Drahtlose Kommunikation - Kurzanleitung

Bei der drahtlosen Kommunikation werden Informationen über eine Entfernung ohne Hilfe von Drähten, Kabeln oder anderen elektrischen Leitern übertragen.

Drahtlose Kommunikation ist ein weit gefasster Begriff, der alle Verfahren und Formen der Verbindung und Kommunikation zwischen zwei oder mehr Geräten unter Verwendung eines drahtlosen Signals über drahtlose Kommunikationstechnologien und -geräte umfasst.

Merkmale der drahtlosen Kommunikation

Die Entwicklung der drahtlosen Technologie hat mit ihren effektiven Funktionen viele Fortschritte gebracht.

• Die übertragene Entfernung kann zwischen einigen Metern (z. B. der Fernbedienung eines Fernsehgeräts) und Tausenden von Kilometern (z. B. Funkkommunikation) liegen.

• Die drahtlose Kommunikation kann für Mobiltelefonie, drahtlosen Zugang zum Internet, drahtloses Heimnetzwerk usw. verwendet werden.

• Andere Beispiele für Anwendungen der drahtlosen Funktechnologie umfassen GPS-Einheiten, Garagentoröffner, drahtlose Computermäuse, Tastaturen und Headsets, Kopfhörer, Radioempfänger, Satellitenfernsehen, Rundfunkfernsehen und schnurlose Telefone.

Drahtlos - Vorteile

Bei der drahtlosen Kommunikation werden Informationen ohne physische Verbindung zwischen zwei oder mehr Punkten übertragen. Aufgrund des Fehlens einer „physischen Infrastruktur“ hat die drahtlose Kommunikation bestimmte Vorteile. Dies würde oft das Zusammenfallen von Abstand oder Raum einschließen.

Die drahtlose Kommunikation bietet mehrere Vorteile. Die wichtigsten werden unten diskutiert -

Kosteneffektivität

Bei der drahtgebundenen Kommunikation werden Verbindungskabel verwendet. In drahtlosen Netzwerken erfordert die Kommunikation keine aufwändige physische Infrastruktur oder Wartungspraktiken. Dadurch werden die Kosten reduziert.

Example - Jedes Unternehmen, das drahtlose Kommunikationsdienste anbietet, verursacht keine hohen Kosten und kann daher seine Kundengebühren kostengünstig berechnen.

Flexibilität

Dank der drahtlosen Kommunikation können Personen unabhängig von ihrem Standort kommunizieren. Es ist nicht erforderlich, sich in einem Büro oder einer Telefonzelle zu befinden, um Nachrichten weiterzuleiten und zu empfangen.

Bergleute im Outback können sich darauf verlassen, dass Satellitentelefone ihre Angehörigen anrufen, und so dazu beitragen, ihr allgemeines Wohlergehen zu verbessern, indem sie mit den Menschen in Kontakt bleiben, die ihnen am meisten bedeuten.

Bequemlichkeit

Drahtlose Kommunikationsgeräte wie Mobiltelefone sind recht einfach und ermöglichen es daher jedem, sie zu verwenden, wo immer sie sich befinden. Es ist nicht erforderlich, eine physische Verbindung herzustellen, um Nachrichten zu empfangen oder weiterzuleiten.

Example- Drahtlose Kommunikationsdienste sind auch in Internet-Technologien wie Wi-Fi verfügbar. Da keine Netzwerkkabel die Bewegung behindern, können wir uns jetzt mit fast jedem verbinden, überall und jederzeit.

Geschwindigkeit

Verbesserungen können auch in der Geschwindigkeit gesehen werden. Die Netzwerkkonnektivität oder die Zugänglichkeit wurden in Bezug auf Genauigkeit und Geschwindigkeit erheblich verbessert.

Example- Eine drahtlose Fernbedienung kann ein System schneller bedienen als eine kabelgebundene. Die drahtlose Steuerung einer Maschine kann leicht ihre Arbeit einstellen, wenn etwas schief geht, während der direkte Betrieb nicht so schnell funktionieren kann.

Barrierefreiheit

Die drahtlose Technologie erleichtert die Erreichbarkeit, da die abgelegenen Bereiche, in denen die Erdungsleitungen nicht ordnungsgemäß verlegt werden können, problemlos mit dem Netzwerk verbunden werden können.

Example- In ländlichen Regionen ist Online-Bildung jetzt möglich. Pädagogen müssen nicht mehr in weit entfernte Gebiete reisen, um ihren Unterricht zu erteilen. Dank Live-Streaming ihrer Bildungsmodule.

Ständige Konnektivität

Die ständige Konnektivität stellt auch sicher, dass Menschen relativ schnell auf Notfälle reagieren können.

Example - Ein drahtloses Mobiltelefon kann Ihnen eine konstante Konnektivität gewährleisten, obwohl Sie sich von Ort zu Ort oder auf Reisen bewegen, während dies bei einem kabelgebundenen Festnetz nicht möglich ist.

Unter den verschiedenen in der Mobiltelefonie verwendeten Begriffen werden hier die am häufigsten verwendeten erörtert.

Mobile Station (MS)- Die Mobile Station (MS) kommuniziert die Informationen mit dem Benutzer und ändert sie an die Übertragungsprotokolle der Luftschnittstelle, um mit dem BSS zu kommunizieren. Die Benutzerinformationen kommunizieren mit der MS über ein Mikrofon und einen Lautsprecher für Sprache, Tastatur und Display für Kurznachrichten und die Kabelverbindung für andere Datenendgeräte. Die Mobilstation besteht aus zwei Elementen: Mobile Equipment (ME) und Subscriber Identity Module (SIM).

Mobile Equipment (ME)- ME ist eine Hardware, die der Kunde beim Gerätehersteller kauft. Das Hardwareteil enthält alle Komponenten, die für die Implementierung der Protokolle für die Schnittstelle zum Benutzer und die Luftschnittstelle zu den Basisstationen erforderlich sind.

Subscriber Identity Module (SIM)- Dies ist eine Smartcard, die beim Abonnement ausgestellt wird, um die Spezifikationen eines Benutzers wie Adresse und Art des Dienstes zu identifizieren. Die Anrufe im GSM werden eher an die SIM-Karte als an das Terminal geleitet.

SMS werden auch auf der SIM-Karte gespeichert. Es enthält die persönlichen Informationen jedes Benutzers, die eine Reihe nützlicher Anwendungen ermöglichen.

Base Station (BS)- Eine Basisstation sendet und empfängt Benutzerdaten. Wenn ein Mobiltelefon nur für das Senden und Empfangen von Daten seines Benutzers verantwortlich ist, kann eine Basisstation die Anrufe mehrerer Teilnehmer gleichzeitig verarbeiten.

Base Transceiver Station (BTS)- Die Benutzerdatenübertragung erfolgt zwischen dem Mobiltelefon und der Basisstation (BS) über die Basis-Transceiver-Station. Ein Transceiver ist eine Schaltung, die sendet und empfängt, dh beides tut.

Mobile Switching Center (MSC)- MSC ist der Hardwareteil des drahtlosen Switch, der mit PSTN-Switches über das Signaling System 7 (SS7) -Protokoll sowie mit anderen MSCs im Versorgungsbereich eines Dienstanbieters kommunizieren kann. Das MSC bietet auch die Kommunikation mit anderen drahtgebundenen und drahtlosen Netzwerken sowie Unterstützung für die Registrierung und Aufrechterhaltung der Verbindung mit den Mobilstationen.

Das folgende Bild zeigt die Teile verschiedener Subsysteme. HLR, VLR, EIR und AuC sind die Subsysteme des Netzwerk-Subsystems.

Channels - Dies ist ein Frequenzbereich, der bestimmten Diensten oder Systemen zugeordnet ist.

Control Channel - Funkkanal zur Übertragung von Anrufaufbau, Anrufanforderung, Anrufinitiierung und anderen Beacon- oder Steuerungszwecken.

Forward Control Channel(FCC) - Funkkanal zur Übertragung von Informationen von der Basisstation zum Mobiltelefon

Reverse Channel(RC) - Funkkanal zur Übertragung von Informationen vom Mobiltelefon zur Basisstation.

Voice Channel(VC) - Funkkanal für die Sprach- oder Datenübertragung.

Handoff - Es ist definiert als das Weiterleiten eines Anrufs vom Kanal oder der Basisstation zu einer anderen Basisstation.

Roamer - Eine Mobilstation, die in einem anderen Dienstbereich als dem betrieben wird, von dem der Dienst abonniert wurde

Transceiver - Ein Gerät, das gleichzeitig Funksignale senden und empfangen kann.

Mehrfachzugriffsschemata werden verwendet, um es vielen mobilen Benutzern zu ermöglichen, gleichzeitig eine begrenzte Menge an Funkspektrum zu teilen.

Mehrfachzugriffstechniken

In drahtlosen Kommunikationssystemen ist es oft wünschenswert, dem Teilnehmer zu ermöglichen, Informationen gleichzeitig von der Mobilstation zur Basisstation zu senden, während Informationen von der Basisstation zur Mobilstation empfangen werden.

Ein zellulares System unterteilt einen bestimmten Bereich in Zellen, in denen eine mobile Einheit in jeder Zelle mit einer Basisstation kommuniziert. Das Hauptziel beim Entwurf eines zellularen Systems ist es, dies zu könnenincrease the capacity of the channeldh so viele Anrufe wie möglich in einer bestimmten Bandbreite mit einer ausreichenden Servicequalität zu bearbeiten.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, den Zugriff auf den Kanal zu ermöglichen. Dazu gehören hauptsächlich die folgenden:

• Frequenzmultiplex-Mehrfachzugriff (FDMA)
• Zeitmultiplex-Mehrfachzugriff (TDMA)
• CDMA (Code Division Multiple Access)
• Space Division Multiple Access (SDMA)

Abhängig davon, wie die verfügbare Bandbreite den Benutzern zugewiesen wird, können diese Techniken als klassifiziert werden narrowband und wideband Systeme.

Schmalbandsysteme

Systeme, die mit Kanälen arbeiten, die wesentlich schmaler als die Kohärenzbandbreite sind, werden als Schmalbandsysteme bezeichnet. Schmalband-TDMA ermöglicht es Benutzern, denselben Kanal zu verwenden, weist jedoch jedem Benutzer auf dem Kanal einen eindeutigen Zeitschlitz zu, wodurch eine kleine Anzahl von Benutzern zeitlich auf einem einzelnen Kanal getrennt wird.

Breitband-Systeme

In Breitbandsystemen ist die Übertragungsbandbreite eines einzelnen Kanals viel größer als die Kohärenzbandbreite des Kanals. Somit beeinflusst das Mehrweg-Fading das empfangene Signal innerhalb eines Breitbandkanals nicht stark, und frequenzselektive Fades treten nur in einem kleinen Bruchteil der Signalbandbreite auf.

