Эти процессы происходят практически мгновенно в любой из этих трех моделей:

1. Модель трансмиссии. Эта модель коммуникации представляет собой линейный процесс, при котором отправитель передает сообщение получателю.
2. Модель взаимодействия. В этой модели участники по очереди выступают в роли отправителей и получателей.
3. Модель транзакции. Здесь коммуникаторы генерируют социальные реальности в культурном, реляционном и социальном контекстах.Они общаются, чтобы установить отношения, взаимодействовать с сообществами и формировать межкультурные союзы. В этой модели участники помечаются как коммуникаторы , , а не как отправители и получатели.

Расшифровка сообщений на вашем родном языке не требует усилий. Однако, когда язык незнаком, получателю может потребоваться переводчик или такие инструменты, как Google Translate, для декодирования сообщения.

Помимо основ кодирования и декодирования, возможности машинного перевода в последнее время значительно продвинулись вперед.Узнайте больше о технологиях машинного перевода и инструментах .

— обзор

Форматы команд

В целях иллюстрации мы представляем подмножество полного набора команд 68000. Инструкции в подмножестве содержат от одного до четырех слов.

Первое слово каждой инструкции называется словом кода операции . Он содержит код операции ( opcode ) и нулевое, одно или два поля эффективного адреса ( EA ) .Код операции однозначно определяет операцию, которая должна быть выполнена, в то время как каждое поле EA определяет регистр или ячейку памяти, которая содержит операнд , которым должна управлять инструкция.

Если операнд является переменной, хранящейся в памяти, то дополнительное командное слово может использоваться при вычислении адреса ячейки памяти. Если операнд является «непосредственной» константой, то одно или два дополнительных командных слова могут содержать постоянное значение.

Как показано на рис.8, инструкции в подмножестве используют шесть различных форматов слова кода операции в соответствии с требованиями различных операций и типов операндов. Полный набор команд 68000 использует множество других форматов.

Рис. 8. Формат слова кода операции типовой инструкции 68000.

Чтобы понять, почему определенный набор форматов используется в данной архитектуре процессора, необходимо понимать цели, оптимизацию и компромиссы архитекторов, что выходит за рамки данной главы.Когда вы смотрите на форматы на рис. 8, вы часто спрашиваете: «Почему они сделали , а не ?» На этот вопрос легче ответить, учитывая полный набор инструкций 68000, потому что нужно кодировать гораздо больше инструкций, но даже полный набор из 68000 инструкций кодируется несколько нерегулярно.

В архитектурах RISC форматы инструкций сильно отличаются от таковых в 68000. Отличительной чертой архитектуры RISC является то, что все инструкции имеют одинаковую фиксированную ширину (одно слово) и очень мало различных форматов инструкций.Это значительно упрощает и ускоряет выборку и декодирование инструкций.

Возвращаясь к 68000, большинство его инструкций по манипулированию данными могут работать с байтами, словами или длинными словами. Размер операнда кодируется как часть кода операции в командах MOVE (фиг. 8A) и в поле размера или операционного режима в других командах (фиг. 8B и 8C).

Команды, которые ссылаются на память, содержат 6-битное поле EA, которое определяет расположение операнда; MOVE содержит два таких поля. Во всех этих инструкциях поле EA может указывать один из нескольких «режимов адресации», как мы вскоре обсудим.Некоторые режимы адресации требуют, чтобы к инструкции было добавлено дополнительное слово адресной информации, что приводит к появлению инструкций из двух-четырех слов.

Программное обеспечение для проверки электрических характеристик и декодирования протоколов eSPI

PGY-eSPI Программное обеспечение для проверки электрических характеристик и декодирования протоколов, запускаемое в Осциллографе Tektronix, обеспечивает электрические измерения и декодирование протокола одним нажатием кнопки.Это позволяет инженерам быстро проверять соответствие eSPI и гибкость для устранения сбоя. Кроме того, этот инженер может декодировать команду и ответ eSPI для отладки связи. PGY-eSPI использует преимущества цифровых каналов MSO и обеспечивает декодирование данных eSPI.

Программное обеспечение для проверки электрических характеристик и декодирования протокола PGY-eSPI

• Электрические измерения и декодирование протокола для одномодового, двухрежимного и четырехрежимного анализа с использованием аналоговых каналов
• Протокол Декодирование в одиночном, двойном и четырехканальном режимах с использованием цифровых каналов
• Настраиваемое задание и выбор гистерезиса для всех сигналов
• Настраиваемая настройка пределов для проверки соответствия / несоответствия для всех измерений
• Настраиваемые пределы в зависимости от операционной скорости передачи данных
• Возможность хранить данные протокола eSPI и электрические данные в формате CSV и txt
• Создание отчета
• Автономный анализ.Файлы wfm и .csv (цифровые)

Панель конфигурации

предназначена для выбора источника сигнала и начального режима работы.

аналоговых или цифровых каналов осциллографа в реальном времени можно использовать для захвата и анализа сигнала. Программное обеспечение декодирует форму волны и отображает как данные протокола, так и электрические измерения в случае аналоговых сигналов и данные протокола в случае цифровых сигналов.

Необходимо выбрать начальный режим работы шины (одиночный / двойной / четырехкратный), чтобы программное обеспечение могло соответствующим образом декодировать сигнал. Это только для начала анализа. На основе значений регистров, полученных во время декодирования, программное обеспечение обновляет рабочий режим, автоматически декодирует операции eSPI.

Чтобы характеризовать и проверять сигналы eSPI, программное обеспечение PGY-eSPI предоставляет графическую настройку контрольного уровня измерения для установки контрольного уровня измерения сигналов eSPI.

Поддерживаемые электрические измерения eSPI

• Тактовая частота
• Часы High Time
• Низкое время часов
• Время установки выбора чипа
• Время удержания выбора микросхемы
• Выбор микросхемы Deassert Time
• Данные во время настройки
• Время удержания данных
• Срок действия выходных данных
• Время удержания выходных данных
• Время отключения выхода после отмены выбора микросхемы
• Время отключения выхода при развороте
• Выбор микросхемы Assert to Data1 или Alert Tristated
• Chip Select Deassert to Data1 или Alert Assert
• Сброс eSPI Отменить подтверждение до первой транзакции
• Начальная частота шины при сбросе сброса

Детальный вид

После электрического сбоя или проблем с протоколом необходимо найти определенные пакеты протокола для отладки проблем проектирования.В подробном представлении отображается полученная форма сигнала. График формы сигнала связан с пакетом, отображаемым в сетке. Сюжет содержит различные функции, такие как масштабирование, панорамирование и курсоры. Связывая определенный пакет протокола с формой электрического сигнала, инженеры могут быстро определить причину проблемы.

Поддерживаемые осциллографы

• DPO / MSO5000 серии
• DPO7000 серии
• DPO / MSO / DSA 70000 серии

Информация для заказа

PGY-QSPI (в поставку входит компакт-диск с программным обеспечением для проверки электрических характеристик и декодирования протоколов PGY-QSPI) Лицензия привязана к осциллографу.

типов двоичных декодеров, приложения

По сути, декодер — это комбинационная логическая схема, которая преобразует кодированный ввод в кодированные выводы при условии, что оба они отличаются друг от друга. Декодер имени означает перевод закодированной информации из одного формата в другой. Таким образом, входной код обычно имеет меньше битов, чем выходное кодовое слово.

Цифровой декодер преобразует набор цифровых сигналов в соответствующий десятичный код.Декодер также является наиболее часто используемой схемой до использования кодировщика. Закодированные данные декодируются для пользовательского интерфейса в большинстве устройств вывода, таких как мониторы, дисплеи калькуляторов, принтеры и т. Д., Один раз после того, как информация кодируется кодерами. В этой статье мы собираемся изучить различные типы двоичных декодеров.

Двоичные декодеры

Двоичный декодер — это комбинационная схема с множеством входов и множеством выходов, которая преобразует двоичный код из n входных строк в один из 2n выходных кодов.Они используются, когда необходимо активировать ровно один из 2n выходов на основе n-битового входного значения.

На рисунке ниже показана общая структура двоичного декодера, в котором закодированная информация принимается на n входных линиях, а вывод производится на 2n возможных выходных линиях.

Обычно декодеры снабжены входами разрешения, чтобы активировать декодированный выход на основе входных данных. Например, в случае кода BCD 4 битовых комбинаций от 0000 до 1001 достаточно для представления десятичных цифр от 0 до 9.

В зависимости от количества входных линий входы двоичного кода могут быть 2-битными, 3-битными или 4-битными кодами. При наличии 2n линий он активирует один из своих выходов, деактивируя (делая логический 0) все остальные входы, когда он получает n входов.

Обычно количество битов в выходном коде больше, чем битов во входном коде. Наиболее часто используемые на практике двоичные декодеры — это декодеры 2–4, декодеры 3–8 и двоичные декодеры 4–16 строк.

К началу

Двоичный декодер 2-в-4

В двоичном декодере 2 в 4 два входа декодируются в четыре выхода, следовательно, он состоит из двух входных линий и 4 выходных линий.Только один выход активен в любое время, в то время как другие выходы поддерживаются на уровне логического 0, а выход, который удерживается активным или высоким, определяется двумя двоичными входами A и B.

На рисунке ниже показана таблица истинности для декодера 2-в-4. Для данного входа выходы с Y0 по Y3 имеют высокий уровень активности, если вход разрешения EN имеет высокий уровень (EN = 1). Когда на обоих входах A и B низкий уровень (или A = B = 0), выход Y0 будет активным или высоким, а все остальные выходы будут низкими.

Когда A = 0 и B = 1, выход Y1 будет активен, а когда A = 1 и B = 0, тогда будет активен выход Y2.Когда на обоих входах высокий уровень, на выходе Y3 будет высокий уровень. Если бит разрешения равен нулю, тогда все выходы будут установлены в ноль. Эта взаимосвязь между входами и выходами четко проиллюстрирована в приведенной ниже таблице истинности.

Из приведенной выше таблицы истинности мы можем получить логическое выражение для каждого вывода как

Эти выражения могут быть реализованы с использованием основных логических вентилей. Таким образом, ниже представлена ​​логическая схема линейного декодера с 2 на 4, которая реализована с использованием вентилей НЕ и И.Два логических элемента НЕ или инвертора обеспечивают дополнительный вход.

Общая разрешающая линия подключена к каждому логическому элементу И, так что, когда EN = 0, все выходы равны нулю, а если EN = 1, зависит от входов A и B, вырабатываются выходы. Каждый выход представляет собой одно из значений двух входных переменных.

Также можно спроектировать декодер 2-в-4 с использованием логических элементов И-НЕ, как показано на рисунке ниже вместе с таблицей истинности. Это построено по принципу максимума членов как выходов.Чтобы сгенерировать minterms, мы должны использовать логические элементы NAND, которые действуют как инверторы. Если оба входа равны нулю (A = B = 0), Y0 будет нулем, если A = 0 и B = 1, то Y1 будет 1 и так далее.

