Э. Таненбаум - Компьютерные сети. (4-е издание) (PDF) (1130118), страница 32
Текст из файла (страница 32)
При работе на низких частотах радиоволны хорошо проходят сквозь препятствия, однако мощность сигнала в воздухе резко падает по мере удаления от передатчика. Соотношение мощности и2удаленности от источника выражается примерно так: 1/г . На высоких частотахрадиоволны вообще имеют тенденцию распространяться исключительно по прямой линии и отражаться от препятствий. Кроме того, они поглощаются, например, дождем. Радиосигналы любых частот подвержены помехам со стороны двигателей с искрящими щетками и другого электрического оборудования.Благодаря способности радиоволн распространяться на большие расстояниявзаимные помехи, вызываемые одновременно работающими пользователями, представляют собой серьезную проблему. Поэтому все государства ведут очень строгийучет владельцев радиопередатчиков, за одним исключением (обсуждаемым далее).В диапазонах VLF радиоволны LF и MF распространяются вдоль поверхностиземли, как показано на рис.
2.10, а. Эти волны можно поймать радиоприемникомна расстоянии около 1000 км, если используются низкие частоты, и на несколькоменьших расстояниях, если частоты повыше. Радиовещание с амплитудной модуляцией (AM) использует диапазон средних волн (MF), по этой причине, например, передачи Бостонской средневолновой радиостанции не слышны в НьюЙорке.
Радиоволны этих диапазонов легко проникают сквозь здания, вследствиечего переносные радиоприемники работают и в помещениях. Основным препятствием для использования этих диапазонов для передачи данных является их относительно низкая пропускная способность (см. уравнение (2-3)).Горизонтальнаяниковой телевизионной тарелки) приводит к улучшению соотношения сигнал/шум, однако для подобной связи передающая и принимающая антенны должныбыть довольно точно направлены друг на друга.
Кроме того, подобная направленность позволяет использовать несколько передатчиков, установленных в ряд,сигналы от которых принимаются также установленными в ряд приемными антеннами без взаимных помех. До изобретения оптоволоконной связи подобныемикроволновые антенны в течение десятков лет составляли основу междугородной телефонной связи. На самом деле компания MCI, один из основных конкурентов AT&T, построила целую систему микроволновой связи с передачей сигнала от одной башни к другой. Расстояние между антеннами составляло десяткикилометров. Эта технология нашла отражение даже в названии компании: аббревиатура оператора междугородней связи MCI изначально расшифровывалась какMicrowave Communications, Inc.
С тех пор, впрочем, MCI уже успела перейти наоптоволоконные сети и объединилась с компанией WorldCom.Микроволны распространяются строго по прямой, поэтому при слишком большом удалении антенн друг от друга на пути следования сигнала может оказатьсяземная поверхность (например, так случится, если поставить передатчик в СанФранциско, а приемник — в Амстердаме). Чем выше ретрансляционные башни,тем больше может быть расстояние между ними. Максимальное расстояние между повторителями можно очень грубо оценить как корень квадратный из их высоты. Так, при высоте ретрансляторов 100 м расстояние между ними может бытьоколо 80 км.В отличие от радиоволн с более низкими частотами, микроволны плохо проходят сквозь здания. Кроме того, даже при точной фокусировке луча на приемной антенне при прохождении сквозь пространство луч довольно значительнорасширяется в диаметре.
Часть волн может отражаться атмосферными слоями,благодаря чему на своем пути к приемной антенне отраженные волны пройдутбольшее расстояние, чем прямые. Это означает, что первые будут отличаться отпоследних по фазе, что может привести к подавлению сигнала. Такой эффектназывается многолучевым затуханием и довольно часто представляет собой серьезную проблему. Наличие этого эффекта зависит от погоды и от частоты. Некоторые операторы связи держат около 10 % своих каналов свободными и временно переключаются на них в случае возникновения многолучевого затухания накакой-либо частоте.Потребности во все большем диапазоне частот заставляют постоянно совершенствовать технологию, благодаря чему для связи используются все более высокие частоты. Диапазоны частот до 10 ГГц теперь применяются довольно широко,однако при частотах выше 4 ГГц появляется новая проблема: поглощение водой.Длина волн при такой частоте составляет всего несколько сантиметров, и такиеволны сильно поглощаются дождем.
