17 БЕЗПРОВІДНА ПЕРЕДАЧА СИГНАЛІВ

Розглянемо безпровідну передачу сигналів, а саме три чітко виражених області її застосування: мобільний зв'язок; зв'язок, в якому використовується стаціонарне обладнання, і локальні мережі (ЛМ).

17.1 Мобільний безпровідний зв'язок

Щоб зрозуміти, що означають такі абревіатури, як AMPS, FDMA, TDMA і CDMA, згадаємо історію розвитку безпровідного зв'язку; звернемо увагу на характеристики, функції і можливості, що надаються системами безпровідного зв'язку різних поколінь.

Розвиток мобільного зв'язку. Розрізняють чотири покоління систем стільникового зв'язку:

-         аналогові системи (1-ше покоління): AMPS, TACS, NMT 450 і т.ін.;

-         цифрові системи (2-ге покоління): D-AMPS, GSM, CDMA і т.ін.;

-         універсальні цифрові системи (3-тє покоління) – UMTS, HSUPA / HSDPA;

-         мобільний зв’язок 4G на базі ІР - LTE .

У 1970-х роках компанією Bell Telephone Laboratories була розроблена перша комерційна система безпровідної передачі сигналів. Вона складалася з трьох основних компонентів: базових станцій, комутатора мобільного зв'язку (Mobile Telephone Switching Office, MTSO) і власне стільникових (мобільних) телефонів. Ці компоненти і зараз формують інфраструктуру більшості сучасних систем мобільного зв'язку.

За час, що пройшов після цієї події, технології мобільних безпровідних комунікацій значно удосконалилися, проте інфраструктурні відносини між основними компонентами, а також концепції стільникових систем, залишилися тими ж. Тому, перш ніж розповідати про те, як розвивалися комунікаційні технології, опишемо їх інфраструктуру.

Інфраструктура мобільних комунікацій. При створенні системи мобільного зв'язку вся поверхня Землі ділиться на ділянки, які називають комірками. Базова станція, розташована на кожній з таких ділянок, працює на певних частотах. Для запобігання накладенню між комірками в системі AMPS (Analog Mobile Phone System – аналоговий мобільний телефонний зв'язок), яка є першою серед засобів мобільних безпровідних комунікацій,  була використана модель, в якої задіяне сім комірок (рисунок 17.1). Це гарантує, що в прилеглих комірках не застосовані однакові частоти. Фактично кожна комірка складається з базової станції і антени, що забезпечують роботу в широкому діапазоні частот. Проте у будь-який момент часу на кожній з частот, підтримуваних у комірці, може обслуговуватися тільки один дзвінок – стільникова модель має на увазі, що у будь-який момент часу в двох прилеглих комірках не застосовуються однакові частоти.

Рисунок 17.1 – Частоти у суміжних комірках мобільного зв’язку не повторюються

Взаємодія компонентів системи стільникового зв'язку. Кожна комірка складається з базової станції, яка містить електронне обладнання, що забезпечує безпровідну передачу,  і антени. Як показано на рисунку 17.2, кожна базова станція з'єднана з центральним комутатором мобільного зв'язку (MTSO), який, у свою чергу, сполучений з комутованою телефонною мережею загального користування (PSTN) і забезпечує роботу механізму міжсистемного зв'язку, що дозволяє власникові мобільного телефону розмовляти з подругою з Києва, прогулюючись, скажімо, по вулицях Черкас.

При переміщенні абонента мобільного зв'язку до межі площі, що покривається коміркою А, на базовій станції спостерігається зменшення рівня сигналу, що поступає з його телефону. В цей же час на одній або декількох базових станціях прилеглих комірок (наприклад, Б і В), що знаходяться по напряму руху абонента, спостерігається посилення рівня сигналу. Всі ці станції передають інформацію на комутатор MTSO, який, подібно до регулювальника вуличного руху, передає абонента для подальшого обслуговування тій станції, на якій спостерігається найбільше посилення рівня сигналу.

Рисунок 17.2 – Три основні компоненти мобільного зв’язку:

 телефон, БС і центральний комутатор

При передачі абонента з однієї комірки в іншу MTSO перевіряє у власній базі даних, які частоти доступні для комірки, в яку він переміщується, і повідомляє цю інформацію її базовій станції. Комірку, яка «отримує» абонента для подальшого обслуговування, згадують в повідомленні MTSO як «одержуючу». Потім базова станція одержуючої комірки налаштовує власні частоти прийому та передачі й відсилає телефону абонента (на його колишній частоті прийому) команду, після виконання якої телефон буде налаштований па нову пару частот.

