Беспроводная связь — Обзор

Беспроводная связь предполагает передачу информации на расстоянии без помощи проводов, кабелей или любых других форм электрических проводников.

Беспроводная связь — это широкий термин, который включает в себя все процедуры и формы подключения и связи между двумя или более устройствами с использованием беспроводного сигнала с помощью технологий и устройств беспроводной связи.

Особенности беспроводной связи

Эволюция беспроводных технологий принесла много усовершенствований с ее эффективными функциями.

• Расстояние передачи может составлять от нескольких метров (например, пульт дистанционного управления телевизора) до тысяч километров (например, радиосвязь).

• Беспроводная связь может использоваться для сотовой телефонии, беспроводного доступа в Интернет, беспроводной домашней сети и так далее.

• Другие примеры применения технологии беспроводной радиосвязи включают устройства GPS, устройства открывания гаражных ворот, беспроводные компьютерные мыши, клавиатуры и гарнитуры, наушники, радиоприемники, спутниковое телевидение, вещательное телевидение и беспроводные телефоны.

Расстояние передачи может составлять от нескольких метров (например, пульт дистанционного управления телевизора) до тысяч километров (например, радиосвязь).

Беспроводная связь может использоваться для сотовой телефонии, беспроводного доступа в Интернет, беспроводной домашней сети и так далее.

Другие примеры применения технологии беспроводной радиосвязи включают устройства GPS, устройства открывания гаражных ворот, беспроводные компьютерные мыши, клавиатуры и гарнитуры, наушники, радиоприемники, спутниковое телевидение, вещательное телевидение и беспроводные телефоны.

Беспроводная связь — преимущества

Беспроводная связь предполагает передачу информации без физического соединения между двумя или более точками. Из-за отсутствия какой-либо «физической инфраструктуры» беспроводная связь имеет определенные преимущества. Это часто включает в себя сокращение расстояния или пространства.

Беспроводная связь имеет несколько преимуществ; наиболее важные из них обсуждаются ниже —

Экономическая эффективность

Проводная связь влечет за собой использование соединительных проводов. В беспроводных сетях связь не требует сложной физической инфраструктуры или методов обслуживания. Следовательно стоимость уменьшена.

Пример. Любая компания, предоставляющая услуги беспроводной связи, не несет больших расходов и, как следствие, может дешево взимать плату за свою клиентскую плату.

гибкость

Беспроводная связь позволяет людям общаться независимо от их местоположения. Для передачи и получения сообщений не обязательно находиться в офисе или телефонной будке.

Шахтеры в малонаселенных районах могут полагаться на спутниковые телефоны, чтобы позвонить своим близким, и, таким образом, помочь улучшить их общее благосостояние, поддерживая их связь с людьми, которые для них наиболее значимы.

удобство

Устройства беспроводной связи, такие как мобильные телефоны, довольно просты и поэтому позволяют использовать их всем, где бы они ни находились. Нет необходимости физически связывать что-либо для получения или передачи сообщений.

Пример — Услуги беспроводной связи также можно увидеть в интернет-технологиях, таких как Wi-Fi. Без сетевых кабелей, которые мешают движению, теперь мы можем подключиться практически к любому, где угодно и когда угодно.

скорость

Улучшения также можно увидеть в скорости. Сетевое подключение или доступность были значительно улучшены в точности и скорости.

Пример . Беспроводной пульт дистанционного управления может управлять системой быстрее, чем проводной. Беспроводное управление машиной может легко прекратить ее работу, если что-то пойдет не так, в то время как прямое управление не может действовать так быстро.

доступность

Беспроводная технология обеспечивает легкий доступ, поскольку удаленные районы, где линии заземления не могут быть правильно проложены, легко подключаются к сети.

Пример. В сельской местности онлайн-образование теперь возможно. Педагогам больше не нужно ездить в отдаленные районы, чтобы преподавать уроки. Благодаря прямой трансляции их образовательных модулей.

Постоянное подключение

Постоянная связь также гарантирует, что люди могут реагировать на чрезвычайные ситуации относительно быстро.

Пример . Беспроводной мобильный телефон может обеспечить вам постоянную связь, даже если вы перемещаетесь с места на место или во время путешествия, тогда как проводная наземная линия связи не может.

Условия в мобильной телефонии

Среди различных терминов, используемых в мобильной телефонии, здесь будут обсуждаться наиболее используемые.

Мобильная станция (MS) — мобильная станция (MS) передает информацию пользователю и изменяет ее в протоколах передачи радиоинтерфейса для связи с BSS. Пользовательская информация обменивается данными с MS через микрофон и динамик для речи, клавиатуру и дисплей для обмена короткими сообщениями и кабельное соединение для других терминалов данных. Мобильная станция имеет два элемента: «Мобильное оборудование» (ME) и «Модуль идентификации абонента» (SIM).

Мобильное оборудование (ME) — ME — это аппаратное обеспечение, которое клиент приобретает у производителя оборудования. Аппаратная часть содержит все компоненты, необходимые для реализации протоколов для взаимодействия с пользователем и радиоинтерфейса с базовыми станциями.

Модуль идентификации абонента (SIM-карта) — это смарт-карта, выпускаемая при подписке для определения характеристик пользователя, таких как адрес и тип услуги. Звонки в GSM направляются на SIM-карту, а не на терминал.

SMS также хранятся на SIM-карте. Он несет личную информацию каждого пользователя, что позволяет использовать несколько полезных приложений.

Базовая станция (BS) — Базовая станция передает и принимает пользовательские данные. Когда мобильное устройство отвечает только за передачу и прием данных своего пользователя, базовая станция способна обрабатывать вызовы нескольких абонентов одновременно.

Базовая приемопередающая станция (BTS) — передача пользовательских данных происходит между мобильным телефоном и базовой станцией (BS) через базовую приемопередающую станцию. Приемопередатчик — это схема, которая передает и принимает, то есть выполняет обе функции.

Центр коммутации мобильной связи (MSC) — MSC — это аппаратная часть беспроводного коммутатора, которая может связываться с коммутаторами PSTN с использованием протокола Системы сигнализации 7 (SS7), а также с другими MSC в зоне покрытия поставщика услуг. MSC также обеспечивает связь с другими проводными и беспроводными сетями, а также поддержку регистрации и обслуживания соединения с мобильными станциями.

Следующее изображение иллюстрирует части различных подсистем. HLR, VLR, EIR и AuC являются подсистемами сетевой подсистемы.

Каналы — это диапазон частот, выделенных конкретной службе или системам.

Канал управления — радиоканал, используемый для передачи настройки вызова, запроса вызова, инициирования вызова и других целей маяка или управления.

Прямой канал управления (FCC) — радиоканал, используемый для передачи информации с базовой станции на мобильную связь.

Обратный канал (RC) — радиоканал, используемый для передачи информации с мобильного телефона на базовую станцию.

Голосовой канал (VC) — радиоканал, используемый для передачи голоса или данных.

Передача обслуживания — определяется как передача вызова с канала или базовой станции на другую базовую станцию.

Roamer — мобильная станция, которая работает в зоне обслуживания, отличной от той, на которую была подписана услуга

Приемопередатчик — устройство, способное одновременно передавать и принимать радиосигналы.

Беспроводная связь — множественный доступ

Схемы множественного доступа используются, чтобы позволить многим мобильным пользователям одновременно использовать ограниченное количество радиоспектра.

Методы множественного доступа

В системах беспроводной связи часто желательно позволить абоненту одновременно отправлять информацию с мобильной станции на базовую станцию, одновременно принимая информацию от базовой станции на мобильную станцию.

Сотовая система делит любую данную область на ячейки, где мобильное устройство в каждой ячейке связывается с базовой станцией. Основная цель при разработке системы сотовой связи состоит в том, чтобы иметь возможность увеличить пропускную способность канала , т. Е. Обрабатывать как можно больше вызовов в данной полосе пропускания с достаточным уровнем качества обслуживания.

Есть несколько разных способов разрешить доступ к каналу. Это включает в основном следующее —

• Множественный доступ с частотным разделением каналов (FDMA)
• Множественный доступ с временным разделением (TDMA)
• Множественный доступ с кодовым разделением (CDMA)
• Множественный доступ с пространственным разделением (SDMA)

В зависимости от того, как доступная полоса пропускания выделяется пользователям, эти методы могут быть классифицированы как узкополосные и широкополосные системы.

Узкополосные системы

Системы, работающие с каналами, существенно более узкими, чем полоса когерентности, называются узкополосными системами. Узкополосная TDMA позволяет пользователям использовать один и тот же канал, но выделяет уникальный временной интервал каждому пользователю в канале, таким образом разделяя небольшое количество пользователей во времени на одном канале.

Широкополосные системы

В широкополосных системах ширина полосы пропускания одного канала намного больше, чем ширина полосы когерентности канала. Таким образом, замирание из-за многолучевого распространения не оказывает значительного влияния на принимаемый сигнал в широкополосном канале, а частотно-избирательные замирания происходят только в небольшой части полосы пропускания сигнала.

Множественный доступ с частотным разделением каналов (FDMA)

FDMA — это базовая технология для современных услуг мобильной связи. Особенности FDMA заключаются в следующем.

• FDMA выделяет разные поддиапазоны частот каждому отдельному пользователю для доступа к сети.
• Если FDMA не используется, канал остается свободным, вместо того, чтобы выделять его другим пользователям.
• FDMA реализован в узкополосных системах и является менее сложным, чем TDMA.
• Здесь проводится жесткая фильтрация, чтобы уменьшить помехи в соседнем канале.
• Базовая станция BS и мобильная станция MS передают и принимают одновременно и непрерывно в FDMA.

Множественный доступ с временным разделением (TDMA)

В тех случаях, когда непрерывная передача не требуется, вместо FDMA используется TDMA. Особенности TDMA включают следующее.

