Радиомодемы "Спектр 9600" в 99% случаях используются в качестве удлинителя последовательного порта RS-485 или RS-232 - для этого они работают в так называемом "прозрачном" режиме.

Прозрачность в данном случае не означает, что модемы передают в радиоэфир непосредственно данные, полученные от внешнего оборудования - в эфире они работают с собственным протоколом, обеспечивающим адресацию, проверку доставки, помехоустойчивое кодирование и т.д. Прозрачность означает, что данные, поступившие на последовательный порт модема будут доставлены на последовательный порт (порты) удаленного модема (модемов) без изменений (с некоторыми оговорками, см. вопрос "Почему мое оборудование не заработало через радиомодемы?"). То есть, можно говорить о прозрачности на уровне "последовательный порт одного модема" - "последовательный порт (порты) удаленного (удаленных) модемов".

Благодаря такой прозрачности практически любое внешнее оборудование, работающее по интерфейсам RS-485 или RS-232, будет работать и через радиомодемы, не замечая, что работает через них - для него работа через модемы не будет отличаться от работы по проводам. Протоколы, по которому работает внешнее оборудование (ModBus, Болид и т.д.) практически не имеют значения, поскольку модемы будут прозрачны для этих протоколов. Все это касается как простых систем, когда нужно связать пару устройств с помощью двух модемов, так и более сложных систем сбора данных из множества удаленных объектов. Никаких специальных ограничений на количество объектов в системе с радиомодемами нет: можно сказать, что если система работает по проводам RS-485, она практически наверняка будет работать и через радиомодемы.

Здесь стоит отметить, что имеются некоторые оговорки касательно прозрачности радиомодемов, и в некоторых случаях после замены проводов RS-485 или RS-232 на радиомодемы система откажется сразу же заработать. К счастью, эти возможные проблемы в работе оборудования без особого труда преодолимы (см. вопрос "Почему мое оборудование не заработало через радиомодемы?").

Физическое ограничение - 65536 штук, то есть фактически нет ограничений на количество модемов в системе. Поскольку при работе в прозрачном режиме вся адресация в системе организуется на уровне внешнего оборудования, емкость системы будет определяться емкостью этой внешней адресации, а не свойствами наших радиомодемов.

Кроме этого следует помнить, что так как практически всегда в системе один мастер осуществляет последовательный опрос нескольких удаленных слейвов, при увеличении количества удаленных объектов в системе будет пропорционально увеличиваться время опроса (время реакции системы). Уже при десятках удаленных объектов время реакции составит десятки секунд. Впрочем, эта проблема возникает не только при работе через радиомодемы, но и при работе по проводам - просто при работе через модемы она усугубляется, так так время на опрос при работе через модемы заметно больше, чем при работе по проводам.

Будьте последовательны.

Первым делом убедитесь, что Ваша система уже работает по проводам (соедините интерфейсы оборудования проводами в лабораторных условиях) и только после этого приступайте к замене проводов модемами - так Вы избежите решения уравнения с несколькими неизвестными при попытке понять, что происходит и почему что-то не работает.

Когда Вы уверены, что по проводам все работает как положено, можно приступить к подготовке модемов - следует задать необходимые для правильной работы параметры, после чего можно подключать модемы к оборудованию вместо проводов.

При этом добейтесь сначала работы системы через модемы в лабораторных условиях ("на столе"), и только потом устанавливайте оборудование на местности - этим Вы также существенно упростите себе решение возможных проблем.

Для конфигурации модемов "Спектр 9600" используется специальная программа-конфигуратор Программа S96V2_Setup (см.раздел "Файлы" на этой странице), запускаемая на ПК. Программа обеспечивает удобное отображение и изменение всех параметров и режимов работы радиомодемов. Несколько скриншотов работы программы приведены ниже.

Для подключения радиомодема к ПК используется специальный CONFIG-кабель (его нет в комплекте поставки, заказывайте его отдельно!) - одним концом он подключается к разъему CONFIG модема, а на другом у него стандартный разъем USB для подключения к разъему USB компьютера.

Для работы с модемом по USB на ПК следует установить драйвера USB (см.раздел "Файлы" на этой странице). Установка драйверов описана в Руководстве пользователя (см. тот же раздел "Файлы").

Программа S96V2_Setup обеспечивает также удаленную конфигурацию радиомодемов по радио через "локальный" модем, подключенный к ПК.

В соответствующем разделе программы укажите ID удаленного модема и подключитесь к нему - после этого в программу будут считаны текущие параметры удаленного модема, и все изменения, сделанные в программе, будут применены к удаленному модему.