AMPS. Винайдена в компанії Bell Laboratories аналогова мобільна телефонна система (AMPS) відносена до першого покоління безпровідних мобільних комунікаційних систем. У ній використований метод множинного доступу з розділенням частот (Frequency-Division Multiple Access, FDMA).

У районі частоти 800 МГц Федеральною комісією з комунікацій (FCC) виділене системі AMPS для використання технології FDMA смугу частот завширшки 50 МГц. Ця смуга розділена на канали (рисунок 17.3), кожен з яких має ширину 30 кГц та підтримує одну односторонню телефонну розмову (тобто для забезпечення звичайної розмови необхідно задіювати два канали). Згідно з рішенням FCC, смуга частот, яка виділена AMPS, на кожній території розподіляється між двома компаніями-операторами (які називаються оператор діапазону А та оператор діапазону В), що отримали дозвіл на надання даної послуги абонентам. Кожен оператор отримав смугу шириною 25 МГц, а це означає, що, оскільки для кожного каналу відведене 30 кГц, всього підтримується 832 канали стільникового зв'язку. Проте, у разі повнодуплексного зв'язку, кількість сеансів зв'язку, одночасно підтримуваних в комірці, буде дорівнювати 416, оскільки один канал використовується для передачі сигналу від базової станції абонентові, а другий канал – для прийому базовою станцією сигналу від абонента. Оскільки у виділену для AMPS-канала смугу частот шириною 30 кГц включені частоти, заздалегідь призначені для спеціального використання, максимальна швидкість передачі даних, доступна для каналу, складає всього 9,6 кбіт/с.

Рисунок 17.3 – Смуга частот AMPS поділена на n каналів

передавання мови

На межі тисячоліть зі всіх систем безпровідного зв'язку AMPS покривала найбільшу територію. Проте саме завдяки такому успіху виникла потреба в іншій технології. Із зростанням числа користувачів AMPS-сумісних стільникових телефонів, все частіше, особливо в міських районах, почали спостерігатися випадки, коли абоненти не могли дзвонити. Ця ситуація, так зване блокування, виникає, коли в комірці, що підтримує тільки 416 одночасних сеансів зв'язку, намагається зателефонуватити 417-й абонент. Блокування також відбувається при переміщенні мобільного користувача в комірку, де відсутній вільний канал. Після довгих пошуків прийнятного рішення  проблеми розробники мобільних систем прийшли до висновку, що при використанні аналогової системи і комірок фіксованого розміру неможливо забезпечити подальше зростання числа підписників сервісу. Результатом такого рішення була поява двох нових методів доступу: множинного доступу з тимчасовим розділенням (Time Division Multiple Access, TDMA) і множинного доступу з кодовим розділенням каналів (Code Division Multiple Access, CDMA). Завдяки впровадженню цих методів вдалося збільшити кількість одночасно обслуговуваних користувачів і підвищити ефективність використання  потужностей передавача в комірці.

TDMA. При використанні методу множинного доступу з розділенням часу (TDMA) канали, виділені для AMPS, підрозділяються на часові слоти. Кожен AMPS-канал ділиться на послідовності, що повторюються, з трьох тимчасових слотів, тобто абонентові виділяються частота і часовий слот, як це показано на рисунку 17.4.

Рисунок 17.4 – Кожний АМРS- канал розділено на часові

послідовності, що повторюються

У Північній Америці стільникові системи, що використовують технологію TDMA, працюють на частоті 800 або 1900 МГц. Автоматичне настроювання на місцеву мережу зв'язку називається роумінгом. TDMA і AMPS розрізняються також способом передачі мови. Голос людини є звуковими хвилями, що знаходяться в діапазоні 40–2300 Гц, і в AMPS, яка є аналоговою системою, з цього діапазону спочатку фільтруються вельми низькі і дуже високі частоти, які майже не впливають на сприйняття і розуміння мови. У TDMA спочатку виконується цифрування мови, для чого зазвичай застосовується змішане кодування, яке дозволяє використовувати значно менші швидкості передачі сигналу, ніж при імпульсно-кодовій модуляції. Потім отриманий в результаті потік цифрових даних використовується для отримання модульованого радіосигналу. Оскільки в першій версії системи TDMA, що працює на частоті 800 МГц, виконується цифрування мови, вона отримала назву D-AMPS (Digital Advanced Mobile Phone Services - цифрова вдосконалена мобільна телефонна служба).