• TDMA разделяет частоту одной несущей с несколькими пользователями, где каждый пользователь использует непересекающиеся временные интервалы.
• Передача данных в TDMA не является непрерывной, но происходит пакетами. Следовательно, процесс передачи проще.
• TDMA использует разные временные интервалы для передачи и приема, поэтому дуплексеры не требуются.
• Преимущество TDMA состоит в том, что можно распределять разное количество временных интервалов на кадр для разных пользователей.
• Пропускная способность может предоставляться различным пользователям по запросу путем объединения или переназначения временного интервала на основе приоритета.

Множественный доступ с кодовым разделением (CDMA)

Метод множественного доступа с кодовым разделением является примером множественного доступа, когда несколько передатчиков используют один канал для одновременной отправки информации. Его особенности заключаются в следующем.

• В CDMA каждый пользователь использует весь доступный спектр вместо того, чтобы выделяться отдельной частотой.
• CDMA очень рекомендуется для передачи голоса и данных.
• Хотя несколько кодов занимают один и тот же канал в CDMA, пользователи, имеющие один и тот же код, могут связываться друг с другом.
• CDMA предлагает больше возможностей воздушного пространства, чем TDMA.
• Передача между базовыми станциями очень хорошо справляется CDMA.

Множественный доступ с пространственным разделением (SDMA)

Многостанционный доступ с пространственным разделением или множественный доступ с пространственным разделением — это метод, который представляет собой архитектуру MIMO (множественный вход с множеством выходов) и используется в основном в беспроводной и спутниковой связи. Он имеет следующие особенности.

• Все пользователи могут общаться одновременно, используя один и тот же канал.
• SDMA полностью свободен от помех.
• Один спутник может связываться с большим количеством спутниковых приемников с одинаковой частотой.
• Используются направленные антенны точечного луча, и, следовательно, базовая станция в SDMA может отслеживать движущегося пользователя.
• Управляет излучаемой энергией для каждого пользователя в космосе.

Распространение спектра множественного доступа

Множественный доступ с расширенным спектром (SSMA) использует сигналы с шириной полосы пропускания, величина которой превышает минимальную требуемую ширину полосы РЧ.

Существует два основных типа методов множественного доступа с расширенным спектром:

• Частотно-скачкообразный расширенный спектр (FHSS)
• Прямой расширенный спектр последовательности (DSSS)

Спектр со скачкообразной перестройкой частоты (FHSS)

Это цифровая система множественного доступа, в которой несущие частоты отдельных пользователей изменяются псевдослучайным образом в пределах широкополосного канала. Цифровые данные разбиваются на пакеты однородного размера, которые затем передаются на разных несущих частотах.

Спектр с прямой последовательностью (DSSS)

Это наиболее часто используемая технология для CDMA. В DS-SS сигнал сообщения умножается на псевдослучайный код шума. Каждому пользователю присваивается его собственное кодовое слово, которое ортогонально к кодам других пользователей, и для обнаружения пользователя приемник должен знать кодовое слово, используемое передатчиком.

Комбинационные последовательности, называемые гибридными , также используются в качестве другого типа расширенного спектра. Прыжок во времени также является другим типом, который редко упоминается.

Поскольку многие пользователи могут использовать одну и ту же полосу частот расширенного спектра, не мешая друг другу, системы с расширенным спектром становятся эффективными в полосе пропускания в многопользовательской среде.

Характеристики канала

Беспроводной канал подвержен различным помехам передачи, таким как потери в тракте, помехи и блокировки . Эти факторы ограничивают диапазон, скорость передачи данных и надежность беспроводной передачи.

Типы путей

Степень, в которой эти факторы влияют на передачу, зависит от условий окружающей среды и мобильности передатчика и приемника. Путь, по которому следуют сигналы, чтобы добраться до приемника, бывают двух типов, таких как —

Прямой путь

Переданный сигнал, когда он достигает приемника напрямую, может называться прямым путем, а представленные компоненты, присутствующие в сигнале, называются компонентами прямого пути .

Multi-путь

Переданный сигнал, когда он достигает приемника, через различные направления, испытывающие различные явления, такой путь называется многолучевым, а компоненты передаваемого сигнала называются многолучевыми компонентами .

Они отражаются, дифрагируются и рассеиваются окружающей средой и поступают в приемник со смещением по амплитуде, частоте и фазе относительно прямой составляющей пути.

Характеристики беспроводного канала

Наиболее важными характеристиками беспроводного канала являются —

• Потеря пути
• замирание
• интерференция
• Доплеровский сдвиг

В следующих разделах мы обсудим эти характеристики канала по одному.

Потеря пути

Потери на трассе могут быть выражены как отношение мощности передаваемого сигнала к мощности того же сигнала, принятого приемником на данном пути. Это функция расстояния распространения.

• Оценка потерь на пути очень важна для проектирования и развертывания сетей беспроводной связи.

• Потери на трассе зависят от ряда факторов, таких как используемая радиочастота и характер местности.

• Модель распространения в свободном пространстве — это простейшая модель потерь в тракте, в которой существует сигнал прямого пути между передатчиком и приемником, без ослабления в атмосфере или многолучевых компонентов.

Оценка потерь на пути очень важна для проектирования и развертывания сетей беспроводной связи.

Потери на трассе зависят от ряда факторов, таких как используемая радиочастота и характер местности.

Модель распространения в свободном пространстве — это простейшая модель потерь в тракте, в которой существует сигнал прямого пути между передатчиком и приемником, без ослабления в атмосфере или многолучевых компонентов.

В этой модели соотношение между передаваемой мощностью P _t и принимаемой мощностью P _r определяется выражением

$$ P_ {r} = P_ {t} G_ {t} G_ {r} (\ frac {\ lambda} {4 \ Pi d}) ^ 2 $$

куда

• G _t — усиление антенны передатчика

• G _r — усиление антенны приемника.

• d — расстояние между передатчиком и приемником.

• λ — длина волны сигнала

G _t — усиление антенны передатчика

G _r — усиление антенны приемника.

d — расстояние между передатчиком и приемником.

λ — длина волны сигнала

Двусторонняя модель, также называемая моделью двух путей, является широко используемой моделью потери пути. Модель свободного пространства, описанная выше, предполагает, что существует только один единственный путь от передатчика к приемнику.

В действительности, сигнал достигает приемника несколькими путями. Модель двух путей пытается охватить это явление. Модель предполагает, что сигнал достигает приемника по двум путям, один из которых находится на линии прямой видимости, а другой — на пути, по которому принимается отраженная волна.

Согласно модели с двумя путями, полученная мощность определяется как

$$ P_ {r} = P_ {t} G_ {t} G_ {r} (\ frac {h_ {t} h_ {r}} {d ^ 2}) ^ 2 $$

куда

• p _t — передаваемая мощность

• G _t представляет усиление антенны на передатчике

• G _r представляет усиление антенны на приемнике

• d — расстояние между передатчиком и приемником.

• h _t — высота передатчика

• h _r — высота приемника

p _t — передаваемая мощность

G _t представляет усиление антенны на передатчике

G _r представляет усиление антенны на приемнике

d — расстояние между передатчиком и приемником.

h _t — высота передатчика

h _r — высота приемника

замирание

Затухание относится к колебаниям уровня сигнала при его приеме на приемнике. Выцветание можно классифицировать на два типа —

• Быстрое затухание / мелкомасштабное затухание и
• Медленное угасание / крупномасштабное угасание

Быстрое замирание относится к быстрым флуктуациям амплитудных, фазовых или многолучевых задержек принимаемого сигнала из-за помех между несколькими версиями одного и того же передаваемого сигнала, поступающего в приемник в несколько разные моменты времени.

Время между приемом первой версии сигнала и последнего отраженного сигнала называется разбросом задержки . Многолучевое распространение передаваемого сигнала, которое вызывает быстрое замирание, обусловлено тремя механизмами распространения, а именно:

• отражение
• дифракция
• рассеивающий

Множество трактов сигнала могут иногда добавляться конструктивно или иногда разрушительно в приемнике, вызывая изменение уровня мощности принимаемого сигнала. Говорят, что принятая единичная огибающая сигнала быстрого затухания следует распределению Рэлея, чтобы увидеть, нет ли пути прямой видимости между передатчиком и приемником.

Медленное угасание

Само название Slow Fading само по себе подразумевает, что сигнал затухает медленно. Особенности медленного замирания приведены ниже.

• Медленное замирание происходит, когда объекты, которые частично поглощают передачу, находятся между передатчиком и приемником.

• Медленное замирание называется так, потому что длительность замирания может длиться несколько секунд или минут.

• Медленное замирание может происходить, когда приемник находится внутри здания, а радиоволна должна проходить через стены здания или когда приемник временно экранирован от передатчика зданием. Препятствующие объекты вызывают случайное изменение мощности принимаемого сигнала.

• Медленное замирание может привести к изменению мощности принимаемого сигнала, хотя расстояние между передатчиком и приемником остается неизменным.

• Медленное затухание также называют затенением теней, поскольку объекты, которые вызывают затухание, которые могут быть большими зданиями или другими структурами, блокируют прямой путь передачи от передатчика к приемнику.

Медленное замирание происходит, когда объекты, которые частично поглощают передачу, находятся между передатчиком и приемником.

Медленное замирание называется так, потому что длительность замирания может длиться несколько секунд или минут.

Медленное замирание может происходить, когда приемник находится внутри здания, а радиоволна должна проходить через стены здания или когда приемник временно экранирован от передатчика зданием. Препятствующие объекты вызывают случайное изменение мощности принимаемого сигнала.

Медленное замирание может привести к изменению мощности принимаемого сигнала, хотя расстояние между передатчиком и приемником остается неизменным.

Медленное затухание также называют затенением теней, поскольку объекты, которые вызывают затухание, которые могут быть большими зданиями или другими структурами, блокируют прямой путь передачи от передатчика к приемнику.

интерференция

Беспроводные передачи должны противостоять помехам от самых разных источников. Две основные формы помех —

• Помехи в соседнем канале и
• Помехи в канале.

