Технологии
передачи данных.Введение.
Довольно
большую область
беспроводной передачи
данных можно разделить на
три подобласти: мобильная
связь, передача данных
внутри зданий и между
зданиями. Конечно, эта
классификация достаточно
условна, однако нам
кажется, что она верно
отражает основные виды
задач, решаемых средствами
беспроводной связи.
Технические решения,
применяемые в этих
областях, значительно
отличаются друг от друга.
Мобильные
системы передачи данных
распространены на Западе
очень широко, и в первую
очередь к ним относятся
сотовые сети с коммутацией
пакетов (Cellular Digital
Packet Data, CDPD) и коммутацией
каналов. Все они
обеспечивают передачу
данных на довольно низких
скоростях (как правило, не
выше 19,2 кбит/с) и
рассчитаны в основном на
индивидуальных
пользователей. Мы не будем
рассматривать такие сети,
поскольку нас интересуют
беспроводные технологии,
обеспечивающие обмен
данными на больших
скоростях и пригодные для
построения корпоративных
сетей.
Внутри
зданий к беспроводным
технологиям прибегают
прежде всего тогда, когда
кабельные работы
невозможны (по
техническим,
организационным
илиэкономическим
причинам) либо когда
необходимо обеспечить
обмен данными с
пользователями,
перемещающимися в
пределах зданий. Последнее
не следует путать с
мобильной связью: речь
идет не о реализации
обмена информацией
непосредственно в
процессе движения, а о
возможности работать в
сети из любой точки
помещения (здания). Для
таких применений имеется
специальный термин -
"роуминг" (от
английского "roam" -
слоняться, блуждать).
Беспроводные сети
передачи данных внутри
зданий весьма широко
распространены на Западе -
именно это и есть та самая
область для применения
новых технологий, о
которой говорилось выше.
Наиболее типичными
примерами применения этой
технологии являются:
- разнообразные
складские системы и
системы
автоматизированного
учета для крупных
предприятий розничной
торговли (сотрудники
перемещаются по
большому залу, не
теряя связи с
центральной базой
данных и
диспетчерской; в базу
данных немедленно
заносится вся
информация о движении
товаров, а сам
сотрудник может
получать из
диспетчерской
очередные задания);
- большие
больницы (медицинский
персонал перемещается
из палаты в палату,и
все изменения в
историях болезни
немедленно попадают в
информационную
систему больницы);
- биржи
(маклеры
передвигаются по залу
с ноутбуками в руках,
не теряя при этом
связи с сетью);
- производственные
предприятия
(прокладка кабелей к
рабочим местам понизу
затруднена наличием
бетонного пола, а
поверху -
разнообразным
подвесным
оборудованием);
- различные
временные инсталляции
- вроде сетей на
промышленных
выставках и семинарах.
Как видно
из этого перечня, на Западе
беспроводные технологии
часто применяются в
пределах здания - прежде
всего для того, чтобы
обеспечить некоторые
дополнительные удобства. В
конце концов, склады,
больницы, биржи и
супермаркеты отлично
функционировали и до
изобретения средств
передачи данных по радио. В
России же, наоборот,
беспроводные технологии
передачи данных
используются
преимущественно вне
зданий. Первое и главное,
для чего они нужны в нашей
стране, - это организация
информационного обмена на
сравнительно большом
расстоянии. Причин тут две.
Первая из
них - отсутствие
разветвленной кабельной
инфраструктуры, точнее
заметное отставание этой
инфраструктуры от
требований интенсивно
развивающегося
российского рынка. Эта
ситуация характерна для
всех стран, в экономике
которых происходят
быстрые изменения.
Качественная связь нужна
немедленно, а
развертывание кабельных
систем может занять
значительное время.
Поэтому часто бывает
полезно в качестве
временного решения
установить оборудование
для беспроводной передачи
данных - пока будет
создаваться достаточно
развитая кабельная
система, это относительно
недорогое оборудование
успеет окупиться.
Вторая
причина -низкая плотность
населения и частое
отсутствие вообще
какой-либо инфраструктуры.
Для того чтобы обеспечить
связь с небольшим поселком
или, скажем, буровой
вышкой, нецелесообразно
прокладывать кабельную
линию. Куда удобнее
установить радиомост и
"прокачивать" данные
по нему. Подчеркнем, что
справедливость этого
соображения не напрямую
зависит от уровня развития
экономики страны - в любом
случае, тянуть кабельную
линию на десять километров
для обслуживания дюжины
человек экономически
неоправданно.
