Wie funktioniert Frequenzhopping?

Hi,

wie funktioniert eigentlich das Frequenzhopping bei den entsprechenden 2,4GHz-Systemen? Wenn ich das richtig verstehe, dann wechselt der Sender nach einem vorprogrammierten Schema die Frequenzen. Woran erkennt der Empfänger, wann die Frequenz gewechselt werden muss? Wie lange bleibt der Sender auf einer Frequenz bevor er wechselt? Funktioniert der Wechsel zeitgesteuert? Wechseln alle Sender eines Systems nach dem selben Schema?

Ciao, Udo

Sender und Empfänger eines FHSS Systems müssen sich auf eine gemeinsame Sprungsequenz einigen.

In der Regel geschieht das dadurch, das der Sender am Anfang der Kommunikation einen pseudozufälligen Startwert ermittelt. Diese Startwert geht in eine Formel ein, aus der die Sprungsequenz errechnet wird. Sender und Empfänger nutzen dieselbe Formel, d.h. wenn beide den Startwert kennen, kennen beide die Sequenz.

Es ist sowohl möglich die Sprungsequenz bei jedem Verbindungsaufbau (sprich Einschalten des Systems) neu auszuhandeln oder nach einer einmaligen Verhandlung (z.B. beim Binding) immer mit der gleichen Sequenz zu arbeiten.
Das Zeitraster indem gesprungen wird ("Dwell Time") ist in der Regel eine konstante Systemgröße.

Trickreich ist natürlich Initialisierung des Systems.
Da gibt es zwei Möglichkeiten:
a) Sender und Empfänger starten immer auf dem gleichen Kanal (was blöd ist wenn dieser gestört ist) und synchronisieren sich zunächst bevor die Sequenz startet

b) Wenn sichergestellt ist, dass die Sprungsequenz grundsätzlich alle Kanäle abdeckt (d.h. das ein FHSS System mit x Kanälen innerhalb eines Durchlaufes durch die Sequenz alle Kanäle belegt) kann der Empfänger einfach einen beliebigen Kanal abhören und warten bis der Sender "vorbeikommt".

In jedem Fall übertagen FHSS Systeme den Startwert der Sequenz und oft auch die gerade aktuelle Position innerhalb der Sequenz in jedem Datenpaket mit. Der Empfänger kann sich dann bei Empfang eines beliebigen Paketes schnell wieder resynchronisieren.

Gruß
Thomas

Hallo Nachbar,

ubit schrieb:

Hi,

wie funktioniert eigentlich das Frequenzhopping bei den entsprechenden 2,4GHz-Systemen? Wenn ich das richtig verstehe, dann wechselt der Sender nach einem vorprogrammierten Schema die Frequenzen. Woran erkennt der Empfänger, wann die Frequenz gewechselt werden muss? Wie lange bleibt der Sender auf einer Frequenz bevor er wechselt? Funktioniert der Wechsel zeitgesteuert? Wechseln alle Sender eines Systems nach dem selben Schema?

Ciao, Udo

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Die Antwort auf deine Frage ist nicht ganz einfach.
Ich versuche es mal.
Bei RC-Anlagen ist des das übliche verfahren, dass der Sender nach einem fixen Schema bezüglich der Frequenz und des Timings über einen bekannten Set von Frequenzen hoppt; ohne Rücksicht auf Verluste. Das bedeutet, er sendet für eine zeit X auf einer Frequenz in einer vorher festgelegten Liste, macht für eine Zeit Y Pause und Springt dann zur nächsten Frequenz in seiner Liste, um dort daa wieder für die Zeit X zu senden.
Der Empfänger kennt das Zeitschema und die Frequenzliste und hoppt entsprechend mit, egal, ob er was empfängt oder nicht. Somit geht bei Fehlversuchen die Synchronität nicht sofort verloren. Ads bedeutet, das selbst bei einer längeren Verbindungsunterbrechung (einige Sekunden), das Timing von Sender und Empfänger nicht auseinander laufen, wenn das Hopping sauber implementiert ist.