В программе также можно заранее заполнить список удаленных модемов (название объекта, ID и пароль доступа к модему) и выбирать нужный объект для удаленной конфигурации из этого списка без необходимости запоминать ID всех модемов в системе.

Естественно, удаленная конфигурация возможна только при условии, что и локальный и удаленный модемы работают одной частоте и скорости в эфире.

Обязательными и непременными условиями правильной работы модемов в качестве радиоудлинителя последовательного порта RS-485 или RS-232 являются лишь 3 фактора:

• - прозрачный (при этом лучше широковещательный) режим работы;
• - параметры (скорость, кол-во бит и др.) обмена данными по последовательному порту должны совпадать с такими же параметрами внешнего оборудования;
• - все модемы системы должны работать на одной частоте, на одной скорости и с одними параметрами модуляции в эфире.

Другими словами, каждый модем должен быть согласован с подключенным к нему оборудованием (параметры последовательного порта), а все модемы системы должны быть согласованы между собой в эфире (частота и скорость в эфире).

Режим работы

В подавляющем большинстве случаев радиомодемы "Спектр 9600 GM" используются в качестве радиоудлинителя последовательного порта RS-485 или RS-232. При этом внешнее оборудование, использующее модемы работает по последовательному порту с применением протоколов по принципу "запрос-ответ" с топологией "звезда", при которой один "мастер" (ПЛК, пульт и т.д.) последовательно опрашивает несколько "слейвов" (модули ввода/вывода, счетчики, пожарные датчики и т.д.) и принимает от них ответы.

Адресация в таких системах обеспечивается на уровне протокола, которые использует внешнее (для модемов) оборудование - мастер обращается к слейвам по их уникальным адресам. Чаще всего используется протокол ModBus, но даже если оборудование использует какой-то другой протокол (Болид и др.), смысл остается тот же: любой протокол в схеме "звезда" работает по принципу "запрос-ответ" с собственной адресацией.

Для работы в таких системах радиомодемы должны работать в прозрачном широковещательном режиме.

В широковещательном режиме данные от каждого модема системы будут приняты всеми остальными модемами, все модемы "слышат" друг друга - получается полная аналогия одной общей проводной шины RS-485. Адресация же, как уже говорилось, обеспечивается на уровне протокола внешнего оборудования, поэтому нет необходимости заботиться об адресации на уровне модемов - модемы формируют "виртуальную" общую шину RS-485 для всех устройств системы.

Для установки широковещательного режима параметр TXID (адрес модема-получателя) модема должен иметь значение FFFF (передаваемые данные предназначены для всех модемов). Естественно, все модемы системы должны работать в широковещательном режиме (и модем-мастер и модемы-слейвы). Все модемы такой системы будут совершенно одинаковы, любой из них можно использовать и с мастером, и со слейвом.

Параметры последовательных портов RS-485 и RS-232

Чтобы модем мог обмениваться данными с внешним оборудованием по последовательному порту RS-485 или RS-232, необходимо, чтобы параметры порта модема совпадали с параметрами порта внешнего оборудования. Таким образом, выясните, по какому интерфейсу (RS-485 или RS-232) и с какими параметрами работает внешнее оборудование и выберите в модеме тот же интерфейс с теми же параметрами.

Рабочая частота

Все модемы в одной системе должны работать на одной частоте. Тут все просто: устанавливайте всем модемам системы одну и ту же рабочую частоту.

Мощность передатчика

Радиомодемы "Спектр 9600" позволяют устанавливать мощность передатчика в диапазоне от 0,25 до 3,5 Вт (8 значений). Увеличение мощности в общем случае приводит к увеличению дальности связи, тем не менее дальность в первую очередь зависит от параметров антенн, места их установки и условий местности между антеннами.

Увеличением мощности можно также скомпенсировать потери радиосигнала в длинном ВЧ кабеле (от модема до антенны).

Скорость обмена данными между модемами в эфире

Скорость обмена данными в радиоэфире между модемами, строго говоря, никак не связана со скоростью обмена данными между модемами и внешним оборудованием (по последовательному порту): модемы могут работать с оборудованием на одной скорости, а в эфире между собой - на любой другой.

Часто нет практически никакого значения, на какой скорости работают модемы в эфире: когда объем данных от внешнего оборудования невелик, и обмен этими данными происходит не очень часто. Например, в типовых системах пожарной сигнализации (Болид или аналогичная) или в других системе сбора телеметрических данных с удаленных датчиков, мастер (пульт или ПЛК) опрашивает удаленные объекты примерно раз в секунду, объем передаваемых данных при этом не превышает нескольких десятков байт. За время между циклами опроса модем спокойно успеет передать запросы и ответы, даже если скорость обмена данными в эфире будет значительно ниже, чем по последовательному порту - несколько увеличится только время передачи данных (время ожидания запрос-ответ).