Следовательно, только один выход будет низким для любых комбинаций входов в данный момент времени, а все остальные выходы будут высокими. Этот тип декодеров доступен в формах IC, так что можно также сделать от 3 до 8, от 4 до 16 и от 5 до 32 декодеров в зависимости от требований приложения.

К началу

Декодер 3-в-8

В декодере от 3 до 8 три входа декодируются в восемь выходов.Он имеет три входа как A, B и C и восемь выходов от Y0 до Y7. На основе комбинаций трех входов выбирается только один из восьми выходов.

На рисунке ниже показана таблица истинности декодера от 3 до 8. Вход включения предназначен для активации декодированного выхода в зависимости от комбинаций входов A, B и C. Предположим, что если A = B = 1 и C = 0, то выход Y6 равен 1, а все остальные выходы равны нулю. Итак, из таблицы истинности minterms представляет каждое выходное уравнение и задается как

Используя приведенные выше выражения минимального члена для каждого выхода, схема декодера 3-8 может быть реализована с использованием трех вентилей НЕ и восьми вентилей И.Каждый вентиль НЕ обеспечивает дополнение к входу, а вентиль И генерирует один из минтермов.

Также включить вход активировать декодированный выход зависит от входных данных. Логическая схема этого декодера показана ниже.

Только один из восьми выходов имеет высокий уровень в данный момент для конкретной комбинации входов, поэтому этот декодер также называется декодером 1-из-8. Предположим, что когда ABC = 011, тогда только логический элемент И 4 имеет все входы на высоком уровне, поэтому Y3 имеет высокий уровень.

Также 3-битные двоичные числа на входе преобразуются в восемь цифр на выходе (что эквивалентно восьмеричной системе счисления), вот как; он также называется двоично-восьмеричным декодером

Также возможно представить каждое выходное уравнение с использованием максимальных членов.В этом случае в логической схеме выполняется операция инверсии, чем в схеме с минимальными членами. На рисунке ниже показана таблица истинности декодера от 3 до 8 строк с использованием вентилей NAND. Каждый вывод в таблице дает максимальное представление термина.

В данный момент только на одном выходе низкий уровень, а на всех остальных выходах высокий уровень. Например, когда A = B = 1 и C = 0, тогда выход Y6 равен нулю, а все остальные выходы имеют высокий уровень, как показано на рисунке ниже.

Из приведенной выше таблицы, декодер от 3 до 8 разработан с использованием трех вентилей NAND и трех вентилей NOT.Вентили НЕ генерируют дополнение ввода, в то время как вентили И-НЕ генерируют максимальное количество членов каждого вывода, как показано на рисунке ниже.

К началу

Декодер от 4 до 16

Декодер с 4 на 16 состоит из 4 входов и 16 выходов. Подобно всем декодерам, обсужденным выше, в этом также только один выход будет низким в данный момент, а все остальные выходы будут высокими (с использованием maxterms).

Таблица истинности этого типа декодера показана ниже.Если вход этого декодера равен 1000, тогда выход Y8 будет низким, а все остальные выходы будут высокими, как показано на рисунке. Так будет для всех входных комбинаций.

Из приведенной выше таблицы истинности можно реализовать декодер от 4 до 16, используя 4 логических элемента НЕ и 16 декодирующих вентилей И-НЕ. Для декодирования всех возможных комбинаций входных 4-битных сигналов требуется шестнадцать (24 = 16) шлюзов декодирования.

Важно отметить, что все логические элементы NAND, реализованные в этой схеме, производят активные низкие выходы, как показано на рисунке.

Поскольку он выбирает один из 16 выходов на основе конкретной комбинации входов, эти декодеры также называются декодерами 1 из 16. А также его вывод представляет шестнадцать цифр в шестнадцатеричной системе счисления, этот тип декодера также называется декодером двоичного в шестнадцатеричный.

Можно комбинировать или каскадировать два или более декодеров для создания декодера с большим количеством входных битов с использованием разрешающего входа декодера. На рисунке ниже показана каскадная комбинация двух декодеров с 3 по 8 строк.Он состоит из четырех входов A, B, C и Enable E и 16 выходов от Y0 до Y7.

Одна из входных переменных используется как разрешающий вход первого декодера 3-в-4, и этот же вход дополняется и подключается как разрешающий вход второго декодера. Решение о том, какой декодер будет активирован, зависит от наиболее значимой входной переменной, а другие входные переменные передаются в каждый декодер.

Когда входной сигнал разрешения равен нулю, тогда верхний декодер включен, а другой отключен. Затем восемь выходов верхнего декодера генерируют minterms с 0000 по 0111.Аналогично, когда параметр enable равен 1, нижний декодер включен, а верхний — отключен. Таким образом, нижние выходы декодера генерируют minterms от 1000 до 1111.

К началу

Применение декодеров

широко используются в приложениях, где конкретный выход или группа выходов активируются только при возникновении определенной комбинации входных уровней. Очень часто эти входные уровни обеспечиваются выходами регистра или счетчика.

Когда счетчик или регистр непрерывно пульсируют входы декодера, выходы будут активироваться последовательно. И эти выходы могут использоваться в качестве сигналов последовательности или сигналов синхронизации для переключения устройств в определенное время.

Двоично-десятичный декодер

Декодеры используются для получения десятичной цифры, соответствующей определенной входной комбинации. Число BCD требует 4 двоичных цифр для представления десятичных цифр от 0 до 9, поэтому оно состоит из 4 входных строк. Он состоит из 10 строк вывода, соответствующих от 0 до 9 десятичных цифр.Т

Этот тип декодера также называется декодером от 1 до 10. Для конкретной комбинации входов будет активирован выход, соответствующий десятичному эквиваленту входной комбинации.

Декодеры адресов

Среди множества вариантов использования декодер широко используется для декодирования определенной области памяти в системе памяти компьютера. Декодеры принимают адресный код, сгенерированный ЦП, который представляет собой комбинацию битов адреса для определенного места в памяти.

В системе памяти объединены несколько микросхем памяти, каждая из которых имеет свой уникальный адрес, который можно отличить от других ячеек памяти.

В таких случаях декодер, встроенный в схему ИС памяти, используется для выбора ИС памяти в ответ на диапазон адресов путем декодирования наиболее значимых битов системного адреса, тем самым выбирается конкретная ячейка памяти или ИС.

В более сложной системе памяти ИС или микросхемы памяти расположены в нескольких банках. Когда микропроцессор хочет получить доступ к одному или нескольким байтам за раз, эти банки должны быть выбраны одновременно или индивидуально.

В таких случаях необходимо активировать более одного декодера.Для этого используются каскадные декодеры или чаще всего декодеры заменяются программируемыми логическими устройствами.

Декодер инструкций

Еще одно применение декодера можно найти в блоке управления центрального процессора. Этот декодер используется для декодирования программных инструкций, чтобы активировать определенные линии управления, чтобы выполнялись различные операции в ALU CPU.

К началу

John Deere превратила тракторы в компьютеры — что дальше?

Одна из наших тем оформления Decoder заключается в том, что теперь в основном все является компьютером, и сельскохозяйственное оборудование, такое как тракторы и комбайны, ничем не отличается.На этой неделе у меня в гостях Джами Хиндман, технический директор John Deere, крупнейшего в мире производителя сельскохозяйственной техники. И я думаю, наш разговор вас удивит.

Джами сказал мне, что в John Deere сейчас работает больше инженеров-программистов, чем инженеров-механиков, что меня полностью удивило. Но весь бизнес в сельском хозяйстве движется к так называемому точному земледелию, что означает, что фермеры внимательно следят за тем, где сажаются семена, насколько хорошо они растут, что этим растениям нужны и сколько они дают урожая.

По словам Джами, идея состоит в том, чтобы за каждым растением на крупной коммерческой ферме ухаживать с индивидуальной заботой — процесс, который требует сбора и анализа огромного количества данных. Если вы все поняли правильно, точное земледелие означает, что фермеры могут быть более эффективными — они могут получать более высокие урожаи с меньшими затратами труда и меньшими затратами.

Но, как уже известно слушателям Decoder , превращение всего в компьютеры означает, что теперь у всего есть компьютерные проблемы. Как и все данные о сельском хозяйстве: кому они принадлежат? Где это обрабатывается? Как без надежных широкополосных сетей избавиться от тракторов? В каком это формате? Если вы хотите использовать свой трактор John Deere с другим поставщиком сельскохозяйственных анализов, насколько это просто? Легко ли достаточно ?

А также сами тракторы — в отличие от телефонов, ноутбуков и даже автомобилей тракторы используются десятилетиями.Как они должны обновляться? Как их обезопасить? И самое главное, кто их чинит, когда они ломаются?

John Deere — одна из компаний, находящихся в центре общенационального признания права на ремонт. Прямо сейчас технические компании, такие как Samsung, Apple и John Deere, должны определять, кто может ремонтировать их продукты и какие официальные запчасти доступны.

И поскольку все это компьютеры, эти производители также могут контролировать программное обеспечение, чтобы блокировать детали от других поставщиков.Но это большое дело в контексте сельскохозяйственного оборудования, которое по-прежнему является чрезвычайно механическим, часто находится далеко от поставщиков услуг и его нелегко переместить, и которое фермеры ремонтируют сами на протяжении десятилетий. Фактически, прямо сейчас цены на старые предварительно компьютеризированные тракторы стремительно растут, потому что их легче ремонтировать.

Половина штатов в настоящее время рассматривает право на исправление законов, которые потребовали бы от производителей отключать программные блокировки и поставлять запчасти в ремонтные мастерские, и во многом это обусловлено — двупартийным образом — потребностями фермеров.

Расшифровка стенограммы отредактирована для наглядности.

John Deere — это тракторная компания. Вы делаете много оборудования для фермеров, для строительных площадок и тому подобного. Расскажите мне вкратце о том, чем занимается технический директор John Deere.

[Как] технический директор, моя роль состоит в том, чтобы попытаться определить стратегическое направление с технологической точки зрения для компании как в отношении нашей сельскохозяйственной продукции, так и нашей продукции для строительства, лесного хозяйства и дорожного строительства.Классная работа. Я заглядываю в будущее на пять, 10, 15, 20 лет и пытаюсь убедиться, что мы устанавливаем элементы, которые нам нужны, чтобы иметь технологические решения, которые будут важны для наших клиентов в будущее.

Одна из причин, по которой я очень рад видеть вас на Decoder , заключается в том, что в ваших продуктах много компьютерных решений. Есть оборудование, программное обеспечение, услуги, которые я считаю своего рода традиционными проблемами компьютерной компании.Вы также контролируете портфель технологий, которые [также] делают комбайны более эффективными, а колеса трактора движутся быстрее?