PCS. Друга версія TDMA, що працює на частоті 1900 МГц, згадується як PCS (Personal Communications System – персональна комунікаційна система). Системи PCS працюють на вищій частоті, ніж D-AMPS,  отже, в них використовуються хвилі меншої довжини. Тому комірки системи PCS мають менший розмір, ніж комірки системи, що працює на частоті 800 МГц, а це означає, що одна і та ж територія буде розбита на більшу кількість комірок.  Цим пояснюється той факт, що при використанні системи PCS відносно легко виділити користувачеві канал в міських районах або уздовж жвавих магістралей.

Зараз в світі використовуються системи PCS декількох типів: D-AMPS 1900, що працює на частоті 1900 МГц, глобальної системи мобільного зв'язку GSM (Global System for Mobile) і CDMA.  Система GSM схожа на D-AMPS 1900 тим, що вона також заснована на застосуванні методу TDMA, тоді як в CDMA використовується абсолютно інша технологія доступу.

Основна перевага системи PCS полягає в тому, що метод TDMA можна модифікувати таким чином, що в певний період часу підтримуватимуться не три, а два виклики. У цьому режимі тимчасові слоти можуть бути використані для підтримки цифрового каналу управління (Digital Control Channel, DCC). Результатом застосування DCC у PCS-телефонах з'явилася можливість передавати і отримувати алфавітно-цифрові повідомлення, Ця служба отримала назву SMS (Short Message Service – служба коротких повідомлень), а PCS-cумісні стільникові телефони почали виконувати функції пейджерів.

Використання методу TDMA в системах D-AMPS і GSM дозволило збільшити термін служби батарей стільникових телефонів цих систем в порівнянні з AMPS-телефонами. Головною причиною продовження життя батарей є те, що час передачі сигналу при використанні методу TDMA в більшості випадків складає одну третину від часу, що витрачається на передачу AMPS-телефонами. До економнішої витрати енергії також приводить здатність PCS-телефонів при роботі в неробочому режимі періодично перевіряти канал управління – чи немає вхідного дзвінка. Якщо в каналі управління сигнал не виявлений, телефон продовжує залишатися у «сні».

GSM. Історія створення GSM йде своїм корінням у 1980-ті роки, коли в північних країнах спостерігалося бурхливе зростання числа абонентів служб аналогових стільникових систем. Таке стрімке зростання привело до необхідності введення стандартів для цифрових стільникових систем зв'язку. На той момент часу в основі абревіатури GSM було французьке словосполучення Group Speciale Mobile, але в даний час вона отримала інше тлумачення – Global System for Mobile Communications.

Європейська версія GSM використовує смугу частот 890-925 МГц . На жаль, ця смуга частот не застосовується в Сполучених Штатах, там для GSM виділена частота 1900 МГц, на якої і працює система персонального зв'язку США. GSM є TDMA- версією системи PCS, в якій використовується цифрова технологія. Перед модуляцією даних в ній виконується стиснення мови із застосуванням змішаного кодування, внаслідок чого аналоговий сигнал перетворюється в потік двійкових цифр, що передаються із швидкістю 13 кбіт/с. Ця цифрова технологія дозволяє підключати цифрове джерело даних безпосередньо до стільникового телефону системи GSM без використання модему. Проте найбільша швидкість передачі даних  приблизно дорівнює 14,4 кбіт/с (рисунок 17.5).

Рисунок 17.5 – GSM організує дуплексний обмін, використовуючи тільки один напрям передавання у кожну мить часу

CDMA. Третьою технологією безпровідного мобільного доступу є CDMA. На відміну від AMPS і TDMA, які працюють у вузькій смузі частот, сигнали CDMA займають ширшу смугу частот. Цей спосіб передачі називається розширенням спектру радіосигналу за методом прямої послідовності (Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS) або просто методом розширення сигналу. Головна перевага методу полягає в тому, що, згідно з  теоремою Шеннона, та ж сама пропускна спроможність такого каналу зв'язку може підтримуватися при меншому рівні потужності сигналу. Тобто компоненти CDMA здатні функціонувати при використанні сигналів меншої потужності.