В случае помех в соседнем канале сигналы на соседних частотах имеют компоненты вне своих выделенных диапазонов, и эти компоненты могут мешать текущей передаче на соседних частотах. Этого можно избежать путем осторожного введения защитных полос между распределенными частотными диапазонами.

Помехи в совмещенном канале , иногда также называемые узкополосными помехами , возникают из-за того, что другие соседние системы используют ту же частоту передачи.

Межсимвольная помеха — это другой тип помехи, где искажение в принятом сигнале вызвано временным расширением и последующим перекрытием отдельных импульсов в сигнале.

Адаптивное выравнивание является широко используемым методом борьбы с межсимвольными помехами. Это включает в себя сбор рассеянной энергии символа в его первоначальный временной интервал. Сложные алгоритмы цифровой обработки используются в процессе выравнивания.

Беспроводная связь — TCP / IP

Исходный протокол TCP / IP был определен как четыре уровня программного обеспечения, построенных на аппаратном обеспечении. Однако сегодня TCP / IP рассматривается как пятиуровневая модель с именами, подобными уровням в модели OSI.

Сравнение между OSI и TCP / IP Suite

Когда мы сравниваем две модели, мы обнаруживаем, что в протоколе TCP / IP отсутствуют два уровня, сеанс и представление. Прикладной уровень в комплекте обычно считается комбинацией трех уровней в модели OSI.

Модель OSI определяет, какие функции принадлежат каждому из его уровней, но уровни набора протоколов TCP / IP содержат относительно независимые протоколы, которые можно смешивать и сопоставлять в зависимости от потребностей системы. Термин «иерархический» означает, что каждый протокол верхнего уровня поддерживается одним или несколькими протоколами нижнего уровня.

Слои в наборе TCP / IP

Четыре уровня модели TCP / IP — это уровень хост-сеть, интернет / сетевой уровень, транспортный уровень и прикладной уровень. Назначение каждого уровня в наборе протоколов TCP / IP подробно описано ниже.

Изображение выше представляет уровни набора протоколов TCP / IP.

Физический слой

TCP / IP не определяет какой-либо конкретный протокол для физического уровня. Он поддерживает все стандартные и проприетарные протоколы.

• На этом уровне связь происходит между двумя прыжками или узлами, либо компьютером, либо маршрутизатором. Единица связи — один бит .

• Когда соединение установлено между двумя узлами, поток битов течет между ними. Физический уровень, однако, обрабатывает каждый бит индивидуально.

На этом уровне связь происходит между двумя прыжками или узлами, либо компьютером, либо маршрутизатором. Единица связи — один бит .

Когда соединение установлено между двумя узлами, поток битов течет между ними. Физический уровень, однако, обрабатывает каждый бит индивидуально.

Ответственность физического уровня, в дополнение к доставке битов, совпадает с тем, что упоминалось для физического уровня модели OSI, но в основном зависит от базовых технологий, обеспечивающих связи.

Канальный уровень

TCP / IP также не определяет какой-либо конкретный протокол для канального уровня. Он поддерживает все стандартные и проприетарные протоколы.

• На этом уровне также происходит связь между двумя прыжками или узлами. Единицей связи, однако, является пакет, называемый кадром .

• Кадр — это пакет, который инкапсулирует данные, полученные от сетевого уровня, с добавленным заголовком и иногда трейлером.

• Голова, помимо другой информации связи, включает в себя источник и назначение кадра.

• Адрес назначения необходим для определения правильного получателя кадра, поскольку многие узлы могли быть подключены к ссылке.

• Адрес источника необходим для возможного ответа или подтверждения, как того требуют некоторые протоколы.

На этом уровне также происходит связь между двумя прыжками или узлами. Единицей связи, однако, является пакет, называемый кадром .

Кадр — это пакет, который инкапсулирует данные, полученные от сетевого уровня, с добавленным заголовком и иногда трейлером.

Голова, помимо другой информации связи, включает в себя источник и назначение кадра.

Адрес назначения необходим для определения правильного получателя кадра, поскольку многие узлы могли быть подключены к ссылке.

Адрес источника необходим для возможного ответа или подтверждения, как того требуют некоторые протоколы.

Протоколы LAN, Packet Radio и точка-точка поддерживаются на этом уровне.

Сетевой уровень

На сетевом уровне TCP / IP поддерживает интернет-протокол (IP). Интернет-протокол (IP) — это механизм передачи, используемый протоколами TCP / IP.

• IP передает данные в пакетах, называемых датаграммами , каждый из которых передается отдельно.
• Датаграммы могут перемещаться по разным маршрутам и могут поступать не по порядку или дублироваться.

IP не отслеживает маршруты и не имеет возможности переупорядочивать дейтаграммы после их прибытия в пункт назначения.

Транспортный уровень

Существует основное различие между транспортным уровнем и сетевым уровнем. Хотя все узлы в сети должны иметь сетевой уровень, только два конечных компьютера должны иметь транспортный уровень.

• Сетевой уровень отвечает за отправку отдельных дейтаграмм с компьютера A на компьютер B; Транспортный уровень отвечает за доставку всего сообщения, которое называется сегментом , от A до B.

• Сегмент может состоять из нескольких или десятков дейтаграмм . Сегменты должны быть разбиты на дейтаграммы, и каждая дейтаграмма должна быть доставлена ​​на сетевой уровень для передачи.

• Поскольку Интернет определяет разные маршруты для каждой дейтаграммы, дейтаграммы могут поступать не по порядку и могут быть потеряны.

• Транспортный уровень на компьютере B должен дождаться прибытия всех этих дейтаграмм, собрать их и сделать из них сегмент.

Сетевой уровень отвечает за отправку отдельных дейтаграмм с компьютера A на компьютер B; Транспортный уровень отвечает за доставку всего сообщения, которое называется сегментом , от A до B.

Сегмент может состоять из нескольких или десятков дейтаграмм . Сегменты должны быть разбиты на дейтаграммы, и каждая дейтаграмма должна быть доставлена ​​на сетевой уровень для передачи.

Поскольку Интернет определяет разные маршруты для каждой дейтаграммы, дейтаграммы могут поступать не по порядку и могут быть потеряны.

Транспортный уровень на компьютере B должен дождаться прибытия всех этих дейтаграмм, собрать их и сделать из них сегмент.

Традиционно транспортный уровень был представлен в наборе TCP / IP двумя протоколами: протокол пользовательских дейтаграмм (UDP) и протокол управления передачей (TCP) .

В последние несколько лет был введен новый протокол, называемый протоколом управления передачей потока (SCTP) .

Уровень приложений

Прикладной уровень в TCP / IP эквивалентен объединенному сеансовому, презентационному и прикладному уровням в модели OSI.

• Прикладной уровень позволяет пользователю получить доступ к услугам нашего частного Интернета или глобальной сети Интернет.

• Многие протоколы определены на этом уровне для предоставления таких услуг, как передача файлов электронной почты, доступ к всемирной паутине и т. Д.

• Протоколы, поддерживаемые на этом уровне: TELNET, FTP и HTTP .

Прикладной уровень позволяет пользователю получить доступ к услугам нашего частного Интернета или глобальной сети Интернет.

Многие протоколы определены на этом уровне для предоставления таких услуг, как передача файлов электронной почты, доступ к всемирной паутине и т. Д.

Протоколы, поддерживаемые на этом уровне: TELNET, FTP и HTTP .

Сотовые беспроводные сети

Сотовая сеть является базовой технологией для мобильных телефонов, персональных систем связи, беспроводных сетей и т. Д. Технология разработана для мобильного радиотелефона, чтобы заменить мощные системы передатчика / приемника. Сотовые сети используют для передачи данных более низкую мощность, меньшую дальность и большее количество передатчиков.

Особенности сотовых систем

Беспроводные сотовые системы решают проблему спектральной перегрузки и увеличивают пропускную способность пользователя. Особенности сотовых систем следующие:

• Предлагает очень высокую производительность в ограниченном спектре.

• Повторное использование радиоканала в разных ячейках.

• Разрешить фиксированное количество каналов для обслуживания произвольно большого количества пользователей путем повторного использования канала во всей зоне покрытия.

• Связь всегда между мобильным телефоном и базовой станцией (не напрямую между мобильным телефоном).

• Каждой сотовой базовой станции выделяется группа радиоканалов в пределах небольшой географической области, называемой сотой.

• Соседним ячейкам назначены разные группы каналов.

• Ограничивая зону охвата границей соты, группы каналов можно повторно использовать для покрытия разных сот.

• Держите уровни помех в допустимых пределах.

• Повторное использование частоты или планирование частоты.

• Организация беспроводной сотовой сети.

Предлагает очень высокую производительность в ограниченном спектре.

Повторное использование радиоканала в разных ячейках.

Разрешить фиксированное количество каналов для обслуживания произвольно большого количества пользователей путем повторного использования канала во всей зоне покрытия.

Связь всегда между мобильным телефоном и базовой станцией (не напрямую между мобильным телефоном).

Каждой сотовой базовой станции выделяется группа радиоканалов в пределах небольшой географической области, называемой сотой.

Соседним ячейкам назначены разные группы каналов.

Ограничивая зону охвата границей соты, группы каналов можно повторно использовать для покрытия разных сот.

Держите уровни помех в допустимых пределах.

Повторное использование частоты или планирование частоты.

Организация беспроводной сотовой сети.

Сотовая сеть состоит из нескольких передатчиков малой мощности, каждый мощностью 100 Вт или менее.

Форма Клеток

Зона покрытия сотовых сетей разделена на ячейки , каждая ячейка имеет собственную антенну для передачи сигналов. Каждая ячейка имеет свои частоты. Передача данных в сотовых сетях обслуживается передатчиком, приемником базовой станции и его блоком управления.

