Характеристика беспроводных КС

Для успешного использования микроволнового диапазона, необходимо также учитывать дополнительные проблемы, связанные с поведением сигналов, распространяющихся в режиме прямой видимости и сталкивается с препятствиями.

Когда сигнал сталкивается с препятствием, которое является частично прозрачным для длины волны и в то же время, гораздо больше, то часть энергии сигнала отражается от таких препятствий. Волны СВЧ диапазоне имеют длину от нескольких сантиметров, так что они частично отражается от стен домов в передаче сигналов в городе. Если сигнал соответствует непроницаемую преграду для него (например, металлической пластиной) также гораздо больше, чем длина волны, то происходит дифракция - сигнал, как бы идет вокруг препятствия, так что сигнал может быть получен даже, не будучи в зоне прямой видимости. И, наконец, на встрече с препятствием, размеры которого сравнимы с длиной волны, сигнал рассеивается, расширяя под разными углами.

В результате таких событий, которые обычно встречаются в беспроводной связи в городе, приемник может получить несколько копий одного и того же сигнала. Этот эффект называется многолучевой сигнал. В результате многолучевого распространения часто отрицательное, так как один из сигналов может исходить с обратной фазой и подавляет основной сигнал.

Поскольку время распространения сигнала по различным путям в целом будет отличаться, она также может наблюдаться и межсимвольной интерференции, ситуация, когда в результате задержки сигналов, которые кодируют соседние биты данных поступают на приемник одновременно.

Искажение в связи с многолучевого распространения приводят к ослаблению, это явление называется многолучевым замиранием. В городах многолучевое замирание вызывает ослабление, которое пропорционально квадрату расстояния.

Все эти искажения сигнала добавлены к внешним электромагнитным помехам, которых городе довольно много. Достаточно сказать, что в диапазоне 2,4 ГГц работают микроволновые печи.

Проблема высокого уровня помех от беспроводных каналов решается различными способами. Важную роль играют специальные методы кодирования распределения энергии сигнала в широком диапазоне частот. Кроме того, сигнал передатчиков (и приемники, если это возможно) пытаться поставить на высоких башнях, чтобы избежать многократных отражений. Другой путь состоит в том, чтобы использовать протоколы и повторную передачу кадров, ориентированный на соединение, уже на канальном уровне стека протоколов. Эти протоколы позволяют быстрее исправить ошибки, поскольку они работают с меньшим количеством тайм-аутов, чем корректирующие протоколы транспортного уровня, таких как TCP.

 

 

2.2 Двухточечная связь

Типичная схема проводного канала двухточечной популярен для беспроводной связи. Согласно двухточечной схеме могут работать беспроводные каналы для различных целей, используя различные диапазоны частот.

В телекоммуникационных сетях, такая первичный схема уже давно используется для создания так называемых радиорелейных линий. Такая линия образуют множество башен, на которые установлены параболические направленные антенны. Каждая линия работает в микроволновом диапазоне на частотах в несколько гигагерц. Направленная антенна концентрирует энергию в узкий луч, который может передавать информацию на значительном расстоянии, как правило, до 50 км. Высокие башни обеспечивают прямую видимость антенны.

Пропускная способность может быть достаточно высокой, она, как правило, колеблется от нескольких до сотен мегабит в секунду. Такие линии могут быть магистральными, так и линиями доступа (в последнем случае, они часто имеют один канал). Операторы часто используют такие линии связи, когда как монтаж оптического волокна или укладка невозможна (из-за природных условий), или экономически невыгодно.

Радиорелейная линия связи может использоваться в городе, чтобы соединить два здания. Поскольку высокая скорость в этом случае не всегда необходима (например, чтобы присоединить к небольшой сегмент локальной сети к главной локальной сети компании), могут быть использованы радиостанции, работающие в диапазоне AM. Чтобы соединить два здания также можно использовать лазеры, чтобы обеспечить высокую скорость передачи данных (до 155 Мбит / с), но только если соответствует состояние атмосферы.

Для расстояния в пределах одной комнаты может быть использован диапазон инфракрасных длинах волн и СВЧ диапазон. Большинство современных ноутбуков оснащены встроенным ИК-портом, поэтому такое соединение может быть установлено автоматически, как только порты двух компьютеров будут в пределах прямой видимости (или видимости отраженного луча).