В таком случае рекомендуем устанавливать "среднюю" скорость в эфире - 9600 бод. Это оптимальный компромисс между пропускной способность и дальностью связи (дальность связи зависит от скорости - выше скорость, меньше дальность).

Если же поток данных по последовательному порту довольно плотный, то при более низкой пропускной способности (низкой скорости) в эфире модемы могут не успевать передавать получаемые по порту данные, начнется заполнение буфера модема. Если пропускная способность модемов в эфире на длительное время будет ниже требуемой пропускной способности по последовательному порту, буфер модема рано или поздно заполнится, начнется потеря данных.

При этом следует понимать, что под скоростью обмена данными в эфире понимается "физическая" скорость, тогда как "информационная" (полезная) скорость при этом заметно ниже физической, поскольку "полезные" данные от внешних устройств перед передачей в эфир дополняются служебными (помехоустойчивое кодирование, встроенная адресация и т.д.), кроме этого модему нужно время на включение приемопередатчика и т.д. Таким образом, полезная скорость передачи данных в эфире на практике примерно в полтора раза ниже заявленной физически. Например, при установленной скорости 9600 бод в эфире модемы обеспечат пропускную способность в канале примерно 6000 бод.

Из вышесказанного можно вывести следующую рекомендацию по установке скорости обмена данными в радиоэфире - лучше установить скорость в эфире в 2 раза выше, чем скорость по последовательному порту. Более высокая, чем по последовательному порту, скорость в эфире обеспечит помимо отсутствия проблем пропускной способностью также минимальные задержки при обмене данными.

Таким образом, при работе по последовательному порту, скажем, на скорости 9600 бод устанавливайте скорость в эфире 19200 бод.

Если предполагается использовать модемы для связи только двух объектов между собой, то теоретически более логичным выглядит использование при этом режима "точка-точка", а не широковещательного.

Режим "точка-точка" задается программированием параметров TXID (адрес модема-получателя) модемов "крест-накрест": TXID у первого модема равен MYID (собственному адресу) второго модема и наоборот. Например, для модемов с собственными адресами MYID1=1111 и MYID2=2222 следует задать TXID1=2222 и TXID2=1111.

В режиме "точка-точка" в отличие от широковещательного режима модемы "гарантируют" доставку данных - отправив данные, модем ждет от адресата подтверждения о получении и в случае не получения подтверждения будет повторять отправку данных до получения подтверждения (количество попыток ограничивается настройкой соответствующих параметров модема).

Несмотря на то, что режим "точка-точка" выглядит более надежным (из-за наличия гарантий доставки данных) и подходящим для системы из двух объектов, в случаях, когда адресация в системе осуществляется на уровне внешнего оборудования, лучше даже в системах из двух объектов использовать широковещательный режим (без подтверждений).

Дело в том, что подтверждения доставки на уровне модемов вносит в работу системы элемент непредсказуемости и неуправляемости, что в некоторых случаях может привести к неработоспособности системы. Это связано с тем, что на работу протокола обмена данными на уровне внешнего оборудования накладывается собственный протокол обмена данными на уровне модемов.

Как правило, даже в случает системы из двух объектов, они работают по принципу "запрос-ответ". Мастер периодически посылает запросы и ждет на них ответ от слейва. Представим, что по какой-то причине один из запросов мастера не был доставлен с первого раза (помехи в радиоканале) и модем, запрограммированный на работу в режиме "точка-точка" начинает повторять его несколько раз, чтобы гарантировать доставку. Мастер при этом уже не дождался ответа на этот запрос и посылает в модем следующий запрос, который попадает в буфер модема и ждет там своей очереди на отправку (модем занят доставкой предыдущего запроса).

Таких запросов может накопиться несколько и при возобновлении связи все они будут переданы в эфир, приняты слейвом и слейв ответит на все эти запросы. Мастер может быть не готов к такой ситуации - он уже и "забыл" про неотвеченные запросы, а тут они будут получены.

В худшем случае (при достаточно продолжительном пропадании связи) может случиться также ситуация, когда полностью заполнится буфер модема и данные на входе в модем будут просто потеряны.