Wenn die Systeme kurze Hoppingsequenzen verwenden, sollte jedes System eine andere Sequenz verwenden, die zueinander maximal orthogonal sind, oder das System sollte mit sehr langen Sequenzen arbeiten. Dann können alle die gleiche Sequenz verwenden. Kommt aufs gleich raus.
Wichtig ist, das möglichst viele verschiedene Frequenzen verwendet werden. Je mehr Frequenzen, um so besser. 36/40 oder 80 ist gut, 2 sind etwas wenig.

Hmmm... Zeitgesteuert? Und das Timing läuft dabei nicht auseinander? Die Timer in Sender und Empfänger laufen absolut synchron? Auch über viele Stunden (Hangsegeln, Thermiksegeln) hinweg? Der Empfänger kann ja nicht entscheiden ob nun eine Störung vorliegt und er deshalb das Sendersignal nicht mehr empfängt oder ob der Sender die Frequenz gewechselt hat...

Wie lange braucht ein System um alle Frequenzen durchzu"hoppen"? Was passiert, wenn der Empfänger z.B. durch einen Spannungseinbruch einen Reset macht und sich dann wieder auf die Sequenz des Senders synchronisieren muss?

Irgendwie hört sich das für mich nicht wirklich soooo sicher an, wie man es bei 2,4 GHz immer behauptet. Wäre es nicht viel sinnvoller, wenn Sender und Empfänger bidirektional kommunizieren würden und sich damit auf die Frequenzwechsel einigen könnten? Wenn der Empfänger bei Störungen diese an den Sender melden würde und sich anschließend Sender und Empfänger mit definierten Anfangswerten auf jeden Fall wieder synchron stellen würden?

Ciao, Udo

ubit schrieb:

Hmmm... Zeitgesteuert? Und das Timing läuft dabei nicht auseinander? Die Timer in Sender und Empfänger laufen absolut synchron? Auch über viele Stunden (Hangsegeln, Thermiksegeln) hinweg?

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Der Empfänger synchronisiert sich mit jedem Datenpaket was er empfängt wieder neu. Die meisten FHSS Systeme springen einfach nach jedem Paket. D.h jedes mal wenn der Empfänger ein Paket empfangen hat schaltet er auf die nächste Frequenz der Sequenz um.

Wie lange braucht ein System um alle Frequenzen durchzu"hoppen"? Was passiert, wenn der Empfänger z.B. durch einen Spannungseinbruch einen Reset macht und sich dann wieder auf die Sequenz des Senders synchronisieren muss?

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In der Regel sind es nur ein paar dutzend Millisekunden.
Leider geben die Hersteller von Fernsteuersystemen diese Parameter meist nicht unbedingt an vielleicht weiß Frank da mehr....

Wenn wie vorhin beschrieben die Resynchronisation durch Warten auf einer festen Frequenz erfolgt ist der Empfänger innerhalb eines Sequenzdurchlaufes wieder synchron.

Irgendwie hört sich das für mich nicht wirklich soooo sicher an, wie man es bei 2,4 GHz immer behauptet. Wäre es nicht viel sinnvoller, wenn Sender und Empfänger bidirektional kommunizieren würden und sich damit auf die Frequenzwechsel einigen könnten?

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Bidirektionales Handshake ist viel unsicherer - denn wenn der Link gerade gestört ist klappt ja auch das Handshake nicht und Sender und Empfänger könnten sich in einer länglichen Verbindungsaufbau Sequenz "festbeißen".
Das handshakefreie Verfahren garantiert eine maximale zeitliche Obergrenze zur Resynchronisation die immer eingehalten wird solange der Link nicht vollständig gestört ist (z.B. durch einen Breitbandstörer der das ganze Frequenzband blockiert).