Frequenzmultiplex-Mehrfachzugriff (FDMA)

FDMA ist die Basistechnologie für fortschrittliche Mobiltelefondienste. Die Merkmale von FDMA sind wie folgt.

• FDMA weist jedem unterschiedlichen Benutzer ein anderes Teilband der Frequenz zu, um auf das Netzwerk zuzugreifen.
• Wenn FDMA nicht verwendet wird, bleibt der Kanal frei, anstatt ihn den anderen Benutzern zuzuweisen.
• FDMA ist in Schmalbandsystemen implementiert und weniger komplex als TDMA.
• Hier wird eine enge Filterung durchgeführt, um Nachbarkanalstörungen zu reduzieren.
• Die Basisstation BS und die Mobilstation MS senden und empfangen gleichzeitig und kontinuierlich in FDMA.

Zeitmultiplex-Mehrfachzugriff (TDMA)

In den Fällen, in denen keine kontinuierliche Übertragung erforderlich ist, wird TDMA anstelle von FDMA verwendet. Die Funktionen von TDMA umfassen Folgendes.

• TDMA teilt eine einzelne Trägerfrequenz mit mehreren Benutzern, wobei jeder Benutzer nicht überlappende Zeitschlitze verwendet.
• Die Datenübertragung in TDMA ist nicht kontinuierlich, sondern erfolgt in Bursts. Daher ist der Handoff-Prozess einfacher.
• TDMA verwendet unterschiedliche Zeitschlitze zum Senden und Empfangen, daher sind keine Duplexer erforderlich.
• TDMA hat den Vorteil, dass verschiedenen Benutzern unterschiedliche Anzahlen von Zeitschlitzen pro Frame zugewiesen werden können.
• Die Bandbreite kann bei Bedarf verschiedenen Benutzern zur Verfügung gestellt werden, indem der Zeitschlitz je nach Priorität verkettet oder neu zugewiesen wird.

CDMA (Code Division Multiple Access)

Die Code-Division-Mehrfachzugriffstechnik ist ein Beispiel für einen Mehrfachzugriff, bei dem mehrere Sender einen einzigen Kanal verwenden, um Informationen gleichzeitig zu senden. Seine Eigenschaften sind wie folgt.

• In CDMA verwendet jeder Benutzer das gesamte verfügbare Spektrum, anstatt durch eine separate Frequenz zugewiesen zu werden.
• CDMA wird für die Sprach- und Datenkommunikation dringend empfohlen.
• Während in CDMA mehrere Codes denselben Kanal belegen, können Benutzer mit demselben Code miteinander kommunizieren.
• CDMA bietet mehr Luftraumkapazität als TDMA.
• Die Übergabe zwischen Basisstationen wird von CDMA sehr gut erledigt.

Space Division Multiple Access (SDMA)

Space Division Multiple Access oder Spatial Division Multiple Access ist eine Technik, die eine MIMO-Architektur (Multiple Input Multiple Output) darstellt und hauptsächlich in der drahtlosen und Satellitenkommunikation verwendet wird. Es hat die folgenden Funktionen.

• Alle Benutzer können gleichzeitig über denselben Kanal kommunizieren.
• SDMA ist völlig störungsfrei.
• Ein einzelner Satellit kann mit mehreren Satellitenempfängern derselben Frequenz kommunizieren.
• Die gerichteten Punktstrahlantennen werden verwendet und daher kann die Basisstation in SDMA einen sich bewegenden Benutzer verfolgen.
• Steuert die abgestrahlte Energie für jeden Benutzer im Weltraum.

Spread Spectrum Multiple Access

SSMA (Spread Spectrum Multiple Access) verwendet Signale mit einer Übertragungsbandbreite, deren Größe größer ist als die minimal erforderliche HF-Bandbreite.

Es gibt zwei Haupttypen von Spread-Spectrum-Mehrfachzugriffstechniken:

• Frequenzsprung-Spreizspektrum (FHSS)
• Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS)

Frequenzsprung-Spreizspektrum (FHSS)

Dies ist ein digitales Mehrfachzugriffssystem, bei dem die Trägerfrequenzen der einzelnen Benutzer innerhalb eines Breitbandkanals pseudozufällig variiert werden. Die digitalen Daten werden in Bursts mit einheitlicher Größe aufgeteilt, die dann auf verschiedenen Trägerfrequenzen übertragen werden.

Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS)

Dies ist die am häufigsten verwendete Technologie für CDMA. In DS-SS wird das Nachrichtensignal mit einem Pseudozufallsrauschcode multipliziert. Jeder Benutzer erhält sein eigenes Codewort, das orthogonal zu den Codes anderer Benutzer ist. Um den Benutzer zu erkennen, muss der Empfänger das vom Sender verwendete Codewort kennen.

Die kombinatorischen Sequenzen heißen als hybrid werden auch als eine andere Art von Spreizspektrum verwendet. Time hopping ist auch ein anderer Typ, der selten erwähnt wird.

Da viele Benutzer dieselbe Spreizspektrumbandbreite gemeinsam nutzen können, ohne sich gegenseitig zu stören, werden Spreizspektrumsysteme bandwidth efficient in einer Umgebung mit mehreren Benutzern.

Der Funkkanal ist anfällig für eine Vielzahl von Übertragungshindernissen wie z path loss, interference und blockage. Diese Faktoren schränken die Reichweite, Datenrate und Zuverlässigkeit der drahtlosen Übertragung ein.

Arten von Pfaden

Inwieweit diese Faktoren die Übertragung beeinflussen, hängt von den Umgebungsbedingungen und der Mobilität von Sender und Empfänger ab. Es gibt zwei Arten von Pfaden, denen die Signale folgen, um zum Empfänger zu gelangen, z.

Direkter Weg

Das gesendete Signal kann, wenn es den Empfänger direkt erreicht, als a bezeichnet werden directpath und die im Signal vorhandenen Komponenten werden als bezeichnet directpath components.

Mehrweg

Das gesendete Signal, wenn es den Empfänger erreicht, durch verschiedene Richtungen, die einem unterschiedlichen Phänomen unterliegen, wird ein solcher Pfad als bezeichnet multi-path und die Komponenten des übertragenen Signals werden als bezeichnet multi-path components.

Sie werden von der Umgebung reflektiert, gebeugt und gestreut und erreichen den Empfänger in Amplitude, Frequenz und Phase in Bezug auf die direkte Pfadkomponente verschoben.

Eigenschaften des drahtlosen Kanals

Die wichtigsten Merkmale des Funkkanals sind -

• Pfadverlust
• Fading
• Interference
• Doppler-Verschiebung

In den folgenden Abschnitten werden diese Kanaleigenschaften nacheinander erläutert.

Pfadverlust

Der Pfadverlust kann als das Verhältnis der Leistung des gesendeten Signals zur Leistung desselben vom Empfänger empfangenen Signals auf einem bestimmten Pfad ausgedrückt werden. Es ist eine Funktion der Ausbreitungsentfernung.

• Die Schätzung des Pfadverlusts ist sehr wichtig für das Entwerfen und Bereitstellen von drahtlosen Kommunikationsnetzwerken

• Der Pfadverlust hängt von einer Reihe von Faktoren ab, wie z. B. der verwendeten Funkfrequenz und der Art des Geländes.

• Das Freiraum-Ausbreitungsmodell ist das einfachste Pfadverlustmodell, bei dem zwischen dem Sender und dem Empfänger ein Direktpfadsignal ohne Atmosphärendämpfung oder Mehrwegekomponenten liegt.

In diesem Modell ist die Beziehung zwischen der übertragenen Leistung P_t und die empfangene Kraft P_r ist gegeben durch

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

Wo

• G_t ist der Senderantennengewinn

• G_r ist der Antennengewinn des Empfängers

• d ist der Abstand zwischen Sender und Empfänger

• λ ist die Wellenlänge des Signals

Das Zweiwege-Modell, auch als Zwei-Pfad-Modell bezeichnet, ist ein weit verbreitetes Pfadverlustmodell. Das oben beschriebene Freiraummodell geht davon aus, dass es nur einen einzigen Pfad vom Sender zum Empfänger gibt.

In der Realität erreicht das Signal den Empfänger über mehrere Pfade. Das Zwei-Wege-Modell versucht, dieses Phänomen zu erfassen. Das Modell geht davon aus, dass das Signal den Empfänger über zwei Pfade erreicht, einen über eine Sichtlinie und einen über den Pfad, über den die reflektierte Welle empfangen wird.

Nach dem Zwei-Wege-Modell ist die Empfangsleistung gegeben durch

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

Wo

• p_t ist die übertragene Leistung

• G_t stellen den Antennengewinn am Sender dar

• G_r stellen den Antennengewinn am Empfänger dar

• d ist der Abstand zwischen Sender und Empfänger

• h_t ist die Höhe des Senders

• h_r sind die Höhe des Empfängers

Fading

Fading bezieht sich auf die Schwankungen der Signalstärke beim Empfang am Empfänger. Das Ausbleichen kann in zwei Typen eingeteilt werden -

• Schnelles Fading / Small Fading und
• Langsames Fading / Fading in großem Maßstab

Schnelles Fading bezieht sich auf die schnellen Schwankungen der Amplituden-, Phasen- oder Mehrwegverzögerungen des empfangenen Signals aufgrund der Interferenz zwischen mehreren Versionen desselben gesendeten Signals, die zu leicht unterschiedlichen Zeiten am Empfänger ankommen.

Die Zeit zwischen dem Empfang der ersten Version des Signals und dem zuletzt wiedergegebenen Signal wird aufgerufen delay spread. Die Mehrwegeausbreitung des übertragenen Signals, die ein schnelles Fading verursacht, ist auf die drei Ausbreitungsmechanismen zurückzuführen, nämlich -

• Reflection
• Diffraction
• Scattering

Die mehreren Signalpfade können sich manchmal konstruktiv oder manchmal destruktiv am Empfänger addieren, was eine Variation des Leistungspegels des empfangenen Signals verursacht. Die empfangene einzelne Hüllkurve eines schnell verblassenden Signals soll a folgenRayleigh distribution um zu sehen, ob zwischen Sender und Empfänger kein Sichtlinienpfad besteht.

Langsames Verblassen

Der Name Slow Fading selbst impliziert, dass das Signal langsam verschwindet. Die Merkmale des langsamen Verblassens sind nachstehend angegeben.

• Langsames Fading tritt auf, wenn Objekte, die die Übertragung teilweise absorbieren, zwischen Sender und Empfänger liegen.

• Langsames Überblenden wird so genannt, weil die Dauer des Überblendens mehrere Sekunden oder Minuten dauern kann.