У нас есть централизованная организация стека технологий. Мы называем это группой интеллектуальных решений, и ее задача состоит в том, чтобы делать именно это. Это делается для того, чтобы мы разрабатывали технологии, которые можно масштабировать в масштабах всей организации, в тех комбайнах, на которые вы ссылаетесь, тракторах, опрыскивателях и строительной продукции, и внедряем эту технологию как можно быстрее.

Одна из вещей The Verge почти каждый день борется с вопросом: «Что такое компьютер?» Мы боремся с этим очень маленькими и очевидными способами — мы спорим о том, является ли iPad или Xbox компьютером. Затем вы можете полностью уменьшить масштаб: у нас был Джим Фарли, генеральный директор Ford , на Decoder пару недель назад, и мы с ним говорили о том, как эффективно движутся автомобили Ford. компьютеры сейчас.

Так вы видите трактор, комбайн или строительную технику — что это гигантские компьютеры, у которых также есть большие механические функции?

Совершенно верно. Вот кем они стали со временем. Я бы назвал их мобильными сенсорными комплектами, которые обладают вычислительными возможностями не только на борту, но, на ваш взгляд, и за его пределами. Они непрерывно передают данные из любого места, например трактора или сеялки, в облако.Мы проводим вычисления с этими данными в облаке, а затем передаем эту информацию, эти идеи фермерам либо на их настольные компьютеры, либо на мобильные портативные устройства, или что-то в этом роде.

Насколько они продуктивно работают в поле, например, при посадке, они также являются устройствами сбора данных и вычислительными устройствами.

Сколько из них находится внутри компании John Deere? Насколько велика команда, создающая ваши мобильные приложения? Это то, что вы передаете на аутсорсинг? Это то, что вы развиваете внутри компании? Как вы структурировали компанию, чтобы обеспечить такую ​​работу?

Значительную часть этой работы мы выполняем внутри компании.Возможно, вы удивитесь, у нас сегодня в Deere больше инженеров по разработке программного обеспечения, чем инженеров-механиков. Это потрясающе для компании, которой 184 года и которая занимается разработкой механической продукции, но это так. Практически всю нашу внутреннюю разработку приложений мы делаем в четырех стенах Deere.

Тем не менее, нашим приложением для обработки данных для клиентов в сфере сельского хозяйства, например, является Центр операций. Мы пользуемся услугами третьих лиц. Около 184 компаний, подключенных к Операционному центру через зашифрованные API-интерфейсы, создают приложения на основе этих данных в интересах клиентов, фермеров, которые хотят использовать эти приложения в своем бизнесе.

Одна из причин, по которой мы всегда обсуждаем, что такое компьютер, а что нет, заключается в том, что, описав что-то как компьютер, вы наследуете ряд ожиданий относительно того, как работают компьютеры. Вы наследуете множество проблем с тем, как компьютеры работают и не работают. Вы унаследуете большую часть контроля; Доступ к API — это способ контроля над экосистемой или экономикой.

Изменили ли вы отношение John Deere к своей продукции? По мере появления новых способностей из-за того, что вы компьютеризировали большую часть трактора, вы также увеличиваете свою ответственность, потому что у вас намного больше контроля.

Нет сомнений. Нам приходится думать о таких вещах, как, например, безопасность данных, которые ранее, 30 лет назад, не обязательно были темой для разговоров. У нас не было в этом компетенции. Нам пришлось стать компетентными в подобных областях, потому что именно вы подчеркиваете, что продукт со временем стал больше похож на компьютер, чем на традиционный трактор.

Это вызывает огромные вопросы. Вы упомянули безопасность. Глядя на некоторые из ваших недавних цифр, у вас очень большой бизнес в Китае.Тридцать лет назад вы бы экспортировали трактор в Китай, и на этом разговор закончился. Сейчас идет большой разговор о кибербезопасности, обмене данными с компаниями в Китае, а также о наборе очень сложных вопросов для тракторной компании, у которой 30 лет назад не было бы ни одной из этих проблем. Как уравновесить все это?

Это, конечно, другой набор проблем, и, как вы отметили, более сложный по геополитическим причинам в случае Китая. Возьмем, к примеру, безопасность.Мы пережили те изменения, которые пришлось пережить многим технологическим компаниям в сфере безопасности, где они больше не закреплены на концах, а встроены с нуля. Итак, это подход, основанный на концепции безопасности. У нас есть люди, встроенные в организации по разработке по всей компании, которые ничего не делают каждый день, кроме как встают и думают о том, как сделать продукт более безопасным, сделать наборы данных более безопасными, убедиться, что данные используются по назначению целей и только тех.

Это новый навык. Это навык, которого у нас не было в организации 20 лет назад, и нам пришлось создать и нанять необходимый талант, чтобы развить этот набор навыков в компании в том масштабе, в котором мы должны его развивать.

Пройдите самый простой сельскохозяйственный сезон с комбайном и трактором John Deere. Фермер просыпается, они говорят: «Хорошо, у меня есть поле. Мне нужно посадить семена. Мы должны позаботиться о них. В конце концов, нам нужно собрать урожай.«В каких точках собираются данные, в каких точках они полезны и где возникает петля обратной связи?

Немного раскручу и не с посадки начну.

Я собираюсь сказать вам, что следующий сезон для фермера фактически начинается с урожая предыдущего сезона, и именно здесь фактически начинается поток данных для следующего сезона. Это начинается, когда комбайн работает на поле и собирает все, что есть: кукурузу, сою, хлопок и т. Д.И фермер создает, управляя комбайном по полю, набор данных, который мы называем картой урожайности. Он имеет географическую привязку. Эти комбайны проходят через поле по спутниковому наведению. Мы знаем, где они находятся в любой момент времени, по широте, долготе, и мы знаем, сколько они собирают в этот момент времени.

Итак, мы создаем эту трехмерную карту, которая показывает урожайность на любом поле, на котором они оказались. Эти данные являются началом зимней работы в Северном полушарии, которую фермер проходит, чтобы оценить свою урожайность и понять какие изменения им следует внести в следующем сезоне, чтобы еще больше повысить урожайность.

У них могут быть участки в поле, на которые они заходят и знают, что им нужно изменить плотность посева, или им нужно изменить тип культуры, или им нужно изменить количество питательных веществ, которые они вносят в следующий сезон. И все эти решения находятся в их голове, потому что они [должны] сеять в декабре, они должны заказывать свои питательные вещества в конце зимы. Они строят эти планы на основе первоначального набора данных о сборе урожая.

И затем они выходят на поле весной, к вашей точке, с трактором и сеялкой, и этот трактор и сеялка принимают рецепт, который фермер разработал с данными урожайности, которые они взяли из предыдущего урожая.Они используют это предписание для применения изменений к этому полю в реальном времени, когда они проходят через поле, с существующими данными из карты урожайности и данными в реальном времени, которые они собирают с трактором, чтобы изменить такие вещи, как Норма высева, норма удобрений и все эти вещи, чтобы убедиться, что они минимизируют затраты на операцию, в то же время работая над максимальным выходом.

Эти данные затем отправляются в облако, и они ссылаются на них.Например, след трактора и сеялки, проходящих через поле, используется для информирования опрыскивателя. Когда опрыскиватель выходит на поле после появления всходов, когда посевы выходят из земли, он используется для информирования опрыскивателя об оптимальной траектории движения по полю, чтобы опрыскивать только то, что нужно опрыскивать, и не более. как можно меньше повредить урожай, и все это для того, чтобы оптимизировать эту продуктивность в конце года, чтобы сделать карту урожайности, которая является табелем успеваемости в конце года для фермера, чтобы сделать этот поворот чтобы получить лучшую оценку.

Это много данных. Кто его собирает? Собирает ли его John Deere? Могу ли я нанять стороннюю компанию по разработке программного обеспечения SaaS для управления этими данными за меня? Как эта часть работает?

Значительный объем этих данных собирается «на лету», когда машины находятся в поле, и, в случае машин Deere, они собираются оборудованием Deere, работающим в поле. Есть и другие компании, которые создают данные, и их можно импортировать в такие вещи, как Deere Operations Center, чтобы у вас были данные из любого источника, из которого вы хотели их собрать.Я думаю, что исторически важнее всего то, что было сложнее получить данные с машины из-за ограничений подключения в базу данных, чтобы с ней можно было что-то делать.

Сегодня подключено непропорционально большое количество машин в большом сельском хозяйстве. Они связаны через наземные сотовые сети. Они передают данные в двух направлениях в облако и обратно из облака. Таким образом, инфраструктура передачи данных, созданная за последнее десятилетие, действительно сделала возможной двустороннюю связь и избавилась от проблем, связанных с получением данных с мобильного оборудования.Так что с этим оператором все происходит без проблем. И это преимущество, потому что они могут действовать в соответствии с этим в более близком к реальному времени времени, вместо того, чтобы ждать, пока кто-то загрузит данные в какой-то момент в будущем.

Чьи это данные? Это данные фермера? Это данные John Deere? Есть ли договор об условиях обслуживания комбайна? Как это работает?

Конечно [есть] соглашение об условиях обслуживания. Наша позиция довольно проста. Это данные фермера.Они это контролируют. Поэтому, если они хотят поделиться им через API с кем-то, кто с их точки зрения является доверенным советником, они имеют на это право. Если они не хотят делиться этим, им не нужно этого делать. Это их данные, которые нужно контролировать.

Переносной? Когда я говорю, что здесь «проблемы с компьютером», может ли трактор доставить мне, например, файл Excel?

Они, безусловно, могут экспортировать данные в удобных для них форм-факторах, и они это делают. Математика с использованием электронных таблиц по-прежнему обычно выполняется на ферме, а затем [они] могут использовать электронную таблицу для выполнения некоторой базовой аналитики данных, если они хотят.Тем не менее, я бы сказал вам, что происходит то, что объем данных, которые собираются, обрабатываются и предоставляются им для анализа, настолько огромен, что, хотя вы все еще можете использовать электронные таблицы для управления некоторыми из них, это просто не так. послушный во всех случаях. Вот почему мы встраиваем функциональные возможности в такие вещи, как Центр операций, чтобы помочь проводить анализ данных и предоставлять информацию для производителей.

Это их данные. Они могут выбирать, смотреть на выводы или нет, но мы можем предоставить эти идеи им, потому что часть этой проблемы, связанная с анализом данных, становится значительно больше, потому что наборы данных настолько сложны и велики, не говоря уже о том, что вы у меня все время поступает больше данных.Применяются разные датчики. Мы можем измерять разные вещи. [Есть] уникальные фрагменты информации, которые поступают и регулярно накапливаются в общих экосистемах данных, которые они имеют в своем распоряжении.

Мы много говорили о петле обратной связи данных с оборудованием, в частности. В этом есть один действительно важный компонент — семена. В мире очень много производителей семян. Им нужны эти данные. У них есть семена ГМО, они могут приспособить семена к разным местам.Где они участвуют?

