Олифер В.Г., Олифер Н.А. - Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы (4-ое изд.) - 2010 - обработка (953099), страница 74
Текст из файла (страница 74)
292 Глава 10. Беспроводная передача данных Беспроводные системы Двухточечная связь Типичная схема проводного двухточечного канала является популярной и для беспроводной связи. По двухточечной схеме могут работать беспроводные каналы различного назначения, использующие различные диапазоны частот. В телекоммуникационных первичных сетях такая схема уже долгое время применяется для создания так называемых радиорелейных линий связи. Такую линию образуют несколько башен, на которых установлены параболические направленные антенны (рис.
10.5). Каждая такая линия работает в микроволновом диапазоне на частотах в несколько гигагерц. Направленная антенна концентрирует энергию в узком пучке, что позволяет передавать информацию на значительные расстояние, обычно до 50 км. Высокие башни обеспечивают прямую видимость антенн. Рис. ! О.Б. Радиорелейная линия связи Пропускная способность линии может быть достаточно высокой, обычно она находится в пределах от нескольких до сотен мегабитт в секунду Это могут быть как магистральные линии, так и линии доступа (в последнем случае они имеют чаще всего один канал). Операторы связи часто используют подобные линии, когда прокладка оптического волокна либо невозможна (из-за природных условий), либо экономически невыгодна.
Радиорелейная линия связи может использоваться в городе для соединения двух зданий. Так как высокая скорость в таком случае не всегда нужна (например, нужно соединить небольшой сегмент локальной сети с основной локальной сетью предприятия), то здесь могут применяться радиомодемы, работающие в АМ-диапазоне. Для связи двух зданий может также использоваться лазер, обеспечивая высокую информационную скорость (до 155 Мбит/с), но только при соответствующем состоянии атмосферы.
Другой пример беспроводной двухточечной линии связи показан на рис. 10.6. Здесь она служит для соединения двух компьютеров. Такая линия образует простейший сегмент локальной сети, поэтому расстояния и мощности сигнала здесь принципиально иные. 293 Беспроводные системы Рис. 10.6. Беспроводная связь двух компьютеров для расстояний в пределах одного помещения может использоваться диапазон инфракрасных волн (рис. 10.6, а) или микроволновый диапазон (рис. 10.6, б). Большинство современных ноутбуков оснащено встроенным инфракрасным портом, поэтому такое соединение может быть образовано автоматически, как только порты двух компьютеров окажутся в пределах прямой видимости (или видимости отраженного луча).
Микроволновый вариант работает в пределах нескольких десятков или сотен метров— предельное расстояние предсказать невозможно, так как при распространении микроволнового сигнала в помещении происходят многочисленные отражения, дифракции и рассеивания, к которым добавляются эффекты проникновения волн через стены и межзтзкные перекрытия.
Связь одного источника и нескольких приемников Схема беспроводного канала с одним источником и несколькими приемниками характерна ди такой организации доступа, при которой многочисленные пользовательские терминалы соединяются с базовой станцией (Вазе агат)оп, ВН). беспроводные линии связи в схеме с одним источником и несколькими приемниками служат как для фиксированного доступа, так и для мобильного. Нз рис.
10.7 показан вариант фиксированного доступа с помощью микроволновых линий сызн. Оператор связи использует высокую башню (возможно, телевизионную), чтобы айеснечнть прямую видимость с антеннами, установленными на крышах зданий своих каиектов. Фактически такой вариант может представлять собой набор двухточечных хввнй связи — по количеству зданий, которые необходимо соединить с базовой станцией.
Однако это достаточно расточительный вариант, так как для каждого нового клиента нужно устанавливать новую антенну на башне. Поэтому для экономии обычно применяют апенин, захватывающие определенный сектор, например, в 45'. Тогда за счет нескольких впенн оператор может обеспечить связь в пределах полного сектора в 360', конечно, на о1риннченном расстоянии (обычно несколько километров).
294 Глава ГО. Беспроводная передача данных Рис. 10.7. Фиксированный беспроводный доступ Пользователи линий доступа могут обмениваться информацией только с базовой станцией, а она, в свою очередь, транзитом обеспечивает взаимодействие между отдельными пользователями. Базовая станция обычно соединяется проводной связью с проводной частью сети, обеспечивая взаимодействие с пользователями других базовых станций или пользователями проводных сетей. Поэтому базовая станция также называется точкой доступа (Ассезз Рощц АР). Точка доступа включает не только оборудование ПСЕ, необходимое для образования линии связи, но и чаще всего является коммутатором сети, доступ к которой она обеспечивает — телефонным коммутатором или коммутатором пакетов.
