ST60毫米波水介质数据传输测试报告——part1

mars4zhu 发表于 2022-3-10 17:10

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ST60毫米波水介质数据传输测试报告

 

 

 

 

<table style="table-layout: fixed;">
<tbody>
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<td>
文档编号
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<td>
TR_ST60_0001
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关键字
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ST60，60GHz，水介质数据传输，水介质通讯
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摘要
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本测试报告记录了对ST60的60GHz高速数据通讯用于水介质数据传输的测试，通过对通讯模块之间间隔的不同介质的数据传输和速度比较，包括空气、纯净水、不同浓度氯化钠溶液（饱和浓度26.4%、1/8饱和浓度、海水等盐度的3.5&permil;浓度）、不同浓度泥沙混合液。

结果表明，只有在两个通讯模块外壳压合接触紧密、间隙非常小、中间的水（包括纯净水、饱和氯化钠溶液、海水等盐度的3.5&permil;氯化钠溶液、泥沙混合液）层厚度极低的情况下，ST60才能穿透水介质，实现数据传输；
</td>
</tr>
</tbody>
</table>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Mars4zhu

2022-03-09

 

 

目录

 

2 测试目的 1

3 ST60毫米波的学习和初步试用 1

3.1 60GHz毫米波介绍 1

3.2 SK201E资料收集和ST60毫米波技术简介 2

3.3 ST60用于电脑与公网的网速测试 3

3.4 ST60用于电脑与树莓派4的点对点网速测试 4

4 ST60毫米波水介质数据传输的评估测试步骤 4

5 搭建水介质中的数据传输的评估测试装置。 5

6 不同水质的测试用水配备 7

7 评测结果汇总 8

7.1 传输介质：空气 8

7.2 传输介质：纯净水 9

7.3 传输介质：氯化钠溶液 10

7.3.1 饱和氯化钠溶液 10

7.3.2 不同浓度的氯化钠溶液 11

7.4 传输介质：泥水混合液 11

7.4.1 饱和泥水混合液 11

7.4.2 不同浓度的泥水混合液 12

7.5 试验结果汇总表 13

8 结论 13

9 版本历史（Revision History） 14

 

 

 

 

 

 

 

插图索引

 

图 31 网络搜索“毫米波投屏”的结果 2

图 32 SK201E模块的实物图 2

图 33 电脑与公网直接连接和通过ST60连接的网速测试 3

图 34 电脑与公网通过ST60连接的网速测试 3

图 35 电脑与树莓派4通过ST60连接的点对点网速测试 4

图 36 SK201E模块的ST60高速通讯功能框图 4

图 51 三套不同厚度的液体容器评测工具 5

图 52 两块玻璃板的三种间隙厚度配置（0.9mm、0.45mm、~0.1mm） 6

图 61 配制的不同浓度的氯化钠溶液及其原料（食盐、纯净水） 7

图 62 配制的不同浓度的泥水混合液及其原料（泥土、纯净水） 8

图 71 间隙介质：空气，间距：0.1~10mm，传输速度为950Mps 8

图 72 错开位置再恢复的数据传输速率变化 9

图 73 介质纯净水，玻璃板单边或双边放置身份证，无法连接，数据传输速率为0 9

图 74 介质纯净水，玻璃板放置身份证、去掉身份证的数据传输速率变化 10

图 75 介质氯化钠溶液，玻璃板放置身份证、去掉身份证的数据传输速率变化 10

图 76 介质氯化钠溶液，玻璃板放置较厚的氯化钠溶液层时的数据传输速率变化 11

图 75 介质泥水混合液，玻璃板放置身份证、去掉身份证的数据传输速率变化 12

图 75 介质泥水混合液，玻璃板夹一张纸巾的数据传输速率为0 12

 

 

 

表格索引

 

 

 

 

背景

近年来随着技术的飞速发展及跨界融合，水底勘探能力也实现了长足进步。过去面对复杂多变的水底环境，勘探作业时，定位、激发与接收信号过程会产生一定误差，这也会影响最终的勘探结果。OBN全称Ocean Bottom Node，简称海底节点，它是一种位于海底，可以独立采集、记录信号的仪器。