Микроволновая версия работает в границах нескольких десятков или сотен метров - максимальное расстояние не может быть предсказано, поскольку при распространении СВЧ сигнала в помещении происходит многократное отражение, дифракции и рассеяние, к которым добавляются эффекты проникновения волн через стены и перекрытия.

 

 

2.3 Связь одного источника и нескольких приемников

Схема беспроводного канала с одного источника и нескольких приемников является типичной организацией доступа, в которой множество пользовательских терминалов, соединенных с базовой станции (Base Station, BS).

Базовая станция - это общие компоненты инфраструктуры. Она передает информационные сигналы беспроводных сетей, распространяющихся через воздушную среду с проводной сетью, его иногда называют системой распределения.

Схема беспроводной связи для одного источника и нескольких приемников используются как для фиксированного доступа, так и для мобильного.

Оператор связи использует высокую башню, чтобы обеспечить прямую видимость с антеннами, установленными на крышах своих клиентов. В самом деле, такой вариант может представлять набор двухточечных линий - количество зданий, которые должны соединяться с базовой станцией. Тем не менее, это довольно расточительный вариант, так как для каждого нового клиента необходимо установить новую антенну на башне. Таким образом, для расточительности обычно используются антенны захватывающий определенный сектор, например, на 45 °. Затем, в связи с множеством антенн, оператор может обеспечить подключение в полном секторе 360 °, конечно, в пределах ограниченного диапазона (обычно несколько километров).

Линии доступа пользователей могут взаимодействовать только с базовой станцией, и это, в свою очередь, дает возможность транзитного взаимодействие между отдельными пользователями.

Базовая станция, как правило, подключена проводной связью к проводной части сети, обеспечивая взаимодействие с пользователями других базовых станций или проводных сетевых пользователей. Таким образом, базовая станция также называется точкой доступа (Access Point, AP). Точка доступа представляет собой автономный модуль со встроенным микрокомпьютером и приемно-передающего устройства. Точка доступа включает в себя не только DCE-оборудование, необходимое для образования связи, но часто сетевой коммутатор, доступ к которому он обеспечивает - телефонный коммутатор или коммутатор пакетов.

В большинстве мобильных схем доступа используется сегодня принцип сот, которые являются небольшими по площади, обслуживаемой одной базовой станции. Идея родилась из сот не сразу, первый мобильный телефон работает на другом принципе, ссылаясь на одной базовой станции, охватывающей большую площадь. Идея мелких сот впервые была сформулирована в 1945 году, с тех пор прошло много времени, пока не заработали первые коммерческие сети мобильной связи - выборочные участки появились в конце 60-х, и широкое коммерческое использование началось в начале 80-х годов.

Принцип разделения всей сети охвата сети в небольшие соты дополняется идеей многократного пользования частоты.

Повторное использование частоты позволяет оператору экономно тратить его частотный диапазон, таким образом абоненты и базовые станции соседних сот не испытывают проблем, связанных с помехами. Конечно, базовая станция должна контролировать мощность выходного сигнала на двух сотах (несмежное), работающих на той же частоте, не создавали помех друг другу.

При гексагональной форме сот количество повторяемых частот может быть больше, чем 3, например, 4, 7, 9, 12, 13 и т. д.

Если известно минимальное расстояние D между центрами сот, работающих на одной и той же частоте, то число сот (N) можно выбрать по формуле:

N- D2/3R2, где R — радиус соты.

Небольшие по размеру соты могут обеспечить небольшой размер и мощность терминального механизма пользователя. Именно этот факт (а также общий технологический прогресс) позволяет использовать мобильный телефон сегодня, а также быть компактным.

Мобильные компьютерные сети не получили такое расширение как телефон, но принципы беспроводных линий связи в них одинаковы.

Важной проблемой линии мобильной связи является переход терминального устройства от одной сети к другой. Эта процедура которая называется передачей обслуживания, не доступна при фиксированном доступе и относится к протоколу более высокого уровня, чем физическое.

