Enlace de datos a distancia desde el registrador a una PC

Introducción

La distancia directa con cable entre el registrador de datos y el PC está oficialmente limitada a alrededor de 5 m (16') para el registrador USB y 12m (40') para el registrador serial. Pero hay muchas técnicas que pueden ser utilizados para transportar datos mas lejos, tanto a nivel local y - si procede - a largas distancias. Con las capacidades de la electrónica moderna hay tantas opciones en el hecho de que puede ser confuso decidir sobre cual es la más rentable en circunstancias particulares. Hemos resumido a continuación una selección de las muchas opciones actuales para darle una idea de las posibilidades.

Para una planificación acertada estaremos encantados de asesorarle sobre la opción más adecuada para su aplicación así que por favor no dude en ponerse en contacto con nosotros para consultas sobre el tema.

Antes de entrar en el resumen detallado hay algunos puntos importantes de fondo:

►   Nos estamos enfocando aquí en la forma en que la distancia entre el registrador y específicamente la PC única y principal (vinculada al registrador) podrá ser extendida . Opciones para extender el vínculo entre los sensores externos y la consola es un tema totalmente independiente y se refirió en la parte de Productos Davis para comunicaciones.

►   Recuerde que la mayoría de los registradores de datos, incluyendo el registrador Davis Weatherlink, por lo general pueden interactuar (directamente) con un solo PC a la vez. Aun cuando el enlace sea de larga distancia y a pesar de que el enlace sólo pueda estar activo en determinados momentos, sigue siendo mejor considerar como la opción primaria un enlace directo entre un PC y el registrador. Tenga en cuenta especialmente que los datalogger no son en si mismo servidores web en el sentido de ser capaz de hacer frente a las solicitudes de datos de más de un PC en cualquier momento. Si necesita este servicio de servidor web, entonces debe ser proporcionado por el PC principal vinculado con el registrador instalando un software apropiado como Virtual VP o Gpsgate - Varias fuentes de datos no pueden ser proporcionadas por el propio registrador en tiempo real. Por supuesto, una vez que los datos registrados se ha procesado en el ordenador principal, una o más de los datos resultantes pueden ser transmitidos a otros ordenadores a través de un enlace de datos a larga distancia - páginas web, transmisión a través de Internet son un ejemplo obvio.

►   ¿Cuál es el uso previsto para los datos de la estación meteorológica? Todas las siguientes opciones - si la distancia es corta o larga - deben permitir con éxito la descarga periódica de datos de archivo desde el registrador, dado que esto ocurre en un proceso por lotes individuales de un solo sentido. Pero mostrar en vivo (es decir, en tiempo real) requiere la transferencia más o menos continua de datos individuales - un proceso que es mucho más vulnerable a los errores de sincronización y corrupción en ruta. Por ejemplo, usando el modo Boletín del software Weatherlink sobre una distancia larga o con un enlace complejo, puede arrojar más errores que en un enlace de corta distancia. Así enlaces de larga distancia son más fáciles de utilizar para descargas de archivos y no para operación continua.

►  La mayoría de los métodos que se resumen a continuación se basan en el hecho de que los datos pasan entre el registrador de datos y el PC principal a través de un estándar de conexión serie RS232 y que cualquiera de las muchas tecnologías disponibles para transmitir datos en serie, en principio, pueden ser aplicado al enlace entre el registrador de la estación meteorológica y el PC.

►  Suministro de energía eléctrica: Los datalogger Weatherlink son un diseño de baja potencia que no está destinado a ser capaz de entregar energía eléctrica adicional a cualquier otro dispositivo que pueda ser conectado a su puerto serie o USB. Para un funcionamiento confiable es esencial que cualquier amplificador de señal o dispositivo similar sea autoalimentado (es decir, tenga su propia fuente de alimentación o energía por batería) y no con puerto energizado (obteniendo energía del registrador). Incluso varios accesorios Davis diseñado para la generación anterior al Weather Monitor II, como el Short Range módems no son compatibles con el registrador para VP por esta razón.