Форма ячеек может быть квадратной или шестиугольной —

Площадь

Квадратная ячейка имеет четырех соседей на расстоянии d и четырех на расстоянии Root 2 d

• Лучше, если все соседние антенны равноудалены
• Упрощает выбор и переключение на новую антенну

шестиугольник

Шестиугольная форма ячейки настоятельно рекомендуется для ее легкого покрытия и расчетов. Он предлагает следующие преимущества —

• Обеспечивает эквидистантные антенны
• Расстояние от центра до вершины равно длине стороны

Повторное использование частоты

Повторное использование частот — это концепция использования одних и тех же радиочастот в пределах данной области, которые разделены значительным расстоянием с минимальными помехами для установления связи.

Повторное использование частот предлагает следующие преимущества —

• Позволяет осуществлять связь внутри ячейки на заданной частоте
• Ограничивает выход энергии к соседним ячейкам
• Позволяет повторно использовать частоты в соседних ячейках
• Использует одинаковую частоту для нескольких разговоров
• От 10 до 50 частот на ячейку

Например, когда N ячеек используют одинаковое количество частот, а K — общее количество частот, используемых в системах. Затем каждую частоту ячейки рассчитывают по формулам K / N.

В Advanced Mobile Phone Services (AMPS), когда K = 395 и N = 7, частоты на соту в среднем будут 395/7 = 56. Здесь частота сот составляет 56.

Потери распространения

Распространение антенны и волн играет важную роль в сетях беспроводной связи. Антенна — это электрический проводник или система проводников, которая излучает / собирает (передает или принимает) электромагнитную энергию в / из космоса. Идеализированная изотропная антенна излучает одинаково во всех направлениях.

Механизмы распространения

Беспроводные передачи распространяются в трех режимах. Они —

• Распространение земной волны
• Распространение небесной волны
• Распространение по линии прямой видимости

Распространение земной волны следует контуру земли, в то время как распространение небесной волны использует отражение как от земли, так и от ионосферы.

Распространение в пределах прямой видимости требует, чтобы передающая и приемная антенны находились в пределах прямой видимости друг от друга. В зависимости от частоты базового сигнала следует конкретный способ распространения.

Примерами наземных и небесно-волновых коммуникаций являются радио AM и международные трансляции, такие как BBC. На частотах выше 30 МГц ни наземная волна, ни распространение небесной волны не работают, и связь осуществляется через линию прямой видимости.

Ограничения передачи

В этом разделе мы обсудим различные ограничения, которые влияют на передачу электромагнитных волн. Давайте начнем с ослабления.

ослабление

Сила сигнала падает с расстоянием по среде передачи. Степень затухания является функцией расстояния, среды передачи, а также частоты базовой передачи.

Искажение

Поскольку сигналы на разных частотах ослабляются в разной степени, сигнал, состоящий из компонентов в диапазоне частот, искажается, то есть изменяется форма принимаемого сигнала.

Стандартный метод решения этой проблемы (и восстановления первоначальной формы) заключается в усилении более высоких частот и, таким образом, выравнивании затухания в полосе частот.

рассеивание

Дисперсия — это явление распространения вспышки электромагнитной энергии при распространении. Пакеты данных, отправленных в быстрой последовательности, имеют тенденцию сливаться из-за дисперсии.

Шум

Наиболее распространенной формой шума является тепловой шум, который часто моделируется с использованием аддитивной гауссовой модели. Тепловой шум обусловлен тепловым перемешиванием электронов и равномерно распределен по частотному спектру.

Другие формы шума включают в себя —

• Интермодуляционный шум (вызванный сигналами, генерируемыми на частотах, которые являются суммами или разностями несущих частот)

• Перекрестные помехи (помехи между двумя сигналами)

• Импульсный шум (нерегулярные импульсы высокой энергии, вызванные внешними электромагнитными помехами).

Интермодуляционный шум (вызванный сигналами, генерируемыми на частотах, которые являются суммами или разностями несущих частот)

Перекрестные помехи (помехи между двумя сигналами)

Импульсный шум (нерегулярные импульсы высокой энергии, вызванные внешними электромагнитными помехами).

Хотя импульсный шум может не оказывать существенного влияния на аналоговые данные, он оказывает заметное влияние на цифровые данные, вызывая пакетные ошибки .

Приведенный выше рисунок ясно иллюстрирует, как шумовой сигнал перекрывает исходный сигнал и пытается изменить его характеристики.

замирание

Затухание относится к изменению уровня сигнала относительно времени / расстояния и широко распространено в беспроводных передачах. Наиболее распространенными причинами замирания в беспроводной среде являются многолучевое распространение и мобильность (как объектов, так и устройств связи).

Многолучевое распространение

В беспроводных средах сигналы распространяются с использованием трех принципов: отражения, рассеяния и дифракции.

• Отражение происходит, когда сигнал сталкивается с большой сплошной поверхностью, размер которой намного больше длины волны сигнала, например сплошной стенкой.

• Дифракция возникает, когда сигнал сталкивается с краем или углом, размер которого больше длины волны сигнала, например, с краем стены.

• Рассеяние происходит, когда сигнал сталкивается с небольшими объектами, размер которых меньше длины волны сигнала.

Отражение происходит, когда сигнал сталкивается с большой сплошной поверхностью, размер которой намного больше длины волны сигнала, например сплошной стенкой.

Дифракция возникает, когда сигнал сталкивается с краем или углом, размер которого больше длины волны сигнала, например, с краем стены.

Рассеяние происходит, когда сигнал сталкивается с небольшими объектами, размер которых меньше длины волны сигнала.

Одним из следствий многолучевого распространения является то, что множество копий сигнала, распространяющегося по множеству разных путей, поступают в любую точку в разное время. Таким образом, на сигнал, принимаемый в точке, влияют не только собственный шум, искажения, затухание и дисперсия в канале, но и взаимодействие сигналов, распространяющихся по нескольким путям.

Задержка распространения

Предположим, что мы передаем зондирующий импульс из местоположения и измеряем полученный сигнал в местоположении получателя как функцию времени. Мощность принимаемого сигнала расширяется во времени из-за многолучевого распространения.

Разброс задержки определяется функцией плотности результирующего разброса задержки во времени. Средний разброс задержки и среднеквадратичный разброс задержки — это два параметра, которые можно рассчитать.

Доплеровское распространение

Это мера расширения спектра, вызванного скоростью изменения мобильного радиоканала. Это вызвано либо относительным движением между мобильной станцией и базовой станцией, либо движением объектов в канале.

Когда скорость мобильного устройства высока, доплеровский разброс велик, и результирующие изменения канала происходят быстрее, чем у сигнала основной полосы частот, это называется быстрым замиранием . Когда вариации канала медленнее, чем вариации сигнала основной полосы, то результирующее замирание называется медленным замиранием .

Беспроводная связь — методы

В некоторых случаях наблюдается ухудшение производительности, что влияет на производительность. Основной причиной этого могут быть ухудшения мобильного канала. Чтобы решить эту проблему, есть три популярных метода —

Эквалайзер

Эквалайзер в приемнике компенсирует средний диапазон ожидаемых характеристик амплитуды канала и задержки. Другими словами, эквалайзер — это фильтр на мобильном приемнике, импульсная характеристика которого обратна импульсной характеристике канала. Такие эквалайзеры находят свое применение в частотно-избирательных каналах замирания .

разнообразие

Разнесение является еще одним методом, используемым для компенсации быстрого замирания, и обычно реализуется с использованием двух или более приемных антенн. Обычно он используется для уменьшения глубины и продолжительности замираний, испытываемых приемником в плоском канале замирания.

Канальное кодирование

Канальное кодирование улучшает производительность линии мобильной связи, добавляя избыточные биты данных в передаваемое сообщение. В основной части передатчика канальный кодер отображает последовательность цифрового сообщения в другую конкретную кодовую последовательность, содержащую большее количество битов, чем в оригинале, содержащемся в сообщении. Канальное кодирование используется для исправления глубокого замирания или спектрального нуля .

уравнивание

ISI (Inter Symbol Interference) была определена как одно из основных препятствий для высокоскоростной передачи данных по мобильным радиоканалам. Если ширина полосы модуляции превышает ширину полосы когерентности радиоканала (то есть частотно-избирательное замирание), импульсы модуляции распространяются во времени, вызывая ISI.

Эквалайзер на входе приемника компенсирует средний диапазон ожидаемых характеристик амплитуды канала и задержки. Поскольку мобильные каналы замирания являются случайными и изменяются во времени , эквалайзеры должны отслеживать изменяющиеся во времени характеристики мобильного канала и, следовательно, должны изменяться во времени или быть адаптивными. Адаптивный эквалайзер имеет две фазы работы: обучение и отслеживание .

Режим обучения

Первоначально передатчик посылает известную обучающую последовательность фиксированной длины, чтобы эквалайзер приемника мог усреднить правильную настройку. Обучающая последовательность обычно представляет собой псевдослучайный двоичный сигнал или фиксированный заданный битовый шаблон.

Настроечная последовательность предназначена для того, чтобы позволить эквалайзеру в приемнике получить надлежащий коэффициент фильтра в наихудшем из возможных условий канала. Таким образом, адаптивный фильтр в приемнике использует рекурсивный алгоритм для оценки канала и оценки коэффициентов фильтра для компенсации канала.

Режим отслеживания

Когда обучающая последовательность закончена, коэффициенты фильтра близки к оптимальным. Сразу после обучающей последовательности отправляются пользовательские данные.

Когда данные пользователей получены, адаптивные алгоритмы эквалайзера отслеживают изменение канала. В результате адаптивный эквалайзер непрерывно изменяет характеристики фильтра с течением времени.

разнообразие

Разнесение — это мощный приемник связи, который обеспечивает улучшение беспроводной линии связи при относительно низких затратах. Методы разнесения используются в системах беспроводной связи, главным образом, для повышения производительности по радиоканалу с замиранием.

В такой системе приемник снабжен множеством копий одного и того же информационного сигнала, которые передаются по двум или более реальным или виртуальным каналам связи. Таким образом, основная идея разнообразия — это повторение или избыточность информации . Практически во всех приложениях решения о разнесении принимаются приемником и неизвестны передатчику.