Таким образом, при использовании режима "точка-точка" возможны ситуации, когда время получения ответа на запрос становится непредсказуемым. Кроме этого, есть вероятность выхода системы из под контроля и потери данных - модемы могут быть заняты обеспечением гарантии доставки уже ненужных данных, а нужные данные будут становиться ненужными или вовсе теряться.

В широковещательном же режиме неуправляемых и необъяснимых ситуаций, когда модемы "живут своей жизнью", обеспечивая гарантированную доставку данных, возникнуть не может. Худшее, что может случиться в случае проблем со связью - на некоторые запросы не будут получены ответы, а при возобновлении связи работа системы автоматически и быстро возобновится.

Исходя из вышесказанного, рекомендуем использовать широковещательный режим работы между модемами - это гарантирует предсказуемую и понятную работу системы.

После программирования всех модемов системы и перед тем как устанавливать их на объекты в составе системы с внешним оборудованием, рекомендуем сначала проверить наличие радиосвязи между модемами и добиться успешной стыковки их с оборудованием в лабораторных условиях. Такая проверка "на столе" позволит обнаружить возможные проблемы и оперативно устранить их.

После этого можно провести проверку работоспособности системы уже в штатных "боевых" условиях на местности - модемы с антеннами в штатных местах на объектах.

Проверку системы с модемами можно разделить на две части - проверка связи между модемами по радио и проверка стыковки (как аппаратной, так и программной) модемов с внешним оборудованием.

Проверка связи между модемами

Для проверки связи между модемами в лабораторных условиях нужны будут 2 компьютера с терминальными программами или один компьютер с двумя СОМ-портами (или переходниками USB - RS2-32 или USB - RS-485), с каждым из которых работает терминальная программа (программу запускаем два раза, в настройках указываем разные СОМ порты). Естественно, параметры СОМ-портов программы должны быть согласованы с параметрами портов модемов.

Пару проверяемых модемов подключаем к СОМ портам.

Для проверки в лабораторных условиях УСТАНАВЛИВАЙТЕ МИНИМАЛЬНУЮ МОЩНОСТЬ передатчика модемов! "Рабочую" мощность устанавливайте только при установке модемов на объект и при подключенной штатной антенне. 

Недопустимо использовать модемы с открытым антенным разъемом! Подключайте к ним антенны или (что еще лучше) эквивалентные нагрузки (можно заказать отдельно). 

Для проверки связи отправляйте произвольные символы в окне одной терминальной программы - они должны передаться через модемы в окно второй программы, и наоборот. Если символы проходят в обе стороны - модемы настроены правильно, можно проверять их в работе с Вашим оборудованием.

Здесь следует помнить, что испытуемые модемы с антеннами (или с эквивалентными нагрузками) при испытаниях следует разнести как можно дальше друг от друга - слишком близкое расположение может привести к отсутствия связи даже на минимальной мощности.

Проверка стыковки модемов с оборудованием

Первым делом следует убедиться в работоспособности Вашего оборудования без модемов (по кабелю): настройте и запрограммируйте Вашу систему так, чтобы она работала в нужном режиме по проводам.

После этого следует выполнить проверку связи между модемами без внешнего оборудования, чтобы убедиться, что модемы между собой работают нормально.

Только после этих проверок можно приступать к замене проводов радиомодемами, иначе в случае проблем будет трудно разобраться, в чем дело и что не так.

В большинстве случаев беспроводная система должна заработать автоматически - убедитесь, что оборудование работает через модемы так же, как работало по проводам, после чего можно приступать к монтажу оборудования на объекты.

Если же система не заработала через радиомодемы (мастер системы показывает ошибки связи или что-то подобное), при этом работая по проводам, значит, потребуются дополнительные настройки оборудования (см. вопрос "Почему мое оборудование не заработало через радиомодемы?").

Как говорилось ранее, при работе радиомодемов в прозрачном режиме внешнее оборудование "не замечает" их и работает так же, как и по проводам (конечно, при условии правильной конфигурации модемов).

В целом это так и есть, однако, когда мы говорим о прозрачности модемов для внешнего оборудования, стоит помнить о некоторых оговорках. В некоторых случаях эти оговорки не существенны и не повлияют на работу внешнего оборудования через модемы, в других - могут оказаться причиной того, что внешнее оборудование не заработает через радиомодемы без дополнительных настроек.

Далее описаны основные причины, приводящие к тому, что система отказывается работать через модемы, и даются рекомендации по их устранению.

Естественно, предполагается, что модемы подготовлены к работе с оборудованием (правильно установлены основные параметры и проведена проверка связи между модемами), а также есть уверенность, что система работает по проводам и проблемы возникают только при замене проводов модемами.