• Langsames Ausbleichen kann auftreten, wenn sich der Empfänger in einem Gebäude befindet und die Funkwelle durch die Wände eines Gebäudes gehen muss oder wenn der Empfänger durch ein Gebäude vorübergehend vom Sender abgeschirmt ist. Die blockierenden Objekte verursachen eine zufällige Änderung der empfangenen Signalleistung.

• Langsames Fading kann dazu führen, dass die empfangene Signalleistung variiert, obwohl der Abstand zwischen Sender und Empfänger gleich bleibt.

• Langsames Ausbleichen wird auch als bezeichnet shadow fading da die Objekte, die das Ausbleichen verursachen, große Gebäude oder andere Strukturen sein können, den direkten Übertragungsweg vom Sender zum Empfänger blockieren.

Interferenz

Drahtlose Übertragungen müssen Störungen aus einer Vielzahl von Quellen entgegenwirken. Zwei Hauptstörungsformen sind -

• Nachbarkanalstörungen und
• Gleichkanalstörung.

Im Fall von Nachbarkanalstörungen weisen Signale in nahegelegenen Frequenzen Komponenten außerhalb ihrer zugewiesenen Bereiche auf, und diese Komponenten können die laufende Übertragung in den benachbarten Frequenzen stören. Dies kann vermieden werden, indem Schutzbänder zwischen den zugewiesenen Frequenzbereichen sorgfältig eingeführt werden.

Co-channel interference, manchmal auch als bezeichnet narrow band interferenceist auf andere nahe gelegene Systeme zurückzuführen, die dieselbe Übertragungsfrequenz verwenden.

Inter-symbol interference ist eine andere Art von Interferenz, bei der eine Verzerrung des empfangenen Signals durch die zeitliche Ausbreitung und die daraus resultierende Überlappung einzelner Impulse im Signal verursacht wird.

Adaptive equalizationist eine häufig verwendete Technik zur Bekämpfung von Inter-Symbol-Interferenzen. Dabei wird die Energie des verteilten Symbols in seinem ursprünglichen Zeitintervall gesammelt. Im Entzerrungsprozess werden komplexe digitale Verarbeitungsalgorithmen verwendet.

Das ursprüngliche TCP / IP-Protokoll wurde als vier auf der Hardware aufgebaute Softwareschichten definiert. Heute wird TCP / IP jedoch als ein Fünf-Schichten-Modell angesehen, dessen Schichten denen im OSI-Modell ähneln.

Vergleich zwischen OSI und TCP / IP Suite

Wenn wir die beiden Modelle vergleichen, stellen wir fest, dass im TCP / IP-Protokoll zwei Ebenen, Sitzung und Präsentation, fehlen. Die Anwendungsschicht in der Suite wird normalerweise als die Kombination von drei Schichten im OSI-Modell betrachtet.

Das OSI-Modell gibt an, welche Funktionen zu den einzelnen Schichten gehören. Die Schichten der TCP / IP-Protokollsuite enthalten jedoch relativ unabhängige Protokolle, die je nach den Anforderungen des Systems gemischt und angepasst werden können. Der Begriff hierarchisch bedeutet, dass jedes Protokoll der oberen Ebene von einem oder mehreren Protokollen der unteren Ebene unterstützt wird.

Ebenen in der TCP / IP Suite

Die vier Schichten des TCP / IP-Modells sind die Host-zu-Netzwerk-Schicht, die Internet- / Netzwerkschicht, die Transportschicht und die Anwendungsschicht. Der Zweck jeder Schicht in der TCP / IP-Protokollsuite wird unten beschrieben.

Das obige Bild zeigt die Schichten der TCP / IP-Protokollsuite.

Physikalische Schicht

TCP / IP definiert kein spezifisches Protokoll für die physische Schicht. Es unterstützt alle Standard- und proprietären Protokolle.

• Auf dieser Ebene erfolgt die Kommunikation zwischen zwei Hops oder Knoten, entweder einem Computer oder einem Router. Die Kommunikationseinheit ist asingle bit.

• Wenn die Verbindung zwischen den beiden Knoten hergestellt ist, fließt ein Bitstrom zwischen ihnen. Die physikalische Schicht behandelt jedoch jedes Bit einzeln.

Die Verantwortung der physischen Schicht stimmt neben der Lieferung von Bits mit der für die physische Schicht des OSI-Modells genannten überein, hängt jedoch hauptsächlich von den zugrunde liegenden Technologien ab, die Verknüpfungen bereitstellen.

Datenübertragungsebene

TCP / IP definiert auch kein spezifisches Protokoll für die Datenverbindungsschicht. Es unterstützt alle Standard- und proprietären Protokolle.

• Auch auf dieser Ebene erfolgt die Kommunikation zwischen zwei Hops oder Knoten. Die Kommunikationseinheit ist jedoch ein Paket namens aframe.

• EIN frame ist ein Paket, das die von der Netzwerkschicht empfangenen Daten mit einem zusätzlichen Header und manchmal einem Trailer kapselt.

• Der Kopf enthält neben anderen Kommunikationsinformationen die Quelle und das Ziel des Rahmens.

• Das destination address wird benötigt, um den richtigen Empfänger des Frames zu definieren, da möglicherweise viele Knoten mit der Verbindung verbunden wurden.

• Das source address wird für eine mögliche Antwort oder Bestätigung benötigt, wie dies von einigen Protokollen verlangt wird.

In dieser Schicht werden LAN-, Paketfunk- und Punkt-zu-Punkt-Protokolle unterstützt

Netzwerkschicht

Auf der Netzwerkebene unterstützt TCP / IP das Internet Protocol (IP). Das Internet Protocol (IP) ist der Übertragungsmechanismus, der von den TCP / IP-Protokollen verwendet wird.

• IP transportiert Daten in aufgerufenen Paketen datagrams, von denen jeder separat transportiert wird.
• Datagramme können auf verschiedenen Routen verlaufen und nicht in der richtigen Reihenfolge eintreffen oder dupliziert werden.

IP verfolgt die Routen nicht und hat keine Möglichkeit, Datagramme neu anzuordnen, sobald sie an ihrem Ziel angekommen sind.

Transportschicht

Es gibt einen Hauptunterschied zwischen der Transportschicht und der Netzwerkschicht. Obwohl alle Knoten in einem Netzwerk über die Netzwerkschicht verfügen müssen, müssen nur die beiden Endcomputer über die Transportschicht verfügen.

• Die Netzwerkschicht ist für das Senden einzelner Datagramme von Computer A an Computer B verantwortlich. Die Transportschicht ist für die Zustellung der gesamten Nachricht verantwortlich, die als a bezeichnet wirdsegment, von A nach B.

• Ein Segment kann aus einigen oder zehn bestehen datagrams. Die Segmente müssen in Datagramme unterteilt werden und jedes Datagramm muss zur Übertragung an die Netzwerkschicht geliefert werden.

• Da das Internet für jedes Datagramm eine andere Route definiert, können die Datagramme nicht in der richtigen Reihenfolge eintreffen und verloren gehen.

• Die Transportschicht auf Computer B muss warten, bis alle diese Datagramme eintreffen, sie zusammensetzen und ein Segment daraus machen.

Traditionell wurde die Transportschicht in der TCP / IP-Suite durch zwei Protokolle dargestellt: User Datagram Protocol (UDP) und Transmission Control Protocol (TCP).

Ein neues Protokoll namens Stream Control Transmission Protocol (SCTP) wurde in den letzten Jahren eingeführt.

Anwendungsschicht

Die Anwendungsschicht in TCP / IP entspricht der kombinierten Sitzungs-, Präsentations- und Anwendungsschicht im OSI-Modell.

• Über die Anwendungsschicht kann ein Benutzer auf die Dienste unseres privaten Internets oder des globalen Internets zugreifen.

• Auf dieser Ebene werden viele Protokolle definiert, um Dienste wie die Übertragung von E-Mail-Dateien, den Zugriff auf das World Wide Web usw. bereitzustellen.

• Die in dieser Schicht unterstützten Protokolle sind TELNET, FTP und HTTP.

Mobilfunknetz ist eine zugrunde liegende Technologie für Mobiltelefone, persönliche Kommunikationssysteme, drahtlose Netzwerke usw. Die Technologie wurde für Mobiltelefone entwickelt, um Hochleistungs-Sende- / Empfängersysteme zu ersetzen. Mobilfunknetze verwenden weniger Strom, eine kürzere Reichweite und mehr Sender für die Datenübertragung.

Merkmale zellularer Systeme

Wireless Cellular Systems löst das Problem der spektralen Überlastung und erhöht die Benutzerkapazität. Die Merkmale von zellularen Systemen sind wie folgt:

• Bieten sehr hohe Kapazität in einem begrenzten Spektrum.

• Wiederverwendung des Funkkanals in verschiedenen Zellen.

• Aktivieren Sie eine feste Anzahl von Kanälen, um eine beliebig große Anzahl von Benutzern zu bedienen, indem Sie den Kanal im gesamten Abdeckungsbereich wiederverwenden.

• Die Kommunikation erfolgt immer zwischen Mobiltelefon und Basisstation (nicht direkt zwischen Mobiltelefonen).

• Jeder zellularen Basisstation wird eine Gruppe von Funkkanälen in einem kleinen geografischen Gebiet zugewiesen, das als Zelle bezeichnet wird.

• Benachbarten Zellen werden unterschiedliche Kanalgruppen zugewiesen.

• Durch Beschränken des Abdeckungsbereichs auf innerhalb der Grenze der Zelle können die Kanalgruppen wiederverwendet werden, um verschiedene Zellen abzudecken.

• Halten Sie die Störpegel innerhalb tolerierbarer Grenzen.

• Frequenzwiederverwendung oder Frequenzplanung.

• Organisation des drahtlosen Mobilfunknetzes.

Das Mobilfunknetz ist in mehrere Sender mit geringer Leistung von jeweils 100 W oder weniger unterteilt.

Form der Zellen

Der Versorgungsbereich von Mobilfunknetzen ist unterteilt in cellsJede Zelle hat eine eigene Antenne zum Übertragen der Signale. Jede Zelle hat ihre eigenen Frequenzen. Die Datenkommunikation in Mobilfunknetzen wird von ihrem Basisstationssender, -empfänger und seiner Steuereinheit bedient.