Opciones cableadas para un enlace local

Hasta 30 m

El límite citado de 12-15m (40-50 pies) entre el registrador y el PC es en realidad el límite de la especificación oficial de enlaces RS232 en serie y no una limitación Davis. En la práctica, no es un máximo obligado y extensiones modestas para longitudes de hasta 15-20m debe tener éxito sin problemas. Hay de hecho informes de utilizar extensiones con éxito con cable simple para un máximo de 30 y más, pero, inevitablemente, si más largo es el cable a usar es probable que menos confiable sea el resultado de la señal en serie que se vuelve más débil y más vulnerable a las interferencias. Algunas personas recomiendan usar Cat 5 y/ o cables apantallados para mayores extensiones, lo que parece una precaución razonable (aunque no está objetivamente probado). Probablemente, la precaución más importante es asegurarse de que las extensiones con cables largos pasen lejos de posibles causas de interferencia eléctrica, tales como lámparas fluorescentes, temporizadores de interruptores de corriente, etc.

Más allá de 30m
Una distancia de 25-30m es realista como máximo para una conexión de cable simple no potenciado. Más allá de esta distancia hay tres metodos para realizar enlaces dedicados directos con cable, en principio se pueden extender a 1000m o incluso a 10 km. Recuerde que los enlaces directos con cable > 100m  involucran varias consideraciones prácticas: a la longitud de cable se sumará de manera muy significativa el costo de la conexión; tandas largas normalmente requieren de cableado personalizado y por lo tanto el usuario tendrá que terminar los extremos del cable, y los tendidos al aire libre del cable necesitan protección , por ejemplo, pasando por un conducto simple.

► RS232 Signal Booster (Señal de Refuerzo): Esta es la opción más sencilla y cubre distancias recomendadas de 15-40m. Como su nombre lo indica, este es simplemente un amplificador de señal de serie y es una opción barata para casi duplicar el rango de serie nominal;

 

► Convertidores RS422: RS422 es un estándar de datos en serie relacionado con el RS232, pero que está diseñado para ofrecer una transmisión de datos fiable sobre distancias más largas. Los Convertidores RS422 realizan la conversión de RS232-RS422 y viceversa. Pueden llevar datos a través de 1200 mt. y obviamente, se requiere en pares- uno en cada extremo del enlace, aunque su coste sigue siendo relativamente bajo;

► Módems de corto alcance (SR): Son parientes de los módems PC y se utilizan en pares, un dispositivo en cada extremo del enlace. Trabajan en la transformación de la señal de datos en una señal de audio que puede viajar a largas distancias sin grave degradación, con la transformación inversa de la señal de audio de nuevo a datos que ocurre en el otro extremo del enlace de datos. Los módems SR  pueden, en principio, extenderse a una distancia de hasta 10km. Aunque los módems mismos son relativamente baratos (en general el precio es por separado, mientras que dos unidades son esenciales), el costo de instalación para el cableado de larga distancia es probable que sea prohibitivo a menos que un enlace adecuado haya instalado anteriormente para otros fines, por ejemplo, para una línea telefónica privada en una sitio grande. Por favor, recuerde que los módems Davis SR no son adecuados para los registradores de datos VP. [Nota: Usted se preguntará si los módems estándar de PC podrían ser utilizado en este tipo de conexión de módem. La respuesta es sí, en principio, pero bien puede haber graves problemas prácticos a menos que entienda en detalle cómo funciona un módem de diseño especial, los módems PC están diseñados para ser conectados a la red telefónica pública y no sólo entre ellos con una longitud de cable pasivo, generalmente su conexión necesita al menos simular una red telefónica normal, los módems SR en cambio estan diseñados para ser simplemente interconectados.

Enlace local con una infraestructura LAN existente 

Túnel serial a través de Ethernet cableada

La red de área local basada en Ethernet es ahora algo común en las empresas y organizaciones y también en muchas instalaciones de PC privadas. Una red cableada LAN puede por lo tanto existir en muchas partes de un edificio. Mientras Ethernet y RS232 serial no son directamente compatibles , hay una técnica bien establecida para crear un ' túnel ' serial a través de Ethernet y por consiguiente poder transportar datos seriales transparentemente. Con este enfoque, el cableado existente puede ser usado para pasar los datos del tiempo entre dos puntos cualesquiera de la red local sin necesidad de instalación de cables adicionales. Esta técnica requiere la compra de un dispositivo de interfaz única de serie a Ethernet, pero una vez conectados, un PC en la LAN puede, mediante la ejecución de un controlador (driver) especial, tener acceso al dispositivo serie conectado como si estuvieran enlazados a través de una conexión serie directa. Es un metodo muy usado y con buenos resultados.

