RONJA
# RONJA

RONJA (Reasonable Optical Near Joint Access, littéralement Accès optique raisonnable de proximité) est un appareil de communications optiques en espace libre en provenance de République tchèque développé par Twibright Labs. Il permet la transmission de données sans fil en utilisant des faisceaux de lumière et peut être utilisé pour remplacer un segment de LAN en atteignant 10 MBit/s en full duplex Ethernet.

La portée de la configuration de base est de 1,4 km (0,9 mile). Le dispositif se compose d'un récepteur/émetteur dans un tuyau (tête optique) monté sur un pied robuste et réglable. Deux câbles coaxiaux sont utilisés pour connecter l'installation sur le toit avec un module traducteur installé dans la maison près d'un ordinateur ou commutateur. La portée peut être étendue à 1,9 km (1,2 mille) en doublant ou en triplant le diamètre du tuyau (et la lentille) de l'émetteur.

Les plans et schémas de fabrication sont publiés sous licence de documentation libre GNU et la partie logicielle est composée uniquement de logiciels libres.

## Construction par des personnes néophytes

Les instructions de fabrication sont écrites avec l'idée que le constructeur est inexpérimenté. Les opérations de base comme le forage, la soudure, etc., sont expliquées. Plusieurs techniques – forage des modèles, vérifications détaillées après la soudure, procédures d'essais – sont employées afin de minimiser les erreurs à des endroits critiques et d'aider à accélérer les travaux. Les circuits imprimés sont téléchargeables prêts à l'emploi. Des personnes sans expérience préalable à la construction de matériel électronique ont signalé sur la liste de diffusion que l'appareil tournait dès la première tentative.

Environ 153 installations dans le monde ont été enregistrées dans la galerie.

## Modèles

* Ronja Tetrapolis : portée de 1,4 km (0,87 mile), lumière rouge visible. Connecteur RJ45 vers une carte réseau ou un commutateur réseau.
* Ronja 10M Metropolis : portée de 1,4 km (0,87 mile), lumière rouge visible. Connecteur Attachment Unit Interface.
* Ronja Inferno : portée de 1,25 km (0.78 mile), lumière infrarouge invisible.
* Ronja Benchpress : périphérique de mesure pour le développement et la mesure du gain lentille/DEL et calcul de la portée.

## Limitations

Par définition, une bonne visibilité entre l'émetteur et le récepteur est essentielle. Si le faisceau est obscurci d'une quelconque façon, le lien ne fonctionnera plus. Généralement, les problèmes se produiront suivant les conditions de densité du brouillard, ou de la neige.

Une topologie de réseau en étoile (du type utilisé dans un LAN sans fil) n'est pas possible en raison des liens directs privilégiés.

## Technologie

### Aperçu du système

Un système Ronja complet est constitué de 2 couples émetteurs/récepteurs, 2 émetteurs optiques et 2 récepteurs optiques. Ils sont assemblés individuellement ou en combinaison.

Texte anglais à traduire :

### Optical Receiver - Préamplificateur stade

The usual approach in FSO (Free Space Optics) preamplifiers is to employ a transimpedance amplifier. A transimpedance amplifier is a very sensitive broadband high-speed device featuring a feedback loop. This fact means the layout is plagued with stability problems and special compensation of PIN diode capacitance must be performed, therefore this doesn't allow selection of a wide range of cheap PIN photodiodes with varying capacitances.

Ronja however uses a feedbackless design where the PIN has a high working electrical resistance (100 kiloohms) which together with the total input capacitance (roughly 7 pF, 5 pF PIN and 2 pF input MOSFET cascode) makes the device operate with a passband on a 6 dB/oct slope of low pass formed by PIN working resistance and total input capacitance. The signal is then immediately amplified to remove the danger of contamination by signal noise, and then a compensation of the 6 dB/oct slope is done by derivator element on the programming pins of an NE592 video amplifier. A surprisingly flat characteristic is obtained. If the PIN diode is equipped with 3 kΩ working resistor to operate in flat band mode, the range is reduced to about 30% due to thermal noise from the 3 kΩ resistor.

### Optical Transmitter - Nebulus infrared LED driver

The HSDL4220 infrared LED is originally unsuitable for 10 Mbit/s operation. It has a bandwidth of 9 MHz, where 10 Mbit/s Manchester-modulated systems need bandwidth of around 16 MHz. Operation in a usual circuit with current drive would lead to substantial signal corruption and range reduction. Therefore Twibright Labs developed a spécial driving technique consisting of driving the LED directly with 15-fold 74AC04 gate output in parallel without any current limitation. As the voltage to keep the nominal LED average current (100 mA) varies with temperature and other component characteristic, an AC-bypassed current sense resistor is put in series with the LED. À feedback loop measures voltage on this resistor and keeps it at a preset level by varying supply voltage of the 74AC04 gates. Therefore the 74AC04 is operating as a structured power CMOS switch completely in analog mode.

This way the LED junction is flooded and cleared of carriers as quickly as possible, basically by short circuit discharge. This pushes the speed of the LED to maximum, which makes the output optical signal fast enough so that the range/power ratio is the same as with the faster red HPWT-BD00-F4000 LED. The side effects of this brutal driving technique are: 1) the LED overshoots at the beginning of longer (5 MHz/1 MHz) impulses to about 2x brightness. This was measured to have no adverse effect on range. 2) A blocking ceramic capacitor bank backing up the 74AC04 switching array is crucial for correct operation, because charging and discharging the LED is done by short circuit. Under dimensioning this bank causes the leading and trailing edges of the optical output to grow longer.

### Transceiver - Ronja Twister

Ronja Twister est une interface électronique pour les liens de communications optiques en espace libre basée sur des compteurs et des registres à décalage. Le Ronja Twister fait partie des composants de Ronja. C'est un émetteur-récepteur Ethernet sans la partie émission qui est elle assurée par d'autres modules Ronja.

La conception originale a été remplacée avec Twister2, toutefois, le circuit logique est resté le même.

## Organisation

L'ensemble de la chaîne de fabrication est strictement fondée sur des outils libres et les fichiers source sont fournis librement dans le cadre de la GPL. Cela permet à quiconque d'entrer dans le développement, la fabrication ou de commencer à investir dans la technologie sans barrières à l'entrée. On ne perd pas de temps dans la résolution des problèmes de compatibilité entre les applications propriétaires, ni dans la négociation des coûts de licences de propriété intellectuelle. La décision de concevoir le projet de cette façon a été inspirée par l'observation de l'efficacité de l'organisation des logiciels libres.

Fin 2001, Ronja est devenu le premier dispositif de communication optique libre mondial à 10 Mbit/s.