Die Form der Zellen kann entweder quadratisch oder sechseckig sein -

Quadrat

Eine quadratische Zelle hat vier Nachbarn in der Ferne d und vier in der Ferne Root 2 d

• Besser, wenn alle benachbarten Antennen gleich weit voneinander entfernt sind
• Vereinfacht die Auswahl und den Wechsel zu einer neuen Antenne

Hexagon

Eine Sechseckzellenform wird aufgrund ihrer einfachen Abdeckung und Berechnung dringend empfohlen. Es bietet folgende Vorteile:

• Bietet äquidistante Antennen
• Der Abstand von der Mitte zum Scheitelpunkt entspricht der Seitenlänge

Wiederverwendung von Frequenzen

Frequenzwiederverwendung ist das Konzept der Verwendung derselben Funkfrequenzen innerhalb eines bestimmten Bereichs, die durch eine beträchtliche Entfernung mit minimaler Interferenz voneinander getrennt sind, um die Kommunikation herzustellen.

Die Wiederverwendung von Frequenzen bietet die folgenden Vorteile:

• Ermöglicht die Kommunikation innerhalb der Zelle auf einer bestimmten Frequenz
• Begrenzt die entweichende Leistung benachbarter Zellen
• Ermöglicht die Wiederverwendung von Frequenzen in nahe gelegenen Zellen
• Verwendet dieselbe Frequenz für mehrere Gespräche
• 10 bis 50 Frequenzen pro Zelle

Zum Beispiel wenn N Zellen verwenden die gleiche Anzahl von Frequenzen und Kist die Gesamtzahl der in Systemen verwendeten Frequenzen. Dann jedercell frequency wird unter Verwendung der Formeln berechnet K/N.

Wenn in Advanced Mobile Phone Services (AMPS) K = 395 und N = 7 sind, betragen die Frequenzen pro Zelle im Durchschnitt 395/7 = 56. Hier cell frequency ist 56.

Die Ausbreitung von Antennen und Wellen spielt in drahtlosen Kommunikationsnetzen eine wichtige Rolle. Eine Antenne ist ein elektrischer Leiter oder ein Leitersystem, das elektromagnetische Energie in den / aus dem Weltraum ausstrahlt / sammelt (sendet oder empfängt). Eine idealisierte isotrope Antenne strahlt gleichmäßig in alle Richtungen.

Ausbreitungsmechanismen

Drahtlose Übertragungen breiten sich in drei Modi aus. Sie sind -

• Grundwellenausbreitung
• Ausbreitung von Himmelswellen
• Ausbreitung der Sichtlinie

Ground wave propagation folgt der Kontur der Erde, während sky wave propagation nutzt die Reflexion sowohl auf der Erde als auch in der Ionosphäre.

Line of sight propagationerfordert, dass sich die Sende- und Empfangsantennen innerhalb der Sichtlinie voneinander befinden. Abhängig von der Frequenz des zugrunde liegenden Signals wird der bestimmte Ausbreitungsmodus befolgt.

Beispiele für Bodenwellen- und Himmelswellenkommunikation sind AM radio und international broadcastswie BBC. Oberhalb von 30 MHz arbeitet weder die Ausbreitung von Bodenwellen noch von Himmelswellen, und die Kommunikation erfolgt über die Sichtlinie.

Übertragungsbeschränkungen

In diesem Abschnitt werden die verschiedenen Einschränkungen erläutert, die sich auf die Übertragung elektromagnetischer Wellen auswirken. Beginnen wir mit der Dämpfung.

Dämpfung

Die Signalstärke nimmt mit der Entfernung über das Übertragungsmedium ab. Das Ausmaß der Dämpfung ist eine Funktion der Entfernung, des Übertragungsmediums sowie der Frequenz der zugrunde liegenden Übertragung.

Verzerrung

Da Signale mit unterschiedlichen Frequenzen unterschiedlich stark gedämpft werden, wird ein Signal, das Komponenten über einen Frequenzbereich umfasst, verzerrt, dh die Form des empfangenen Signals ändert sich.

Eine Standardmethode zur Lösung dieses Problems (und zur Wiederherstellung der ursprünglichen Form) besteht darin, höhere Frequenzen zu verstärken und somit die Dämpfung über ein Frequenzband auszugleichen.

Dispersion

Dispersion ist das Phänomen der Ausbreitung eines elektromagnetischen Energiestoßes während der Ausbreitung. Datenfolgen, die schnell hintereinander gesendet werden, verschmelzen aufgrund von Streuung.

Lärm

Die am weitesten verbreitete Form von Rauschen ist thermisches Rauschen, das häufig mit einem additiven Gaußschen Modell modelliert wird. Thermisches Rauschen beruht auf thermischer Bewegung von Elektronen und ist gleichmäßig über das Frequenzspektrum verteilt.

Andere Formen von Lärm sind -

• Inter modulation noise (verursacht durch Signale, die bei Frequenzen erzeugt werden, die Summen oder Unterschiede der Trägerfrequenzen sind)

• Crosstalk (Interferenz zwischen zwei Signalen)

• Impulse noise (unregelmäßige energiereiche Impulse durch äußere elektromagnetische Störungen).

Während ein Impulsrauschen möglicherweise keinen signifikanten Einfluss auf analoge Daten hat, wirkt es sich spürbar auf digitale Daten aus und verursacht dies burst errors.

Die obige Abbildung zeigt deutlich, wie das Rauschsignal das ursprüngliche Signal überlappt und versucht, seine Eigenschaften zu ändern.

Fading

Fading bezieht sich auf die Variation der Signalstärke in Bezug auf Zeit / Entfernung und ist bei drahtlosen Übertragungen weit verbreitet. Die häufigsten Ursachen für das Ausbleichen in der drahtlosen Umgebung sind Mehrwegeausbreitung und Mobilität (von Objekten sowie von Kommunikationsgeräten).

Mehrwegeausbreitung

In drahtlosen Medien breiten sich Signale nach drei Prinzipien aus: Reflexion, Streuung und Beugung.

• Reflection tritt auf, wenn das Signal auf eine große feste Oberfläche trifft, deren Größe viel größer als die Wellenlänge des Signals ist, z. B. eine feste Wand.

• Diffraction tritt auf, wenn das Signal auf eine Kante oder eine Ecke trifft, deren Größe größer als die Wellenlänge des Signals ist, z. B. eine Wandkante.

• Scattering tritt auf, wenn das Signal auf kleine Objekte trifft, deren Größe kleiner als die Wellenlänge des Signals ist.

Eine Folge der Mehrwegeausbreitung ist, dass mehrere Kopien einer Signalausbreitung entlang mehrerer verschiedener Pfade zu unterschiedlichen Zeiten an einem beliebigen Punkt ankommen. Das an einem Punkt empfangene Signal wird also nicht nur von derinherent noise, distortion, attenuation, und dispersion im Kanal aber auch die interaction of signals entlang mehrerer Pfade verbreitet.

Verzögerung verbreiten

Angenommen, wir senden einen Abtastimpuls von einem Ort und messen das empfangene Signal am Empfängerort als Funktion der Zeit. Die Signalleistung des empfangenen Signals breitet sich aufgrund der Mehrwegeausbreitung über die Zeit aus.

Die Verzögerungsstreuung wird durch die Dichtefunktion der resultierenden zeitlichen Streuung der Verzögerung bestimmt. Average delay spread und root mean square delay spread sind die beiden Parameter, die berechnet werden können.

Doppler-Ausbreitung

Dies ist ein Maß für spectral broadeningverursacht durch die Änderungsrate des Mobilfunkkanals. Es wird entweder durch Relativbewegung zwischen dem Mobiltelefon und der Basisstation oder durch die Bewegung von Objekten im Kanal verursacht.

Wenn die Geschwindigkeit des Mobiltelefons hoch ist, die Doppler-Streuung hoch ist und die resultierenden Kanalvariationen schneller sind als die des Basisbandsignals, wird dies als bezeichnet fast fading. Wenn Kanalvariationen langsamer sind als die Basisbandsignalvariationen, wird das resultierende Fading als bezeichnetslow fading.

In einigen Fällen kann es zu Leistungseinbußen kommen, die sich auf die Ausgabe auswirken. Die Hauptursache hierfür könnten die Beeinträchtigungen des Mobilkanals sein. Um dies zu beheben, gibt es drei beliebte Techniken:

Equalizer

Ein Equalizer innerhalb eines Empfängers kompensiert den durchschnittlichen Bereich der erwarteten Kanalamplituden- und Verzögerungseigenschaften. Mit anderen Worten ist ein Equalizer ein Filter am mobilen Empfänger, dessen Impulsantwort umgekehrt zur Kanalimpulsantwort ist. Solche Equalizer finden ihre Verwendung infrequency selective fading Kanäle.

Vielfalt

Vielfalt ist eine andere Technik, die zum Ausgleich verwendet wird fast fadingund wird normalerweise unter Verwendung von zwei oder mehr Empfangsantennen implementiert. Es wird normalerweise verwendet, um die Tiefe und Dauer der Überblendungen zu verringern, die ein Empfänger in einem flachen Überblendungskanal erfährt.

Kanalcodierung

Channel codingVerbessert die Leistung der Mobilkommunikationsverbindung durch Hinzufügen redundanter Datenbits zur übertragenen Nachricht. Im Basisbandabschnitt des Senders ordnet ein Kanalcodierer eine digitale Nachrichtensequenz einer anderen spezifischen Codesequenz zu, die eine größere Anzahl von Bits als das in der Nachricht enthaltene Original enthält. Die Kanalcodierung wird zur Korrektur verwendetdeep fading oder spectral null.

Ausgleich

ISI (Inter Symbol Interference) wurde als eines der Haupthindernisse für die Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung über Mobilfunkkanäle identifiziert. Wenn die Modulationsbandbreite die überschreitetcoherence bandwidth des Funkkanals (dh frequenzselektives Fading) werden Modulationsimpulse zeitlich verteilt, was ISI verursacht.

Ein Equalizer am vorderen Ende eines Empfängers kompensiert den durchschnittlichen Bereich der erwarteten Kanalamplituden- und Verzögerungseigenschaften. Wie die mobilen Fading-Kanäle sindrandom und time varyingEqualizer müssen die zeitveränderlichen Eigenschaften des Mobilkanals verfolgen und sollten daher zeitveränderlich oder adaptiv sein. Ein adaptiver Equalizer hat zwei Betriebsphasen:training und tracking.

Trainingsmodus

Zu Beginn wird vom Sender eine bekannte Trainingssequenz fester Länge gesendet, damit der Empfänger-Equalizer auf eine geeignete Einstellung mitteln kann. Training sequence ist typischerweise ein pseudozufälliges Binärsignal oder ein festes vorgeschriebenes Bitmuster.

Die Trainingssequenz soll es einem Equalizer am Empfänger ermöglichen, die zu erfassen proper filter coefficientim schlechtesten Kanalzustand. Ein adaptives Filter am Empfänger verwendet somit arecursive algorithm Auswerten des Kanals und Schätzen der Filterkoeffizienten, um den Kanal zu kompensieren.