Túneles serial a través de una WiFi LAN

Una extensión lógica de túneles seriales a través de Ethernet cableada es aplicar la misma técnica sobre los enlaces Ethernet inalámbrico cada vez más populares, que a menudo se conoce como enlaces WiFi. En principio, por supuesto, cualquier técnica para extender el alcance de Ethernet puede utilizarse para realizar un túnel de serie, pero los enlaces Wi-Fi han experimentado un desarrollo intensivo relacionados a su uso en PC's y tienen algunas características especialmente adecuadas: Los dispositivos WiFi son baratos y ampliamente disponibles y permiten el uso de una potencia máxima del transmisor relativamente alta (100mW) para uso móvil y que no requiere una licencia especial. Esto se traduce en una potencia más elevada de operación con mayor alcance al aire libre. Se han experimentado con éxito enlaces WiFi  de hasta 20 millas (30 Km) o más, lo que ha requerido el uso de antenas especiales de ganancia muy alta (que puede no ser legal para su uso en ciertos paises), pero utilizando sólo los dispositivos de red estándar Wi-Fi. Mientras que un rango tan largo puede no ser de interés para muchas instalaciones de datos meteorológicos, se muestran promisorios para los enlaces por ejemplo, hasta una milla (1.6 km) o menos (con línea de visión clara entre ambos extremos del enlace). Aunque hemos hablado de esta técnica en el contexto de una configuración LAN, también podría ser utilizado en un vínculo directo punto a punto, es decir, cuando el registrador de datos está conectado a la interfaz serial-Ethernet con transmisor Wi-Fi enlazado a un receptor Wi-Fi similar en el otro extremo del enlace inalámbrico conectado directamente a un solo PC. En otras palabras, no hay necesidad de cualquier infraestructura de red adicional. Al igual que con los enlaces dedicados cableados que se discutió anteriormente, una vez instalado el sistema traería cero costes posteriores en el periodo de ejecución. Sin embargo, este tipo de enlace Wi-Fi tiene dos desventajas. En primer lugar el costo del enlace está comenzando a crecer notablemente. En segundo lugar, los transmisores Wi-Fi requieren cantidades significativas de energía y en la práctica deben ser conectados a la red electrica, no son realmente adecuados para una instalación aislada de campo donde la batería o la potencia del panel solar podría ser todo lo que está disponible.

 

Local - wireless modem

 Otra técnica bien establecida implica el uso de lo que se conoce como módems inalámbricos (y que son distintos a los de PC y módems SR). Los módems inalámbricos tienen un funcionamiento similar a las unidades WiFi discutido más arriba ya que se utilizan en cada extremo de un enlace inalámbrico. Sin embargo, estos módems están especialmente diseñados para manejar el tráfico de datos en serie, lo que trae una serie de ventajas. Todo lo necesario para una conexión con módem inalámbrico es un par de módems, uno acepta una entrada directa desde el registrador de datos y el otro la conexión directa a un PC. El alcance con una simple antena dipolo al aire libre se cifra en torno a 1-2 km a línea de vista y el alcance será un poco mejor mediante el uso de una menor tasa de transmisión en serie, por ejemplo, 9.600 bps (el registrador VP por defecto está a 19200), que en la práctica es probable que sea de poca importancia. Es posible un mayor alcance de los módems con el uso de antenas direccionales, pero hay que tener cuidado de no exceder el máximo permitido de potencia de salida inalámbrica. Las ventajas de este enfoque incluyen: una instalación relativamente sencilla; una conexión permanente sin los costos directos de ejecución posteriores a la instalación; bajo consumo de energía lo cual significa que la batería o el funcionamiento del panel solar es factible, corta longitud del cable recomendada entre el módem y la entena, debido a  la operación a 2,4 GHz.

