tanenbaum_seti_all.pages (525408), страница 34
Текст из файла (страница 34)
А пока мы будем рассматривать только средства связи с узкой частотной полосой. Мы обсудим вопросы использования рааличных областей спектра, начиная с радиосвязи. Радиосвязь Радионолны просто сгенерировать, они могут преодолевать большие расстояния, проходить сквозь стены и огибать здания, поэтому их область применения довольно широка.
Радиосвязь устанавливают как в помещениях, так н вне зданий. Кроме того, радиоволны могут распространяться одновременно во нсех напранленнях, поэтому для низких частот не требуется тщательного прицеливания антенн передатчика и приемника. В некоторых случаях такое свойство радиоволн является удобным, но иногда оно нежелательно. В !970-х годах компания Сепега! Могогз решила оснастить »овме автомобили «кадиллак« управляемой с помощью компьютера системой антиблокировки тормозов. Когда водитель нажимал на педаль тормоза, компьютер, чтобы тормоза не заблокировались, выдавал серию импульсов команд включения и выключения тормозов.
В один прекрасный день полицейский, патрулирующий шоссе в штате Огайо, решил связаться со своим участком с помощью новой портативной радиостанции. При этом едущий рядом с ним «кадиллак» внезапно стал скакать, как дикая лошадь. Когда офицер остановил машину, водитель клялся, что не предпринимал никаких действий и по машина вдруг просто взбесилась. Подобные случаи стали повторяться: «какиллакиь иногда сходили с ума, но только на главных автострадах штата Огайо и только под присмотром дорожного 'ытруля. В течение очень долгого вдемени компания Сепега1 Мо~з никак не могла понять, почему во всех других штатах и на небольших дорогах в Огайо «кадиллаки» вели себя прекрасно. Только после лолгнх упорных исследований было обнаружено, что проводка «кадиллака» прелстэвляла собой прекрасную антенну лля "эстет, используемых новой ралиосистемой лорожного патруля штата Огайо. 134 Глава 2.
Физический уровень Свойства радиоволн зависят от частоты. При работе иа низких частотах радиоволиы хорошо проходят сквозь препятствия, однако мощность сигнала в воздухе резко падает по мере удалеиия от передатчика. Соотношение мошиости и удаленности от источника выражается примерно так; 1/г'. На высоких частотах радиоволны вообще имеют тенденцию распространяться исключительно по прямой линии и отражаться от препятствий. Кроме того, оии поглощаются, например, дождем. Радиосигналы любых частот подвержены помехам со стороны двигателей с искрящими щетками и другого электрического оборудования. Благодаря способности радиоволн распространяться иа большие расстояния взаимиые помехи, вызываемые одновременно работающими пользователями, представляют собой серьезную проблему.
Поэтому все государства ведут очень строгий учет владельцев радиопередатчиков, за одним исключением (обсуждаемым далее). В диапазоиах тг1Г радиоволны ) Г и МГ распространяются вдоль поверхности земли, как показано иа рис. 2.10, а. Эти волны можно поймать радиоприемником иа расстоянии около 1000 км, если используются низкие частоты, и иа несколько меньших расстояниях, если частоты повыше.
Радиовещание с амплитудной модуляцией (АМ) использует диапазон средних волн (МГ), по этой причине, иа- У имер, передачи Бостонской средневолновой радиостанции ие слышны в Нью- орке. Радиоволны этих диапазонов легко проникают сквозь здания, вследствие чего переносные радиоприемники работают и в помещениях. Основным препятствием для использоваиия этих диапазоиов для передачи данных является их отиосительио низкая пропускная способность (см. уравнение (2-3)). Горизонтальная волна Рис. 2.10. Волны диапазонов ч(е, ье и ме огибают неровности поверхности земли (е); волны диапазона НЕ отражаются от ионосферы (б) Радиоволиы диапазонов НГ и ьгНГ поглощаются землей.