Tracking-Modus

Wenn die Trainingssequenz beendet ist, sind die Filterkoeffizienten nahezu optimal. Unmittelbar nach der Trainingssequenz werden Benutzerdaten gesendet.

Wenn die Daten der Benutzer empfangen werden, wird die adaptive algorithms des Equalizers verfolgt den sich ändernden Kanal. Infolgedessen ändert der adaptive Entzerrer die Filtereigenschaften im Laufe der Zeit kontinuierlich.

Vielfalt

Diversity ist eine leistungsstarke Kommunikationsempfängertechnik, die eine Verbesserung der drahtlosen Verbindung zu relativ geringen Kosten ermöglicht. Diversity techniques werden in drahtlosen Kommunikationssystemen verwendet, um in erster Linie die Leistung über einen verblassenden Funkkanal zu verbessern.

In einem solchen System wird der Empfänger mit mehreren Kopien desselben Informationssignals versehen, die über zwei oder mehr reale oder virtuelle Kommunikationskanäle übertragen werden. Die Grundidee der Vielfalt ist alsorepetition oder redundancy of information. In praktisch allen Anwendungen werden die Diversity-Entscheidungen vom Empfänger getroffen und sind dem Sender unbekannt.

Arten der Vielfalt

Fading kann klassifiziert werden in small scale und large scale fading. Kleine Überblendungen sind durch tiefe und schnelle Amplitudenschwankungen gekennzeichnet, die auftreten, wenn sich das Mobiltelefon über Entfernungen von nur wenigen Wellenlängen bewegt. Bei Schmalbandsignalen führt dies typischerweise zu aRayleigh faded envelope. Um das Auftreten tiefer Überblendungen zu verhindern, können mikroskopische Diversitätstechniken das sich schnell ändernde Signal ausnutzen.

Wenn die Antennenelemente des Empfängers durch einen Bruchteil der gesendeten Wellenlänge getrennt sind, können die verschiedenen Kopien des Informationssignals oder allgemein als Zweige bezeichnet werden, geeignet kombiniert werden oder das stärkste von ihnen kann als empfangenes Signal ausgewählt werden. Eine solche Diversitätstechnik wird als bezeichnetAntenna or Space diversity.

Frequenzvielfalt

Das gleiche Informationssignal wird auf verschiedenen Trägern übertragen, wobei die Frequenztrennung zwischen ihnen mindestens die Kohärenzbandbreite ist.

Zeitliche Vielfalt

Das Informationssignal wird in regelmäßigen Abständen wiederholt zeitlich übertragen. Die Trennung zwischen demtransmit times should be greater than the coherence time, T_c. Das Zeitintervall hängt von der Fading-Rate ab und nimmt mit abnehmender Fading-Rate zu.

Polarisationsvielfalt

Hier werden die elektrischen und magnetischen Felder des die Information tragenden Signals modifiziert und viele solcher Signale werden verwendet, um die gleichen Informationen zu senden. Soorthogonal type of polarization is obtained.

Winkelvielfalt

Hier werden Richtantennen verwendet, um unabhängige Kopien des übertragenen Signals über mehrere Pfade zu erstellen.

Raumvielfalt

In der Weltraumdiversität gibt es mehrere Empfangsantennen, die an unterschiedlichen räumlichen Orten platziert sind, was zu unterschiedlichen (möglicherweise unabhängigen) empfangenen Signalen führt.

Der Unterschied zwischen den Diversity-Schemata liegt in der Tatsache, dass es in den ersten beiden Schemata gibt wastage of bandwidth durch duplication of the informationzu sendendes Signal. Somit wird ein Problem in den verbleibenden drei Schemata vermieden, jedoch mit erhöhten Kostenantenna complexity.

Die Korrelation zwischen Signalen als Funktion des Abstands zwischen den Antennenelementen ergibt sich aus der Beziehung -

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

Wo,

• J₀ = Bessel-Funktion nullter Ordnung und erster Art

• d = Abstand der Antennenelemente im Raum

• λ = Trägerwellenlänge.

Im Bereich der Computer ist die breite Verwendung von Gruppenverbindungen unvermeidlich geworden, was zur Einführung von LANs(Lokale Netzwerke). Diese LANs fallen unter die Kategorie der kleinen Netzwerke innerhalb eines einzelnen Gebäudes oder Campus.

WANs sind Weitverkehrsnetzwerke, die einen größeren Bereich wie eine Stadt oder einen begrenzten Bereich abdecken, der größer als LAN ist. Wireless Personal Area Networks (PANs) sind der nächste Schritt von WLANs, die kleinere Bereiche mit geringer Stromübertragung abdecken, zur Vernetzung von tragbaren und mobilen Computergeräten wie PCs und Personal Digital Assistants (PDAs).

Grundlagen von WLANs

Die technischen Probleme in WLANs müssen verstanden werden, um den Unterschied zwischen drahtgebundenen und drahtlosen Netzwerken zu erkennen. Anschließend werden die Verwendung von WLANs und ihre Entwurfsziele untersucht. Die Arten von WLANS, ihre Komponenten und ihre grundlegenden Funktionen werden ebenfalls detailliert beschrieben.

IEEE 802.11 Standard

In diesem Abschnitt wird ein bekannter Standard für Ionen-WLANs vorgestellt, der IEEE 802.11-Standard. Die MAC-Schicht (Medium Access Control) und die Mechanismen der physischen Schicht werden erläutert. In diesem Abschnitt werden auch einige der optionalen Funktionen wie Sicherheit und Dienstgüte (QoS) behandelt.

HIPERLAN Standard

In diesem Abschnitt wird ein weiterer WLAN-Standard beschrieben, der HIPERLAN-Standard, ein europäischer Standard, der auf Funkzugang basiert.

Bluetooth

Dieser Abschnitt befasst sich mit dem Bluetooth-Standard, der es persönlichen Geräten ermöglicht, ohne Infrastruktur miteinander zu kommunizieren.

WLAN-Grundlagen

Während sowohl tragbare als auch mobile Endgeräte von einem Ort zum anderen bewegt werden können, wird auf tragbare Endgeräte nur zugegriffen, wenn sie stationär sind.

Mobile Terminals (MTs) sind dagegen leistungsfähiger und können während der Fahrt aufgerufen werden. WLANs sollen wirklich mobile Arbeitsplätze unterstützen.

WLAN verwendet

Drahtlose Computernetzwerke bieten vielseitige Funktionen. WLANs sind sehr flexibel und können je nach Anwendung in verschiedenen Topologien konfiguriert werden. Einige mögliche Verwendungen von WLANs werden unten beschrieben.

• Benutzer können unterwegs im Internet surfen, E-Mails abrufen und Sofortnachrichten empfangen.

• In Gebieten, die von Erdbeben oder anderen Katastrophen betroffen sind, ist möglicherweise keine geeignete Infrastruktur auf dem Gelände verfügbar. WLANs sind an solchen Orten praktisch, um Netzwerke im laufenden Betrieb einzurichten.

• Es gibt viele historische Gebäude, in denen Computernetzwerke eingerichtet werden mussten. An solchen Orten ist eine Verkabelung möglicherweise nicht zulässig oder die Gebäudekonstruktion führt möglicherweise nicht zu einer effizienten Verkabelung. WLANs sind an solchen Orten sehr gute Lösungen.

Designziele

Im Folgenden sind einige der Ziele aufgeführt, die beim Entwurf von WLANs erreicht werden müssen:

• Operational simplicity - Das Design von drahtlosen LANS muss Funktionen enthalten, die es einem mobilen Benutzer ermöglichen, Netzwerkdienste auf einfache und effiziente Weise schnell einzurichten und darauf zuzugreifen.

• Power efficient operation - Die Leistungsbeschränkung mobiler Computergeräte wie Laptops und PDAs erfordert die wichtige Anforderung, mit WLANs zu arbeiten minimal power consumption. Daher muss das WLAN-Design Energiesparfunktionen enthalten und geeignete Technologien und Protokolle verwenden, um dies zu erreichen.

• License-free operation - Einer der Hauptfaktoren, der die Kosten für den drahtlosen Zugang beeinflusst, ist die Lizenzgebühr für das Spektrum, in dem eine bestimmte drahtlose Zugangstechnologie betrieben wird. Low cost of accessist ein wichtiger Aspekt für die Verbreitung einer WLAN-Technologie. Daher sollte das Design von WLAN die Teile des Frequenzspektrums berücksichtigen. Für seinen Betrieb welchedoes not require eine explizite

• Tolerance to interference - Die Verbreitung verschiedener drahtloser Netzwerktechnologien sowohl für zivile als auch für militärische Anwendungen hat zu einer erheblichen Zunahme geführt increase in the interference level über das Funkspektrum.

  Das WLAN-Design sollte dies berücksichtigen und geeignete Maßnahmen ergreifen, indem Technologien und Protokolle ausgewählt werden, die bei Störungen funktionieren.

• Global Usability - Das Design des WLAN, die Wahl der Technologie und die Wahl des Betriebsfrequenzspektrums sollten die vorherrschenden berücksichtigen spectrum restrictionin Ländern auf der ganzen Welt. Dies stellt die Akzeptanz der Technologie auf der ganzen Welt sicher.

• Security - Der inhärente Broadcast-Charakter eines drahtlosen Mediums erhöht die Anforderung, dass Sicherheitsfunktionen in das Design der WLAN-Technologie einbezogen werden müssen.

• Safety requirements - Das Design der WLAN-Technologie sollte den Sicherheitsanforderungen entsprechen, die in die folgenden Kategorien unterteilt werden können.

  • Eingriffe in medizinische und andere Instrumentengeräte.
  • Erhöhte Leistung von Sendern, die zu Gesundheitsrisiken führen kann.

  Ein gut konzipiertes WLAN sollte den im jeweiligen Frequenzspektrum geltenden Leistungsemissionsbeschränkungen entsprechen.

• Quality of service requirements - Servicequalität (QoS) bezieht sich auf die Bereitstellung ausgewiesener Leistungsstufen für den Multimedia-Verkehr. Das Design von WLAN sollte die Möglichkeit von berücksichtigensupporting a wide variety des Verkehrs, einschließlich Multimedia-Verkehr.

• Compatibility with other technologies and applications - Die Interoperabilität zwischen verschiedenen LANS ist wichtig für eine effiziente Kommunikation zwischen Hosts, die mit verschiedenen LAN-Technologien arbeiten.

Netzwerkarchitektur

Die Netzwerkarchitektur beschreibt die WLAN-Typen, die Komponenten eines typischen WLANs und die von einem WLAN angebotenen Dienste.

Infrastrukturbasiert im Vergleich zu Ad-hoc-LANs

WLANs können grob in zwei Typen eingeteilt werden, nämlich Infrastructure networks und Ad hoc LANs, basierend auf der zugrunde liegenden Architektur.

