Олифер В.Г., Олифер Н.А. - Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы (4-ое изд.) - 2010 - обработка (953099), страница 73
Текст из файла (страница 73)
Обобщая можно сказать, гю онв и соответствующие им беспроводные системы передачи информации делятся иа четыре группы. (2 Двапазои до 300 ГГц имеет общее стандартное название — ркдиодиапааои. Союз 1ТП разделил его иа несколько поддиапазоиов (оии показаны иа рисунке), начиная от сверхнизких частот (Ехггеше!у Ео» Ггецоепсу, ЕЕГ) и заканчивая сверхвысокими (Ехгга Н1811 Ггеццепсу, ЕНГ). Привычные для иас радиостанции работают в диапазоне от 20 кГц до 300 МГц, и для этих диапазонов существует хотя и ие определенное з стандартах, однако часто используемое название широковещательиое радио. Сюда попздают низкоскоростные системы АМ- и ГМ-диапазоиов, предназначенные для передачи данных со скоростями от нескольких десятков до сотен килобитт в секунду.
Примером могут служить радиомодемы, которые соединяют два сегмента локальной сети ва скоростях 2400, 9600 или 19200 Кбит/с. 0 Несколько диапазонов от 300 МГц до 300 ГГц имеют также нестандартное название квкроволиовых диапазонов. Микроволиовые системы представляют наиболее широзвй класс систем, объединяющий радиорелейные линии связи, спутниковые каналы, беспроводиые локальные сети и системы фиксированного беспроводного доступа, 288 Глава 10. Беспроводная передачаданных называемые также системами беспроволных абонентских окончаний ( мг1ге!езз (.оса1 1.оор, 1дгЫ.).
'ьз Выше микроволновых диапазонов располагается инфракрасный диапазон. Микроволновые и инфракрасный диапазоны также широко используются для беспроводной передачи информации. Так как инфракрасное излучение не может проникать через стены, то системы инфракрасных волн служат для образования небольших сегментов локальных сетей в пределах одного помещения.
П В последние годы видимый свет тоже стал применяться для передачи информации (с помощью лазеров). Системы видимого света используются как высокоскоростная альтернатива микроволновым двухточечным каналам для организации лоступа на не. больших расстояниях. Частота, Гц 04 10в 10е 10" 10в 10в 10|с 10и 10м 101з 10 "з 10'з 10'е 10 1Оз 1 10е 10в 104 10з 10з 10з 1 10'1 10 з 10 з 104 10 в Длина волны, м Рис. 10.3. Диапазоны электромагнитного спектра ПРИМЕЧАНИЕ Справедливости ради нужно отметить, что свет был, очевидно, первой беспроводной средой псы лачи информации, так как он использовался в древних цивилизациях (например, в Древней Греши1 для эстафетной передачи сигналов между цепочкой наблюдателей, рашюлагавшихся па вершияи холмов. Распространение электромагнитных волн Перечислим некоторые общие закономерности распространения электромагнитных вщя связанные с частотой излучения.
289 Беспроводная среда передачи 0 Чем выше несущая частота, тем выше еоэможная скорость передачи информации. 0 Чем выше частота, тем хуже проникает сигнал через прегкпстэия. Низкочастотные радиоволны АМ-диапазоноэ легко проникают э дома, позволяя обходиться комнатной антенной. Более высокочастотный сипшл телевидения требует, «ак праеило, энешней антенны. И наконец, инфракрасный и видимый сеет не проходят через станы,,ограничивая передачу прямой видимостью (Мпе 01 8(0П(, 1.08). 0 Чем выше частота, тем быстрее убыеает энергия сигнала а расстояниям от источника.
При распространении электромагнитных аолн е свободном пространстэе (без отражений) затухание мощности сигнала пропорционально произеадению квадрата расстояния от источника сиГнала на кеадрат частоты сигнала. 0 низкие частоты (до 2 мГц) распространяются адрль поэериноати земли. именно поатому сигналы дМ-радио могут перадэаэпиш не рэоспмзяш е сотни киломэтрое.
0 Сигналы частот от 2 до 30 МГц отражаются ионосферой земли, поэтому они могут распространяться дшке на более значительные расстояния е несколько тысяч километров (при достаточной мощности передатчика). 0 Сигналы э диапазоне эыше 30 МГц распространмотся только по прямой, то есть язляются сигналами прямой видимости. При частоте свыше 4 Гуц их подстерегает неприятность — они начинают поглощаться водой, а зто означает, что не только даждь, но и туман может стать причиной резкого ухудшения качэстаа передачи микроюлноэык систем. 0 Потребность э скоростной передаче информации яаляется превалирующей, поэтому есе современные системы беспроэодной передачи информации работают э высокочастотных диапазонах, начиная с 800 МГц, несьютря на преимущества, которые сулят низкочастотные диапазоны благодаря распространешео сипела адель юаерхнасти земли илн отражения от ионосферы. 0 для успешного испольэоеания микроеолноеого диапазона необходимо также учитыаать дополнительные проблемы, сеяэанные с поееданием сигнелоа, рэспросгранмощихся е режиме прямой видимости и встречающих на своем мути препятствия.
Нв рнс. 10.4 показано, что сигнал, встретившись с препятствием, может распространяться в соответствии с тремя механизмами; отражением, дифракцией н рассеиванием. рис. 10.4. Распространение электромагнитной волны Когда сигнал встречается с препятствием, котоРое частично прозрачно для данной длили волны н э то же время размеры которого намного превышают длину волны, то часть 290 Глава 10.