Данные, с нашей точки зрения, являются данными фермера. Именно они контролируют доступ к нему. Так что, если они хотят поделиться своими данными с кем-то, у них есть такая возможность. И они это делают сегодня. Они поделятся своей картой урожайности со своим местным продавцом семян и попытаются оптимизировать сорт семян для следующего посевного сезона весной.

Значит, данные есть. Это не наша собственность, поэтому мы не вправе делиться ею с семеноводческими компаниями, и мы этого не делаем.Он должен пройти через производителя, потому что это его данные о производительности. У них есть возможность поделиться этим. Мы этого не делаем.

У вас действительно много данных. Может быть, вы не можете поделиться им широко, но вы можете объединить их. У вас должен быть совершенно уникальный взгляд на изменение климата. Вы должны видеть, куда движутся пищевые пути, где разные виды сельскохозяйственных культур приносят успех, а где нет. Как вы относитесь к изменению климата, учитывая объем данных, которые вы собираете?

Реальность такова, что ответить на этот вопрос нам мешает новизна данных.Таким образом, широкомасштабный сбор данных по производственному сельскому хозяйству — это явление, которому уже от пяти до десяти лет. Таким образом, наборы данных становятся богаче. Им становится лучше.

У нас есть возможность увидеть тенденции в этих данных в наборах данных, которые существуют сегодня, но я думаю, что это еще слишком рано. Я не думаю, что данные достаточно зрелые, чтобы мы могли делать какие-либо выводы с точки зрения изменения климата в отношении имеющихся у нас данных.

Еще я добавлю, что интенсивность данных не универсальна во всем мире.Итак, если вы думаете об изменении климата в глобальной перспективе, у нас есть много данных по Северной Америке, изрядное количество данных, которые собирают производители в Европе, немного в Южной Америке, но они недостаточно богаты для разных стран. глобальный сельскохозяйственный след, чтобы мы могли делать какие-либо заявления о том, как изменение климата влияет на него прямо сейчас.

Вы этим хотите заниматься?

Да. Я не мог предсказать, когда, но думаю, что в конечном итоге данные будут достаточно обширными, чтобы из них можно было сделать выводы.Его просто еще нет.

Думаете сделать полностью электрический трактор? В вашей технологической дорожной карте вы должны избавиться от этих дизельных двигателей?

Вы должны заинтересоваться электромобилями прямо сейчас. И ответ — да. Будь то трактор или какой-либо другой продукт в нашей линейке продуктов, мы определенно думаем об альтернативных формах силовых установок, альтернативных формах энергии. Раньше мы делали это с, я бы сказал, гибридными решениями, такими как дизельный двигатель, приводящий в действие электрогенератор, а затем остальную часть машины электрифицировали с точки зрения силовой установки.

Но сейчас мы только подходим к тому моменту, когда аккумуляторная технология, литий-ионная технология, обладает достаточной энергоемкостью, чтобы мы могли увидеть, как она начинает проникать в наше портфолио. Наверное, снизу вверх. Сначала приложения с более низкой удельной мощностью, прежде чем они попадут в очень крупное производственное сельскохозяйственное оборудование, о котором мы говорили сегодня.

Как вы думаете, каковы сроки создания полностью электромобиля?

Думаю, для комбайна это будет долго.

По сути, я выбрал самое большое, что мог.

Он должен работать 14, 15, 16 часов в сутки. У него очень короткое окно для обкатки. На зарядку не уйдет целый день. Проблемы такого рода не являются непреодолимыми. Они просто не решаются ничем, что есть в сегодняшней дорожной карте, во всяком случае, с точки зрения литий-ионных аккумуляторов.

Мы с вами разговариваем через два дня после Apple провела конференцию разработчиков . Apple, как известно, продает оборудование, программное обеспечение и услуги как интегрированное решение.Считаете ли вы оборудование John Deere интегрированным набором оборудования, программного обеспечения и услуг, или это аппаратное обеспечение, которое выделяет данные, а затем, может быть, вы сможете купить наши услуги или, может быть, услуги кого-то другого?

Я думаю, что это наиболее эффективно, когда мы думаем о нем как о системе. Так не должно быть, и одно из отличий, которое я бы сказал от сравнения Apple, будет заключаться в сроке службы продукта, железо в нашем случае, трактора или комбайна, измеряется десятилетиями.Он может находиться в эксплуатации в течение очень долгого времени, и поэтому мы должны учитывать это, когда думаем о технологиях [и] приложениях, которые мы устанавливаем поверх него, которые имеют гораздо более короткий срок хранения. Им два, три, четыре, пять лет, а потом они устаревают, и появляется следующая лучшая вещь.

Мы должны думать о разрыве, который возникает в результате этого между циклами покупки продукта. Я думаю, что эффективнее всего думать обо всем вместе. Так бывает не всегда.Есть много фермеров, которые владеют разноцветными автопарками. Это не только Дир. Таким образом, мы должны предоставить им возможность извлекать данные из любого продукта в среду, которая наилучшим образом позволяет им принимать правильные решения.

Вы так охарактеризуете конкуренцию, разноцветные автопарки?

Абсолютно точно. Я бы хотел, чтобы мир был полностью зеленым [John Deere], но это не совсем так.

Каждый день по дороге в школу в Висконсине, когда я рос, я проезжал мимо завода Case.Они красные. John Deere — зеленый, Case красный, International Harvester — желтый.

Ага. Корпус красный, Дир зеленый, а кроме этих двух наверняка есть радуга цветов.

Кто ваши крупнейшие конкуренты? И принимают ли они ту же бизнес-модель, что и вы? Это ситуация iOS или Android или она сильно отличается?

Наши традиционные конкуренты в сфере сельского хозяйства, неудивительно, что вы упомянули одного из них. Case New Holland — отличный тому пример.AGCO была бы другой. Я думаю, что все идут по пути точного земледелия. [Это] термин, который повсеместно используется для обозначения того, куда движется отрасль.

Я собираюсь нарисовать для вас картину: это идея дать возможность мастеру-садовнику ухаживать за каждым отдельным растением в производственном сельском хозяйстве. Мастер-садовник в этом случае, вероятно, представляет собой некий ИИ, который позволяет фермеру точно знать, что нужно этому конкретному растению и когда оно ему нужно, а затем наше оборудование дает им возможность выполнять план, который мастер-садовник создал для этого растения. в очень больших масштабах.

В случае кукурузы, например, вы говорите о 50 000 растений на акр, значит, опытный садовник заботится о 50 000 растений на каждый акр кукурузы. Вот к чему это приведет, и вы можете представить себе, насколько это интенсивно. Двести миллионов акров кукурузной земли, умноженное на 50 000 растений на акр; каждое из этих заводов создает данные, и в этом колоссальные масштабы производственного сельского хозяйства, когда вы начинаете переходить к этой основе управления заводом.

Давайте поговорим об огромных объемах данных и объеме вычислений — это в противоречии с тем, как долго работает оборудование.Вы обновляете компьютеры и тракторы каждый год или просто пытаетесь перенести данные в свое облако, где вы можете выполнять интенсивные вычисления, которые вам нужны?

Я бы сказал, что это комбинация того и другого. В транспортных средствах есть компоненты, которые время от времени обновляются. Дисплеи и серверы, которые работают в транспортных средствах, проходят циклы обновления в рамках существующего парка.

У нас достаточно аппетита, Нилай, к технологиям в сельском хозяйстве, поэтому мы также видим, как старое оборудование обновляется с использованием новых технологий.Поэтому сегодня не редкость, когда покупатель, купивший сеялку John Deere возрастом 10 лет, хочет использовать новейшие технологии для этой сеялки. И вместо того, чтобы покупать новую сеялку, они могут купить комплект модернизации для этой сеялки, который позволяет им использовать новейшие технологии на существующей сеялке, которой они владеют. Подобные вещи происходят постоянно в отрасли.

Я бы сказал вам, что то, что, возможно, отличается сейчас от того, что 10 лет назад, — это количество вычислений, которые происходят в облаке, чтобы обслуживать это огромное количество данных в небольших формах и в удобоваримых частях, которые действительно могут быть задействованы. для производителя.Сегодня очень мало из этого делается на бортовых машинах. Большая часть этого делается за бортом.

Мы очень сильно покрываем широкополосную связь в сельской местности. Здесь происходит некоторый сбор данных в реальном времени, но на самом деле вы говорите о том, что в конце сеанса у вас есть большой асинхронный набор данных. Вы хотите отправить его куда-нибудь, провести с ним некоторые вычисления и вернуть вам, чтобы вы могли на него отреагировать.

Каковы ваши отношения с поставщиками услуг связи или с администрацией Байдена, которая пытается развернуть план широкополосной связи? Вы стремитесь улучшить сети для следующего поколения своих продуктов или довольны нынешним положением вещей?

Мы выступаем за широкополосную связь в сельской местности и, в частности, за новые технологии, например 5G.И не только для сельскохозяйственных целей, будем откровенны. Есть масса преимуществ, которые получает общество, которое связано с достаточной сетью, чтобы заниматься такими вещами, как онлайн-обучение, в частности, преодолевая пандемию, в разгаре которой мы находимся и, надеюсь, в конце. Я думаю, это только что продемонстрировало варианты использования подключения в сельской местности.

Agriculture — всего лишь одна из них, но есть несколько действительно интересных функций, которые открывают лучшие возможности подключения, как с точки зрения покрытия, так и с точки зрения пропускной способности и задержки, которые обеспечивают в сельском хозяйстве.Приведу вам пример. Вы думаете о 5G и о возможности достичь невероятно низких значений задержки. Это позволяет нам делать некоторые вещи с вычислительной точки зрения на границе сети, которые сегодня у нас нет. Мы либо делаем это на машине, либо не делаем вообще. Таким образом, такие вещи, как обслуживание в реальном времени местоположения комбайна фермера, вместо того, чтобы направлять эти данные полностью в облако, а затем обратно на портативное устройство, которое может иметь фермер, было бы здорово, если бы мы могли бы сделать эту математику на грани и просто связать башню с башней, вернуть ее обратно и сделать это очень, очень быстро.Это те варианты использования, которые открываются, когда вы говорите не только о подключении в сельской местности, но и о 5G в частности, и это довольно увлекательно.

Имеются ли сети, чтобы делать все, что вы хотите?

В глобальном масштабе ответ отрицательный. На рынках США и Канады покрытие улучшается с каждым днем. Есть вышки, которые поднимаются каждый день, и мы работаем с нашими партнерами по покрытию наземных сотовых сетей по всему миру, чтобы расширить зону покрытия, и они отвечают.В целом они видят необходимость, особенно в отношении сельского хозяйства, в соединяемости сельских районов. Они понимают силу, которую он может обеспечить [и] эффективность, которую он может обеспечить в производстве продуктов питания во всем мире. Так что они заинтересованы в этом. И они были хорошими партнерами в этой сфере. Тем не менее, они признают, что все еще есть пробелы и еще многое предстоит преодолеть, буквально в некоторых случаях, с помощью решений для подключения в сельской местности.