Infrastrukturnetzwerke

Infrastrukturnetzwerke enthalten spezielle Knoten, die aufgerufen werden Access Points (APs), die über bestehende Netzwerke verbunden sind.

• APs sind insofern besonders, als sie sowohl mit drahtlosen Knoten als auch mit dem vorhandenen kabelgebundenen Netzwerk interagieren können.
• Die anderen drahtlosen Knoten, auch als Mobile Stationen (STAs) bezeichnet, kommunizieren über APs.
• Die APs fungieren auch als Brücken zu anderen Netzwerken.

Ad-hoc-LANs

Ad-hoc-LANs benötigen keine feste Infrastruktur. Diese Netzwerke können an jedem Ort im laufenden Betrieb eingerichtet werden. Knoten kommunizieren direkt miteinander, um Nachrichten über andere Knoten weiterzuleiten, auf die direkt zugegriffen werden kann.

Die drahtlose Bluetooth-Technologie ist eine Nahbereichskommunikationstechnologie, die die Kabel ersetzen soll, die die tragbare Einheit verbinden und ein hohes Maß an Sicherheit gewährleisten. Bluetooth-Technologie basiert aufAd-hoc technology auch bekannt als Ad-hoc Pico netsDies ist ein lokales Netzwerk mit einer sehr begrenzten Abdeckung.

Geschichte von Bluetooth

Die WLAN-Technologie ermöglicht die Geräteverbindung zu infrastrukturbasierten Diensten über einen Mobilfunkanbieter. Die Notwendigkeit, dass persönliche Geräte ohne etablierte Infrastruktur drahtlos miteinander kommunizieren, hat zur Entstehung von geführtPersonal Area Networks (PANs).

• Das Bluetooth-Projekt von Ericsson aus dem Jahr 1994 definiert den Standard für PANs, um die Kommunikation zwischen Mobiltelefonen über stromsparende und kostengünstige Funkschnittstellen zu ermöglichen.

• Im Mai 1988 gründeten Unternehmen wie IBM, Intel, Nokia und Toshiba zusammen mit Ericsson die Bluetooth Special Interest Group (SIG), deren Ziel es war, einen Defacto-Standard für PANs zu entwickeln.

• IEEE hat einen Bluetooth-basierten Standard namens IEEE 802.15.1 für drahtlose Personal Area Networks (WPANs) genehmigt. Der IEEE-Standard umfasst MAC- und Physical-Layer-Anwendungen.

BluetoothDie Spezifikation beschreibt den gesamten Protokollstapel. Bluetooth verwendet Radiofrequenz (RF) für die Kommunikation. Es macht Gebrauch vonfrequency modulation Funkwellen in der ISM Band.

Die Nutzung von Bluetooth hat aufgrund seiner besonderen Funktionen stark zugenommen.

• Bluetooth bietet eine einheitliche Struktur für eine Vielzahl von Geräten, um eine Verbindung herzustellen und miteinander zu kommunizieren.

• Die Bluetooth-Technologie hat weltweite Akzeptanz gefunden, sodass jedes Bluetooth-fähige Gerät fast überall auf der Welt mit Bluetooth-fähigen Geräten verbunden werden kann.

• Der geringe Stromverbrauch der Bluetooth-Technologie und die angebotene Reichweite von bis zu zehn Metern haben den Weg für mehrere Nutzungsmodelle geebnet.

• Bluetooth bietet interaktive Konferenzen, indem ein Ad-hoc-Netzwerk von Laptops eingerichtet wird.

• Das Bluetooth-Nutzungsmodell umfasst schnurlose Computer, Gegensprechanlagen, schnurlose Telefone und Mobiltelefone.

Piconets und Scatternets

Bluetooth-fähige elektronische Geräte verbinden und kommunizieren drahtlos über Kurzstreckengeräte, die als bekannt sind Piconets. Bluetooth-Geräte existieren in kleinen Ad-hoc-Konfigurationen mit der Fähigkeit, entweder als Master oder Slave zu fungieren, für die die Spezifikation einen Mechanismus zulässtmaster und slaveihre Rollen zu wechseln. Die Punkt-zu-Punkt-Konfiguration mit einem Master und einem Slave ist die einfachste Konfiguration.

Wenn mehr als zwei Bluetooth-Geräte miteinander kommunizieren, wird dies als a bezeichnet PICONET. Ein Piconet kann bis zu sieben Slaves enthalten, die sich um einen einzelnen Master gruppieren. Das Gerät, das die Einrichtung des Piconets initialisiert, wird zummaster.

Der Master ist für die Übertragungssteuerung verantwortlich, indem er das Netzwerk als Teil von in eine Reihe von Zeitschlitzen unter den Netzwerkmitgliedern aufteilt time division multiplexing Schema, das unten gezeigt wird.

Die Merkmale von Piconets sind wie folgt:

• Innerhalb eines Piconets wird das Timing verschiedener Geräte und die Frequenzsprungsequenz einzelner Geräte durch den Takt bestimmt und ist eindeutig 48-bit address des Meisters.

• Jedes Gerät kann gleichzeitig mit bis zu sieben anderen Geräten innerhalb eines einzelnen Piconets kommunizieren.

• Jedes Gerät kann gleichzeitig mit mehreren Piconetzen kommunizieren.

• Piconets werden dynamisch und automatisch eingerichtet, wenn Bluetooth-fähige Geräte Piconets betreten und verlassen.

• Es gibt keine direkte Verbindung zwischen den Slaves und alle Verbindungen sind im Wesentlichen Master-zu-Slave oder Slave-zu-Master.

• Slaves dürfen senden, sobald diese vom Master abgefragt wurden.

• Die Übertragung beginnt im Slave-zu-Master-Zeitfenster unmittelbar nach einem Abfragepaket vom Master.

• Eine Vorrichtung kann ein Mitglied von zwei oder mehr Piconetzen sein und von einem Piconetz zu einem anderen springen, indem das vom Regime-Gerät des zweiten Piconetz vorgegebene Übertragungsregime-Timing und die Frequenzsprungsequenz eingestellt werden.

• Es kann ein Slave in einem Piconetz und ein Master in einem anderen sein. Es kann jedoch kein Master in mehr als einem Piconetz sein.

• Geräte, die in benachbarten Piconetzen ansässig sind, bieten eine Brücke zur Unterstützung von Verbindungen zwischen inneren Pikonetten, sodass Baugruppen miteinander verbundener Pikonette eine physikalisch erweiterbare Kommunikationsinfrastruktur bilden können, die als bekannt ist Scatternet.

Spektrum

Die Bluetooth-Technologie arbeitet im nicht lizenzierten Bereich für Industrie, Wissenschaft und Medizin (ISM) mit 2,4 bis 2,485 GHz und verwendet ein Spread-Spectrum-Hopping-Vollduplex-Signal mit einer Nennrate von 1600 Hops / Sek. Das 2,4-GHz-ISM-Band ist in den meisten Ländern erhältlich und nicht lizenziert.

Angebot

Die Reichweite des Bluetooth-Geräts hängt vom Gerät ab. Funkgeräte der Klasse 3 haben eine Reichweite von bis zu 1 Meter oder 3 Fuß. Funkgeräte der Klasse 2 werden am häufigsten in Mobilgeräten mit einer Reichweite von 10 Metern oder 30 Fuß verwendet. Funkgeräte der Klasse 1 werden hauptsächlich in industriellen Anwendungsfällen verwendet haben eine Reichweite von 100 Metern oder 300 Fuß.

Datenrate

Bluetooth unterstützt eine Datenrate von 1 Mbit / s für Version 1.2 und eine Datenrate von 3 Mbit / s für Version 2.0 in Kombination mit einer Fehlerdatenrate.

Das Aufkommen des Internets hat die Nutzung von Computern und die Suche nach Informationen revolutionär verändert. Das Internet hat die traditionelle Art des Informationsaustauschs beeinflusst und jetzt hat fast jede Stadt, jede Stadt und jede Straße Zugang zum Internet.

Haushalte, Schulen und Unternehmen verbinden sich heute mit verschiedenen Methoden mit dem Internet. Eine Methode, der drahtlose Internetdienst, bietet Kunden einen Internetzugang, ohne dass unterirdische Kupfer-, Glasfaser- oder andere Formen der kommerziellen Netzwerkverkabelung erforderlich sind. Im Vergleich zu etablierteren kabelgebundenen Diensten wie DSL und Kabel-Internet bietet die kabellose Technologie Computernetzwerken zusätzlichen Komfort und Mobilität.

In den folgenden Abschnitten werden alle gängigen verfügbaren drahtlosen Internetdienste beschrieben.

Satelliten-Internet

Der Mitte der neunziger Jahre eingeführte Satellit wurde zum ersten drahtlosen Internetdienst für Verbraucher. Im Vergleich zu anderen Formen des drahtlosen Internetdienstes genießt der Satellit den Vorteil vonavailability. Benötigt nur eine kleinedish antenna, satellite modem Satellitenabonnement funktioniert in fast allen ländlichen Gebieten, die nicht von anderen Technologien bedient werden.

Der Satellit bietet jedoch auch ein drahtloses Internet mit relativ geringer Leistung. Satellit leidet darunterhigh latency(Verzögerungs-) Verbindungen aufgrund der Fernsignale müssen zwischen der Erde und den umlaufenden Stationen verkehren. Satellite unterstützt auch relativ geringe Mengen an Netzwerkbandbreite.

Öffentliche Wi-Fi-Netzwerke

Einige Gemeinden haben ihren öffentlichen drahtlosen Internetdienst über aufgebaut Wi-FiTechnologie. Diese sogenanntenmesh networksVerbinden Sie zahlreiche drahtlose Zugangspunkte, um größere städtische Gebiete zu überspannen. Einzelne WLAN-Hotspots bieten an ausgewählten Standorten auch einen öffentlichen drahtlosen Internetdienst.

Wi-Fi ist eine kostengünstige Option im Vergleich zu anderen Formen von drahtlosen Internetdiensten. Die Ausrüstung ist kostengünstig (in vielen neueren Computern ist die erforderliche Hardware integriert), und in einigen Regionen sind WLAN-Hotspots weiterhin kostenlos.

Drahtloses Breitband behoben

Fixed Wireless ist eine Breitbandart, bei der montierte Antennen verwendet werden, die auf Funkübertragungstürme gerichtet sind.

Mobiles Breitband

Mobiltelefone gibt es seit Jahrzehnten, aber erst in jüngster Zeit haben sich Mobilfunknetze zu einer gängigen Form des drahtlosen Internetdienstes entwickelt. Mit einem installierten Mobilfunknetzadapter oder durch Anbinden eines Mobiltelefons an einen Laptop,Internet connectivitykann in jedem Bereich mit Zellturmabdeckung gewartet werden. Der mobile Breitbanddienst funktioniert nicht, ohne dass ein Internetdatenabonnement eines Anbieters vorhanden ist.