В большинстве схем мобильного доступа используется сегодня принцип сот, которые представляют собой небольшие по площади территории, обслуживаемые одной базовой станцией. Идея сот родилась не сразу, первые мобильные телефоны работали по другому принципу, обращаясь к одной базовой станции, покрывающей большую территорию. Идея небольших сот была впервые сформулирована еще в 1945 году, с тех пор прошло довольно много времени, пока заработали первые коммерческие сотовые телефонные сети — пробные участки появились в конце 60-х, а широкое коммерческое применение началось в начале 80-х. Принцип разбиения всей области охвата сети на небольшие соты дополняется идеей многократного использования частоты. На рнс. 10.8 показан вариант организации сот при наличии всего трех частот, при этом ни одна из соседних пар сот не задействует одну и туже частоту. Многократное'использование частот позволяет оператору экономно расходовать выделенный ему частотный диапазон, при этом абоненты и базовые станции соседних сот не испытывают проблем из-за интерференции сигналов.
Конечно, базовая станция должна контролировать мощность излучаемого сигнала, чтобы две соты (несмежные), работающие на одной и той же частоте, не создавали друг другу помех, Взслроводиые системы Рис. 10.8. Многократное использование частот в сотовой сети Прв гексагональной форме сот количество повторяемых частот может быть больше, чем 3, например 4, 7, 9, 12, 13 и т. д. Всзв известно минимальное расстояние Р между центрами сот, работающих на одной и той ке частоте, то число сот (7тГ) можно выбрать по формуле: У $)2/332, где й — ралнус соты.
Небольшие по величине соты обеспечивают небольшие габариты и мощность терминальнолг устройства пользователя. Именно это обстоятельство (а также общий технологический прогресс) позволяет современным мобильным телефонам быть такими компактными. Мабнльвые компьютерные сети пока не получили такого распространения, как телефонные, во принципы организации беспроводных линий связи в них остаются теми же. Впкной проблемой мобильной линии связи является переход терминального устройства лз одной соты в другую. Эта процедура, которая называется эстафетной передачей, отгуптвует при фиксированном доступе и относится к протоколам более высоких уровней, невеля физический. Связь нескольких источников и нескольких приемников В случае схемы с несколькими источниками и несколькими приемниками беспроводная заявя связи представляет собой общую электромагнитную среду, разделяемую нескольшия узлами.
Каждый узел может использовать эту среду для взаимодействия с любым зруши узлом без обращения к базовой станции. Так как базовая станция отсутствует, то ксобхолнм децентрализованный алгоритм доступа к среде. Чихе всего такой вариант беспроводного канала применяется для соединения компьютеров (рис.!0.9). Для телефонного графика неопределенность в доле пропускной способности, пелугаеиой прн разделении среды, может резко ухудшить качество передачи голоса. Поэаму они строятся по ранее рассмотренной схеме с одним источником (базовой станцией) хм распределения полосы пропускания и несколькими приемниками.
Глава 10. Беспроводная передача данных ф гр ф ф ф ф ф ф 4" ~ Рис. 10.9. Беспроводная многоточечная линия связи Собственно, первая локальная сеть, созданная в 70-е годы на Гавайях, в точности соответствовала приведенной на рисунке схеме. Ее отличие от современных беспроводных локальных сетей состоит в низкой скорости передачи данных (9600 бит/с), а также в весьма неэффективном способе доступа, позволяющем использовать только!8;4 полосы пропускания. Сегодня подобные сети передают данные со скоростью до 52 Мбит/с' в микроволновом или инфракрасном диапазоне. Для связи калсдого с каждым служат ненаправленные антенны.
Для того чтобы инфракрасный свет распространялся в разных направлениях, применяются диффузные передатчики, которые рассеивают лучи с помощью системы линз. Типы спутниковых систем Спутниковая связь используется для организации высокоскоростных микроволновых протяженных линий. Так как для таких линий связи нужна прямая видимость, которую из-за кривизны Земли невозможно обеспечить на больших расстояниях, то спутник как отражатель сигнала является естественным решением этой проблемы (рис. 10.10). Идея задействовать искусственный спутник Земли для создания линий связи родилась задолго до запуска в 1957 году первого такого спутника Советским Союзом. Писатель- фантаст Артур Кларк продолжил дело Жюля Верна и Герберта Уэллса, которым удалось описать множество технических изобретений еще до их появления.
Кларк в 1945 году описал геостационарный спутник, который висит над одной точкой экватора и обеспечивает связью большую территорию Земли. Первый спуптик, запущенный Советским Союзом в годы холодной войны, обладал очень ограниченными телекоммуникационными возможностями — он только передавал радиосигнал «бип-бипэ, извещая мир о своем присутствии в космосе. Однако успех России в космосе подхлестнул усилия Америки, и в 1962 году она запустила первый телекоммуникационный спутник Те!згаг-1, который поддерживал 600 голосовых каналов. Со времени запуска первого телекоммуникационного спутника прошло уже более 40 лет, и функции спутника как телекоммуникационного узла, естественно, усложнились.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