У CDMA розширення спектру відбувається за допомогою використання псевдовипадкового (PN) цифрового коду, що «розтягує» кожен біт. PN-сигнал отримав назву чіп-коду, в якому кожен чіп представляє біт даних, оброблений за допомогою PN-коду. Кожен передаваний біт даних спочатку додається по модулю 2 з кожним бітом PN-коду, а потім отримана послідовність розширених бітів модулюється для передачі по каналу із смугою пропускання 1,23 МГц.

На рисунку 17.6 зображений приклад процесу розтягування послідовності бітів, в якому 5-бітовий PN-код використовується для розтягування 3-бітового повідомлення. В результаті кожен біт даних передається п'ять разів, тобто одна одиниця інформації передається за одну чіп-операцію. У приймачі для отримання первинної послідовності бітів також виконується операція додавання за  модулем 2 «розтягнутих» бітів із PN-кодом. При цьому отриманий «розтягнутий» біт повинен складатися або з одних одиниць, або з одних нулів (у нашому випадку з п'яти), що дозволяє приймати і відновлювати дані, які були частково пошкоджені при передачі. Алгоритм відновлення даних дуже простий: якщо в отриманому після додавання за модулем 2 «розтягнутому» біті присутні і одиниці і нулі, то прийнятим вважається значення, яке зустрічається частіше. Наприклад, якщо в «розтягнутому» біті чотири одиниці і один нуль, прийнятим вважається значення 1.

Рисунок 17.6 – При передаванні сигналу з розширеним

спектром кожен біт складається по модулю 2 з PN – кодом

У CDMA один канал займає діапазон частот шириною 1,23 МГц. Це значно більше, ніж діапазон частот, що відводиться для каналів в системах AMPS та TDMA, та втім в CDMA в кожній комірці всі доступні діапазони частот можуть використовуватися неодноразово. Крім того, завдяки зміні PN-коду в системі CDMA можна підтримувати пропускну спроможність каналу у декілька разів більшу, ніж в системі TDMA. Згідно проведеним дослідженням, в одній комірці система CDMA може обслуговувати одночасно в 10 разів більше користувачів, ніж система TDMA, яка, у свою чергу, в 3 рази продуктивніше за систему AMPS. Випромінювана мобільними апаратами середня потужність в стільникових системах CDMA складає менше 10 мВт, це на порядок нижче за потужність, яка потрібна в системах з часовим поділом каналів TDMA.

Доступ до Інтернету. Намагаючись знайти нове застосування стільниковим телефонам, компанії-виробники розробили протокол WAP (Wireless Application Protocol – протокол додатків безпровідного зв'язку), який схожий на протокол HTML і надає абонентам можливість доступу до Інтернету. Фактично WAP є комплектом протоколів, які визначають мову сценаріїв, версію HTML, використовувану в безпровідному зв'язку служби захисту, а також інші функції. Оскільки в стільникових телефонах обмежені можливості введення даних і зберігання інформації, застосування протоколу WAP вимагає наявності шлюзу для перетворення WAP в HTML і визначення IP-адреси за наявним іменем хосту. До того ж обмежені можливості відображення інформації на дисплеї і відносно низька швидкість передачі даних (в усякому разі, в існуючих системах) призводять до того, що користуватися Інтернетом за допомогою безпровідних систем зв'язку поки що дуже незручно. Що стосується низької швидкості передачі даних, то нове покоління систем безпровідних комунікацій, безумовно, подолає обмеження сьогоднішних технологій, а от розмір екрану і кількість клавіш стільникових телефонів в найближчому майбутньому навряд чи істотно зміняться.

3G-мережі: цифрова мова і дані

Система AMPS є першим поколінням мобільних безпровідних комунікаційних служб, а TDMA і CDMA є службами другого покоління. Наприкінці 90-х років ХХ сторіччя Міжнародний союз телекомунікації (ITU) ініціював роботу над проектом 3G-мереж ( IMT-2000). Цей проект був націлений на розробку  систем безпровідного зв'язку, призначених для надання через супутники і наземні засоби доступу до Інтернету як для мобільних, так і для стаціонарних користувачів.