Задержки при передаче данных

Главное (и наиболее часто приводящее к тому, что оборудование "не хочет" работать через модемы) отличие работы через модемы от работы по кабелю заключается в различных задержках при передаче данных. Если при работе по кабелю задержки при передачи данных от мастера к слейву и обратно практически отсутствуют (или измеряются единицами миллисекунд), то при работе через радиомодемы эти задержки могут составлять десятки миллисекунд.

Дополнительные задержки возникают из-за того, что путь прохождения данных при работе через модемы "удлиняется": модем должен принять их в свой буфер, понять, что пакет данных кончился и можно передавать его в эфир, включить передатчик, осуществить передачу, приемный модем должен принять данные в свой буфер и выдать их на свой последовательный порт.

Для систем, построенных по топологии "звезда" (мастер - слейвы) с протоколом опроса удаленных объектов по принципу "запрос мастера - ответ слейва" наличие дополнительных задержек при работе через модемы приведет к увеличению времени между отправкой запроса мастером и получению им ответа от слейва. В протоколах таких систем практически всегда определено время (тайм-аут) ожидания мастером ответа от слейва - если ответ не получен за это время, мастер считает, что слейв не отвечает и перестает ждать от него ответа.

Вполне может оказаться, что при работе через модемы ответы от слейвов приходят с опозданием - когда мастер их уже не ждет и сообщает об отсутствии связи или неполучении ответа от слейва.

Таким образом, для исправления такой ситуации необходимо либо уменьшать задержки при передачи данных, либо увеличивать время ожидания ответов в протоколе работы системы. Если модемы сконфигурированы с учетом рекомендаций, то уменьшить задержки на уровне модемов уже не получится - остается только увеличивать время ожидания ответа в настройках мастера системы.

Как правило (практически всегда), протоколы типа ModBus предусматривают такое увеличение - мастер (пульт, ПЛК, ОРС-сервер) должен иметь возможность конфигурации временнЫх параметров протокола, так что ситуация легко разрешима.

Какие именно времена ожидания ответа устанавливать для работы через модемы? Лучше начать с заведомо большого значения (скажем, 500 мс) - если после этого система заработала, значит, проблема была именно в задержках. После этого можно при необходимости уменьшать время ожидания до тех пор, пока система продолжает надежно работать.

Если в системе используются ретрансляторы, то задержки при доставке данных через цепочку ретрансляторов будут длиннее (примерно в 2 раза на каждый ретранслятор).

Один из типовых вариантов применения радиомодемов "Спектр 9600 GM" - трансляция дифференциальных поправок от базы на подвижные навигационные приемники (роверы).

Особенностью такого применения является то, что при такой трансляции используется односторонняя связь - от базы к роверам. Другими словами, на базе нужен только достаточно мощный (чтобы обеспечить дальность в несколько километров) передатчик, а на роверах - только приемники. Этот факт позволяет использовать совместно с мощным "Спектр 9600" на базе маломощные (и дешевые) радиомодемы "Спектр 433" на роверах (в них нужен только приемник, а невысокая выходная мощность передатчика не имеет значения, так как передатчик в таком применении просто не используется).

Мощности передатчика "Спектр 9600 GM" (3,5 Вт) достаточно для обеспечения дальности трансляции до 8...10 км в прямой видимости даже при работе на небольшие мобильные антенны, а использование недорогих "Спектр 433" на роверах позволит существенно снизить общую стоимость решения.

О том, как настроить модемы "Спектр 9600" и "Спектр 433" для совместного использования, рассказано в разделе "Совместимость со "Спектр 433".

Радиомодемы "Спектр 9600 GM" совместимы с радиомодемами "Спектр 433" и могут поэтому использоваться друг с другом.

Естественно, речь о совместимости может идти только в случае работы модемов на одинаковой частоте, одинаковой скорости и с одинаковыми параметрами модуляции сигнала в радиофире.

Таким образом, для совместного использования "Спектр 9600" и "Спектр 433" необходимо:

• - применять радиомодемы "Спектр 9600 GM" поддиапазона 433..447 МГц (поскольку радиомодемы "Спектр 433" работают только диапазоне 433...435 МГц);
• - использовать скорости в эфире 4800, 9600 или 19200 бод (эти скорости есть и у тех и у других модемов);
• - в настройках "Спектр 433" выбирать минимальную девиацию для выбранной скорости (AR=0 для 4800, AR=2 для 9600 или AR=4 для 19200);
• - в настройках "Спектр 9600" отключать фильтр Гаусса.