Ideas de modulación para cableado de bus analógico antiguo y largo

Necesito algunos comentarios sobre las técnicas para hacer que un bus analógico antiguo funcione con datos bidireccionales (semidúplex está bien) a velocidades de hasta 256 kbps

El cable en sí es un par trenzado blindado con una impedancia nominal de unos 50 ohmios. Está conectado a varios puntos en edificios grandes de cualquier forma que el instalador considere óptima (esto incluye conexión en cadena, bifurcación en una estrella en un nodo conectado en cadena, etc.). Creo que se usó para pasar audio y/o datos de seguridad de muy baja tasa de bits de hasta 500 metros de longitud.

Algunas de las cosas que consideré incluyen:
1. Una variante de 10Base2 a una velocidad de datos más baja. La codificación manchester y csma/c(d/a) no deberían ser demasiado difíciles de implementar, pero me preocupa el cableado de bus descontrolado. A 256 kbps (kHz) y cierta velocidad de giro controlada, ¿los reflejos y la integridad de la señal no deberían ser tan malos?
2. Restringir el ancho de banda a 40kHz o incluso a 20kHz y aumentar los bits/símbolo mediante el uso de QAM. Esta no es mi preferencia debido a la complejidad de la implementación a menos que pueda encontrar un SoC de un solo chip. Tal vez hay fragmentos de las bibliotecas de módem suave v92 de la vieja escuela que puedo reutilizar
3. Adaptar las técnicas de comunicación de la línea eléctrica como G3-PLC

No hay mucho que pueda hacer para cambiar el cableado ya que es una instalación existente. No habrá nada más en él, si ayuda con los reflejos, puedo terminarlo en todos y cada uno de los nodos. Estos cables son, en general, libres de interferencias debido al blindaje y la señalización diferencial.

Cualquier pensamiento/historia que pueda compartir es bienvenido. Gracias.

EDITAR: La solución no es específica para un sitio, el cableado es diferente en cada sitio y hay alrededor de dos docenas de sitios en total.

