Лицензирование. Т.к электромагнитные волны могут распространяться во всех направлениях на значительные расстояния и проходить через препятствия

Т.к электромагнитные волны могут распространяться во всех направлениях на значительные расстояния и проходить через препятствия, такие как стены до­мов, то проблема совместного использования электромагнитного спектра требует централизованного регулирования. В каждой стране есть специальный государственный орган, который (в соответствии с ре­комендациями ITU) выдает лицензииоператорам связи на использование опре­деленной части спектра, достаточной для передачи информации по определен­ной технологии. Лицензия выдается на определенную территорию, в пределах которой оператор монопольно использует закрепленный за ним диапазон частот.

Существуют также три частотных диапазона, 900 МГц, 2,4 ГГц и 5 ГГц, которые рекомендованы ITU как диапазоны для международного использования без лицензирования¹. Эти диапазоны предназначены для использования промышлен­ными товарами беспроводной связи общего назначения, например устройствами блокирования дверей автомобилей, научными и медицинскими приборами. В со­ответствии с назначением эти диапазоны получили название ISM-диапазонов(Industrial, Scientific, Medical — промышленность, наука, медицина).

Диапазон 900 МГц является наиболее «населенным». Это и понятно, низкочастотная тех­ника всегда стоила дешевле.

Диапазон 2,4 ГГц сегодня активно осваивается в технологиях беспроводных сетей.

Диапазон 5 ГГц только начал ос­ваиваться, несмотря на то, что он обеспечивает более высокие скорости передачи данных.

Обязательным условием использования этих диапазонов на совместной основе является ограничение максимальной мощности передаваемых сигналов уровнем 1 Ватт. Это условие ограничивает радиус действия устройств, чтобы их сигналы не стали помехами для других пользователей, которые, возможно, задействуют этот же диапазон частот в других районах города.

Существуют также специальные методы кодирования , которые уменьшают взаимное влияние устройств, работающих в ISM-диапазонах.

Лекция 25. (+)Компьютерные беспроводные сети.
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 ис­пользуется для создания так называемых радиорелейных линий связи.Такую линию образуют несколько башен, на которых установлены параболические на­правленные антенны (рис.1). 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 расстояния, обычно до 50 км. Высокие башни обеспечивают прямую видимость антенн.

Пропускная способность линии может быть достаточно высокой, обычно она находится в пределах от нескольких до сотен мегабит в секунду. Операторы связи часто используют такие ли­нии, когда прокладка оптического волокна либо невозможна (из-за природных условий), либо экономически невыгодна.

Рис. 1. Радиорелейная линия связи

Радиорелейная линия связи может использоваться в городе для соединения двух зданий.

Так как высокая скорость не всегда нужна, то здесь могут применяться радиомодемы, работающие в АМ-диа-пазоне. Для связи двух зданий может также использоваться лазер, обеспечивая высокую информационную скорость (до 155 Мбит/с), но только при соответст­вующем состоянии атмосферы.

Для расстояний в пределах одного помещения могут использоваться как диапа­зон инфракрасных волн так и микроволновый диапазон . 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 межэтажные перекрытия.

Связь одного источника и нескольких приемников

Схема беспроводного канала с одним источником и несколькими приемниками характерна для такой организации доступа, при которой многочисленные поль­зовательские терминалы соединяются с базовой станцией(Base Station, BS).

Беспроводные линии связи для схемы одного источника и нескольких приемни­ков используются как для фиксированного доступа, так и для мобильного.

На рис. 2 показан вариант фиксированного доступа с помощью микроволно­вых линий связи. Оператор связи использует высокую башню, чтобы обеспечить прямую видимость с другими антеннами. Для экономии обычно применяют антенны, захваты­вающие определенный сектор, например в 45°. Тогда за счет нескольких антенн оператор может обеспечить связь в пределах полного сектора в 360°, конечно, на ограниченном расстоянии (обычно в несколько километров).

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 проводных сетей. Поэтому базовая станция также называется точкой доступа(Access Point, АР). Точка доступа включает не только оборудование, необходимое для образования линии связи, но и чаще всего является коммутатором сети, доступ к которой она обеспечивает — телефонным коммута­тором или коммутатором пакетов.

Рис. 2. Связь один ко многим и сотовые сети

В большинстве схем мобильного доступа используется сегодня принцип сот,ко­торые представляют собой небольшие по площади территории, обслуживаемые одной базовой станцией. Конечно, базовая станция должна контролировать мощность излучаемого сигнала, чтобы две соты (несмежные), работающие на од­ной и той же частоте, не создавали друг другу помех.

Небольшие по величине соты обеспечивают небольшие габариты и мощность тер­минального устройства пользователя. Именно это обстоятельство (а также об­щий технологический прогресс) позволяет современным мобильным телефонам быть такими компактными.

Связь нескольких источников и нескольких приемников

В случае схемы с несколькими источниками и несколькими приемниками бес­проводная линия связи представляет собой общую электромагнитную среду, разделяемую несколькими узлами. Каждый узел может использовать эту среду для взаимодействия с любым другим узлом без обращения к базовой станции. Так как базовая станция отсутствует, то необходим децентрализованный алго­ритм доступа к среде.

Чаще всего такой вариант беспроводного канала применяется для соединения компьютеров (рис. 3).

Рис. 3. Беспроводная многоточечная линия связи

Сегодня такие сети передают данные в микроволно­вом или инфракрасном диапазоне. Для связи каждого с каждым используются ненаправленные антенны. Для того чтобы инфракрасный свет распространялся в разных направлениях, применяются диффузные передатчики,которые рассеи­вают лучи с помощью системы линз.

Персональные сети

Персональные сети{Personal Area Networks, PAN) предназначены для взаимодействия уст­ройств, принадлежащих одному владельцу, на небольшом расстоянии, обычно в радиусе 10 м. Такими устройствами могут быть ноутбук, мобильный телефон, принтер, карманный компьютер PDA (Personal Digital Assistant), телевизор, а также многочисленные бытовые при­боры, например, холодильник.

Персональные сети должны обеспечивать как фиксированный доступ, например, в пределах дома, так и мобильный, когда владелец устройств перемещается вме­сте с ними между помещениями или городами.

Персональные сети во многом_нпохожи на локальные, но у них есть и свои осо­бенности.

¨ Многие из устройств, которые могут входить в персональную сеть, гораздо проще и имеют небольшие габариты и стоимость.

¨ Область покрытия PAN - часто достаточно нескольких метров.

¨ Высокие требования к безопасности. Персональные устройства, путешествуя вместе со своим владельцем, попадают в различное окружение. Поэтому протоколы PAN должны обеспечивать разнообразные методы аутентификации устройств и шиф­рования данных в мобильной обстановке.

¨ Если человек носит PAN-устройство постоянно с собой и на себе, то оно недолжно причинять вред его здоровью. Поэтому такое устройство должно излучать сигналы небольшой мощности, желательно не более 100 мВт (обычный сотовый телефон излучает сигналы мощностью от 600 мВт до 3 Вт).

Одной из технологией PAN является Bluetooth, которая обес­печивает взаимодействие 8 устройств в разделяемой среде диапазона 2,4 МГц со скоростью передачи данных до 723 Кбит/с.