Типы Разнообразия

Выцветание можно классифицировать на мелкомасштабное и крупномасштабное . Мелкомасштабные замирания характеризуются глубокими и быстрыми флуктуациями амплитуды, которые возникают, когда подвижное устройство движется на расстояниях всего нескольких длин волн. Для узкополосных сигналов это обычно приводит к огибающей Рэлея . Чтобы предотвратить возникновение глубоких замираний, методы микроскопического разнесения могут использовать быстро меняющийся сигнал.

Если антенные элементы приемника разделены долей передаваемой длины волны, то различные копии информационного сигнала или, в общем, обозначаемые как ветви, могут быть соответствующим образом объединены или самые сильные из них могут быть выбраны в качестве принятого сигнала. Такой метод разнесения называется антенным или пространственным разнесением .

Частота Разнообразие

Один и тот же информационный сигнал передается на разных несущих, причем частотное разделение между ними составляет, по меньшей мере, ширину полосы когерентности.

Разнообразие времени

Информационный сигнал передается многократно во времени с регулярными интервалами. Разделение между временами передачи должно быть больше, чем время когерентности, T _c . Интервал времени зависит от скорости замирания и увеличивается с уменьшением скорости замирания.

Поляризационное разнообразие

Здесь электрические и магнитные поля сигнала, несущего информацию, модифицируются, и многие такие сигналы используются для отправки одной и той же информации. Таким образом получается ортогональный тип поляризации .

Угол Разнообразие

Здесь направленные антенны используются для создания независимых копий передаваемого сигнала по нескольким путям.

Космическое Разнообразие

В пространственном разнесении имеется множество приемных антенн, размещенных в разных пространственных местоположениях, что приводит к разным (возможно, независимым) принимаемым сигналам.

Разница между схемами разнесения заключается в том, что в первых двух схемах наблюдается потеря пропускной способности из-за дублирования информационного сигнала, подлежащего отправке. Таким образом, проблема устраняется в оставшихся трех схемах, но за счет увеличения сложности антенны .

Корреляция между сигналами как функция расстояния между элементами антенны определяется соотношением —

$$ \ rho = J_0 ^ 2 \ lgroup \ frac {2 \ Pi d} {\ lambda} \ rgroup $$

Куда,

• J ₀ = функция Бесселя нулевого порядка и первого рода

• d = расстояние разделения в пространстве элементов антенны

• λ = длина волны несущей.

J ₀ = функция Бесселя нулевого порядка и первого рода

d = расстояние разделения в пространстве элементов антенны

λ = длина волны несущей.

Беспроводная связь — WAN

В области компьютеров широкое использование групповых подключений стало неизбежным, что привело к внедрению локальных сетей (локальных сетей). Эти локальные сети подпадают под категорию небольших сетей в пределах одного здания или кампуса.

WAN — это глобальные сети, которые охватывают более широкую область, такую ​​как город, или ограниченную область, превышающую LAN. Беспроводные персональные сети (PAN) — это следующий шаг по сравнению с беспроводными локальными сетями , охватывающий небольшие области с малой потребляемой мощностью для создания сетей портативных и мобильных вычислительных устройств, таких как ПК, персональные цифровые помощники (КПК).

Основы WLAN

Технические проблемы в WLAN должны быть поняты, чтобы оценить разницу между проводными сетями и беспроводными сетями. Использование WLAN и их цели проектирования затем изучаются. Типы WLANS, их компоненты и их основные функции также подробно описаны.

Стандарт IEEE 802.11

В этом разделе представлен известный стандартный ионный WLAN, стандарт IEEE 802.11. Уровень управления доступом к среде (MAC) и механизмы физического уровня поясняются. В этом разделе также рассматриваются некоторые дополнительные функции, такие как безопасность и качество обслуживания (QoS).

Стандарт HIPERLAN

В этом разделе описывается другой стандарт WLAN, стандарт HIPERLAN, который является европейским стандартом, основанным на радиодоступе.

блютуз

В этом разделе рассматривается стандарт Bluetooth, который позволяет личным устройствам связываться друг с другом при отсутствии инфраструктуры.

Основы WLAN

В то время как как портативные терминалы, так и мобильные терминалы могут перемещаться из одного места в другое, доступ к портативным терминалам осуществляется только тогда, когда они неподвижны.

Мобильные терминалы (MT), с другой стороны, являются более мощными, и к ним можно получить доступ, когда они находятся в движении. Сети WLAN нацелены на поддержку действительно мобильных рабочих станций.

WLAN использует

Беспроводные компьютерные сети способны предложить универсальные функции. WLAN очень гибки и могут быть настроены в различных топологиях в зависимости от приложения. Некоторые возможные варианты использования WLAN описаны ниже.

• Пользователи смогут просматривать Интернет, проверять электронную почту и получать мгновенные сообщения на ходу.

• В районах, пострадавших от землетрясений или других стихийных бедствий, подходящая инфраструктура может быть недоступна на месте. В таких местах WLAN удобны для настройки сетей на лету.

• Есть много исторических зданий, где возникла необходимость в создании компьютерных сетей. В таких местах электропроводка может быть запрещена или конструкция здания может не способствовать эффективной электропроводке. WLAN являются очень хорошим решением в таких местах.

Пользователи смогут просматривать Интернет, проверять электронную почту и получать мгновенные сообщения на ходу.

В районах, пострадавших от землетрясений или других стихийных бедствий, подходящая инфраструктура может быть недоступна на месте. В таких местах WLAN удобны для настройки сетей на лету.

Есть много исторических зданий, где возникла необходимость в создании компьютерных сетей. В таких местах электропроводка может быть запрещена или конструкция здания может не способствовать эффективной электропроводке. WLAN являются очень хорошим решением в таких местах.

Цели дизайна

Ниже приведены некоторые из целей, которые должны быть достигнуты при разработке WLAN:

• Простота эксплуатации. Конструкция беспроводной сети LANS должна включать функции, позволяющие мобильному пользователю быстро и эффективно настраивать и получать доступ к сетевым услугам.

• Эффективное энергопотребление — ограниченный по мощности характер мобильных вычислительных устройств, таких как ноутбуки и КПК, обуславливает необходимость в важных беспроводных локальных сетях, работающих с минимальным энергопотреблением . Следовательно, дизайн WLAN должен включать функции энергосбережения и использовать соответствующие технологии и протоколы для достижения этой цели.

• Работа без лицензии. Одним из основных факторов, влияющих на стоимость беспроводного доступа, является плата за лицензию на спектр, в котором работает определенная технология беспроводного доступа. Низкая стоимость доступа является важным аспектом для популяризации технологии WLAN. Следовательно, проект WLAN должен учитывать части частотного спектра. Для его работы, которая не требует явного

• Терпимость к помехам . Распространение различных технологий беспроводных сетей как для гражданских, так и для военных приложений привело к значительному увеличению уровня помех по всему радиочастотному спектру.

  Проект WLAN должен учитывать это и принимать соответствующие меры путем выбора технологий и протоколов для работы в присутствии помех.

• Глобальное удобство использования . Конструкция WLAN, выбор технологии и выбор спектра рабочей частоты должны учитывать преобладающее ограничение спектра в странах по всему миру. Это обеспечивает приемлемость технологии по всему миру.

• Безопасность — Присущий вещанию характер беспроводной среды добавляет требования к функциям безопасности, которые должны быть включены в разработку технологии WLAN.

• Требования безопасности . Конструкция технологии WLAN должна соответствовать требованиям безопасности, которые можно классифицировать следующим образом.

  • Помехи для медицинских и других приборов.
  • Повышенный уровень мощности передатчиков, который может привести к опасностям для здоровья.

  Хорошо спроектированная WLAN должна соответствовать ограничениям на излучение мощности, которые применимы в данном частотном спектре.

• Требования к качеству обслуживания. Качество обслуживания ( QoS ) относится к обеспечению назначенных уровней производительности для мультимедийного трафика. Проектирование WLAN должно учитывать возможность поддержки широкого спектра трафика, включая мультимедийный трафик.

• Совместимость с другими технологиями и приложениями. Функциональная совместимость между различными LANS важна для эффективной связи между хостами, работающими с различными технологиями LAN.

Простота эксплуатации. Конструкция беспроводной сети LANS должна включать функции, позволяющие мобильному пользователю быстро и эффективно настраивать и получать доступ к сетевым услугам.

Эффективное энергопотребление — ограниченный по мощности характер мобильных вычислительных устройств, таких как ноутбуки и КПК, обуславливает необходимость в важных беспроводных локальных сетях, работающих с минимальным энергопотреблением . Следовательно, дизайн WLAN должен включать функции энергосбережения и использовать соответствующие технологии и протоколы для достижения этой цели.

Работа без лицензии. Одним из основных факторов, влияющих на стоимость беспроводного доступа, является плата за лицензию на спектр, в котором работает определенная технология беспроводного доступа. Низкая стоимость доступа является важным аспектом для популяризации технологии WLAN. Следовательно, проект WLAN должен учитывать части частотного спектра. Для его работы, которая не требует явного

Терпимость к помехам . Распространение различных технологий беспроводных сетей как для гражданских, так и для военных приложений привело к значительному увеличению уровня помех по всему радиочастотному спектру.

Проект WLAN должен учитывать это и принимать соответствующие меры путем выбора технологий и протоколов для работы в присутствии помех.

Глобальное удобство использования . Конструкция WLAN, выбор технологии и выбор спектра рабочей частоты должны учитывать преобладающее ограничение спектра в странах по всему миру. Это обеспечивает приемлемость технологии по всему миру.

Безопасность — Присущий вещанию характер беспроводной среды добавляет требования к функциям безопасности, которые должны быть включены в разработку технологии WLAN.

Требования безопасности . Конструкция технологии WLAN должна соответствовать требованиям безопасности, которые можно классифицировать следующим образом.

Хорошо спроектированная WLAN должна соответствовать ограничениям на излучение мощности, которые применимы в данном частотном спектре.