3G - системи є альтернативою широкосмугового доступу в Інтернет поруч з DSL-модемами і кабельними модемами. Згідно пропозиціям ITU, мережеві служби проекту IMT-2000  здійснюють підтримку всіх існуючих PSTN - служб, служб передачі мовних повідомлень, таких як  SMS, а також служб високошвидкісної передачі мультимедійної інформації. У 2004 році з’явилася перша  3G - система,  яка дозволила користувачам, знаходячись в будинку або офісі, подорожувати    по Web із швидкістю 2 Мбіт/с, а будучи пасажиром транспортного засобу, приймати і відправляти інформацію із швидкістю 144 кбіт/с. У стільникових мережах 2G застосований принцип комутації каналів, тоді як в основу роботи мереж 3G покладений принцип комутації пакетів. Саме тому мережі 3G забезпечують можливість ефективнішого застосування ресурсів і гнучкішого управління трафіком (як голосовим, так і неголосовим). У Японії перші стільникові мережі третього покоління були запроваджені в  експлуатацією ще в 2001 році. Комерційна експлуатація перших мереж 3G в країнах Західної Європи почалася в 2003-2005 роках.

У зоні дії однієї комірки UMTS (Universal Моbile Тelecommunication System – універсальна система мобільного зв'язку) - одного із стандартів стільникового зв'язку третього покоління 3G,  можуть одночасно розмовляти до 80 абонентів, тоді як одна комірка GSМ здатна одночасно обслуговувати не більше 15-16 абонентів, при зниженні якості звуку і повної відсутністі трафіку GРRS/ЕDGЕ.

UMТS дозволяє підвищити ефективність застосування займаного оператором частотного спектру приблизно в 5 разів в порівнянні з GSМ. Послуги UMТS: голосові виклики, відеодзвінки, відеопошта, SMS на номери фіксованого зв'язку, MMS-повідомлення, швидкісний доступ в Інтернет - 3,6 Мбіт/с, роумінг.

При цьому технологія НSPDA (High Speed Downlink Раскеt Ассеss), стандарт 3,5G (пакети у вхідному потоці), вже зараз забезпечує швидкість передачі даних на рівні 1,8 - 3,6 Мбіт/с, що співставно з характеристиками ліній стаціонарної телефонної мережі (із застосуванням технологій хDSL). У перспективі швидкість передачі даних в мережах НSPDA може бути збільшена до 14,4 Мбіт/с. Технологія НSUPA (High Speed Uplink Раскеt Ассеss), стандарт 3,75G (пакети у вихідному потоці), може передавати трафік із швидкістю 5,6 Мбіт/с і впритул наблизилася до мобільного зв'язку 4G, що базований на ІР. Порівняльні характеристики стільникових технологій наведені в таблиці 17.1.

Таблиця 17.1 –  Порівняння стільникових мереж

¹ В залежності від конкретних ринків.

² В залежності від характеристик бездротового пристрою.

4G-мережі. Міжнародна спілка телекомунікацій та 4G Alliance  визначають технологію 4G як майбутнє технологій безпровідної телекомунікації, яка дозволятиме досягати швидкості передачі даних до 1 Гбіт/с в умовах стаціонарного застосування й до 100 Мбіт/с в умовах обміну даними з мобільними пристроями доступу, що рухаються зі швидкістю  до 60 км/год. Це в 50 раз швидше, ніж у мережах WCDMA для мобільного приймача та у 10 разів швидше, ніж у дротовому широкосмуговому Інтернет-сполученні для стаціонарних приймачів. Мережі 4G також IP-based, що надає їм більшої ефективності. Технологія 4G дозволить абонентам дивитися багатоканальні телетрансляції високої чіткості та керувати  побутовою технікою за допомоги мобільного пристрою, здійснювати дешеві міжміські телефонні дзвінки. 4G-мережі дозволять  запускати на стільникових телефонах принципіально нові застосування, у тому числі HDTV, розважальне телебачення та онлайн-ігри з великою кількістю учасників (multiplayer), а також зробить можливим скачування за декілька секунд великих обсягів інформації.

