Характеристика беспроводных систем

Рисунок 4. Беспроводная связь  двух компьютеров

2.2 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).

Базовая станция — распространенный компонент инфраструктуры. Она обеспечивает передачу информационных сигналов беспроводных сетей, распространяющихся через воздушную  среду, в проводную сеть, ее иногда называют распределительной системой.

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

Фиксированный беспроводной доступ с помощью микроволновых  линий связи показан в Приложении Г. Оператор связи использует высокую  башню (возможно, телевизионную), чтобы  обеспечить прямую видимость с антеннами, установленными на крышах зданий своих  клиентов. Фактически такой вариант  может представлять собой набор  двухточечных линий 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 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 других базовых  станций или пользователями проводных  сетей. Поэтому базовая станция  также называется точкой доступа (Access Point, АР). Точка доступа представляет собой автономный модуль со встроенным микрокомпьютером и приемно-передающим устройством. Точка доступа включает не только DCE-оборудование, 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 рисунке 5 показан вариант  организации сот при наличии  всего трех частот, при этом ни одна из соседних пар сот не задействует  одну и ту же 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.

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.

Рисунок 5. Многократное использование  частот в сотовой сети

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.

Мобильные компьютерные сети пока не получили такого распространения, как телефонные, но принципы организации  беспроводных линий связи в них  остаются теми же.

Важной проблемой мобильной  линии связи является переход  терминального устройства из одной  соты в другую. Эта процедура, которая  называется эстафетной передачей, отсутствует при фиксированном доступе и относится к протоколам более высоких уровней, нежели физический.

 

 

 

2.3 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. На рисунке 6 показана беспроводная многоточечная  линия связи. Для телефонного  трафика неопределенность в доле пропускной способности, получаемой при  разделении среды, может резко ухудшить качество передачи голоса. Поэтому  они строятся по ранее рассмотренной  схеме с одним источником (базовой  станцией) для распределения полосы пропускания и несколькими приемниками.

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, в результате использовалось только 18 % полосы пропускания.

Рисунок 6. Беспроводная многоточечная  линия связи

Сегодня такие сети передают данные со скоростью до 52 Мбит/с 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.

 

 

                                                 Заключение

Беспроводная связь делится  на мобильную и фиксированную. Для организации мобильной связи беспроводная среда является единственной альтернативой. Фиксированная беспроводная связь обеспечивает доступ к узлам сети, расположенным в пределах небольшой территории, например здания.

Каждый узел беспроводной линии связи оснащается антенной, которая одновременно является передатчиком и приемником электромагнитных волн.

Электромагнитные волны  могут распространяться во всех направлениях или же в пределах определенного  сектора. Тип распространения 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.

Из-за отражения, дифракции  и рассеивания электромагнитных волн возникает многолучевое распространение  одного и того же сигнала. Это приводит к межсимвольной интерференции  и многолучевому замиранию.

Передача данных в диапазонах 900 МГц, 2,4 ГГц и 5 ГГц, которые получили название ISM, не требует лицензирования, если мощность передатчика не превышает 1 Ватт.

Беспроводные двухточечные линии связи используются для  создания радиорелейных линий, соединения зданий, а также двух компьютеров.

Беспроводные линии связи  с одним источником и несколькими  приемниками строятся на основе базовой  станции. Такие линии используются в мобильных сотовых сетях, а  также в системах фиксированного доступа.

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                          Список использованных источников

1	Бройдо В. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации [Текст]/ В. Бройдо – СПб.: Питер, 2002. – 704 стр. – ISBN: 5-94723-634-6
2	Виснадул Б.Д. Основы компьютерных сетей [Текст]/ Б.Д. Виснадул, С.А. Лупин, С. В. Сидоров, П.Ю. Чумаченко. – М.: ИД «Форум» – Инфра-М. 2007. – 272 стр. – ISBN: 5-8199-0294-7 (ИД «Форум»), ISBN: 5-16-002799-8 (Инфра-М)
3	Вишневский В. М. Теоретические  основы проектирования компьютерных сетей [Текст]/ В. М. Вишневский. – М.: Техносфера, 2003. – 512 стр. – ISBN: 5-94836-011-3
4	Вишневский В.М. Широкополосные беспроводные сети передачи информации [Текст]/ В.М. Вишневский, А.И. Ляхов, С.Л. Портной, И.В. Шахнович. – М.: Техносфера, 2005. – 592 стр. – ISBN: 5-94836-049-0
5	Гейер Д. Беспроводные сети. Первый шаг [Текст]/ Д. Гейер. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2005. – 192 с. – ISBN: 5-8459-0852-3
6	Григорьев В.А. Сети и системы  радиодоступа [Текст]/ В.А. Григорьев, О.И. Лагутенко, Ю.А. Распаев. – М.: Экотрендз, 2005. – 384 стр. – ISBN: 5-88405-060-7
7	Науманн Ш. Компьютерная сеть. Проектирование, создание, обслуживание [Текст]/ Ш. Науманн, Х. Вер. – М.: Вильямс, 2000. – 336 стр. – ISBN: 5-93700-011-0
8	Олифер В. Г. Компьютерные сети. Принципы, топологии, протоколы: Учебник для вузов. 3-е изд. [Текст]/ В. Г. Олифер, Н. А. Олифер. – СПб.: Питер, 2006. – 958 стр. – ISBN: 5-469-00504-6
9	Пескова С. А., Сети и телекоммуникации [Текст]/ С. А. Пескова, А. В. Кузин, А. Н. Волков. – М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 352 стр. – ISBN: 978-5-7695-4149-0
10	Пятибратов А.П. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации. Учебник [Текст]/ А. П. Пятибратов, Л.П. Гудыно, А.А. Кириченко. – М.: Финансы и статистика, 2005. – 560 c. – ISBN: 5-279-02779-0