EDITAR: Puede haber entre 12 y 15 nodos en cada bus

Creo que necesitas más información. ¿Puede conectar un generador de señal de 50 ohmios y conducir, por ejemplo, una onda cuadrada de 250 kHz para ver qué tipo de reflejos obtiene? Este cable podría tener pérdidas suficientes como para que la topología grody realmente no duela.
Estaré en el sitio en 2 semanas, así que podré hacer más pruebas, pero por ahora todo lo que tengo es que la resistencia es de aproximadamente 18 ohmios por cada tramo de cable de 100 metros. Reportado por un técnico de campo.
50 ohmios es una impedancia característica muy baja para par trenzado, más cerca de 100 ohmios es más probable...
OFDM es la varita mágica para exprimir altas tasas de datos a través de bajas tasas de símbolos en un medio de multipatía (reflejos de stub). Ya sea que pueda o no aprovechar ADSL, o si necesita implementar el suyo propio, es otra cuestión.
OFDM es parte de la especificación de PLC. Si va por la ruta de la modulación compleja, ¿siento que un QAM limitado de banda de 20 kHz será relativamente más fácil que OFDM?
¿Tienes acceso a los lugares donde se han hecho conexiones estelares? Puede ser necesario insertar allí puentes pasivos o activos para controlar los reflejos. Una idea que se me ocurre es la codificación AMI utilizada en servicios de telefonía digital como T1 y E1, relativamente fácil de generar y decodificar (hay chips disponibles) y diseñada específicamente para el cable STP con el que está trabajando. Sin embargo, se requerirá algo de creatividad para hacer dúplex sobre un solo par.
Otro pensamiento es la codificación 2B1Q utilizada en ISDN y servicios similares sobre cable UTP. Nuevamente, diseñado para ser robusto, incluso con calidad de cable cuestionable.
¿Cuál es su presupuesto para cada punto final? y ¿cuál es la topología bus compartido MIMO? ¿CDMA?
@ user183368 ¿cuál es el rango máximo? 18 ohmios/100 metros suena un poco más que un par AWG24
La topología de @Tony Stewart Bus es un solo par de par trenzado blindado en combinación de conexiones en cadena y en estrella. El alcance máximo es de unos 500 metros, me dijeron. Esta es la distancia más larga entre dos nodos cualesquiera. La longitud total del bus podría ser mayor debido a la conexión en estrella en algunos puntos del nodo. El presupuesto en cada punto final es algo que es flexible, pero no tenemos la intención de hacer un rack completo de equipos de telecomunicaciones si me entiende.
@DaveTweed Gracias por las sugerencias, parecen similares a la codificación de Manchester con relleno de bits. Sin embargo, la disponibilidad de chips es una gran ventaja. ¿Alguna sugerencia en ese frente? Desafortunadamente, no tengo acceso a ninguno de los cables que tengo que trabajar con lo que ya está allí. Solo se puede acceder a los puntos finales en una placa de pared.
@ user183368 entonces, ¿es Half-D CDMA para el concentrador? o cualquiera a cualquiera? Además, ¿cuántos nodos estarán conectados?
Cuando estaba diseñando equipos terminales T1 y E1 en la década de 1990, solíamos usar productos de Dallas Semiconductor (ahora parte de Maxim), pero no estoy muy familiarizado con las ofertas actuales.
@TonyStewart.EEsince'75 Ya veo lo que quieres decir. Es cualquiera a cualquier medio dúplex con una señalización de estilo CSMA/CA simple para minimizar la contención. 12 a 15 nodos.
@ user183368 desafortunadamente, a menos que cada enlace memorice la ecualización del entrenamiento para las señales de 0.1M a 1MHz, será imposible. Olvídese de DS1/E1 con stubs MIMO Modems y G3 Modems son MIMO pero requiere entrenamiento para cada punto 1km tal vez posible con 0.5Mbps. EQ debe ecualizarse en DSP. Esta es una MALLA cableada y no ceceo.
aunque la red puede parecerse a un árbol, el ecualizador de punto a multipunto es diferente para cada nodo, por lo tanto, el ancho de banda debe dividirse en bandas de ~ 4 KHz conectadas en cascada y multiplicarse por cientos con entrenamiento de ecualización DSP para cada subbanda, al igual que los módems de 56k o ampliados. para los módems de cable BB, excepto múltiples puntos finales, cada uno requiere coeficientes separados. Hable con alguien como Devolo para serial a MIMO cualquiera a cualquier solución de red en CAT3
@mkeith ¿Cuántas frecuencias de pérdida de retorno nulas esperaría con docenas de stubs en 0,5 km? digamos hasta 1MHz con 1/4 de onda = 37m Es un desastre. Es por eso que creo que el tipo G3-PLC con cualquier tipo de entrenamiento en la memoria es difícil pero posible en teoría. ODFM es la única forma de obtener velocidad en conexiones por cable seguras, pero comenzaría a pensar en WiFi más seguro
Apunté a DS1 multipunto en '79~83 a 100 nodos para -40~40'C y diseñé pruebas de red para sincronización BER y TDM y sincronización de construcción de línea y eso fue fácil. Pero de punto a multipunto exige una impedancia controlada y stubs cortos en un bus, o un bucle o un árbol al Host.
Pregúntele de nuevo a alguien como Devolo si el árbol de bus CAT 3 de punto a multipunto funcionará por < $ 100 / nodo usando un G3-PLC hasta 0.5 km, incluso 500 KHz tiene 1/4 de onda nula a 300 m
@TonyStewart.EEsince'75 Sigo pensando que limitar la banda a 20kHz con alrededor de 7 bits/símbolo + algo de FEC funcionará. v92 tuvo que poner con cables **** y necesitaba combatir las interferencias. La gran desventaja de estas instalaciones de cable es la topología, por lo que si pueden pasar audio con alta fidelidad, es muy probable que funcione una modulación de banda limitada.
@TonyStewart.EEsince'75, no leí la pregunta detenidamente antes de comentar. Borré mi comentario ahora.
¿Cuáles son sus requisitos de velocidad mínima? además de velocidades de hasta 256kbps Eso determina todo
@TonyStewart.EEsince'75 Excepto por hacer que funcione con el cableado existente y entre 12 y 15 nodos, no mucho más. Todavía estoy esperando escuchar más sobre el tipo de datos que se envían a través del enlace, si puedo aplicar algún tipo de compresión que relaje los requisitos.
Me refiero a la velocidad mínima... como 56kbd está bien? ¿peor de los casos?
Supongo que 56k como alternativa para comunicar errores esenciales funcionará. ¿Qué tienes en mente?
¿Qué tiene de malo MU-MIMO-WiFi con cifrado de dos peces en una caja incrustada?
@TonyStewart.EEsince'75 caso clásico de "Sabiduría del cliente" impuesto a los ingenieros
Entonces es mejor educarlos sobre los "dos peces" de Bruce Schneirer, que deberían haber sido los ganadores de AES2000, pero quedaron segundos probablemente porque la NSA tenía razones, era demasiado bueno. en.wikipedia.org/wiki/Twofish "Twofish no está ni remotamente roto" y es de código abierto gratuito
Para el tipo de velocidades de datos y distancias, probablemente solo usaría transceptores de RF sub-Ghz con cifrado AES incorporado. Presentaré todas las opciones al cliente una vez que tenga la oportunidad de hacer algunas pruebas en los cables.
Si la seguridad es clave, deberían obtener una auditoría de Counterpane, probablemente tengan problemas peores que mitiguen una solución cableada.
Sin embargo, no creo que la seguridad sea el problema. Es la "sabiduría de los clientes" sobre la disponibilidad de soluciones inalámbricas porque la RF industrial es lo mismo que el Wi-Fi de consumo. Suspiro.
No hay unidades de mayor potencia disponibles, que obtuve que aumentaron mi señal 30dB amplifi.com/customer-service.html tiene una forma de modelar la pérdida de ruta con un dibujo 2D de madera, acero, etc. y hay extensores Wifi y protocolos repetidores
Lo siento, estaba siendo sarcástico sobre el pensamiento del cliente.
Eso sí, recuerdo haber usado el wifi de IBM gratis en un estacionamiento de al lado en San José. cuando no tenía otros medios mientras esperaba una reunión. Wifi abierto, como lo tuvo Bruce en su momento. y 2 NAT lo hacen seguro
Este es probablemente un antiguo protocolo de alarma contra incendios de Honeywell. ¿Qué aceleración debes lograr?