Требования к качеству обслуживания. Качество обслуживания ( QoS ) относится к обеспечению назначенных уровней производительности для мультимедийного трафика. Проектирование WLAN должно учитывать возможность поддержки широкого спектра трафика, включая мультимедийный трафик.

Совместимость с другими технологиями и приложениями. Функциональная совместимость между различными LANS важна для эффективной связи между хостами, работающими с различными технологиями LAN.

Сетевая архитектура

Сетевая архитектура описывает типы WLAN, компоненты типичной WLAN и услуги, предлагаемые WLAN.

Инфраструктурные и специальные локальные сети

Беспроводные локальные сети могут быть широко классифицированы на два типа, а именно: сети инфраструктуры и специальные локальные сети , в зависимости от базовой архитектуры.

Инфраструктурные сети

Инфраструктурные сети содержат специальные узлы, называемые точками доступа (AP) , которые связаны через существующие сети.

• AP являются особенными в том смысле, что они могут взаимодействовать с беспроводными узлами, а также с существующей проводной сетью.
• Другие беспроводные узлы, также известные как мобильные станции (STA), обмениваются данными через точки доступа.
• AP также действуют как мосты с другими сетями.

Специальные локальные сети

Локальные локальные сети не нуждаются в фиксированной инфраструктуре. Эти сети могут быть настроены на лету в любом месте. Узлы связываются друг с другом напрямую для пересылки сообщений через другие узлы, которые являются непосредственно доступными.

Беспроводная связь — Bluetooth

Беспроводная технология Bluetooth — это технология связи малого радиуса действия, предназначенная для замены кабелей, соединяющих переносное устройство и поддерживающих высокий уровень безопасности. Технология Bluetooth основана на технологии Ad-hoc, также известной как Ad-hoc Pico nets , которая является локальной сетью с очень ограниченным покрытием.

История Bluetooth

Технология WLAN обеспечивает подключение устройства к инфраструктурным услугам через поставщика услуг беспроводной связи. Потребность в персональных устройствах для беспроводной связи друг с другом без установленной инфраструктуры привела к появлению персональных сетей (PAN) .

• Проект Эрикссон по Bluetooth в 1994 году определяет стандарт для сетей PAN, обеспечивающих связь между мобильными телефонами с использованием радиоинтерфейсов с низким энергопотреблением и низкой стоимостью.

• В мае 1988 года такие компании, как IBM, Intel, Nokia и Toshiba присоединились к Ericsson, чтобы сформировать специальную группу по интересам Bluetooth (SIG), целью которой была разработка стандарта defacto для сетей PAN.

• IEEE одобрил основанный на Bluetooth стандарт IEEE 802.15.1 для беспроводных персональных сетей (WPAN). Стандарт IEEE охватывает приложения MAC и физического уровня.

Проект Эрикссон по Bluetooth в 1994 году определяет стандарт для сетей PAN, обеспечивающих связь между мобильными телефонами с использованием радиоинтерфейсов с низким энергопотреблением и низкой стоимостью.

В мае 1988 года такие компании, как IBM, Intel, Nokia и Toshiba присоединились к Ericsson, чтобы сформировать специальную группу по интересам Bluetooth (SIG), целью которой была разработка стандарта defacto для сетей PAN.

IEEE одобрил основанный на Bluetooth стандарт IEEE 802.15.1 для беспроводных персональных сетей (WPAN). Стандарт IEEE охватывает приложения MAC и физического уровня.

Спецификация Bluetooth детализирует весь стек протоколов. Bluetooth использует радиочастоту (RF) для связи. Он использует частотную модуляцию для генерации радиоволн в диапазоне ISM .

Использование Bluetooth широко возросло из-за его специальных функций.

• Bluetooth предлагает единую структуру для подключения и обмена данными между различными устройствами.

• Технология Bluetooth получила широкое признание благодаря тому, что любое устройство с поддержкой Bluetooth, почти везде в мире, может быть подключено к устройствам с поддержкой Bluetooth.

• Низкое энергопотребление технологии Bluetooth и предлагаемый радиус действия до десяти метров проложили путь для нескольких моделей использования.

• Bluetooth предлагает интерактивную конференцию, создавая специальную сеть ноутбуков.

• Модель использования Bluetooth включает в себя беспроводной компьютер, домофон, беспроводной телефон и мобильные телефоны.

Bluetooth предлагает единую структуру для подключения и обмена данными между различными устройствами.

Технология Bluetooth получила широкое признание благодаря тому, что любое устройство с поддержкой Bluetooth, почти везде в мире, может быть подключено к устройствам с поддержкой Bluetooth.

Низкое энергопотребление технологии Bluetooth и предлагаемый радиус действия до десяти метров проложили путь для нескольких моделей использования.

Bluetooth предлагает интерактивную конференцию, создавая специальную сеть ноутбуков.

Модель использования Bluetooth включает в себя беспроводной компьютер, домофон, беспроводной телефон и мобильные телефоны.

Пиконец и Скатернет

Электронные устройства с поддержкой Bluetooth подключаются и обмениваются данными через беспроводные устройства, известные как Piconets . Устройства Bluetooth существуют в небольших специальных конфигурациях с возможностью выступать либо в качестве главного, либо в качестве ведомого устройства. Спецификация позволяет механизму для главного и подчиненного переключать свои роли. Двухточечная конфигурация с одним ведущим и одним подчиненным является самой простой конфигурацией.

Когда более двух устройств Bluetooth обмениваются данными друг с другом, это называется PICONET . Piconet может содержать до семи рабов, сгруппированных вокруг одного мастера. Устройство, которое инициализирует создание Piconet, становится главным .

Ведущий отвечает за управление передачей, разделяя сеть на ряд временных интервалов среди членов сети, как часть схемы мультиплексирования с временным разделением , которая показана ниже.

Особенности Piconets следующие:

• В Piconet синхронизация различных устройств и последовательность скачкообразного изменения частоты отдельных устройств определяются тактовым сигналом и уникальным 48-битным адресом ведущего устройства.

• Каждое устройство может связываться одновременно с семью другими устройствами в пределах одной Piconet.

• Каждое устройство может общаться с несколькими пикосетями одновременно.

• Пикосети устанавливаются динамически и автоматически, когда устройства с поддержкой Bluetooth входят и выходят из пикосетей.

• Нет прямой связи между ведомыми устройствами, и все соединения по существу являются главными или подчиненными или подчиненными.

• Рабы могут передавать, как только они были опрошены мастером.

• Передача начинается во временном интервале подчиненного устройства, сразу после пакета опроса от ведущего устройства.

• Устройство может состоять из двух или более пикосетей, перепрыгивая от одной пикосети к другой, регулируя синхронизацию режима передачи и последовательность скачкообразной перестройки частоты, продиктованную ведущим устройством второй пикосети.

• Это может быть раб в одной пикосети и хозяин в другой. Однако он не может быть мастером в более чем один раз Piconet.

• Устройства, находящиеся в соседних пикосетях, обеспечивают мост для поддержки соединений внутренней пикосети, позволяя сборкам связанных пикосетей формировать физически расширяемую коммуникационную инфраструктуру, известную как Scatternet .

В Piconet синхронизация различных устройств и последовательность скачкообразного изменения частоты отдельных устройств определяются тактовым сигналом и уникальным 48-битным адресом ведущего устройства.

Каждое устройство может связываться одновременно с семью другими устройствами в пределах одной Piconet.

Каждое устройство может общаться с несколькими пикосетями одновременно.

Пикосети устанавливаются динамически и автоматически, когда устройства с поддержкой Bluetooth входят и выходят из пикосетей.

Нет прямой связи между ведомыми устройствами, и все соединения по существу являются главными или подчиненными или подчиненными.

Рабы могут передавать, как только они были опрошены мастером.

Передача начинается во временном интервале подчиненного устройства, сразу после пакета опроса от ведущего устройства.

Устройство может состоять из двух или более пикосетей, перепрыгивая от одной пикосети к другой, регулируя синхронизацию режима передачи и последовательность скачкообразной перестройки частоты, продиктованную ведущим устройством второй пикосети.

Это может быть раб в одной пикосети и хозяин в другой. Однако он не может быть мастером в более чем один раз Piconet.

Устройства, находящиеся в соседних пикосетях, обеспечивают мост для поддержки соединений внутренней пикосети, позволяя сборкам связанных пикосетей формировать физически расширяемую коммуникационную инфраструктуру, известную как Scatternet .

Спектр

Технология Bluetooth работает в нелицензированном промышленном, научном и медицинском (ISM) диапазоне частот от 2,4 до 2,485 ГГц, используя скачкообразный сигнал с расширенным спектром, дуплексный сигнал с номинальной скоростью 1600 скачков в секунду. Диапазон ISM 2,4 ГГц доступен и не лицензирован в большинстве стран.

Спектр

Радиус действия Bluetooth зависит от устройства Радиостанции класса 3 имеют радиус действия до 1 метра или 3 фута. Радиостанции класса 2 чаще всего встречаются в мобильных устройствах с радиусом действия 10 метров или 30 футов. Радиостанции класса 1 используются главным образом в промышленных случаях. иметь диапазон 100 метров или 300 футов.

Скорость передачи данных

Bluetooth поддерживает скорость передачи данных 1 Мбит / с для версии 1.2 и скорость передачи данных 3 Мбит / с для версии 2.0 в сочетании с ошибкой скорости передачи данных.

Беспроводная связь — Интернет

Появление Интернета привело к революционным изменениям в использовании компьютеров и поиске информации. Интернет повлиял на традиционный способ обмена информацией, и теперь почти каждый город, каждый город и каждая улица имеют доступ к Интернету.

Дома, школы и предприятия сегодня подключаются к Интернету различными способами. Один из них, услуга беспроводного Интернета, обеспечивает доступ в Интернет для клиентов без необходимости прокладки подземных медных, оптоволоконных или других видов коммерческих сетевых кабелей. По сравнению с более распространенными проводными услугами, такими как DSL и кабельный Интернет, беспроводные технологии обеспечивают дополнительное удобство и мобильность компьютерным сетям.