Die klassischen kabelgebundenen Netzwerke haben zu einer Reihe von Anwendungsprotokollen wie TELNET, FTP und SMTP geführt. Die WAP-Architektur (Wireless Application Protocol) zielt darauf ab, die Lücke auf Anwendungsebene zwischen den drahtlosen Benutzern und den ihnen angebotenen Diensten zu schließen.

Kabelloses Internet

Drahtloses Internet bezieht sich auf die Erweiterung der vom Internet angebotenen Dienste für mobile Benutzer, die dies ermöglichen access information und dataunabhängig von ihrem Standort. Die mit der drahtlosen Domäne, der Mobilität von Knoten und dem Entwurf vorhandener Protokolle, die im Internet verwendet werden, verbundenen Probleme erfordern mehrere Lösungen, um das drahtlose Internet Wirklichkeit werden zu lassen.

Die Hauptprobleme, die für das drahtlose Internet berücksichtigt werden müssen, sind die folgenden:

• Adressmobilität
• Ineffizienz von Transportschichtprotokollen und
• Ineffizienz von Protokollen der Anwendungsschicht

Adressmobilität

Das im Internet verwendete Netzwerkschichtprotokoll ist das Internet Protocol (IP), das für drahtgebundene Netzwerke mit festen Knoten entwickelt wurde. IP verwendet eine hierarchische Adressierung mit einer global eindeutigen 32-Bit-Adresse, die aus zwei Teilen bestehtNetwork identifier und Host identifier.

Die Netzwerkkennung bezieht sich auf die subnet addressmit dem der Host verbunden ist. Das Adressierungsschema wurde verwendet, um die Größe der Routing-Tabelle in den Kernroutern des Internets zu reduzieren, die nur den Netzwerkteil der IP-Adresse für Routingentscheidungen verwenden.

Dieses Adressierungsschema funktioniert möglicherweise nicht direkt in der drahtlosen Erweiterung des Internets, da die mobilen Hosts möglicherweise von einem wechseln subnet an einen anderen, aber die an den mobilen Host adressierten Pakete können an das alte Subnetz geliefert werden, an das der Knoten ursprünglich angeschlossen war.

Ineffizienz von Transportschichtprotokollen

Die Transportschicht ist im Internet sehr wichtig und stellt die Einrichtung und Wartung sicher end-to-end connectionszuverlässig end-to-end delivery von Datenpaketen, flow control und congestion control. TCP ist jedoch das vorherrschende Transportschichtprotokoll für drahtgebundene NetzwerkeUDPwird von bestimmten Anwendungen ein verbindungsloses unzuverlässiges Transportschichtprotokoll verwendet.

Das drahtlose Internet erfordert einen effizienten Betrieb der Transportschichtprotokolle, da das drahtlose Medium aufgrund seiner zeitlich variierenden und umgebungsabhängigen Eigenschaften von Natur aus unzuverlässig ist. Traditionelles TCP ruft a aufcongestion control algorithmum Staus in den Netzwerken zu behandeln. Wenn ein Datenpaket oder ein ACK-Paket verloren geht, geht TCP davon aus, dass dasloss is due to congestion und reduziert die Größe des Überlastungsfensters um die Hälfte.

Bei jedem weiteren Paketverlust wird die congestion window is reducedund daher bietet TCP eine verschlechterte Leistung bei drahtlosen Verbindungen. Auch in Situationen, in denen der Paketverlust durch verursacht wirdlink error oder collisionDer TCP ruft den Überlastungssteuerungsalgorithmus auf, der zu einem sehr geringen Durchsatz führt.

Die Identifizierung der tatsächlichen Ursache, die zum Paketverlust geführt hat, ist wichtig für die Verbesserung der Leistung des TCP über drahtlose Verbindungen. Einige der Lösungen für die Transportschichtprobleme umfassen:

• Indirektes TCP (ITCP)
• Snoop TCP und
• Mobiles TCP

Ineffizienz von Anwendungsschichtprotokollen

Herkömmliche Protokolle der Anwendungsschicht, die im Internet verwendet werden, wie z HTTP, TELNET, Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) und mehrere Auszeichnungssprachen wie HTMLwurden für kabelgebundene Netzwerke entwickelt und optimiert. Viele dieser Protokolle sind bei Verwendung mit drahtlosen Verbindungen nicht sehr effizient.

Die Hauptprobleme, die die Verwendung von HTTP im drahtlosen Internet verhindern, sind der zustandslose Betrieb, der hohe Overhead aufgrund der Zeichencodierung, redundante Informationen, die in den HTTP-Anforderungen enthalten sind, und das Öffnen von a new TCP connection bei jeder Transaktion.

Die Funktionen der Handheld-Geräte sind begrenzt, was es schwierig macht, rechen- und bandbreitenintensive Anwendungsprotokolle zu verarbeiten. Protokoll für drahtlose Anwendungen (WAP) und Optimierungen über herkömmliches HTTP sind einige der Lösungen für die Probleme der Anwendungsschicht.

WAP steht für Wireless Application Protocol. WAP repräsentiert eher eine Reihe von Protokollen als ein einzelnes Protokoll. WAP zielt darauf ab, einen einfachen, leichtgewichtigen Browser, der auch als Mikrobrowser bezeichnet wird, in Handheld-Geräte zu integrieren, wodurch nur minimale Ressourcen wie zmemory und CPU an diesen Geräten.

WAP versucht, die Mängel der drahtlosen Handheld-Geräte und der drahtlosen Verbindung zu kompensieren, indem mehr Intelligenz in die Netzwerkknoten wie die integriert wird routers, web servers, und BSs.

Die Hauptziele der WAP-Protokollsuite sind die folgenden.

• Unabhängigkeit von den Standards für drahtlose Netzwerke
• Interoperabilität zwischen Dienstleistern
• Überwindung der Mängel des drahtlosen Mediums
• Überwindung der Nachteile von Handheld-Geräten
• Effizienz und Zuverlässigkeit steigern
• Bereitstellung von Sicherheit, Skalierbarkeit und Erweiterbarkeit

Das WAP-Modell

WAP verfolgt einen Client-Server-Ansatz. Es gibt einen Proxyserver an, der als Schnittstelle zwischen der drahtlosen Domäne und dem kabelgebundenen Kernnetzwerk fungiert. Dieser Proxyserver, auch bekannt alsWAP gatewayist verantwortlich für eine Vielzahl von Funktionen wie die Protokollübersetzung und die Optimierung der Datenübertragung über das drahtlose Medium.

Drahtlose Netzwerkteile bestehen aus -

• Inhaltsanbieter (Anwendungs- oder Ursprungsserver)
• Mobiles Gerät (WAP-Client)
• WAP-Gateway
• WAP-Proxy

Die WAP-Architektur wurde so konzipiert, dass sie dem Web genau folgt. Der einzige Unterschied besteht darin, dass das WAP-Gateway zwischen HTTP und WAP übersetzt.

WAP-Client

Die drei Abschnitte, die in Bezug auf den WAP-Client erwähnt werden müssen, sind WAE-Benutzeragent, WTA-Benutzeragent und WAP-Stapel.

• WAE user agent - Der Benutzeragent für die drahtlose Anwendungsumgebung ist der Browser, der den Inhalt zur Anzeige rendert.

• WTA user agent - Der Agent für drahtlose Telefonieanwendungen empfängt kompilierte WTA-Dateien vom WTA-Server und führt sie aus.

• WAP stack - Mit dem WAP-Stack kann das Telefon über die WAP-Protokolle eine Verbindung zum WAP-Gateway herstellen.

Anwendungsserver

Das Element im Netzwerk, in dem sich die Informationsanwendungen (Web, WAP) befinden, sind WAP-Proxy, WAP-Gateway oder WAP-Server.

• Proxy- Dies ist ein Zwischenelement, das sowohl als Client als auch als Server in dem Netzwerk zwischen Client und Server fungiert. Der Client sendet Anforderungen an ihn und ruft die erforderlichen Informationen ab und speichert sie zwischen, indem er sich an den Ursprungsserver wendet.

• Gateway - Dies ist ein Zwischenelement, das normalerweise zum Verbinden von zwei verschiedenen Netzwerktypen verwendet wird.

WAP Gateway ist im Grunde eine Software, die zwischen einem unterstützten Netzwerk platziert wird WAP and IP packet network wie das Internet.

Der WAP-Protokollstapel

Der WAP-Protokollstapel ist in der folgenden Abbildung dargestellt:

Anwendungsschicht

Die Anwendungsschicht bietet eine Anwendungsumgebung für die Entwicklung und Ausführung von tragbaren Anwendungen und Diensten. WAE besteht aus zwei verschiedenen Benutzeragenten auf der Clientseite.

Der WAE-Benutzeragent besteht aus dem Browser und dem SMS-Editor zusammen mit dem WTA-Benutzeragenten.

Sitzungsschicht

Die Sitzungsschicht bietet Methoden für den organisierten Austausch von Inhalten zwischen Client / Service-Anwendungen.

WAP enthält die folgenden Komponenten:

• Connection Oriented Session Services - Diese arbeiten über WTP.

• Connectionless Session Services - Diese arbeiten direkt über WDP.

• Session services - Diese Funktionen helfen beim Herstellen einer Verbindung zwischen einem Client und einem Server mithilfe primitiver Nachrichten.

Primitives messagessind als Nachrichten definiert, die der Client an den Server sendet, um eine Serviceeinrichtung anzufordern. Der Client sendet Anforderungsprimitive und empfängt Bestätigungsprimitive, und der Server kann Antwortprimitive senden und Anzeigeprimitive empfangen.

Der verbindungslose Sitzungsdienst bietet nur einen nicht bestätigten Dienst. Um die Sitzung zu starten, ruft der Client ein WSP-Grundelement auf, das einige Parameter wie Serveradresse, Clientadresse und Clientheader bereitstellt. In mancher Hinsicht ist WSP im Grunde eine binäre Form von HTTP.

Transaktionsschicht

Bietet verschiedene Methoden zum Durchführen von Transaktionen mit unterschiedlichem Zuverlässigkeitsgrad.

Sicherheitsschicht

Optionale Schicht, die bei Vorhandensein von Authentifizierung, Datenschutz und sicherer Verbindung zwischen Anwendungen sorgt. Es basiert aufSSL (Secure Socket Layer). Es bietet Dienste, die Datenschutz, Serverauthentifizierung, Clientauthentifizierung und Datenintegrität gewährleisten.