Вы упомянули своих партнеров.Параллели со смартфоном здесь сильные. У вас разные чипсеты для AT&T и Verizon? Можете ли вы активировать свой тарифный план AT&T прямо с экрана трактора? Как это работает?

AT&T — наш доминирующий партнер в Северной Америке. Это наша цель, прежде всего, с точки зрения охвата. Это партнер, которого мы выбрали, и я думаю, что он лучше всего обслуживает наших клиентов в большинстве регионов.

Получаете ли вы HBO Max бесплатно, если зарегистрируетесь?

[смеется] К сожалению, нет.

Его везде кладут. У тебя нет идей.

Конечно.

Я везде смотрю на разрыв в широкополосном доступе. Вы упомянули обучение. Мы удовлетворяем эти очень глубокие потребности потребителей. С другой стороны, для работы 5G необходимо использовать большое количество оптоволокна, особенно с низкой задержкой, о которой вы говорите. На пути не может быть слишком много узлов. Поддерживаете ли вы 5G миллиметрового диапазона на ферме?

Да, это то, на что мы смотрели. Это интригует.Как вы это масштабируете — вопрос. Я думаю, если бы мы могли расколоть этот орех, это было бы действительно интересно.

Только для слушателей, пример миллиметровой волны, если вы незнакомы — вы стоите на правом углу улицы в Нью-Йорке, вы можете получить гигабитную скорость для телефона. Вы переходите улицу, и она уходит. Это не кажется разумным на ферме.

Верно. Не все данные нужно передавать с одинаковой скоростью. Не для того, чтобы охватить большую площадь, но вы можете представить себе случай, когда потенциально, когда вы входите в диапазон миллиметровых волн, вы сбрасываете сразу кучу данных.А затем, когда вы находитесь вне зоны действия, вы по-прежнему собираете данные и, возможно, передаете их медленнее. Но возможность иметь полосу пропускания миллиметрового диапазона довольно интригует, поскольку она позволяет воспользоваться ее преимуществом, когда она доступна.

Что вы хотите сделать, чего нет в сети?

Я думаю, что самая большая часть — это просто ответ с моей точки зрения. Мы намеренно буферизуем данные о транспортном средстве в местах, где у нас нет большого покрытия, чтобы дождаться, пока эта машина будет покрыта, чтобы отправить данные.Но на самом деле это означает, что производитель ждет в некоторых случаях 30 минут или час, пока данные не будут синхронизированы в облаке, и с ними будет сделано что-то действенное, и они вернутся к ним. И к тому моменту решение уже принято. Это бесполезно, потому что зависит от времени. Я думаю, что это, наверное, самый большой разрыв, который у нас есть сегодня. Это не универсально. Это происходит в карманах и в разных регионах, но там, где это происходит, потребность реальна. И эти гроверы не получают такой выгоды, как гроверы, у которых есть участки с хорошим покрытием.

Это улучшение происходит так быстро, как вам хотелось бы? Это место, где вы говорите администрации Байдена, кто бы это ни был: «Эй, мы упускаем возможности, потому что нет сетей, которые нам нужны, чтобы действовать быстрее».

Идет не так быстро, как хотелось бы, точка. Мы должны двигаться быстрее в этом пространстве. Просто чтобы немного подразнить эту мысль, может быть, это не просто земная ячейка. Может быть, это Starlink, может быть, это спутниковая инфраструктура, которая обеспечит нам такое покрытие в будущем.Но он определенно не движется такими быстрыми темпами, как для нас, учитывая интерес к данным, который есть у производителей, и то, что они рассматривают как способность этих данных значительно оптимизировать свои операции.

Вы говорили с ребятами из Starlink?

Есть. Это супер интересно. Это интригующая идея. Вопрос для нас мобильный. Все наши устройства мобильны. По полю ездят тракторы, по полю едут комбайны.У вас возникают вопросы: как должен выглядеть приемник, чтобы он работал? На данный момент это интересная идея. Я всегда оптимист, наполовину полон стакана. Я думаю, вполне возможно, что в не столь отдаленном будущем это может стать очень жизнеспособным вариантом для некоторых из этих мест, которые сегодня недостаточно обслуживаются наземной связью.

Расскажите мне о ценовой модели трактора. Эти вещи очень дорогие. Это сотни тысяч долларов.Каковы текущие расходы по плану AT&T, необходимому для эксплуатации этого трактора? Каковы текущие расходы на предоставляемые вами услуги по передаче данных? Как все это разрушается?

Что интересно, сегодня наши услуги передачи данных бесплатны. Бесплатно в смысле размещения данных в облаке и обслуживания этих данных через Центр управления. Если вы покупаете часть подключенного оборудования Deere, эта услуга является частью вашей покупки. Я просто так это скажу.

Периодические расходы со стороны потребителя на подключение мало чем отличаются от тех, которые вы испытаете при тарифном плане на сотовый телефон.Это очень похоже. Разница в том, что для крупных производителей это не просто мобильный телефон.

У них может быть 10, 15, 20 подключенных устройств. Поэтому мы делаем все возможное, чтобы свести к минимуму накладные расходы, связанные со всеми этими различными подключенными устройствами, но это мало чем отличается от того, что вы испытываете с iPhone или устройством Android.

У вас есть крупные производители в карманах, где возможности подключения настолько плохи, что им приходилось прибегать к другим средствам?

У нас есть множество способов получить данные с мобильного оборудования.Клетка всего одна. Мы также сможем снять это с помощью Wi-Fi, если вы найдете точку доступа, к которой вы сможете подключиться. Фермеры также обычно используют USB-накопитель, когда все остальное не работает, но он работает независимо. Таким образом, мы даем возможность получать данные вне зависимости от ситуации с их подключением.

Но если говорить о том, о чем мы уже говорили, чем меньше трений вы испытываете в этой системе, чтобы получить данные, тем больше данных вы в конечном итоге отправите. Чем больше данных вы отправите, тем больше идей вы сможете получить.Чем больше информации вы получите, тем оптимальнее будет ваша работа. Таким образом, если у вас нет сотовой связи, мы видим интенсивность использования данных, она отслеживается с подключением.

Итак, если ваши облачные сервисы бесплатны при покупке подключенного трактора, заложено ли это в цене или в договоре аренды трактора для вас в вашем отчете о прибылях и убытках? Вы просто говорите: «Мы раздаем это бесплатно, но включили это в цену».

Ага.

Можно ли купить трактор без этого дешевле?

Вы можете покупать неподключенные продукты, у которых нет телематического шлюза или сотовой связи.Это нечасто, особенно при больших заболеваниях. Я бы не стал называть вас цифрой, но это стандартное оборудование для всех наших крупных сельскохозяйственных продуктов. Тем не менее, вы все равно можете получить его без этого, если вам нужно.

Как скоро в этих продуктах не будет руля, сидений и радиоприемников Sirius? Как скоро у вас будет полностью автономная ферма?

Мне нравится этот вопрос. [С] полностью автономной фермой, вы должны очертить некоторые границы вокруг нее, чтобы сделать ее удобоваримой.Я думаю, что у нас могут быть полностью автономные тракторы за годы, не считая однозначных чисел. Я оставлю его немного серым, чтобы позволить разуму немного побродить.

Я думаю, что полностью снять кабину с трактора — это далеко только потому, что трактор привыкает ко многим вещам, на которые он не может быть запрограммирован с точки зрения автономности. Это что-то вроде швейцарского армейского ножа на ферме. Но эта безоперационная операция, скажем, при осенней обработке почвы или весеннем посеве, мы находимся на пороге этого.Мы стучимся в дверь, чтобы сделать это.

Это связано с некоторыми действительно интересными технологиями, которые собраны в одном месте в одно время. Это сочетание бортовых компьютеров с высокими возможностями и вычислительными возможностями. Поэтому сегодня мы устанавливаем графические процессоры на компьютеры, чтобы обрабатывать изображения, которые поразят вас. Графические процессоры Nvidia предназначены не только для игрового сообщества или сообщества автономных автомобилей. То же самое происходит с тракторами, опрыскивателями и прочим.Итак, это один поток технологий, который объединяется с передовыми алгоритмами. Машинное обучение, обучение с подкреплением, сверточные нейронные сети — все это позволяет имитировать способность человеческого зрения с механической и вычислительной точки зрения. Все это вместе дает нам возможность серьезно задуматься о том, чтобы вывести оператора из кабины трактора.

Одно из отличий сельского хозяйства от автономных автомобилей на шоссе заключается в том, что тракторы не едут просто так из пункта А в пункт Б.Их жизненная миссия — не просто перевозить. Делать продуктивную работу. Они тянут за собой орудие для обработки почвы или тянут за собой сеялку, сажающую семена. Таким образом, мы должны не только автоматизировать управление трактором, но и автоматизировать функцию, которую он выполняет, и убедиться, что он отлично справляется с обработкой почвы, за которой обычно следит фермер. в кабине трактора. Теперь мы должны сделать это и суметь определить, соответствует ли качество работы, возникающее в результате прохождения трактором по полю, требованиям или нет.

В чем проблема?

Думаю, дело в разнообразии работ. В этом случае давайте снова возьмем пример с трактором — он не только правильно выполняет обработку почвы с помощью этого конкретного почвообрабатывающего инструмента, но и фермер может использовать в своей работе три или четыре различных инструмента для обработки почвы. У всех есть разные варианты использования. Все они требуют обучения и проверки различных моделей искусственного интеллекта. Так что масштабирование всех этих различных мыслимых операций, я думаю, является самой большой проблемой.

Вы упомянули графические процессоры. Сейчас трудно достать графические процессоры.

Сейчас все сложно получить.

Как дефицит микросхем влияет на вас?

Это влияет на нас. Еженедельно я веду беседы с производителями полупроводников, пытаясь получить нужные нам детали. Это непрекращающаяся битва. Мы, наверное, шесть или семь месяцев назад, как и все, думали, что это будет относительно недолго. Но я думаю, что мы будем этим заниматься в течение следующих 12-18 месяцев.Я думаю, что мы выберемся из этого, как только мощности появятся в сети, но прежде чем это произойдет, пройдет некоторое время.

Я уже говорил с несколькими людьми о нехватке чипов. Наилучший консенсус, который я получил, заключается в том, что проблема не в современном уровне техники. Проблема заключается в более старых технологических узлах — технологии пяти- или десятилетней давности. В этом ли проблема и для вас, или вы думаете о том, чтобы выйти за рамки этого?