В следующих разделах описывается каждый популярный тип услуги беспроводного Интернета.

Спутниковый интернет

Спутник, представленный в середине 1990-х годов, стал первым основным потребительским сервисом беспроводного Интернета. По сравнению с другими формами беспроводного интернет-сервиса спутниковая связь обладает преимуществом доступности . Требуя только небольшую спутниковую антенну, спутниковый модем и план подписки, спутник работает почти во всех сельских районах, не обслуживаемых другими технологиями.

Однако спутник также предлагает относительно низкоэффективный беспроводной Интернет. Спутник страдает от соединений с большой задержкой (задержкой), поскольку междугородные сигналы должны проходить между Землей и орбитальными станциями. Спутник также поддерживает относительно скромную пропускную способность сети.

Общественные сети Wi-Fi

Некоторые муниципалитеты построили свои общедоступные услуги беспроводного Интернета с использованием технологии Wi-Fi . Эти так называемые ячеистые сети объединяют многочисленные точки беспроводного доступа, чтобы охватить большие городские районы. Отдельные точки доступа Wi-Fi также предоставляют общедоступные услуги беспроводного Интернета в некоторых местах.

Wi-Fi является недорогим вариантом по сравнению с другими формами беспроводного интернет-сервиса. Оборудование недорогое (во многих новых компьютерах есть необходимое встроенное оборудование), а точки доступа Wi-Fi остаются бесплатными в некоторых регионах.

Фиксированная беспроводная широкополосная связь

Фиксированная беспроводная связь — это тип широкополосной связи, в котором используются установленные антенны, направленные на вышки радиопередачи.

Мобильного широкополосного доступа

Сотовые телефоны существуют десятилетиями, но только недавно сотовые сети превратились в основную форму беспроводного интернет-сервиса. Благодаря установленному адаптеру сотовой сети или привязке сотового телефона к ноутбуку подключение к Интернету можно поддерживать в любой зоне с покрытием сотовой вышки. Услуга мобильной широкополосной связи не будет функционировать без наличия подписки на Интернет-данные от какого-либо поставщика.

Классические проводные сети породили ряд прикладных протоколов, таких как TELNET, FTP и SMTP. Архитектура протокола беспроводных приложений (WAP) направлена ​​на преодоление разрыва на уровне приложений между пользователями беспроводной связи и услугами, которые им предлагаются.

Беспроводной интернет

Беспроводной Интернет относится к расширению услуг, предлагаемых Интернетом, для мобильных пользователей, что позволяет им получать доступ к информации и данным независимо от их местоположения. Присущие проблемы, связанные с беспроводным доменом, мобильностью узлов и дизайном существующих протоколов, используемых в Интернете, требуют нескольких решений для того, чтобы сделать беспроводной Интернет реальностью.

Основные проблемы, которые должны быть рассмотрены для беспроводного Интернета, следующие:

• Адрес мобильности
• Неэффективность протоколов транспортного уровня и
• Неэффективность протоколов прикладного уровня

Адресная мобильность

Протокол сетевого уровня, используемый в Интернете, — это Интернет-протокол (IP), который был разработан для проводных сетей с фиксированными узлами. IP использует иерархическую адресацию с глобально уникальным 32-битным адресом, который состоит из двух частей: идентификатора сети и идентификатора хоста .

Сетевой идентификатор относится к адресу подсети, к которой подключен хост. Схема адресации использовалась для уменьшения размера таблицы маршрутизации в основных маршрутизаторах Интернета, которая использует только сетевую часть IP-адреса для принятия решений о маршрутизации.

Эта схема адресации может не работать напрямую в беспроводном расширении Интернета, поскольку мобильные хосты могут перемещаться из одной подсети в другую, но пакеты, адресованные мобильному хосту, могут доставляться в старую подсеть, к которой узел был первоначально подключен.

Неэффективность протоколов транспортного уровня

Транспортный уровень очень важен в Интернете и обеспечивает настройку и поддержание сквозных соединений , надежную сквозную доставку пакетов данных, управление потоком и управление перегрузкой . TCP является преобладающим протоколом транспортного уровня для проводных сетей, хотя в некоторых приложениях используется UDP , протокол ненадежного транспортного уровня без установления соединения.

Беспроводной Интернет требует эффективной работы протоколов транспортного уровня, так как беспроводная среда по своей природе ненадежна из-за изменяющихся во времени и зависящих от среды характеристик. Традиционный TCP вызывает алгоритм управления перегрузкой для обработки перегрузки в сетях. Если пакет данных или ACK-пакет потерян, то TCP предполагает, что потеря вызвана перегрузкой, и уменьшает размер окна перегрузки наполовину.

С каждой последовательной потерей пакета окно перегрузки уменьшается , и, следовательно, TCP обеспечивает ухудшенную производительность в беспроводных каналах. Даже в ситуациях, когда потеря пакета вызвана ошибкой или конфликтом канала, TCP вызывает алгоритм управления перегрузкой, приводящий к очень низкой пропускной способности.

Выявление реальной причины, которая привела к потере пакетов, важно для повышения производительности TCP по беспроводным каналам. Некоторые из решений проблем транспортного уровня включают:

• Косвенный TCP (ITCP)
• Snoop TCP и
• Мобильный TCP

Неэффективность протоколов прикладного уровня

Традиционные протоколы прикладного уровня, используемые в Интернете, такие как HTTP, TELNET, простой протокол передачи почты ( SMTP ) и несколько языков разметки, таких как HTML, были разработаны и оптимизированы для проводных сетей. Многие из этих протоколов не очень эффективны при использовании с беспроводными каналами.

Основными проблемами, препятствующими использованию HTTP в беспроводном Интернете, являются его работа без сохранения состояния, высокие издержки из-за кодировки символов, избыточная информация, передаваемая в HTTP-запросах, и открытие нового TCP-соединения с каждой транзакцией.

Возможности портативных устройств ограничены, что затрудняет обработку в вычислительном отношении и в полосе пропускания дорогостоящих прикладных протоколов. Протокол беспроводных приложений ( WAP ) и оптимизация по традиционному HTTP являются одними из решений проблем прикладного уровня.

Беспроводная связь — WAP

WAP обозначает протокол беспроводного приложения. WAP представляет собой набор протоколов, а не один протокол. WAP нацелен на интеграцию простого облегченного браузера, также известного как микро-браузер, в портативные устройства, что требует минимального количества ресурсов, таких как память и процессор, на этих устройствах.

WAP пытается компенсировать недостатки беспроводных карманных устройств и беспроводного соединения путем включения большего объема информации в сетевые узлы, такие как маршрутизаторы, веб-серверы и BS .

Основными задачами набора протоколов WAP являются следующие.

• Независимость от стандартов беспроводной сети
• Совместимость между поставщиками услуг
• Преодоление недостатков беспроводной среды
• Преодоление недостатков карманных устройств
• Повышение эффективности и надежности
• Обеспечение безопасности, масштабируемости и расширяемости

Модель WAP

WAP использует клиент-серверный подход. Он указывает прокси-сервер, который действует как интерфейс между беспроводным доменом и основной проводной сетью. Этот прокси-сервер, также известный как шлюз WAP , отвечает за широкий спектр функций, таких как трансляция протокола и оптимизация передачи данных по беспроводной среде.

Части беспроводной сети состоят из —

• Контент-провайдер (сервер приложений или источника)
• Мобильное устройство (WAP-клиент)
• WAP-шлюз
• WAP-прокси

Архитектура WAP была разработана, чтобы пристально следить за Интернетом. Единственным отличием является наличие WAP-шлюза при трансляции между HTTP и WAP.

WAP-клиент

В отношении WAP-клиента следует упомянуть три раздела: пользовательский агент WAE, пользовательский агент WTA и стек WAP.

• Пользовательский агент WAE — пользовательский агент среды беспроводных приложений — это браузер, который отображает содержимое для отображения.

• Агент пользователя WTA — Агент приложения беспроводной телефонии получает скомпилированные файлы WTA с сервера WTA и выполняет их.

• Стек WAP — стек WAP позволяет телефону подключаться к шлюзу WAP с использованием протоколов WAP.

Пользовательский агент WAE — пользовательский агент среды беспроводных приложений — это браузер, который отображает содержимое для отображения.

Агент пользователя WTA — Агент приложения беспроводной телефонии получает скомпилированные файлы WTA с сервера WTA и выполняет их.

Стек WAP — стек WAP позволяет телефону подключаться к шлюзу WAP с использованием протоколов WAP.

Сервер приложений

Элемент в сети, где находятся информационные (веб, WAP) приложения, — это WAP-прокси, WAP-шлюз или WAP-сервер —

• Прокси — это промежуточный элемент, действующий как клиент и как сервер в сети, он расположен между клиентом и сервером. Клиент отправляет запросы к нему, и он получает и кэширует информацию, необходимую, связываясь с исходным сервером.

• Шлюз — это промежуточный элемент, обычно используемый для соединения двух разных типов сетей.

Прокси — это промежуточный элемент, действующий как клиент и как сервер в сети, он расположен между клиентом и сервером. Клиент отправляет запросы к нему, и он получает и кэширует информацию, необходимую, связываясь с исходным сервером.

Шлюз — это промежуточный элемент, обычно используемый для соединения двух разных типов сетей.

Шлюз WAP — это в основном программное обеспечение, которое размещается между сетью, поддерживающей WAP, и сетью IP-пакетов, такой как Интернет.

Стек протоколов WAP

Стек протокола WAP показан на следующем рисунке —

Уровень приложений

Прикладной уровень обеспечивает среду приложения, предназначенную для разработки и выполнения переносимых приложений и сервисов. WAE состоит из двух различных пользовательских агентов, расположенных на стороне клиента.

Пользовательский агент WAE состоит из браузера и редактора текстовых сообщений вместе с пользовательским агентом WTA.

Сеансовый слой

Сеансовый уровень предоставляет методы для организованного обмена контентом между клиентскими / сервисными приложениями.