В ряде
крупных городов России уже
развернуты опорные сети с
беспроводным доступом.
Они, во-первых, расширяют
возможности использования
крупных
информационныхресурсов и
Internet, а во-вторых,
позволяют организовывать
корпоративные сети
примерно так же, как это
делается с помощью
кабельных сетей. В тех
городах (а таких пока
большинство), где нет
городских опорных сетей,
организация может создать
свою собственную
беспроводную сеть,
объединив радиомостом две
удаленные друг от друга ЛС.
Обратимся
к технологиям передачи
данных на радиочастотах.
Для полноты картины
скажем, что беспроводную
связь можно организовать и
в инфракрасном диапазоне
(соответствующее
оборудование выпускает,
например, компания Transformation
Techniques). При этом
обеспечивается очень
высокая скорость обмена
данными (до 155 Мбит/с),
однако дистанция связи
ограничена пределами
прямой видимости; к тому же
на работу в данном
диапазоне частот
оказывают очень сильное
влияние различные
атмосферные явления (в
дождь и снег канал связи
может вообще перестать
работать). Дальность такой
связи не слишком высока, а
цены на оборудование
(особенно скоростное и
"дальнобойное") могут
составлять более сотни
тысяч долларов. Поэтому в
дальнейшем мы
сосредоточимся на
технологиях передачи
данных в СВЧ-диапазоне.
Технологии
передачи данных
О
технологии расширения
спектра Spread Spectrum
(SS),
широко используемой в
беспроводных сетях
передачи данных, написано
уже немало. Необходимость
этой статьи вызвана
появлением стандарта IEEE
802.11
на беспроводные сети
передачи данных, принятого
летом 1997 г., появлением на
рынке аппаратуры,
соответствующей этому
стандарту и
дополнительной
информации, позволяющей
систематизировать
представления о
конкретных вариантах
реализации технологии SS в
беспроводных сетях. В
соответствии со
стандартом использование
технологии SS предусмотрено
в частотных диапазонах
902-928 МГц, 2,4 - 2.4835 ГГц и 5,725 -
5,875 ГГц. Наиболее
популярным в России и в
мире является диапазон 2,4
ГГц.
Для
расширения спектра
используется один из двух
вариантов - прямая
последовательность - Direct
Sequence (DS) или скачки по
частоте - Frequency Hopping
(FH).
Недостатки
традиционной технологии
передачи данных
При
традиционной узкополосной
технологии передачи
данные, представленные в
двоичном коде,
используются для
модуляции (как правило - по
фазе) гармонического
несущего колебания, как
показано на рис. 1:
Рисунок
1.Традиционная
узкополосная технология
передачи данных.
В
результате передаваемое
сообщение переносится на
несущую частоту, выбранную
для передачи.
Распределение мощности
такого сигнала по частоте,
называемое спектром
мощности, показано на рис.
2:
Рисунок
2.Распределение мощности
такого сигнала по частоте.
Из
рисунка видно, что
основная доля энергии
сигнала сосредоточена в
сравнительно узкой полосе
частот, равной удвоенной
скорости передачи
двоичных символов. Именно
эта часть спектра сигнала
и передается в реальных
системах. Такая технология
передачи и ее различные
модификации используются
практически во всех
современных цифровых
радиоканалах. Основным ее
недостатком является
низкая помехоустойчивость
к помехам, создаваемым
другими радиосредствами,
попадающим в полосу
сигнала. Такие помехи
могут полностью
"забить" полезный
сигнал, что приведет к
потере связи. Этот
недостаток не является
определяющим в
магистральных каналах,
работающих в специально
выделенных для них
диапазонах частот.
Принципиально
иначе обстоит дело с
радиооборудованием
диапазона 2.4 ГГц, открытого
для практически
безлицензионного
использования (СВЧ печи не
требуют лицензирования).
По этой причине в
рассматриваемом диапазоне
существует объективная
необходимость применения
специальных мер повышения
помехоустойчивости. Одним
из основных способов
решения этой задачи,
хорошо зарекомендовавшим
себя в системах передачи
информации военного
назначения, является
технология расширения
спектра в вариантах DSSS и FHSS, использующих
различные подходы к
решению этой задачи,
основывающиеся на едином
принципе - введении
частотной избыточности в
сигнал с целью придания
ему свойств шума. Отличие
состоит в способе введения
избыточности.
назад
содержание
вперед
|