Long Term Evolution (LTE) – назва мобільного протоколу передачі даних. Проект LTE є стандартом по вдосконаленню технологій CDMA, UMTS. Швидкість передачі даних за стандартом  LTE в теорії сягає 326,4 Мбіт/с (download), та 172,8 Мбіт/с на відправляння (upload). Радіус дії базової станції LTE може бути різним. Зазвичай – це приблизно 5 км, але при необхідності він може складати до 30 км чи навіть 100 км (при достатньому піднятті антени). Дзвінок або сеанс передавання даних, ініцийований в зоні покриття LTE, технічно може бути переданий без розриву у мережу 3G (WCDMA), CDMA2000 або у GSM/GPRS/EDGE. 

Основна відмінність мереж четвертого покоління від третього, постає в тому, що технологія 4G повністю грунтуеться на протоколах пакетного передавання даних, в той час як 3G з'єднує в собі передачу мовного трафіку и «пакетів». Для «голоса» в 4G передбачена технологія VoIP, що дозволяє здійснювати голосові дзвінки, застосовуючи швидку «пакетну» передачу даних.

Тепер, коли є уявлення про те, як розвиватимуться системи безпровідного зв'язку, що підтримують як мобільність користувача, так і передачу даних з високою швидкістю,  можемо розглянути принципи роботи і використання безпровідних локальних мереж.

17.2  Безпровідні локальні мережі

У зв'язку із зростанням мережі Інтернет і все більш широким використанням електронної пошти, а також зростаючою потребою в мобільності у бізнесменів, чиновників і учених безпровідні локальні мережі почали розглядатися вже не як продукт, що займає вузьку нішу в різноманітному  світі мереж, а як конкурентоспроможне рішення, яке  відповідає більшості вимог, що висуваються.

Безпровідні локальні мережі з’явились в середині 1980-х років, коли для роботи в неліцензованих смугах частот було розроблено декілька приватних систем. В 2000 році IEEE створив стандарт 802.11 для безпровідних локальних мереж,який визначає наступні методи доступу: застосування інфрачервоного випромінювання, розширення спектру із стрибкоподібною перебудовою частоти (Frequency-Hopping Spread Spectrum, FHSS) та розширення спектру радіосигналу за методом прямої послідовності (DSSS). Використання цих методів уможливлювало передавання даних зі швидкістю 1 або 2 Мбіт/с. Наступний стандарт 802.11b з використанням DSSS діяв на швидкостях  5,5 та 11 Мбіт/с. У другому варіанті стандарту, під назвою 802.11а,  з методом модуляції OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing), збільшено швидкість передачі до 54 Мбіт/с. Сьогодні широко використовуються продукти, відповідні до стандарту IEEE 802.11n, вони функціонують в районі частот 2,4 ГГц та 5 ГГц зі швидкістю 300 Мбіт/с.

Методи передавання сигналу 

У безпровідній локальній мережі, відповідній стандартам IEEE, підтримується один з чотирьох методів передачі сигналу – FHSS, DSSS, OFDM або через інфрачервоний канал. Інфрачервоне випромінювання застосовується при передачі сигналу на відносно короткі відстані, тому такі мережі не мають широкого розповсюдження. Методи широкосмугової передачі FHSS і DSSS спочатку розроблялися для військових відомств, оскільки дозволяли підтримувати стійкий зв'язок навіть при активних перешкодах з боку супротивника.

Перший метод формування широкосмугового сигналу – метод частотних стрибків (Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS). Весь виділений діапазон частот розбивається на 79 піддіапазонів. Передавач постійно переходить з одного піддіапазону на іншій: наприклад, перший біт передається в першому піддіапазоні, другий – в 12, третій – в 7, четвертий – в 53 і так далі. Ясно, що не знаючи послідовності і частоти перемикання діапазонів, сигнал прийняти неможливо. Кожна пара приймач – передавач повинна працювати на узгодженій послідовності піддіапазонів. Якщо в одній смузі одночасно працюють декілька передавачів з різними послідовностями перемикання піддіапазонів, то вони  не заважатимуть один одному. Принцип методу FHSS проілюстрований на рисунку 17.7. В передавачі і приймачі повинні виконуватися однакові алгоритми зміни частот. Перш ніж передавач стрибкоподібно переходить на нову частоту, попередня частота використовується протягом відносно короткого проміжку часу, саме ця обставина мінімізує дію активних перешкод. Метод FHSS дозволяє долати проблеми, що виникають не тільки у військовій,  але і в цивільній сфері, - при використанні вузької смуги частот є вірогідність, що який-небудь пристрій випромінюватиме перешкоди саме в цьому діапазоні.