Такой эффект может быть весьма полезенДля тех, кто хочет соорудить огромную наружную микроволновую печь, чтобыжарить пролетающих мимо птичек, однако он представляет собой серьезнуюпроблему в области радиосвязи. Пока что единственным решением является отключение линий связи, пересекаемых полосой дождя, и переключение на обходные пути.NataHaus.RUРис. 2.10. Волны диапазонов VLF, LFn MF огибают неровности поверхности Земли (а);волны диапазона HF отражаются от ионосферы (б)Радиоволны диапазонов HF и VHF поглощаются землей.
Однако те из них,которые доходят до ионосферы, представляющей собой слой заряженных частиц, расположенный на высоте от 100 до 500 км, отражаются ею и посылаютсяобратно к поверхности Земли, как показано на рис. 2.10, б. При определенныхатмосферных условиях сигнал может отразиться несколько раз. Радиолюбителииспользуют такие диапазоны частот для дальней связи.
Военные также осуществляют связь в диапазонах HF и VHF.Связь в микроволновом диапазонеНа частотах выше 100 МГц радиоволны распространяются почти по прямой, поэтому могут быть сфокусированы в узкие пучки. Концентрация энергии в видеузкого пучка при помощи параболической антенны (вроде всем известной спут-135134Беспроводная связьГлава 2. Физический уровеньСвойства радиоволн зависят от частоты. При работе на низких частотах радиоволны хорошо проходят сквозь препятствия, однако мощность сигнала в воздухе резко падает по мере удаления от передатчика.
Соотношение мощности и2удаленности от источника выражается примерно так: 1/г . На высоких частотахрадиоволны вообще имеют тенденцию распространяться исключительно по прямой линии и отражаться от препятствий. Кроме того, они поглощаются, например, дождем. Радиосигналы любых частот подвержены помехам со стороны двигателей с искрящими щетками и другого электрического оборудования.Благодаря способности радиоволн распространяться на большие расстояниявзаимные помехи, вызываемые одновременно работающими пользователями, представляют собой серьезную проблему. Поэтому все государства ведут очень строгийучет владельцев радиопередатчиков, за одним исключением (обсуждаемым далее).В диапазонах VLF радиоволны LF и MF распространяются вдоль поверхностиземли, как показано на рис.
2.10, а. Эти волны можно поймать радиоприемникомна расстоянии около 1000 км, если используются низкие частоты, и на несколькоменьших расстояниях, если частоты повыше. Радиовещание с амплитудной модуляцией (AM) использует диапазон средних волн (MF), по этой причине, например, передачи Бостонской средневолновой радиостанции не слышны в НьюЙорке. Радиоволны этих диапазонов легко проникают сквозь здания, вследствиечего переносные радиоприемники работают и в помещениях. Основным препятствием для использования этих диапазонов для передачи данных является их относительно низкая пропускная способность (см. уравнение (2-3)).никовой телевизионной тарелки) приводит к улучшению соотношения сигнал/шум, однако для подобной связи передающая и принимающая антенны должныбыть довольно точно направлены друг на друга.
Кроме того, подобная направленность позволяет использовать несколько передатчиков, установленных в ряд,сигналы от которых принимаются также установленными в ряд приемными антеннами без взаимных помех. До изобретения оптоволоконной связи подобныемикроволновые антенны в течение десятков лет составляли основу междугородной телефонной связи.