“海底节点”就是一个个独立的检波器，它既摆脱了电缆的束缚，又能够在海底灵活部署，定位更准，采集的数据质量更高。目前的工作流程主要是：利用水介质机器人将自备电源的OBN布置在海底→记录信号→回收OBN→下载数据→重新部署，然后对本周期累计记录的数据进行处理和分析。由于数据量大且水底无法使用Wifi等高速无线通信。目前此流程最耗费时间和人力的工作，就是将节点从水中捞出，下载数据后重新部署。

测试目的

基于ST60的短距离高速无线通信技术的无接触连接器，可以在将设备完全密封防水的情况下，实现设备内部与外部的高速无线通信；



通过将信号线通过磁吸等方式吸附在水底仪器上，直接传输数据回水面而无需捞出仪器，极大的降低工作量和复杂度，提升了效率。实现仪器的全密闭，无插拔，无耗损，维护成本低；因此申请此模块的试用，探索ST60用于密闭式水底仪器的高速数据传输的可行性。

ST60毫米波的学习和初步试用

60GHz毫米波介绍

简单搜索了一下毫米波的应用，由于WIFI6技术的飞速发展，目前实验室测试已经能达到1.2Gbps甚至2.4Gbps的通讯，实用场景下也能达到800Mbps左右的速率，前几天也看到了中兴推出了WIFI7的芯片，速率达到了5Gbps甚至10Gbps，因此在消费类数据传输上，60GHz毫米波的应用差距比较大；

然而在一些相对比较小众的应用场合，如无线投屏、实时VR、低延时数据控制等场景中，毫米波却大显身手。譬如搜索“毫米波投屏”就能看到一些投屏器的评测文章。



 

SK201E资料收集和ST60毫米波技术简介

SK201E是深圳易普森科技股份有限公司推出的SKLink无线毫米波产品，采用PCB天线设计，通过60GH毫米波支持全双工千兆以太网，实现千兆网的隔空连接。其接口为RJ45连接器，基于意法半导体领先的ST60A2毫米波收发器设计。



作为缘于WIFI无线传输的精简版，意法半导体的ST60系列非接触式连接技术抛弃了其协议栈，采用半导体加工工艺，基于60GHz毫米波频段实现了超高带宽、低功耗、近距离、点对点的无线连接和传输。

ST60用于电脑与公网的网速测试

使用超五类网线（CAT5e），将电脑与宽带公网的有线网口直接连接，采用speedtest.cn进行网速测试。

然后采用两根CAT5e网线，分别连接电脑和ST60，以及ST60和有线网口，然后用胶带将ST60固定到测试盒和玻璃盖板上，将上下两个ST60对齐，采用speedtest.cn进行网速测试。





通过初步测试发现，直接连接和通过ST60连接，测出的网速完全相同，都是安装的宽带（号称千兆网，实测却是500M，orz）的正常下载和上传网速（一般家用宽带上传速度都远低于下载速度，宽带网速以下载网速为准）。

ST60用于电脑与树莓派4的点对点网速测试

为了测试ST60在水介质数据通讯的功能和性能，采用一个树莓派4的千兆网口代表水介质设备，用CAT5e网线将电脑与树莓派4直接连接，此时测得网速为948Mbps，如果考虑到网络通讯报文的额外开销的话，刚好接近网卡满速1Gbps；

然后采用两根CAT5e网线，分别连接电脑和ST60，以及ST60和有线网口，采用speedtest.cn进行网速测试。



将树莓派4和ST60之间的网线换成普通的百兆网线，并将电脑网卡设置为1Gbps和100Mbps，测试发现，两者都是100Mbps时，可以建立连接并稳定在100Mbps的满速通讯，

而当树莓派4的连接为100Mbps，电脑的连接是1Gbps时，两者无法通过ST60建立网络连接。


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