Однако те из иих, которые доходят до ионосферы, представляющей собой слой заряженных частиц, расположенный иа высоте от 100 до 500 км, отражаются ею и посылаются обратно к поверхности Земли, как показано иа рис. 2.10, б. При определенных атмосферных условиях сигнал может отразиться несколько раз. Радиолюбители используют такие диапазоны частот для дальней связи. Военные также осуще- ствляют связь в диапазонах НГ и ЧНГ. Связь в микроволновом диапазоне На частотах выше 100 МГц радиоволны распространяются почти по прямой, поэтому могут быть сфокусированы в узкие пучки.
Коицеитрация энергии в виде узкого пучка при помощи параболической антенны (вроде всем известной спут- Беспроводная связь 135 никовой телевизионной тарелки) приводит к улучшению ссютношения сигнал/ шум, однако для подобной связи передающая и принимающая антенны должны быть 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 подобные микроволновые антенны в течение десятков лет составляли основу междугород иой телефонной связи. На самом деле компания МС1, один из основных конкурентов АТйТ, построила целую систему микроволновой связи с передачей сигнала от одной башни к другой. Расстояние между антеннами составляло десятки километров. Эта технология нашла отражение даже в названии компании: аббревиатура оператора междугородней связи МС1 изначально расшифровывалась как М1сгоч аче Сошпшп!сагюпз, 1пс. С тех пор, впрочем, МС1 уже успела перейти на оцтоволокониые сети и объединилась с компанией ~ЧогЫСош. Микроволны распространяются строго по прямой, поэтому при слишком большом удалении антенн друг от друга на пути следования сигнала может оказаться земная 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 быть около 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 значительно расширяется в диаметре. Часть волн может отражаться атмосферными слоями, благодаря чему на своем пути к приемной антенне отраженные волны пройдут большее расстояние, чем прямые. Это означает, что первые будут отличаться от последних по фазе, что может привести к подавлению сигнала.
Такой эффект называется миоголучевым затуханием и довольно часто представляет собой серьезную проблему. Наличие этого эффекта зависит от погоды и от частоты. Некоторые операторы связи держат около 10 У' своих каналов свободными и временно переключаются на них в случае возникновения многолучевого затухания на какой-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 такие волны сильно поглощаются дождем. Такой эффект может быть весьма полезен для тех, кто хочет соорудить огромную наружную микроволновую печь, чтобы жарить пролетающих мимо птичек, однако он представляет собой серьезнук проблему в области радиосвязи. Пока что единственным решением является от. ключение линий связи, пересекаемых полосой дождя, и переключение на обход. ные пути.
136 Глава 2. Физический уровень Микроволновая радиосвязь стала настолько широко использоваться в междугородной телефонии, сотовых телефонах, телевещании и других областях, что начала сильно ошущаться нехватка ширины спектра. Данная связь имеет ряд преимуществ перед оптоволокном. Главнос из них состоит в том, что не нужно прокладывать кабель, соответственно, це нужно платить за аренду земли на пути сигнала. Достаточно купить маленькие участки земли через каждые 50 км и установить на них ретрансляционные вышки, обойдя, таким образом, телефонные кабельные системы.
Имснно поэтому корпорации МС! удалось быстро внедриться в рынок междугородной связи. Компания Брнпг пошла другим путем: опа была образована 10жной Тихоокеанской желсзной лорогой (5онс11 Рас(йс Ка11гоаб), которая уже владела правами на болыной участок пути и просто закапывала кабель рядом с железнодорожным полотном.
Кромс того, микроволновая связь является относительно недорогой. Установка двух примитивных вышек (это могут быть просто болыцие столбы па четырех растяжках) с антеннами на каждой пз них, скорее вссго, обойдется дешевле, чем прокладка 50 км кабеля в перенаселенной городской местности или в горах. Это может быть также дешевлс, чем аренда оптоволоконной линии у телефонной компании, особенно если телефонная компания еще не полностью расплатилась за медный кабель, который она уже сменила на оптоволоконный. Политика распределения частот Для предотвращения анархии при использовании частот существуют определенные национальныс и мсждународныс соглашения, касающисся политики нх распределения. Понятно, что всем хочется сделать связь максимально быстрой, поэтому все хотели бы получить в свое распоряжение максимально широкий спектр.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