 

 

2.4 Связь нескольких источников и нескольких приемников

В случае систем с несколькими источниками и несколькими приемниками беспроводной связи является общая электромагнитная обстановка, совместно используемая несколькими узлами. Каждый узел может использовать это средство для связи с любым другим узлом, не прибегая к базовой станции. Поскольку базовая станция не доступна, то алгоритм нуждается в децентрализации доступа к среде.

Чаще всего, этот вариант осуществления беспроводного канала используется для соединения компьютеров. Для телефонного трафика неопределенность доли ширины полосы, полученной в среде разделения может значительно ухудшить качество передачи голоса. Таким образом, они основаны на ранее обсуждаемой схеме с одного источника для выделения полосы пропускания и несколькими приемниками.

На самом деле, первая локальная сеть, созданная в 70-х годах на Гавайях. Она отличается от текущей беспроводной локальной сети низкой скоростью передачи данных (9600 бит / с), а также крайне неэффективным методом доступа, в результате используется лишь 18% от пропускной способности.

Сегодня такие сети для передачи данных работают на скорости до 52 Мбит / с в микроволновом или инфракрасном диапазоне. Для каждого соединения используются всенаправленные антенны. В целях распространения инфракрасного излучения в разных направлениях, применяются диффузные датчики, которые рассеивают лучи с помощью системы линз.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

Беспроводная связь разделена на мобильные и стационарные. Для организации мобильной связи, беспроводная среда является единственной альтернативой. Стационарная беспроводная связь обеспечивает доступ к сетевым узлам, расположенных в пределах небольшой площади, например, зданий.

Каждый узел беспроводного канала связи оснащен антенной, которая является как передатчиком и приемником электромагнитных волн.

Электромагнитные волны могут распространяться во всех направлениях, или в направление определенного сектора. Тип распространение зависит от типа антенны. Беспроводные системы передачи данных делятся на четыре группы в зависимости от используемого диапазона электромагнитного спектра: широковещательные (радио-) системы, микроволновые системы, системы инфракрасных волн, системы видимого света.

Благодаря отражению, дифракции и рассеянию электромагнитных волн происходит распространение многолучевого одного и того же сигнала. Это приводит к межсимвольной интерференции и многолучевого замирания.

Передача данных 900 МГц, 2,4 ГГц и 5 ГГц, которые называются ISM, не требует лицензии, если мощность передатчика составляет менее 1 Вт.

Беспроводная двухточечная линия используется для создания микроволновой связи, связи зданий, а также два компьютера.

Беспроводные линии связи с одного источника и нескольких приемников основаны на базовой станции. Эти линии используются в мобильных сетях, а также в системах фиксированного доступа.

Топология с несколькими источниками и несколькими приемниками характерна для беспроводных локальных сетей.

 

 

 

Глоссарий

№ п/п	Понятие	Определение
1 1	Беспроводные компьютерные сети	это технология, которая позволяет создавать компьютерные сети, полностью совместимые для обычных проводных сетей, без использования кабелей
2	Двухточечная связь	последовательная связь через прямое соединение между устройством данных
3	Точка доступа	программное обеспечение и аппаратное устройство, которое действует как центр для беспроводного клиента и обеспечивает подключение к кабельной сети
4	Сотовая сеть	сеть, состоящая из множества ячеек, которые расположены в центре базовых станций, которые взаимодействуют с шестью соседними базовыми станциями
5	Базовая станция	комплекс радиопередающего оборудования (повторители, трансиверы и передатчики) осуществляющие связь с конечным пользователем оборудования
6	Локальная сеть	сети связи на короткие расстояния (обычно в зданиях), используемые для связи компьютеров и периферийных устройств друг с другом, без использования Интернета
7	Спутниковая сеть	радиосети с использованием спутников связи
8	Коммутатор	многоуровневый и мультипроцессорный мост, обрабатывающий кадры со скоростью до нескольких миллионов кадров в секунду
9	Рабочая станция	системы оборудования для конечного пользователя сети, в том числе периферийных сетевых компьютерных систем и программного обеспечения, коммуникаций и связи подсети процессов операционной КС и приложений
10	Радиорелейная линия связи	радиоканал: - функционирующий на сверхвысоких частотах; - для передачи данных через сеть ретрансляторов, установленных на высокой мачте и линией в зоне видимости друг с другом (50-70 км)