Это наиболее остро в связи со старыми технологиями. Итак, у нас есть 16-битные чипсеты, с которыми мы все еще работаем над устаревшими контроллерами, которые являются проблемой.Но при этом у нас также есть кое-что действительно недавнее, современное, что также является болевой точкой. Я был там, где находится твоя голова, три месяца назад. И затем за три месяца, прошедшие с тех пор, мы почувствовали боль повсюду.

Когда вы говорите, что через 18 месяцев, вы думаете, что предложение увеличится или спрос снизится?

Поставка, безусловно, поступит в продажу. [] Полупроводниковая промышленность поступает правильно. Они пытаются задействовать возможности онлайн, чтобы удовлетворить спрос.Я бы сказал, что это просто классический эффект кнута, который случился на рынке. Думаю, так и будет. Я думаю, что на данный момент в отрасли определенно наблюдается определенное поведение в отношении спроса. Производителям полупроводников было трудно понять, каков реальный спрос, потому что в настоящее время на рынке в некоторых отношениях царит паническая ситуация.

Тем не менее, я думаю, что очевидно, что объем полупроводников растет только в одном направлении.Все будет требовать, чтобы он двигался вперед и требовал большего. Поэтому я думаю, что как только мы проработаем следующие 12-18 месяцев и проработаем такого рода непосредственные и краткосрочные проблемы, полупроводниковая промышленность будет лучше справляться со своими задачами, но мощности должны расти, чтобы соответствовать требованиям. потребность. В этом нет никаких сомнений. Многие из этого спроса реальны.

Вы думаете: «Чувак, у меня есть эти 16-битные системы. Мы должны изменить архитектуру вещей, чтобы они были более модульными, более современными и быстрыми », или вы говорите:« Предложение наверстает упущенное »?

Нет, очень похоже на первое.Я бы сказал две вещи. Один, наверняка, более распространенный. И второе — легче изменить, когда нам нужно измениться. Есть некоторые технические долги, с которыми мы продолжаем бороться и погашать со временем. И это такие времена, когда он всплывает на поверхность, и вам хочется, чтобы вы принимали решения немного по-другому 10 или 5 лет назад.

Мой тесть, двоюродные братья моей жены, все фермеры вдоль и поперек. В моей семье много головных уборов John Deere. Я написал им всем и спросил, что они хотят знать.Все они вернулись и сказали: « право на ремонт ». Каждый из них. Вот о чем они просили меня спросить.

Я организовал весь этот разговор, чтобы говорить об этих вещах как о компьютерах. Мы понимаем проблемы компьютеров. Мне примечательно, что у John Deere и Apple была одинаковая эффективная позиция в отношении права на ремонт, то есть мы бы предпочли, чтобы вы этого не делали, а вы позволяли нам это делать. Но есть много возражений.Счета за право ремонта выставляются во все возрастающем количестве штатов. Каким вы видите это сейчас? Люди хотят ремонтировать тракторы. Делать это становится все труднее и труднее, потому что это компьютеры, и вы контролируете их части.

Это, прежде всего, сложная тема. Думаю, первое, что я хотел бы вам сказать, это то, что мы были и остаемся приверженными тому, чтобы позволить клиентам ремонтировать продукты, которые они покупают. Реальность такова, что 98 процентов ремонта, который клиенты хотят сделать для продукции John Deere сегодня, они могут сделать.Нет ничего, что им мешало бы это делать. Их ключи такого же размера, как наши. Все работает. Если кто-то хочет поехать ремонтировать дизель в тракторе, то его могут снести и починить. Делаем сервис-мануалы доступными. Мы делаем детали доступными, мы даем им инструкции, как снести его с землей и построить заново.

Я слышал совсем другое. Я слышу, что срабатывает датчик, трактор переходит в то, что в народе называют «вялым» режимом.«Они должны принести его в сервисный центр. Им нужен сертифицированный ноутбук John Deere, чтобы извлекать коды и выполнять эту работу.

Диагностические коды неисправностей выводятся на дисплей. Клиент может увидеть, что это за диагностические коды неисправностей. Они могут не понимать или быть не в состоянии связать проблему с датчиком с основной причиной. Может существовать первопричина, которая не сразу очевидна для покупателя по коду неисправности, но информация о коде неисправности присутствует.В среде дилеров John Deere есть опыт, потому что они видели эти проблемы с течением времени, что позволяет им понять, какова вероятная причина этой конкретной проблемы. Тем не менее, любой может пойти купить датчик. Кто угодно может заменить его. Это просто реальность.

Тем не менее, это 2 процента ремонтов, которые сегодня происходят на оборудовании, [которое] связано с программным обеспечением. И, на ваш взгляд, это компьютерные среды, которые передвигаются на колесах. Так что в них есть программный компонент.В чем мы расходимся с людьми, имеющими право на исправление, так это в том, что программное обеспечение во многих случаях регулируется. Итак, возьмем пример с дизельным двигателем. Поскольку это регулируемая среда по выбросам, мы обязаны убедиться, что дизельный двигатель работает с определенным уровнем выбросов, закиси азота, твердых частиц и т. Д. И т. Д. Модификация программного обеспечения меняет это. Он изменяет выходные характеристики выбросов двигателя, и это регулируемое устройство. Поэтому мы очень чувствительны к изменениям, которые могут на это повлиять.И непропорционально это изменения программного обеспечения. Подобно тому, как войти и изменить график усиления регулятора, например, на дизельном двигателе, это может иметь негативные последствия для выбросов, производимых двигателем.

Те же аргументы применимы к тормозам по проводам и с управлением по проводам. Вы действительно хотите, чтобы трактор ехал по дороге с программным обеспечением, которое было модифицировано для рулевого управления или модифицировано для торможения, что может иметь последствия, о которых никто не подумал? Мы знаем о строгом характере тестирования, которое мы проходим, чтобы внедрить программное обеспечение в производственную среду.Мы хотим убедиться, что этот продукт является таким же безопасным и надежным и соответствует ожидаемым требованиям нормативной среды, в которой мы работаем.

Но люди все равно это делают. Вот в чем настоящая проблема. Опять же, это проблемы с компьютером. Это то, что я слышу от Apple о ремонте вашего собственного iPhone. Вот устройство, подключенное к сети, со всеми вашими данными. Вы действительно хотите запускать на нем неподдерживаемое программное обеспечение? Мне кажется, что значимость дискуссии такая же.

Но в то же время, это их трактор или это ваш трактор? Разве мне нельзя запускать на своем компьютере любое программное обеспечение, которое я захочу?

Я думаю, что разница с аргументом Apple заключается в том, что iPhone не едет по дороге со скоростью 20 миль в час, когда на него едет встречный транспорт. Это серьезное изменение, которое вы можете внести в продукт. Эти штуки большие. Они стоят больших денег. Это 40 000-фунтовый трактор, едущий по дороге со скоростью 20 миль в час.Вы действительно хотите выявить непроверенные, незапланированные, неизвестные внедрения программного обеспечения в продукт, подобный тому, который находится в открытом доступе?

Но раньше делали механически. Сделав его компьютеризированным, вы сможете контролировать это поведение так, как это невозможно на чисто механическом тракторе. Я знаю, что есть много фермеров, которые совершали глупости со своими механическими тракторами, и это было всего лишь частью экосистемы.

Конечно. Я вырос на одном из них.Я думаю, разница в том, что сегодня система намного сложнее, отчасти из-за программного обеспечения, что не всегда сразу видно, если я внесу здесь изменения, что это будет производить там. Когда все было механическим, я знал, что если я изменю размер шин или геометрию рулевой тяги, что произойдет. Я мог видеть это физически, и система была самодостаточной, потому что это была только механическая система.

Я думаю, что когда мы говорим о современном оборудовании и сложности системы, это волновой эффект.Вы не знаете, какое изменение, которое вы делаете здесь, больше повлияет на вас. Это не интуитивно очевидно для тех, кто хотел бы внести изменения в программное обеспечение изолированно, например, здесь. Это чрезвычайно сложная проблема. Дело в том, что у нас очень большая организация, которая отвечает за понимание всей системы и за обеспечение того, чтобы при производстве продукта он был надежным, безопасным, соответствовал выбросам и всем остальным.

Я просматриваю некоторые статьи, и есть фермеры, которые загружают программное обеспечение неизвестного происхождения, которое может обойти некоторые ограничения. Часть этого программного обеспечения, похоже, исходит от украинских групп. Теперь они используют другое программное обеспечение, чтобы обойти ограничения, которые в некоторых случаях могут усугубить ситуацию и привести к другим непредвиденным последствиям, в то время как предоставление возможностей или более официальное решение могут фактически решить некоторые из этих проблем более эффективным образом. простой способ.

Я думаю, мы предприняли шаги, чтобы попытаться помочь. Одно из них — обслуживание клиентов. Service Advisor — это программное обеспечение John Deere, которое дилерский центр будет использовать для диагностики и устранения неполадок оборудования. Мы также сделали доступной клиентскую версию Service Advisor, чтобы предоставить им некоторую возможность получить представление — с вашей точки зрения о кодах ошибок раньше — понять, что это за проблемы, и что я могу узнать о них в качестве клиент? Как я могу их исправить? Были предприняты усилия, чтобы попытаться восполнить часть этого пробела, насколько это возможно.

Однако мы не в том положении, чтобы когда-либо потворствовать или поддерживать стороннее программное обеспечение, устанавливаемое на наши продукты, потому что мы просто не знаем, каковы будут последствия этого. Это не то, что мы тестировали. Мы не знаем, что от этого может делать оборудование, а что нет. И мы не знаем, каковы будут долгосрочные последствия этого.

Я чувствую, что многие люди, слушающие шоу, владеют автомобилем. У меня пикап. Я могу пойти купить устройство, которое загрузит новую мелодию для двигателя моего пикапа Ford.Это то, что вы можете сделать с трактором John Deere?

Есть сторонние устройства, которые сделают именно это с двигателем John Deere. Ага.

Но можно ли это сделать самому?

Я подозреваю, что если бы у вас были необходимые технические знания, вы могли бы найти способ сделать это самостоятельно. Если сторонняя компания догадалась об этом, у потребителя тоже есть способ сделать это.

Где линия? Как вы думаете, где заканчивается ваш контроль над системой и начинается контроль потребителя? Я спрашиваю об этом, потому что думаю, что это может быть самый важный вопрос в вычислениях прямо сейчас, в широком смысле для всех видов компьютеров в нашей жизни.В какой-то момент производитель сказал: «Я все еще здесь, с вами, и ставлю перед вами черту». Где твоя линия?

Мы говорили о крайних случаях, о вариантах использования, которые, я думаю, для нас — это линии. Они ориентированы на регулируемую окружающую среду с точки зрения выбросов. Когда мы продаем оборудование, мы обязаны убедиться, что оно соответствует нормативным требованиям, в которые мы его продали. И затем я думаю, что другая проблема связана с безопасностью, критическими системами, вещами, которые они могут повлиять на других в окружающей среде, что, опять же, регулируемым образом, мы несем ответственность за производство продукта, отвечающего требованиям, которые регулирует среда. требует.