Gruß
Thomas

Salve,

ubit schrieb:

Hmmm... Zeitgesteuert? Und das Timing läuft dabei nicht auseinander? Die Timer in Sender und Empfänger laufen absolut synchron? Auch über viele Stunden (Hangsegeln, Thermiksegeln) hinweg? Der Empfänger kann ja nicht entscheiden ob nun eine Störung vorliegt und er deshalb das Sendersignal nicht mehr empfängt oder ob der Sender die Frequenz gewechselt hat...

ubit schrieb:

Bei jeder erfolgreichen Kommunikation kann die Zeitbasis neu synchronisiert werden. So sollte es zumindest in einem sauber implementierten System sein. Ist dem nicht so, sollte man dem Sytemdesigner einen Besen in die Hand drücken und ihn den Hod fegen lassen.

ubit schrieb:

Wie lange braucht ein System um alle Frequenzen durchzu"hoppen"? Was passiert, wenn der Empfänger z.B. durch einen Spannungseinbruch einen Reset macht und sich dann wieder auf die Sequenz des Senders synchronisieren muss?

ubit schrieb:

Das ist von den Systemparametern abhängig. Es gibt da schlaue und weniger schlaue Lösungen. Sollte aber unter einer Sekunde gehen.

ubit schrieb:

Irgendwie hört sich das für mich nicht wirklich soooo sicher an, wie man es bei 2,4 GHz immer behauptet. Wäre es nicht viel sinnvoller, wenn Sender und Empfänger bidirektional kommunizieren würden und sich damit auf die Frequenzwechsel einigen könnten? Wenn der Empfänger bei Störungen diese an den Sender melden würde und sich anschließend Sender und Empfänger mit definierten Anfangswerten auf jeden Fall wieder synchron stellen würden?

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Bringt nix, da der Rückkanal genauso gestört sein kann. Damit müsste der Hinkanal eine Message des Rückkanals bestätigen können.Und der kann auch gestört sein. Damit müsste der Rückkanal nachfragen und die Antwort könnte gestört sein. Das wir d dann zur unendlichen Geschichte. Hab ich lange dran rumgedrudelt. Ist keine gute Idee. Bringt gegenüber unidirektionalen Systemen keinen Vorteil, nur unendlichen Overhead.
Die Praxis zeigt, das unidirektionale Systeme ohne aktuelle Verbindung über etliche Sekunden synchron bleiben und keine Neuaquisition der Verbindung nötig wird. Muss die Verbindung neu aufgebaut werden, gibt es Verfahren, diese recht schnell zu bewerkstelligen, Man kann es aber auch dumm aunstellen.

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DD8ED schrieb:

ubit schrieb:

Wie lange braucht ein System um alle Frequenzen durchzu"hoppen"? Was passiert, wenn der Empfänger z.B. durch einen Spannungseinbruch einen Reset macht und sich dann wieder auf die Sequenz des Senders synchronisieren muss?

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Das ist von den Systemparametern abhängig. Es gibt da schlaue und weniger schlaue Lösungen. Sollte aber unter einer Sekunde gehen.

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Unter einer Sekunde? Je nach Modell und Flugsituation können einige 1/10tel Sekunden schon eine ziemliche Ewigkeit sein, oder? 20 ms sind vermutlich noch unkritisch. 100 ms fände ich schon sehr lang. In der Zeit fliegen manche Modelle schon etliche Meter dann ggf. völlig unkontrolliert.

Gibt es irgendwo eine vergleichende "Studie" die unterschiedliche Systeme diesbezüglich vergleicht? Welche Systeme sind besser bzw. synchronisieren schneller? DAS fände ich doch einen sehr wichtigen Aspekt bei der Auswahl eines Systems. Alle reden von der Sicherheit die man bei 2,4 GHz hat (und meinen eigentlich nur die Sicherheit gegenüber Kanaldoppelbelegungen). Und die Werbung suggeriert extrem schnelle Reaktionszeiten auf Knüppelbewegungen. Aber wie schnell die Servos im Worst Case nach einem Verlust der Synchronität wieder korrekt arbeiten und was in der Zwischenzeit passiert, während der Empfänger ggf. einen Reboot ausführt schreibt natürlich niemand...

Ciao, Udo

Moin,

ubit schrieb:

Unter einer Sekunde? Je nach Modell und Flugsituation können einige 1/10tel Sekunden schon eine ziemliche Ewigkeit sein, oder? 20 ms sind vermutlich noch unkritisch. 100 ms fände ich schon sehr lang. In der Zeit fliegen manche Modelle schon etliche Meter dann ggf. völlig unkontrolliert.