Рисунок 17.7 – Завдяки застосуванню методу частотних

стрибків мінімізовано вплив стороннього електромагнітного

 випромінювання

Інший спосіб називається методом прямої послідовності (Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS). У кожний блок даних вбудовуються порожні біти (з псевдовипадковими – шумоподібними – значеннями). Після кожного інформаційного біта додається  своя кількість порожніх бітів. Отримувані послідовності бітів в DSSS називаються чіпами. Кожний чіп потім передається на своїй частоті (IEEE 802.11 визначає для DSSS 11 частот-носіїв). Відновлення сигналу здійснюється за допомогою спеціального процесора, що виділяє дані з шуму за допомогою корелятора. Раніш, при обговоренні технології CDMA, ми розглядали метод DSSS, в якому для «розтягування» сигналу по діапазону частот каналу використовувався псевдовипадковий PN-код. У приймачі для відновлення первинних даних застосовувався той же PN-код. Згідно зі стандартом IEEE 802.11, перед модуляцією передаваного сигналу,  кожен біт даних за допомогою 11-бітового коду Баркера «розтягується» в групу, що складається з 11 біт. У приймачі виконується демодуляція сигналу з подальшим додаванням по модулю 2 11-бітової групи та PN-коду і визначенням значення, що найчастіше зустрічається. Наприклад, якщо після демодуляції і додавання по модулю 2 отримана 11-бітова група 11011111101, біти, що мають значення 0, розглядатимуться як помилкові, а прийнятим вважатиметься значення 1.

Третім методом передачі сигналу, який застосовується в безпровідних локальних мережах за стандартами IEEE, є модуляція OFDM. Групи бітів модулюються з використанням ряду підканалів (рисунок 17.8).

Рисунок 17.8 – За умови ущільнення з ортогональним

частотним розділенням каналів (OFDM) всі підканали є

незалежними один від одного

Оскільки кожен підканал не залежить від інших підканалів, передача є ортогональною. Метод OFDM закладений в основу стандарту IEEE 802.11a, який визначає використання 48 підканалів і 4 контрольних тональних сигналів в кожному каналі.

Типи мереж. Стандартом IEEE 802.11 визначено два типи мереж - тимчасові (ad hoc) і постійні (infrastructure). Тимчасові мережі можуть бути створені безпосередньо під час сеансу зв'язку, що дозволяє двом і більше клієнтам спілкуватися один з одним. На рисунку 17.9, а продемонстрований приклад безпровідної локальної мережі, створеної під час сеансу зв'язку. У мережах другого типу, регламентованого стандартом IEEE, для зв'язку між клієнтами передбачається використання точки доступу. Безпровідна локальна мережа цього типу схематично представлена на рисунку 17.9, 6.

Точку доступу можна розглядати як міст, що з'єднує мобільного клієнта із звичайною локальною мережею. Для кожного мобільного клієнта призначена 16-річна шестизначна МАС-адреса, аналогічна МАС-адресі, яка є у кожного мережного інтерфейсу звичайного хосту. Користуючись таблицею маршрутизації (порт-адреса), в яку занесені МАС-адреси мобільних клієнтів і хостів звичайних мереж, програмне забезпечення точки доступу визначає, які дані можна передати мобільному клієнтові.

Набори служб безпровідних локальних мереж. Як і більшість інших мереж, безпровідна локальна мережа повинна мати ідентифікатор. При використанні єдиної точки доступу він називається базовим ідентифікатором (Basic Service Set, BSS) і, зазвичай, є МАС-адреса точки доступу, яка передається кожному мобільному клієнтові при встановленні зв'язку.

Рисунок 17.9 – Два типи безпровідних мереж: а - тимчасова;

б – постійна

Якщо в будівлі є декілька точок доступу, кожна з них має свій BSS-ідентифікатор і функціонує незалежно від інших. Для того, щоб клієнти могли переміщуватися від однієї точки доступу до іншої, використовується розширений ідентифікатор (Extended Service Set, ESS). При формуванні набору ESS виконується конфігурація двох або більше точок доступу до мережі з однаков… Продолжение »