Larga distancia

Información general

La moderna tecnología digital proporciona muchos métodos para pasar datos punto a punto a larga distancia. Cualquier método concebible que pudiera manejar datos empaquetados probablemente podría ponerse en servicio para pasar los datos meteorológicos de registrador a la PC, tal vez con la ayuda de las técnicas de  túnel serial descritas anteriormente y con un poco más de desarrollo . Por ejemplo, cualquier método utilizado como puente, probablemente se podría utilizar para pasar los datos del registrador. Enlaces de tipo VPN a través de Internet  probablemente pueden ser usados. La única salvedad es que los enlaces de larga distancia con sus propios retrasos en tiempo , probablemente serían más adecuados para la descarga periódica de los lotes de archivo de datos del registrador en lugar de ver un flujo constante de actualización de los datos actuales a través de un enlace de larga distancia. Pero en cualquier caso, este complejo tipo de enlace probablemente se creará y será administrado por empresas con departamentos de TI con la experiencia adecuada y hablaremos de estos métodos en otro apartado. Para usuarios individuales, resulta mucho más pertinente utilizar métodos que usen una forma particular, familiar y de fácil acceso para el enlace de datos a larga distancia - el sistema telefónico, que se puede acceder de dos formas: fija y móvil

Telefonía Pública Fija

Bueno, después de una discusión de algunas tecnologías relativamente exóticas, hemos llegado a una opción muy sencilla y de bajo costo - el módem PC estándar conectado a una línea fija de teléfono estándar. Por supuesto, para su funcionamiento estamos hablando de dos módems, uno en cada extremo del enlace. A la larga simplemente necesitaremos un tipo de módem de PC - un módem estándar serial externo. Tiene que ser exterior, porque tiene que ser una unidad autónoma y debe ser preferiblemente serial en lugar de por ejemplo, USB, porque el registrador tiene una conexión en serie y siempre es mejor utilizar la solución más simple en lugar de ser forzados a usar adaptadores, etc. Pero más allá de estos sencillos requisitos mínimos, no se necesita nada más para precisar. Cualquier módem, internos o externos, que es compatible con el PC debe ser adecuado.

En este tipo de configuración, el enlace es dedicado, es decir, no está siempre encendido. Es importante tener en cuenta que la conexión siempre se inicia a partir del PC final. El módem conectado al registro siempre responde solamente a la llamada de la PC y nunca hace llamadas. El módem registrador por lo tanto debe ser conectado a una línea telefónica con su propio número de teléfono, o por lo menos se establece como el primer dispositivo que responde a cualquier llamada entrante en una línea compartida. Lo que sucede en la práctica es que el número de teléfono para la línea de registrador se introduce en el software Weatherlink, que - ya sea manualmente o automáticamente a petición de una programación - marca al número del registrador, que obviamente puede ser un número de larga distancia. El módem registrador debe responder y un enlace entre los dos módems deben ser establecido. El PC puede solicitar los datos, que el registrador suministrará. Este tipo de enlace puede operar con éxito en distancias muy largas.

La creación de este enlace es sencillo, aunque requiere una configuración cuidadosa. Para este tipo de conexión telefónica-modem. Normalmente se requiere un pago por tiempo cada vez que se realiza la conexión, a menos que se opere bajo un esquema de llamadas incluidas. Por lo tanto una conexión por módem es adecuada principalmente para la descarga de archivo de datos y no para la visualización continua de las condiciones actuales.

Módem GSM

Un módem GSM se refiere a un tipo de módem diseñado para conectarse a una red de telefonía móvil a través de un enlace inalámbrico. Esto funciona de forma similar al módem fijo descrito anteriormente, pero con el último eslabón al módem registrador hecha para un tipo de conexión con teléfonos celulares. Esta opción es, obviamente, más flexible ya que no requiere un teléfono fijo instalado en el lugar del registrador, aunque la recepción de la telefonía móvil debe ser claramente aceptable.

Aunque hay una variedad de formas en que un terminal de telefonía celular podría participar en este tipo de enlace, en general, una módem especial GSM autónomo, similar a un módem externo estándar, pero, obviamente, con capacidad de teléfono celular, es preferible . El acoplamiento de un módem GSM tiende a ser favorecida con su instalación en sitios remotos, donde una línea de teléfono fijo no está disponible y otros medios de conexión no son factibles, pero tenga en cuenta que estos módems son relativamente ávidos de energía y lo mejor es alimentado por un adaptador de red. Es posible, en principio tomar energía de algunas alternativas de baja tensión o de la potencia de paneles solares, pero estos sistemas deben estar especificados y dimensionados con el margen suficiente con el fin de ser capaces de proporcionar una amplia reserva de potencia en condiciones de mal tiempo.