Беспроводная передача данных энергии сигнала отражается от такого препятствия. Волны микроволнового диапазона имеют длину несколько сантиметров, поэтому они частично отражаются от стен домов при передаче сигналов в городе. Если сигнал встречает непроницаемое для него препятствие (например, металлическую пластину) также намного большего размера, чем длина волны, то происходит дифракция — сигнал как бы огибает ирена~стане, так что такой сигнал можно получить, даже не находясь в зоне прямой видимости. И наконец, при встрече с препятствием, размеры которого соизмеримы с длиной волны, сигнал рассеивается, распространяясь под различными углами.
В результате подобных явлений, которые повсеместно встречаются при беспроводной связи в городе, приемник может получить несколько копий одного и того же сигнала. Такой эффект называется миоголучевым распространением сигнала. Результат многолучевого распространения сигнала часто оказывается отрицательным, поскольку один из сигналов может прийти с обратной фазой и подавить основной сигнал. Так как время распространения сигнала вдоль различных путей будет в общем случае различным, то может также наблюдаться межсимвольная интерференция — ситуация, когда в результате задержки сигналы, кодирующие соседние биты данных, доходят до приемника одновременно. Искажения из-за многолучевого распространения приводят к ослаблению сигнала, этот эффект называется многолучевым аамиранием.
В городах многолучевое замирание приводит к тому, что ослабление сигнала становится пропорциональным не квадрату расстояния, а его кубу или даже четвертой степени! Все этн искажения сигнала складываются с внешними электромагнитными помехами, которых в городе много. Достаточно сказать, что в диапазоне 2,4 ГГц работают микроволновые печи. ВНИМАНИЕ Отказ от проводов н обретение мобильности приводит к высокому уровню помех в беспроводных лнннях связи. Если интенсивность битовых ошибок (ВЕк) э проводных линиях связи равна 10-э-10-и, то э беспроводных линиях связи она достигает величины 10-з! Проблема высокого уровня помех беспроводных каналов решается различными способами. Важную роль играют специальные методы кодирования, распределяющие энергию сигнала в широком диапазоне частот. Кроме того, передатчики сигнала (и приемники, если это возможно) стараются разместить на высоких башнях, чтобы избежать многократных отражений.
Еще одним приемом является применение протоколов с установлением соединений и повторными передачами кадров уже на канальном уровне стека протоколов. Эти протоколы позволяют быстрее корректировать ошибки, так как работают с меньшими значениями тайм-аутов, чем корректирующие протоколы транспортного уровня, такие как ТСР Лицензирование Итак, электромагнитные волны могут распространяться во всех направлениях на зна. чительные расстояния и проходить через препятствия, такие как стены домов. Поэтому проблема разделения электромагнитного спектра является весьма острой и требует цеэглрализованного регулирования.
В каждой стране есть специальный государственный орган, беспроводная среда передачи который (в соответствии с рекомендациями 1Т!1) выдает лицензии операторам связи на использование определенной части спектра, достаточной для передачи информации по определенной технологии. Лицензия выдается на определенную территорию, в пределах которой оператор использует закрепленный за ним диапазон частот монопольно. При выдаче лицензий правительственные органы руководствуются различными стратегиями. Наиболее популярными являются три: конкурс, лотерея, аукцион.
С! Участники конкурса — операторы связи — разрабатывают детальнме предложения. В них они описывают свои будущие услуги, технологии, которые будут использоваться для реализации этих услуг, уровень цен для потенциальных клиентов и т. и. Затем комиссия рассматривает все предложения и выбирает оператора, который в наилучшей степени будет соответствовать общественным интересам. Сложность и неоднозначность критериев выбора победителя в прошлом часто приводили к значительным задержкам в принятии решений и коррупции среди государственных чиновников, поэтому некоторые страны, например США, отказались от такого метода.
В то же время в других странзх он все еще используется, чаще всего для наиболее значимых для страны услуг, например развертывания современных систем мобильной связи Зб. С! Лотерея — это наиболее простой способ, но он также не всегда приводит к справедливым результатам, поскольку в лотерее могут принимать участие и «подставные» операторы, которые собираются не вести операторскую деятельность, а просто перепродать лицензию. С! Аукционы сегодня являются достаточно популярным способом выявления обладателя лицензии.
Они отсекают недобросовестные компании и приносят немалые доходы шсударствам. Впервые аукцион был проведен в Новой Зеландии в 1989 году. В связи с бумом вокруг мобильных систем ЗО многие государства за счет подобных аукционов в значительной степени пополнили свои бюджеты. Существуют также три частотных диапазона, 900 МГц, 2,4 ГГц и 5 ГГц, которые рекоменаонацы 1Т!1 как диапазоны для международного использования без лицензирования'.
Эти ахацюоны выделены промышленным товарам беспроводной связи общего назначения, ншример устройствам блокирования дверей автомобилей, научным и медицинским приборам. В соответствии с назначением эти диапазоны получили название $$М-диапазонов !!абцзгг!а1, Зс!епс!Ес, Мес!!са! — промышленность, наука, медицина). Диапазон 900 МГц выяется наиболее «населенным». Это и понятно, низкочастотная техника всегда стоиза дешевле. Сегодня активно осваивается диапазон 2,4 ГГц, например, в технологиях !ЕЕЕ 802.11 и В!цегоогЬ.
Диапазон 5 ГГц только начал осваиваться, несмотря на то что он «беспечивает более высокие скорости передачи данных. Обязательным условием использования этих диапазонов на совместной основе является ограничение максимальной мощности передаваемых сигналов уровнем 1 Вт. Это условие шриничивает радиус действия устройств, чтобы их сигналы не стали помехами для других псльзователей, которые, возможно, работают в том же диапазоне частот в других районах вреда. Существуют также специальные методы кодирования (они рассматриваются далее), поЭюзяюшие уменьшить взаимное влияние устройств, работающих в 15М-диапазонах. Чвмазоны 900 М Гц я 5 ГГц свободны от лицензирования не во всех странах.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