Не только это, но, честно говоря, я считаю, что общество несет ответственность за обеспечение максимальной безопасности продукта на протяжении всего срока его эксплуатации. И именно здесь, я думаю, мы проводим много времени, говоря о том, что составляет очень небольшую часть ремонта продукта. Статистика реальна: 98 процентов ремонта продукта может выполнить заказчик уже сегодня. Итак, мы говорим об очень небольшом количестве из них, но они, как правило, связаны с такими деликатными вариантами использования, нормативными требованиями и безопасностью.

Закон о праве на ремонт является двухпартийным. Вы говорите о крупных коммерческих операциях во многих штатах. Это Америка. Это фермеры, выращивающие яблочный пирог и кукурузу. У них большой политический вес, и они могут оказать двухпартийный толчок, что сейчас довольно редко в нашей стране. Это сигнал, который вы видите в виде: «О боже, если мы не сделаем это правильно, правительство придет за нашей продукцией?»

Я думаю, что правительство, безусловно, является единственным голосом в этом вопросе, и это связано с отзывами некоторых клиентов.Очевидно, вы поработали сами с фермерами в своей семье. Так что это тема, которая точно обсуждается. И мы все, кстати, за такое обсуждение. Я думаю, что мы хотим убедиться в том, что это объективное обсуждение. Это имеет разветвления по всем направлениям. Мы хотим быть уверены в том, что они хорошо поняты, потому что это такая важная тема и имеет достаточно серьезные последствия, поэтому мы хотим убедиться, что мы все правильно поняли. Непредвиденные последствия этого немалые.Они повлияют на отрасль, некоторые из них негативно. И поэтому мы просто хотим убедиться, что обсуждение является объективным.

Другой сигнал, о котором я хотел бы вас спросить, — это стремительный рост цен на тракторы с предкомпьютерной системой. Возможно, вы видите это по-другому, но я смотрю на некоторые статьи, в которых говорится, что старые тракторы, тракторы до 1990 года, продаются вдвое дороже, чем год или два назад. Цены на эти старые тракторы невероятно выросли. И этот спрос существует, потому что люди не хотят, чтобы компьютеры были в тракторах.Для вас это рыночный сигнал, что вы должны изменить способ работы своих продуктов? Или вы говорите: «Что ж, рано или поздно эти тракторы умрут, и у вас не будет выбора, кроме как купить один из новых продуктов»?

Я считаю, что преимущества, получаемые от технологий, достаточно значительны для потребителей. Мы видим, как это происходит, когда потребители голосуют по доллару, по тому, что они покупают. Потребители продолжают приобретать технологии более высокого уровня по мере того, как мы идем дальше. Так что, хотя да, спрос на старые тракторы вырос, отчасти потому, что спрос на тракторы полностью вырос.Наши собственные технологические решения, мы наблюдаем рост ставок из года в год по сравнению с прошлым годом. Так что, если бы люди были против технологий, я не думаю, что вы это заметили бы. В какой-то момент мы должны признать, что преимущества, которые приносит технология, перевешивают ее недостатки. Я думаю, что это как раз та часть кривой внедрения технологий, на которой мы все находимся.

Это тот же разговор о смартфонах. Я получаю это со смартфонами. Они есть у каждого в кармане.Они собирают все эти личные данные. Возможно, вам понадобится привратник, потому что у вас нет опытной базы пользователей.

Ваши клиенты очень корыстные, коммерческие клиенты.

Ага.

Считаете ли вы, что у вас другая ответственность, чем, я не знаю, команда Xbox Live перед сообществом Xbox Live? С точки зрения данных, с точки зрения контроля, с точки зрения отказа от контроля над продуктом после его продажи.

Это конечно другой рынок.Это другая клиентская база. Это другая клиентура. С вашей точки зрения, они зависят от продукта для их средств к существованию. Поэтому мы делаем все возможное, чтобы продукт был надежным. Он производит, когда ему нужно производить, чтобы обеспечить продуктивность и устойчивость своего бизнеса. Я действительно думаю, что самое большое отличие нашего рынка от потребительского рынка — это жизненный цикл технологий, в котором мы находимся.

Вы упомянули тракторы 20-летней давности, на которых нет тонны компьютеров по сравнению с тем, что есть у нас сегодня.Но то, что у нас есть сегодня, значительно более эффективно, чем то, что было 20 лет назад. Тракторы, на которые вы ссылались, все еще находятся на рынке. Люди до сих пор ими пользуются. Они по-прежнему заставляют их работать, продуктивную работу. Фактически, на моей семейной ферме они все еще используются для производительной работы. И я думаю, что в этом разница между потребительским рынком и рынком сельскохозяйственной продукции. У нас нет одноразового товара. Вы не просто берете его и не выбрасываете. Мы должны иметь возможность планировать использование этой технологии на десятилетия, а не на однозначные годы.

Что касается преимуществ технологий и их продажи, то один из других вопросов, которые я получил от членов моей семьи, касался следующего, что могут сделать технологии. Похоже, что физически оборудование не может быть намного больше. Следующее, что нужно решить, — это скорость, то есть ускорение работы для повышения производительности.

Это то, как вы думаете о продаже преимуществ технологий — теперь комбинат настолько велик, насколько это возможно, и он эффективен в таких огромных масштабах.Будет ли следующий шаг сделать его более эффективным с точки зрения скорости?

Вы видели эту отраслевую тенденцию. Вы смотрите на посадку как на отличный пример. Десять лет назад мы сажали со скоростью три мили в час. Сегодня мы сажаем со скоростью 10 миль в час. И то, что позволило это сделать, — это технологии. Это были электродвигатели на высевающих секциях, которые могут реагировать действительно, очень быстро, хорошо контролируемы и могут укладывать посевной материал действительно, очень точно, не так ли? Думаю, это тенденция. Висконсин — отличное место, чтобы об этом поговорить.Будь то выращивание пропашных культур, весной есть небольшое окно, через пару недель, когда оптимально вырастить урожай в землю. Так что это страховой полис, позволяющий ехать быстрее, потому что погода может быть не очень хорошей для обеих тех недель, которые у вас есть, которые являются оптимальными для планирования. Таким образом, у вас может быть только три или четыре дня в этом 10-дневном окне, чтобы посадить все ваши культуры.

И скорость — один из способов добиться этого. Размер и ширина машины другое.Я согласен с тем, что мы дошли до того момента, когда остается очень мало возможностей для того, чтобы развиваться дальше, и поэтому двигаться быстрее, и, я бы сказал, поступая более разумно, вы сможете повысить производительность в будущем.

Итак, мы поговорили об огромном наборе обязанностей, начиная от физико-механического проектирования оборудования и заканчивая созданием облачных сервисов и геополитикой. Каков ваш процесс принятия решений? Каковы ваши рамки принятия решений?

Я думаю, что в основе всего этого — мы стараемся вернуть все обратно к клиенту и что мы можем сделать, чтобы сделать этого клиента более продуктивным и устойчивым.И это помогает нам в сортировке. Из всех замечательных идей, над которыми мы могли бы работать, какие вещи могут максимально сдвинуть с мертвой точки для клиента в их работе? И я считаю, что понимание клиента и его бизнеса важно, потому что, по сути, наш бизнес зависит от бизнеса фермера. Если у фермера все хорошо, у нас все хорошо. Если у фермера что-то не получается, мы тоже. Мы связаны. Здесь есть связь, которую нельзя и не следует разделять.

Таким образом, продвижение нашего процесса принятия решений к тому, чтобы мы досконально знали бизнес клиента и то, что мы можем сделать, чтобы сделать его бизнес лучше, определяет все, что мы делаем.

Что ждет John Deere дальше? Какое ближайшее будущее у точного земледелия? Дайте мне пятилетний прогноз.

Я в восторге от того, что мы называем «разум и действие». «Увидеть и опрыскать» — это первый взнос по этому поводу. Это способность создавать в программном обеспечении, а также с помощью электронных и механических устройств человеческое зрение, а затем воздействовать на него.В данном случае мы отделяем сорняки от полезных культур, а только опрыскиваем их. Это снижает использование гербицидов на поле. Это снижает затраты для фермера, затраты на их эксплуатацию. Это беспроигрышный вариант. И это первый шаг в траектории осознания и действия или взлетно-посадочной полосы осознания и действия, на которой мы сейчас находимся.

У нас в сельском хозяйстве гораздо больше возможностей для того, чтобы больше ощущать и действовать, и делать это оптимальным образом, чтобы мы не рисовали одну и ту же картину на всем поле, а делали это более предписывающе и действовали более предписывающе в областях. поля, требующего разных вещей.Я думаю, что это видение, основанное на чувствах и действиях, и есть дорожная карта, по которой мы движемся. Здесь масса возможностей. Это требует высоких технологий, потому что вы говорите о датчиках, о компьютерах и о точных действиях. Все это требует фундаментальных сдвигов в технологиях по сравнению с тем, где мы находимся сегодня.

О производительности полнодуплексных ретрансляционных систем с прямым декодированием и оптимальной настройкой мощности под воздействием аппаратных сбоев

В этой статье мы анализируем производительность внутриполосных полнодуплексных (IBFD) ретрансляционных систем, которые используют протокол декодирования и пересылки (DF) в ретрансляторе под воздействием несовершенного подавления собственных помех и неисправностей оборудования.В нашем анализе рассматриваются три практических сценария ретрансляции: (i) нет прямой связи от источника к месту назначения; (ii) прямая связь существует, но сигнал от источника считается помехой; и (iii) существует прямая линия связи, и сигнал от источника совместно комбинируется с сигналом от тракта ретрансляции. В частности, мы выводим точные и асимптотические выражения для вероятности выхода из строя (OP) системы IBFD. На основе OP также выводится точное выражение для вероятности ошибки символа (SEP).Более того, чтобы справиться с эффектом несовершенного подавления собственных помех (SIC) из-за полнодуплексного режима, мы предлагаем оптимальные и субоптимальные методы расчета мощности для реле, чтобы минимизировать OP и SEP. Оценка производительности показывает, что на релейную систему IBFD значительно влияют как несовершенные SIC, так и дефекты оборудования. Однако оптимальные значения мощности могут помочь значительно улучшить производительность системы.