Respuestas (1)

Con módems de línea eléctrica es posible obtener 500 Mbps, 300 metros de punto a punto, pero esto requiere un entrenamiento de ecualización para cada punto a un concentrador.

En P2P, esto tendría que ser entrenado para cada combinación de P2P y guardado en el módem de banda base, lo que debe hacerse en paralelo. Entonces, si alguien puede estar hablando, debe tener una fase de negociación de baja velocidad cuando esté inactivo.

300 KHz con Er=4 tiene una onda completa de 500 m, por lo que usar el 10 % de la longitud de onda para el ancho de banda de baja reflexión de la línea de transmisión deja 30 kHz de ancho de banda de baja reflexión a 110 ohmios =/-20 % est. en los límites de HF que podrían admitir 250 kbd fácilmente y posiblemente 500 k con EQ usando ODFM.

Pero PSK, bi-ph tiene la mejor resiliencia (curva más pronunciada) para BER a SNR bajo. El factor de compresión depende del contenido si ya está comprimido o no. FEC es deseable.

Considere el costo del presupuesto de I + D frente a los módems COTS, estaría buscando HD-PLC con Ethernet a un concentrador y bucle de retorno para obtener cualquiera a cualquier tecnología PLC punto a punto (portador de línea eléctrica) pero sin la alimentación de CA usando tierra de estrangulamiento y RF tapas para suprimir el ingreso de AM.

En otras palabras, un bus/árbol con loopback MIMO Hub para obtener P2P a la velocidad máxima.

Para tasas de bits bajas (TBD), existen soluciones más simples... pero la suposición era de hasta 256 kbd.

Gracias por una respuesta muy práctica y considerada. No lo aceptaré como una respuesta todavía. Por curiosidad, ¿qué soluciones más sencillas existen para, por ejemplo, velocidades de datos inferiores a 100 kbps?
Estoy aceptando esto como la respuesta ya que esto me puso en la dirección correcta para futuras investigaciones. gracias
Ideas de modulación para cableado de bus analógico antiguo y largo
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