Gibt es irgendwo eine vergleichende "Studie" die unterschiedliche Systeme diesbezüglich vergleicht? Welche Systeme sind besser bzw. synchronisieren schneller? DAS fände ich doch einen sehr wichtigen Aspekt bei der Auswahl eines Systems. Alle reden von der Sicherheit die man bei 2,4 GHz hat (und meinen eigentlich nur die Sicherheit gegenüber Kanaldoppelbelegungen). Und die Werbung suggeriert extrem schnelle Reaktionszeiten auf Knüppelbewegungen. Aber wie schnell die Servos im Worst Case nach einem Verlust der Synchronität wieder korrekt arbeiten und was in der Zwischenzeit passiert, während der Empfänger ggf. einen Reboot ausführt schreibt natürlich niemand...

Ciao, Udo

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Da hab ich auch nix Genaues zu. Das wäre sicherlich mal einer genauen Betrachtung wert. Das genau zu erfassen ist allerdings nicht trivial.

Hallo Frank,

hier wären die Hersteller gefragt diese Daten offenzulegen. Meines Erachtens ergibt sich die Zeit für eine Resynchronisation relativ deterministisch aus der jeweiligen Implementierung des FHSS Verfahrens.

Da nun alle Nutzer von 2,4 Ghz FHSS Systemen sehr zufrieden sind und über eine hohe Zuverlässigkeit der Systeme berichten scheinen diese entweder niemals einen Resync zu benötigen oder er geht so schnell das es nicht auffällt.

Gruß
Thomas

Moin,

thomasH schrieb:

Hallo Frank,

hier wären die Hersteller gefragt diese Daten offenzulegen. Meines Erachtens ergibt sich die Zeit für eine Resynchronisation relativ deterministisch aus der jeweiligen Implementierung des FHSS Verfahrens.

Da nun alle Nutzer von 2,4 Ghz FHSS Systemen sehr zufrieden sind und über eine hohe Zuverlässigkeit der Systeme berichten scheinen diese entweder niemals einen Resync zu benötigen oder er geht so schnell das es nicht auffällt.

Gruß
Thomas

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Bei Standardimplementationen kann ein Resync-Versuch bis zu dem Wert Dwelltime x Hoppingpositionen dauern, also ein Umlauf der Hoppingsequenz. Ob dieser Versuch dann erfolgreich war, steht auf einem anderen Blatt.
Dazu muss das System allerdings bestimmte Anforderungen erfüllen.

Zu dem Thema

http://www.rc-network.de/forum/archive/index.php/t-98267.html

Stimmt nicht ganz es sind ca. 0,4sec für einen Reconect, da der Empfänger in der Zeit ja ebenfalls um 11 Hopps weiterspringt.

Auf einen Kanal einfach stehen zu bleiben könnte dumm Enden, wenn ausgerechnet dieser gestört wäre.

In dem verlinkten Beitrag steht: 240 ms... Das finde ich schon arg lang, oder? Dazu kommt ja ggf. noch der Zeitbedarf für den Reboot des Empfängers, der wohl auch nirgendwo dokumentiert ist.

Ciao, Udo

Ist doch ganz einfach der Sender hoppt 40 Kanäle in der Zeit wenn der Empfänger stillstehen würde. Weil aber der Emfänger in der gleichen Zeit 11 Kanäle weiterspringt sind es nicht 40 mal 8ms sondern 51 mal 8ms.
Deshalb dauert ein Reboot eines FASST-Empfängers oder überhaupt Hoppers ja auch deutlich länger als bei Spektrum.

Wird ja immer schlimmer... 51*8 ist ja schon fast ne halbe Sekunde...

Ciao, Udo

Dann bleib bei MHz.

Werd' ich wohl auch noch eine Weile. Hab' auch keine Probleme mit Störungen.

Was ich halt sehr bedenklich finde ist die Tatsache, dass diese Thematik bei 2,4 GHz praktisch nie thematisiert wird.