Eine Standard-SSL-Sitzung wird zwischen dem Webserver und dem WAP-Gateway geöffnet, und die WTLS-Sitzung wird zwischen dem gateway und die mobile device. Der verschlüsselte Inhalt wird über diese Verbindung vom Server an das Gateway gesendet, das ihn übersetzt und an das Mobiltelefon sendet. Die Transaktion zwischenSSL und WTLS findet im Speicher des WAP-Gateways statt.

Transportschicht

Dies ist die unterste Schicht, die mit dem vom Betreiber angebotenen Trägerdienst verbunden ist. Trägerdienste sind die Kommunikation zwischen dem Mobiltelefon und den Basisstationen. Sie beinhaltenSMS, CSD, USSD, GSM, GPRS, DECT, CDMA, FDMA, und TDMA.

Die physische Schicht bereitet die Daten vor, die vom mobilen Gerät über die Flugdienste gesendet werden sollen, und sendet die Daten unter Verwendung des Trägerdienstes, der in dem Netzwerk implementiert ist, in dem das Gerät betrieben wird. WDPhat eine Schnittstelle zu verschiedenen Trägernetzwerken, daher muss es eine trägerspezifische Implementierung haben. WDP ist die einzige Schicht, die neu geschrieben werden muss, um verschiedene Trägernetzwerke zu unterstützen. Die WTP-Schicht implementiert eine einfacherequest-response transaction orientiertes Protokoll anstelle des Drei-Wege-Handshake-Verbindungsmechanismus.

Ein Satellit ist ein Objekt, das sich um ein anderes Objekt dreht. Zum Beispiel ist die Erde ein Satellit der Sonne und der Mond ein Satellit der Erde.

EIN communication satellite ist ein microwave repeater stationin einem Raum, der für Telekommunikations-, Radio- und Fernsehsignale verwendet wird. Ein Kommunikationssatellit verarbeitet die von einer Bodenstation kommenden Daten und wandelt sie in eine andere Form um und sendet sie an die zweite Bodenstation.

Wie ein Satellit funktioniert

Zwei Sender auf der Erde möchten per Funk kommunizieren, sind jedoch zu weit entfernt, um herkömmliche Mittel zu verwenden. Die beiden Stationen können eine Relaisstation für ihre Kommunikation verwenden. Eine Bodenstation sendet das Signal an den Satelliten.

Uplink frequencyist die Frequenz, mit der die Bodenstation mit dem Satelliten kommuniziert. Der Satellitentransponder wandelt das Signal um und sendet es an die zweite Bodenstation. Dies wird aufgerufenDownlink frequency. Die zweite Bodenstation kommuniziert auf die gleiche Weise auch mit der ersten.

Vorteile des Satelliten

Die Vorteile der Satellitenkommunikation sind folgende:

• Das Abdeckungsgebiet ist sehr hoch als das von terrestrischen Systemen.
• Die Übertragungskosten sind unabhängig vom Versorgungsgebiet.
• Höhere Bandbreiten sind möglich.

Nachteile des Satelliten

Die Nachteile der Satellitenkommunikation sind wie folgt:

• Das Starten von Satelliten in Umlaufbahnen ist ein kostspieliger Prozess.
• Die Bandbreiten werden nach und nach aufgebraucht.
• Hohe Ausbreitungsverzögerung für Satellitensysteme als bei herkömmlichen terrestrischen Systemen.

Grundlagen der Satellitenkommunikation

Der Prozess der Satellitenkommunikation beginnt an einem earth station. Hier soll eine Installation Signale von einem Satelliten im Orbit um die Erde senden und empfangen. Bodenstationen senden Informationen in Form von Hochleistungssignalen mit hoher Leistung (GHz-Bereich) an Satelliten.

Die Satelliten receive und retransmit die Signale zurück zur Erde, wo sie von anderen Bodenstationen im Versorgungsbereich des Satelliten empfangen werden. Satellite's footprint ist der Bereich, der vom Satelliten ein Signal von nützlicher Stärke empfängt.

Das Übertragungssystem von der Bodenstation zum Satelliten über einen Kanal wird als bezeichnet uplink. Das System vom Satelliten zur Bodenstation über den Kanal heißtdownlink.

Satellitenfrequenzbänder

Die Satellitenfrequenzbänder, die üblicherweise für die Kommunikation verwendet werden, sind die Cband, Ku-band, und Ka-band. C-Band und Ku-Band sind die von heutigen Satelliten häufig verwendeten Frequenzspektren.

Es ist wichtig zu beachten, dass es eine umgekehrte Beziehung zwischen Frequenz und Wellenlänge gibt, dh wenn die Frequenz zunimmt, die Wellenlänge abnimmt, hilft dies, die Beziehung zwischen zu verstehen antenna diameter und transmission frequency. Größere Antennen (Satellitenschüsseln) sind erforderlich, um das Signal mit zunehmender Wellenlänge zu erfassen.

Erdumlaufbahnen

Ein Satellit muss beim Start in den Weltraum in eine bestimmte Umlaufbahn gebracht werden, um einen bestimmten Weg für seine Revolution zu finden, um die Zugänglichkeit aufrechtzuerhalten und seinen Zweck zu erfüllen, sei es wissenschaftlich, militärisch oder kommerziell. Solche Umlaufbahnen, die Satelliten in Bezug auf die Erde zugeordnet sind, werden als bezeichnetEarth Orbits. Die Satelliten in diesen Umlaufbahnen sind Erdumlaufbahnsatelliten.

Die wichtigsten Arten von Erdumlaufbahnen sind -

• Geosynchrone Erdumlaufbahn
• Geostationäre Erdumlaufbahn
• Mittlere Erdumlaufbahn
• Niedrige Erdumlaufbahn

GEO-Satelliten (Geo-Synchronous Earth Orbit)

Ein geosynchroner Erdumlaufbahnsatellit befindet sich in einer Höhe von 22.300 Meilen über der Erde. Diese Umlaufbahn ist synchronisiert mit aside real day(dh 23 Stunden 56 Minuten). Diese Umlaufbahn kannhave inclination and eccentricity. Es darf nicht kreisförmig sein. Diese Umlaufbahn kann an den Polen der Erde gekippt werden. Aber es scheint stationär, wenn es von der Erde aus beobachtet wird.

Die gleiche geosynchrone Umlaufbahn, falls vorhanden circularund in der Äquatorebene wird es als geostationäre Umlaufbahn bezeichnet. Diese Satelliten befinden sich 35.900 km (wie geosynchron) über dem Erdäquator und drehen sich weiter in Richtung der Erdrichtung (West nach Ost). Diese Satelliten werden berücksichtigtstationary in Bezug auf die Erde und daher impliziert der Name.

Geostationäre Erdumlaufbahnsatelliten werden für Wettervorhersagen, Satellitenfernsehen, Satellitenradio und andere Arten der globalen Kommunikation verwendet.

Die obige Abbildung zeigt den Unterschied zwischen geosynchronen und geostationären Umlaufbahnen. Die Rotationsachse zeigt die Bewegung der Erde an.

Der wichtigste Punkt hierbei ist, dass jede geostationäre Umlaufbahn eine geosynchrone Umlaufbahn ist. Aber jede geosynchrone Umlaufbahn ist KEINE geostationäre Umlaufbahn.

Satelliten mit mittlerer Erdumlaufbahn (MEO)

MEO-Satellitennetzwerke (Medium Earth Orbit) werden in Entfernungen von etwa 8000 Meilen von der Erdoberfläche umkreisen. Von einem MEO-Satelliten übertragene Signale legen eine kürzere Strecke zurück. Dies führt zu einer verbesserten Signalstärke am Empfangsende. Dies zeigt, dass kleinere, leichtere Empfangsanschlüsse am Empfangsende verwendet werden können.

Da das Signal eine kürzere Strecke zum und vom Satelliten zurücklegt, ist die Übertragungsverzögerung geringer. Transmission delay kann als die Zeit definiert werden, die ein Signal benötigt, um zu einem Satelliten und zurück zu einer Empfangsstation zu gelangen.

Für die Echtzeitkommunikation ist das Kommunikationssystem umso besser, je kürzer die Übertragungsverzögerung ist. Wenn ein GEO-Satellit beispielsweise 0,25 Sekunden für eine Hin- und Rückfahrt benötigt, benötigt der MEO-Satellit weniger als 0,1 Sekunden, um dieselbe Fahrt abzuschließen. MEOs arbeiten im Frequenzbereich von 2 GHz und höher.

LEO-Satelliten (Low Earth Orbit)

Die LEO-Satelliten werden hauptsächlich in drei Kategorien eingeteilt, nämlich kleine LEOs, große LEOs und Mega-LEOs. LEOs werden in einer Entfernung von 500 bis 1000 Meilen über der Erdoberfläche umkreisen.

Diese relativ kurze Strecke reduziert die Übertragungsverzögerung auf nur 0,05 Sekunden. Dies reduziert den Bedarf an empfindlichen und sperrigen Empfangsgeräten weiter. Kleine LEOs arbeiten im Bereich von 800 MHz (0,8 GHz). Große LEOs arbeiten im Bereich von 2 GHz oder höher, und Mega-LEOs arbeiten im Bereich von 20 bis 30 GHz.

Die höheren Frequenzen sind mit verbunden Mega-LEOs Dies führt zu mehr Informationstragfähigkeit und ergibt die Fähigkeit eines Echtzeit-Videoübertragungsschemas mit geringer Verzögerung.

HALE-Plattformen (High Altitude Long Endurance)

Experimentelle HALE-Plattformen sind im Grunde hocheffiziente und leichte Flugzeuge mit Kommunikationsausrüstung. Dies wird so wirkenvery low earth orbit geosynchronous satellites.

Diese Fahrzeuge werden von einer Kombination aus Batterie- und Solarenergie oder hocheffizienten Turbinentriebwerken angetrieben. HALE-Plattformen bietentransmission delays of less than 0.001 seconds in einer Höhe von nur 70.000 Fuß und sogar better signal strength für sehr leichte Handempfangsgeräte.

Orbitalschlitze

Hier kann sich eine Frage stellen, die mit mehr als 200 satellitesWie können wir sie dort oben im geosynchronen Orbit davon abhalten, ineinander zu rennen oder zu versuchen, denselben Ort im Weltraum zu nutzen? Um dieses Problem zu lösen, haben internationale Regulierungsbehörden wie die International Telecommunications Union (ITU) und nationale Regierungsorganisationen wie die Federal Communications Commission (FCC) bezeichnen die Orte auf der geosynchronen Umlaufbahn, an denen sich die Kommunikationssatelliten befinden können.

Diese Orte werden in Längengraden angegeben und als bezeichnet orbital slots. Die FCC und die ITU haben den erforderlichen Abstand für C-Band- und Ku-Band-Satelliten aufgrund der großen Nachfrage nach Orbitalschlitzen schrittweise auf nur 2 Grad reduziert.