WAP содержит следующие компоненты —

• Ориентированные на соединение сеансовые сервисы — они работают через WTP.

• Сеансовые сервисы без установления соединения — они работают напрямую через WDP.

• Сервисы сеансов. Эти функции помогают установить соединение между клиентом и сервером с помощью простых сообщений.

Ориентированные на соединение сеансовые сервисы — они работают через WTP.

Сеансовые сервисы без установления соединения — они работают напрямую через WDP.

Сервисы сеансов. Эти функции помогают установить соединение между клиентом и сервером с помощью простых сообщений.

Сообщения примитивов определяются как сообщения, которые клиент отправляет на сервер для запроса средства обслуживания. Клиент отправляет примитивы запроса и получает примитив подтверждения, а сервер может отправлять примитивы ответа и принимать примитивы индикации.

Служба сеанса без установления соединения предоставляет только неподтвержденную услугу. Чтобы начать сеанс, клиент вызывает примитивы WSP, которые предоставляют некоторые параметры, такие как адрес сервера, адрес клиента и заголовки клиента. В некоторых отношениях WSP — это в основном двоичная форма HTTP.

Уровень транзакций

Предоставляет различные методы для выполнения транзакций с различной степенью надежности.

Уровень безопасности

Необязательный уровень, который обеспечивает, когда аутентификация, конфиденциальность и безопасное соединение между приложениями. Он основан на SSL (Secure Socket Layer) . Он предоставляет услуги, которые обеспечивают конфиденциальность, аутентификацию сервера, аутентификацию клиента и целостность данных.

Стандартный сеанс SSL открывается между веб-сервером и шлюзом WAP, а сеанс WTLS инициализируется между шлюзом и мобильным устройством . Зашифрованный контент отправляется через это соединение с сервера на шлюз, который переводит его и отправляет на мобильный телефон. Транзакция между SSL и WTLS происходит в памяти шлюза WAP.

Транспортный уровень

Это нижний слой, связанный с услугой на предъявителя, предлагаемой оператором. Услуги на предъявителя — это связь между мобильным телефоном и базовыми станциями. Они включают в себя SMS, CSD, USSD, GSM, GPRS, DECT, CDMA, FDMA и TDMA .

Физический уровень подготавливает данные, которые должны быть отправлены с мобильного устройства по радиослужбам, и отправляет данные с использованием службы однонаправленного канала, реализованной в сети, в которой работает устройство. WDP имеет интерфейс с различными сетями однонаправленного канала, поэтому он должен иметь однонаправленный канал конкретная реализация. WDP является единственным уровнем, который необходимо переписать для поддержки различных сетей-носителей. Уровень WTP реализует простой протокол, ориентированный на запрос-ответ , вместо механизма трехстороннего рукопожатия.

Беспроводная связь — спутниковая связь

Спутник — это объект, который вращается вокруг другого объекта. Например, Земля — ​​это спутник Солнца, а Луна — спутник Земли.

Спутник связи — это ретрансляционная станция с микроволнами в пространстве, которое используется для телекоммуникационных, радио и телевизионных сигналов. Спутник связи обрабатывает данные, поступающие с одной земной станции, и преобразует данные в другую форму и отправляет их на вторую земную станцию.

Как работает спутник

Две земные станции хотят общаться через радиовещание, но слишком далеко, чтобы использовать обычные средства. Две станции могут использовать ретрансляционную станцию ​​для связи. Одна земная станция передает сигнал на спутник.

Частота восходящей линии связи — это частота, на которой наземная станция осуществляет связь со спутником. Спутниковый ретранслятор преобразует сигнал и отправляет его на вторую земную станцию, и это называется частотой нисходящей линии связи . Вторая земная станция также связывается с первой таким же образом.

Преимущества спутника

Преимущества спутниковой связи следующие:

• Зона покрытия очень высокая, чем у наземных систем.
• Стоимость передачи не зависит от зоны покрытия.
• Возможны более высокие полосы пропускания.

Недостатки спутника

Недостатки спутниковой связи заключаются в следующем —

• Запуск спутников на орбиты — это дорогостоящий процесс.
• Полосы пропускания постепенно израсходованы.
• Высокая задержка распространения для спутниковых систем, чем для обычных наземных систем.

Основы спутниковой связи

Процесс спутниковой связи начинается на земной станции . Здесь установка предназначена для передачи и приема сигналов со спутника на орбите вокруг Земли. Земные станции посылают информацию на спутники в виде мощных высокочастотных сигналов (в диапазоне ГГц).

Спутники принимают и ретранслируют сигналы обратно на Землю, где они принимаются другими земными станциями в зоне покрытия спутника. Зона действия спутника — это область, которая получает сигнал полезной силы от спутника.

Система передачи от земной станции к спутнику через канал называется восходящей линией связи . Система от спутника до земной станции через канал называется нисходящей линией связи .

Спутниковые полосы частот

Полосами частот спутника, которые обычно используются для связи, являются Cband, Ku-band и Ka-band . C-диапазон и Ku-диапазон являются наиболее часто используемыми частотными спектрами на современных спутниках.

Важно отметить, что существует обратная зависимость между частотой и длиной волны, т.е. когда частота увеличивается, длина волны уменьшается, это помогает понять связь между диаметром антенны и частотой передачи . Большие антенны (спутниковые антенны) необходимы для сбора сигнала с увеличением длины волны.

Земные Орбиты

Спутник, когда он запускается в космос, должен быть размещен на определенной орбите, чтобы обеспечить определенный путь для его революции, чтобы поддерживать доступность и служить своей цели, будь то научный, военный или коммерческий. Такие орбиты, которые назначены спутникам относительно Земли, называются Земными Орбитами . Спутники на этих орбитах являются спутниками Земли.

Важные виды Земных Орбит —

• Геосинхронная орбита Земли
• Геостационарная орбита Земли
• Средняя Земля Орбита
• Низкая околоземная орбита

Геосинхронные спутники земной орбиты (GEO)

Геосинхронный спутник на орбите Земли расположен на высоте 22 300 миль над Землей. Эта орбита синхронизирована со сторонним реальным днем (т. Е. 23 часа 56 минут). Эта орбита может иметь наклон и эксцентриситет . Это не может быть круглым. Эту орбиту можно наклонить на полюсах Земли. Но он выглядит неподвижным при наблюдении с Земли.

Та же геосинхронная орбита, если она круглая и находится в плоскости экватора, называется геостационарной орбитой. Эти спутники расположены на высоте 35 900 км (так же, как и геосинхронные) над экватором Земли, и они продолжают вращаться относительно направления Земли (с запада на восток). Эти спутники считаются стационарными относительно Земли, и, следовательно, из названия следует.

Геостационарные спутники Земли используются для прогнозирования погоды, спутникового телевидения, спутникового радио и других видов глобальной связи.

На приведенном выше рисунке показана разница между геосинхронной и геостационарной орбитами. Ось вращения указывает на движение Земли.

Основной момент, который следует здесь отметить, заключается в том, что каждая геостационарная орбита является геосинхронной орбитой. Но каждая геосинхронная орбита НЕ является геостационарной.

Среднеорбитальные спутники (MEO)

Спутниковые сети со средней околоземной орбитой (MEO) будут вращаться на расстоянии около 8000 миль от поверхности Земли. Сигналы, передаваемые со спутника MEO, перемещаются на меньшее расстояние. Это приводит к улучшению уровня сигнала на приемном конце. Это показывает, что меньшие, более легкие приемные терминалы могут использоваться на приемном конце.

Поскольку сигнал проходит меньшее расстояние до спутника и от него, задержка передачи уменьшается. Задержка передачи может быть определена как время, необходимое для прохождения сигнала на спутник и обратно на приемную станцию.

Для связи в реальном времени, чем короче задержка передачи, тем лучше будет система связи. Например, если спутнику GEO требуется 0,25 секунды для прохождения туда и обратно, то спутнику MEO требуется менее 0,1 секунды для завершения той же поездки. MEO работает в диапазоне частот от 2 ГГц и выше.

Спутники на низкой околоземной орбите (LEO)

Спутники LEO в основном подразделяются на три категории: маленькие LEO, большие LEO и Mega-LEO. НОО будут находиться на орбите на расстоянии от 500 до 1000 миль над поверхностью Земли.

Это относительно короткое расстояние уменьшает задержку передачи до 0,05 секунды. Это дополнительно снижает потребность в чувствительном и громоздком приемном оборудовании. Маленькие LEO будут работать в диапазоне 800 МГц (0,8 ГГц). Большие LEO будут работать в диапазоне 2 ГГц или выше, а Mega-LEO работают в диапазоне 20-30 ГГц.

Более высокие частоты, связанные с Mega-LEO, приводят к большей пропускной способности информации и дают возможность использовать схему передачи видео с низкой задержкой в ​​реальном времени.

Высотные платформы с большой выносливостью (HALE)

Экспериментальные платформы HALE — это в основном высокоэффективные и легкие самолеты с оборудованием связи. Это будет действовать как геосинхронные спутники с очень низкой орбитой Земли .

Эти корабли будут работать от батареи и солнечной энергии или от высокоэффективных турбинных двигателей. Платформы HALE будут предлагать задержки передачи менее 0,001 секунды на высоте всего 70000 футов и даже более сильный уровень сигнала для очень легких портативных приемных устройств.

Орбитальные Слоты

Здесь может возникнуть вопрос, что с более чем 200 спутниками на геосинхронной орбите, как мы можем предотвратить их столкновение или попытки использовать одно и то же место в космосе? Чтобы решить эту проблему, международные регулирующие органы, такие как Международный союз электросвязи ( МСЭ ) и национальные правительственные организации, такие как Федеральная комиссия по связи ( FCC ), определяют места на геосинхронной орбите, где могут находиться спутники связи.

Эти местоположения указаны в градусах долготы и называются орбитальными пазами . FCC и ITU постепенно сократили необходимый интервал до 2 градусов для спутников C-диапазона и Ku-диапазона из-за огромного спроса на орбитальные интервалы.