Ciao, Udo

ubit schrieb:

Was ich halt sehr bedenklich finde ist die Tatsache, dass diese Thematik bei 2,4 GHz praktisch nie thematisiert wird.

Ciao, Udo

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Hallo Udo,

mit Sicherheit werden die Hersteller von FHSS Systemen sich schon Gedanken über die Resync Zeiten machen - denn schon aus eigenem Interesse werden sie darauf achten das die Systeme so zuverlässig wie möglich funktionieren.

Generell ist ein Resync (außer beim Einschalten des Systems) ein eher seltener Fall. Dadurch das Sender und Empfänger sich bei ungestörter Kommunikation ständig neu synchronisieren bleiben beide auch noch synchron wenn mal ein paar Frames wegen einer Störung nicht empfangen werden können. D.h. nicht jede Übertragungstörung erfordert eine Resynchronisation.

Da gleichzeitig durch das Hopping die Wahrscheinlichkeit für eine länger andauernde Störung sehr gering ist (zumindest wenn es um Gleichkanalstörungen mit Fremdsendern geht) ist der Resync wirklich eine Ausnahme.
Längere Frequenzunabhängige Störungen (wie z.B. Abschattung der Antenne, Flug an der Reichweitengrenze) versucht man durch ergänzende Maßnahmen wie Antennen/Empfänger Diversity zu vermeiden.

Den von Dir angesprochene Reboot des Empfängers sollte man z.B. durch eine stabile Stromversorgung zu vermeiden suchen. In dieser Hinsicht sind 35Mhz Empfänger mit Prozessor (d.h. Synth und/oder PCM/IPD Empfänger) übrigens keineswegs besser.

Bei 35Mhz funktioniert der "Reconnect" übrigens auch durch Warten auf den Sender - was im Falle einer Unterbrechung durch eine Gleichkanalstörung beliebig lange dauern kann

Deine Frage war ja "wie funktioniert FHSS". Die ist nun hoffentlich beantwortet. Wenn Du nach den Erklärungen dem Verfahren nicht traust hast Du schlechte Karten: In der EU müssen Systeme mit >10mW EIRP halt FHSS implementieren.


Gruß
Thomas

thomasH schrieb:

Wenn Du nach den Erklärungen dem Verfahren nicht traust hast Du schlechte Karten: In der EU müssen Systeme mit >10mW EIRP halt FHSS implementieren.
Gruß
Thomas

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So? Sag das mal der Firma Horizon Hobby Deutschland, die vertreibt nämlich Spektrum. Und das sendet nur auf 2 Kanälen abwechselnd, die machen keineswegs FHSS nach den Anforderungen der Norm und senden dafür aber auch mit 100 mW.

Grüße
Udo

Hi,

FHSS ist ja nicht vom Prinzip her "böse", sondern es kommt halt ganz offensichtlich auf die Implementierung an. Insbesondere darauf, wie häufig die Frequenzen gewechselt werden und wie schnell im "worst case" ein Resync erfolgt. Wobei da noch deutliche Spielräume im Bezug auf Optimierungen ist. Von günstigeren bzw. intelligenteren Sync-Prozeduren bis hin zu einer Übertragung auf mehreren Frequenzen GLEICHZEITIG. Wobei letzeres sich dann im Grenzbereich des gesetzlich zulässigen bewegen dürfte, wenn die Sendeleistung pro gleichzeitigem Kanal nicht deutlich begrenzt werden soll.

Ciao, Udo

Udo ganz im Ernst, da machst du dir gute 3-5 Jahre zu spät gedanken, und irgendwie habens die Hersteller doch geschafft diese Systeme so gut zum luaen zu bringen, dass Resyncs praktisch nicht vor kommen!

Wenn schon hier Systeme genannt werden, dann sollte man auch WEA mal wieder nennen, die die empfangenen Daten aus 2 Empfangsteilen vergleichen und dann die besseren Werte nehmen. Im übrigen werden diese Daten an das TX Modul zurück geschickt, und für Datenfetischisten zur freien Einsicht af SD Karte gespeichert ;-)