На самом деле компания MCI, один из основных конкурентов AT&T, построила целую систему микроволновой связи с передачей сигнала от одной башни к другой. Расстояние между антеннами составляло десяткикилометров. Эта технология нашла отражение даже в названии компании: аббревиатура оператора междугородней связи MCI изначально расшифровывалась какMicrowave Communications, Inc. С тех пор, впрочем, MCI уже успела перейти наоптоволоконные сети и объединилась с компанией WorldCom.Микроволны распространяются строго по прямой, поэтому при слишком большом удалении антенн друг от друга на пути следования сигнала может оказатьсяземная поверхность (например, так случится, если поставить передатчик в СанФранциско, а приемник — в Амстердаме). Чем выше ретрансляционные башни,тем больше может быть расстояние между ними.
Максимальное расстояние между повторителями можно очень грубо оценить как корень квадратный из их высоты. Так, при высоте ретрансляторов 100 м расстояние между ними может бытьоколо 80 км.В отличие от радиоволн с более низкими частотами, микроволны плохо проходят сквозь здания. Кроме того, даже при точной фокусировке луча на приемной антенне при прохождении сквозь пространство луч довольно значительнорасширяется в диаметре. Часть волн может отражаться атмосферными слоями,благодаря чему на своем пути к приемной антенне отраженные волны пройдутбольшее расстояние, чем прямые. Это означает, что первые будут отличаться отпоследних по фазе, что может привести к подавлению сигнала.
Такой эффектназывается многолучевым затуханием и довольно часто представляет собой серьезную проблему. Наличие этого эффекта зависит от погоды и от частоты. Некоторые операторы связи держат около 10 % своих каналов свободными и временно переключаются на них в случае возникновения многолучевого затухания накакой-либо частоте.Потребности во все большем диапазоне частот заставляют постоянно совершенствовать технологию, благодаря чему для связи используются все более высокие частоты. Диапазоны частот до 10 ГГц теперь применяются довольно широко,однако при частотах выше 4 ГГц появляется новая проблема: поглощение водой.Длина волн при такой частоте составляет всего несколько сантиметров, и такиеволны сильно поглощаются дождем.
Такой эффект может быть весьма полезенДля тех, кто хочет соорудить огромную наружную микроволновую печь, чтобыжарить пролетающих мимо птичек, однако он представляет собой серьезнуюпроблему в области радиосвязи. Пока что единственным решением является отключение линий связи, пересекаемых полосой дождя, и переключение на обходные пути.NataHaus.RUГоризонтальнаяволна/Поверхность ЗемлиабРис. 2.10. Волны диапазонов VLF, LF и MF огибают неровности поверхности Земли (а);волны диапазона HF отражаются от ионосферы (б)Радиоволны диапазонов HF и VHF поглощаются землей.
Однако те из них,которые доходят до ионосферы, представляющей собой слой заряженных частиц, расположенный на высоте от 100 до 500 км, отражаются ею и посылаютсяобратно к поверхности Земли, как показано на рис. 2.10, б. При определенныхатмосферных условиях сигнал может отразиться несколько раз. Радиолюбителииспользуют такие диапазоны частот для дальней связи.
Военные также осуществляют связь в диапазонах HF и VHF.Связь в микроволновом диапазонеНа частотах выше 100 МГц радиоволны распространяются почти по прямой, поэтому могут быть сфокусированы в узкие пучки. Концентрация энергии в видеузкого пучка при помощи параболической антенны (вроде всем известной спут-135136Беспроводная связьГлава 2. Физический уровеньМикроволновая радиосвязь стала настолько широко использоваться в междугородной телефонии, сотовых телефонах, телевещании и других областях, чтоначала сильно ощущаться нехватка ширины спектра. Данная связь имеет ряд преимуществ перед оптоволокном. Главное из них состоит в том, что не нужно прокладывать кабель, соответственно, не нужно платить за аренду земли на путисигнала. Достаточно купить маленькие участки земли через каждые 50 км и установить на них ретрансляционные вышки, обойдя, таким образом, телефонныекабельные системы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
