Understa raden är 20 km,  och 2 x 10 dB antenn, borde alltså gå minst två mil.

Gullik

Further development of the amprnet.se radio

Here are some items I have been thinking of, that requires more eager developers.


1.    What modes can the radio actually do, primary focus is 4FSK, but what
    capabilities can we add?

2.    Integration of a full IP implementation, perhaps LWIP?

3.    Bridging, implementing L2 routing similar to access points.

4.    Dynamic speed adjustment based on RSSI / Bit error rate

5.    Serial line programming, already tested , but requires further hands
    on and documentation.

6.    We could have more dynamic memory and more flash. What do we need?

7.    TDMA, is that a good way for RAN's? What about NPR-70, could we transform
    amprnet-radio to NPR-23 ?? Do we want that?

Input appreciated...and participation...

Gullik / SM4FBD