1. Введение

Последнее десятилетие стало свидетелем значительного развития беспроводных технологий.В частности, развитие пятого поколения (5G) мобильной связи позволяет развертывать массовые устройства Интернета вещей (IoT) для обеспечения доступа к данным для различных приложений, таких как точное сельское хозяйство, предупреждение о стихийных бедствиях, интеллектуальная розничная торговля, здравоохранение, умный дом и т. Д. и промышленные инновации. Ожидается, что в ближайшие годы к сотовым сетям будут подключены миллиарды устройств Интернета вещей. Основные характеристики массивных устройств IoT включают низкую стоимость, экстремальный охват, узкую полосу пропускания и небольшой объем данных.Чтобы соответствовать этим требованиям, в устройствах не используются несколько антенн, но для расширения зоны покрытия желательна беспроводная ретрансляция. Это также требует, чтобы спектр эффективно использовался для поддержки массовых соединений в ограниченном диапазоне радиочастот.

В литературе имеется большое количество работ, посвященных релейной связи для беспроводных сетей. С помощью релейного узла можно расширить диапазон сети, а также увеличить пропускную способность канала.Релейная связь теперь нашла свое применение в различных типах беспроводных сетей, таких как мобильная связь с продвинутым долгосрочным развитием (LTE-A), одноранговая сеть и сети между транспортными средствами (V2V). Между тем, внутриполосная полнодуплексная связь (IBFD), которая обеспечивает одновременную передачу и прием на одной и той же частоте, привлекает все большее внимание из-за ее способности удвоить пропускную способность канала и повысить эффективность использования спектра. Преимущества использования как IBFD, так и релейной связи широко изучены [1–11].В последнее время комбинация IBFD и кооперации ретрансляторов также рассматривалась для гетерогенных сетей 5-го поколения (5G) (HetNets) [12].

В большинстве исследований ретрансляционных сетей IBFD рассматривается проблема остаточных внутренних помех (RSI) из-за несовершенного подавления собственных помех (SIC) (обратите внимание, что это сокращение отличается от используемого для последовательного подавления помех в системах CDMA, NOMA и MIMO. ) на полнодуплексном релейном узле [2, 4, 13–15]. В статье [4] показано, что на характеристики сбоев релейной системы IBFD значительно влияет RSI.В этой работе авторы также успешно вывели замкнутую форму вероятности выхода из строя (OP) ретрансляционной сети IBFD. В [6] авторы проанализировали спектральную эффективность релейных систем IBFD, используя суммарную скорость как функцию расстояния между пользователями и реле. Было показано, что производительность систем IBFD зависит от способности подавления помех и местоположения реле. В работе [16] рассматривалась многопользовательская ретрансляционная система IBFD с декодированием и пересылкой (DF) с управлением собственными помехами.Чтобы максимизировать отношение сигнал / шум (SNR) в приемнике, авторы [17] исследовали систему IBFD с прямым усилением (AF) с прямой линией связи с использованием эквалайзера с решающей обратной связью с минимальной среднеквадратичной ошибкой ( MMSE-DFE). Их результаты показали, что производительность системы IBFD при сбоях может быть значительно улучшена, если прямая линия связи будет надлежащим образом объединена с ретрансляционной линией в пункте назначения.

В [18] был предложен выбор ретрансляции для полнодуплексной ретрансляционной сети с декодированием и пересылкой (FD-DF) с каналами с замираниями Накагами.Были исследованы точные выражения OP, и их результаты показали, что достижимое разнесение зависит от форм-факторов каналов с замираниями и схемы масштабирования мощности реле. В [19] было проанализировано системное качество сети оппортунистической ретрансляции радиопеленгации при наличии межканальных помех в случае кооперативной связи. Их результаты показали, что гибкий выбор реле, основанный на соотношении сигнал-помеха-плюс-шум (SINR), дает больше преимуществ при увеличении количества реле.В [5] характеристики качества кооперативной системы FD при сбоях были проанализированы в условиях асимметричного обобщенного замирания. Авторы продемонстрировали, что на производительность системы сильно влияют условия замирания как в прямом, так и в ретрансляционном каналах.

Хотя характеристики отказоустойчивости релейных сетей IBFD были тщательно изучены в предыдущих работах, общее предположение заключалось в том, что трансиверы были идеальными. На практике большая часть аппаратного оборудования не идеальна и часто подвержена влиянию различных факторов, таких как производственные ошибки, шумы фазового генератора, дисбаланс в модуляторе, нелинейные искажения мощного усилителя (HPA) на передатчике и низкий уровень шума. усилитель (МШУ) на приемнике.Эти дефекты оборудования ухудшают производительность, поэтому не следует игнорировать их при проектировании системы и анализе производительности. Фактически, в литературе для полудуплексной релейной системы было тщательно проанализировано влияние аппаратных сбоев. В [20] авторы проанализировали влияние сбоев оборудования как на передатчик, так и на приемник в ретрансляционной сети с двойным переходом, использующей протоколы AF и DF. В [8] авторы исследовали влияние ухудшения оборудования на производительность системы в сети ретрансляции, используя комбинацию переключения и проверки со схемой планирования после выбора в канале с замираниями и затенением Rician.Было показано, что неисправности оборудования вызывают неснижаемый минимальный уровень простоя в области с высоким SINR. В работе [21] исследуются и сравниваются характеристики сбоев в сетях с односторонней и двусторонней ретрансляцией под воздействием как аппаратных сбоев, так и несовершенной оценки канала. В [21] было показано, что односторонняя ретрансляционная сеть имеет более низкий уровень простоя, чем аналогичная сеть. В последнее время HI также рассматривался в релейных системах IBFD [22–27]. В частности, влияние HI на спектральную эффективность многопарной массивной MIMO двухсторонней релейной системы IBFD было проанализировано в [22].Спектральная эффективность аналогичной системы с нулевым форсированием на реле была оценена в [23]. Алгоритм на основе градиентной проекции для получения оптимальной функции ретрансляции вместе с нечеткими и чередующимися субоптимальными решениями был предложен для релейных систем IBFD AF с несколькими антеннами в [24]. Затем альтернативная оптимизация была расширена для разработки двунаправленных систем IBFD MIMO OFDM с линейным предварительным кодированием и декодированием [26]. Работа релейной системы IBFD под воздействием неисправностей оборудования, несовершенной информации о состоянии канала и несовершенного подавления самоинтерференций была проанализирована в [25].Выбор антенны был предложен в качестве решения для компенсации насыщения характеристик релейной системы IBFD с пространственной модуляцией MIMO [27]. Хотя влияние сбоев оборудования на производительность релейных систем IBFD было широко проанализировано, случай с прямой связью между исходным и конечным узлами по-прежнему игнорировался. Более того, не сообщалось о точном решении для распределения мощности реле.

На основании предыдущих результатов, в этой статье мы анализируем OP и вероятность ошибки символа (SEP) ретрансляционных сетей IBFD с декодированием и пересылкой (DF) под влиянием совокупных ухудшений приемопередатчиков и различных сценариев взаимодействия.Вклад этой статьи резюмируется следующим образом: (i) Вдохновленные структурой 5G HetNet [12], мы разрабатываем новую системную модель для более реалистичной сети ретрансляции IBFD с аппаратными сбоями и RSI. На основе этой модели производительность ретрансляционной сети IBFD анализируется для реалистичных ситуаций взаимодействия (ii) получены точные выражения отношения сигнал-помеха плюс шум и искажения (SINDR) и характеристики сбоев для трех случаев: т.е. (i) нет прямой ссылки от источника к месту назначения; (ii) прямая связь существует, но сигнал от источника считается помехой; и (iii) существует прямая линия связи, и сигнал от источника совместно комбинируется с сигналом от тракта ретрансляции (iii) Чтобы справиться с эффектом несовершенного подавления самоинтерференции (SIC) из-за полнодуплексного режима В этом режиме мы предлагаем оптимальные и субоптимальные методы расчета мощности реле для минимизации ОП.В отличие от предыдущих работ о схеме распределения мощности для режима передачи IBFD, мы получаем точное оптимальное значение мощности передачи для ретранслятора IBFD, которое минимизирует OP и SEP сети ретрансляции IBFD. Наши результаты могут значительно снизить вычислительную сложность при развертывании релейной системы IBFD

Остальная часть статьи организована следующим образом. В разделе 2 представлена ​​системная модель релейной сети IBFD. Анализ производительности представлен в Разделе 3, а предлагаемые методы расчета оптимальной / субоптимальной мощности — в Разделе 4.Соответствующие численные результаты представлены в разделе 0. Наконец, в разделе 0 сделаны выводы. Для удобства чтения в таблице 1 приведен сводный список часто используемых математических обозначений.

2.Модель системы

Давайте рассмотрим случай релейной системы IBFD DF, как показано на рисунке 1. В этой системе два оконечных узла и передают на ретрансляционный узел по одному, в то время как могут пересылать принятый сигнал от одного оконечного узла к другой, одновременно использующий ту же несущую частоту. Из-за симметричной связи мы ограничим нашу презентацию ссылкой с на через. Узел-источник и узел-адресат оснащены одной антенной, в то время как ретранслятор имеет две антенны, одну для приема и одну для передачи.В отличие от идеальной аппаратной системы, передаваемый сигнал от релейной системы с аппаратными нарушениями искажается из-за влияния ошибок приемопередатчика, таких как нестабильность коэффициента усиления, фазовый шум (PN), нелинейность усилителя высокой мощности (HPA) или -фазовый / квадратурно-фазовый (/) дисбаланс. В литературе описаны различные решения по компенсации, использующие как аналоговую, так и цифровую обработку сигналов [21, 28–30], для решения проблемы аппаратных сбоев. Однако результаты измерений показали, что остаточные искажения после компенсации все еще влияют на систему в виде аддитивных искажающих шумов, которые можно моделировать комплексной гауссовой переменной с нулевым средним и конечной дисперсией [21, 28–30].Как видно из рисунка 1, в системе есть два источника искажений, которые обозначены,, где обозначает временной интервал. В этой статье мы следуем модели искажения из [30], которая объединяет источник искажения в передатчике с источником искажения в приемнике. Таким образом, обозначает объединенные искажения как в передатчике, так и в приемнике, а также в передатчике и приемнике. Эти комбинированные источники искажений имеют следующие распределения и; и — средняя мощность сигнала от источника и ретрансляционного узла соответственно; ; , где и и и — соответственно уровень искажений на передатчиках и и приемниках и.Обратите внимание, когда у нас есть идеальная аппаратная система. Сигнал передачи от каждого передатчика может быть выражен как. Мы предполагаем, что задержка обработки в реле равна одному символьному периоду. Следовательно, символ, который был принят во временном слоте, будет передан во временном слоте. Это означает, что если полученный сигнал успешно декодируется. Принятый сигнал на ретрансляторе и в пункте назначения затем задается, соответственно, где и, соответственно, обозначают передаваемые сигналы от источника и реле с помощью и; и обозначают влияние аппаратных искажений на трансиверы с помощью и; ,, и — коэффициенты замирания каналов от до, от до и от до, соответственно; — канал RSI от передающей антенны к приемной антенне в реле FD после подавления собственных помех; и и обозначают AWGN с нулевым средним и дисперсией и, соответственно, и.