Komunikacja bezprzewodowa - skrócona instrukcja

Komunikacja bezprzewodowa polega na przesyłaniu informacji na odległość bez pomocy przewodów, kabli lub innych form przewodników elektrycznych.

Komunikacja bezprzewodowa to szerokie pojęcie, które obejmuje wszystkie procedury i formy łączenia i komunikowania się między dwoma lub więcej urządzeniami za pomocą sygnału bezprzewodowego za pośrednictwem technologii i urządzeń komunikacji bezprzewodowej.

Funkcje komunikacji bezprzewodowej

Ewolucja technologii bezprzewodowej przyniosła wiele postępów w zakresie jej efektywnych funkcji.

• Przesyłana odległość może wynosić od kilku metrów (na przykład pilot do telewizora) do tysięcy kilometrów (na przykład komunikacja radiowa).

• Komunikacja bezprzewodowa może być wykorzystywana do telefonii komórkowej, bezprzewodowego dostępu do Internetu, bezprzewodowej sieci domowej i tak dalej.

• Inne przykłady zastosowań bezprzewodowej technologii radiowej obejmują jednostki GPS, otwieracze drzwi garażowych, bezprzewodowe myszy komputerowe, klawiatury i zestawy słuchawkowe, słuchawki, odbiorniki radiowe, telewizję satelitarną, telewizję radiową i telefony bezprzewodowe.

Bezprzewodowe - zalety

Komunikacja bezprzewodowa polega na przesyłaniu informacji bez fizycznego połączenia między dwoma lub więcej punktami. Z powodu braku jakiejkolwiek „infrastruktury fizycznej” komunikacja bezprzewodowa ma pewne zalety. Często obejmowałoby to zapadnięcie się odległości lub przestrzeni.

Komunikacja bezprzewodowa ma kilka zalet; najważniejsze z nich omówiono poniżej -

Opłacalność

Komunikacja przewodowa wymaga użycia przewodów połączeniowych. W sieciach bezprzewodowych komunikacja nie wymaga skomplikowanej infrastruktury fizycznej ani praktyk konserwacyjnych. W związku z tym koszt jest zmniejszony.

Example - Każda firma świadcząca usługi łączności bezprzewodowej nie ponosi dużych kosztów, dzięki czemu jest w stanie tanio pobierać opłaty z uwzględnieniem opłat dla swoich klientów.

Elastyczność

Komunikacja bezprzewodowa umożliwia ludziom komunikację niezależnie od ich lokalizacji. Aby przekazywać i odbierać wiadomości, nie trzeba przebywać w biurze ani w budce telefonicznej.

Górnicy na odludziu mogą polegać na telefonach satelitarnych, aby dzwonić do swoich bliskich, pomagając w ten sposób poprawić ich ogólny dobrobyt, utrzymując ich w kontakcie z ludźmi, którzy są dla nich najważniejsi.

Wygoda

Urządzenia do komunikacji bezprzewodowej, takie jak telefony komórkowe, są dość proste i dlatego pozwalają każdemu z nich korzystać, gdziekolwiek się znajdują. Nie ma potrzeby fizycznego podłączania czegokolwiek w celu odbierania lub przekazywania wiadomości.

Example- Usługi łączności bezprzewodowej można również zobaczyć w technologiach internetowych, takich jak Wi-Fi. Ponieważ żadne kable sieciowe nie utrudniają ruchu, możemy teraz łączyć się z prawie każdym, w dowolnym miejscu i o każdej porze.

Prędkość

Ulepszenia można również zauważyć w szybkości. Łączność sieciowa lub dostępność zostały znacznie poprawione pod względem dokładności i szybkości.

Example- Bezprzewodowy pilot może obsługiwać system szybciej niż przewodowy. Bezprzewodowe sterowanie maszyną może łatwo zatrzymać jej pracę, jeśli coś pójdzie nie tak, podczas gdy bezpośrednia obsługa nie może działać tak szybko.

Dostępność

Technologia bezprzewodowa ułatwia dostęp, ponieważ odległe obszary, w których nie można prawidłowo ułożyć linii naziemnych, są łatwo podłączane do sieci.

Example- Na obszarach wiejskich możliwa jest teraz edukacja online. Nauczyciele nie muszą już podróżować w odległe rejony, aby uczyć swoich lekcji. Dzięki transmisji na żywo ich modułów edukacyjnych.

Stała łączność

Stała łączność zapewnia również, że ludzie mogą stosunkowo szybko reagować na sytuacje awaryjne.

Example - Bezprzewodowy telefon komórkowy zapewnia stałą łączność podczas przemieszczania się z miejsca na miejsce lub podczas podróży, podczas gdy przewodowa linia stacjonarna nie.

Spośród różnych terminów używanych w telefonii komórkowej zostaną omówione najczęściej używane.

Mobile Station (MS)- Stacja ruchoma (MS) przekazuje informacje użytkownikowi i modyfikuje je zgodnie z protokołami transmisji interfejsu radiowego w celu komunikacji z BSS. Informacje użytkownika komunikują się z MS za pośrednictwem mikrofonu i głośnika do mowy, klawiatury i wyświetlacza w celu wysyłania krótkich wiadomości oraz połączenia kablowego z innymi terminalami danych. Stacja mobilna składa się z dwóch elementów Mobile Equipment (ME) i Subscriber Identity Module (SIM).

Mobile Equipment (ME)- ME to sprzęt, który klient kupuje od producenta sprzętu. Element sprzętowy zawiera wszystkie komponenty potrzebne do implementacji protokołów do połączenia z użytkownikiem i interfejsu radiowego do stacji bazowych.

Subscriber Identity Module (SIM)- Jest to karta inteligentna wydana w ramach subskrypcji w celu zidentyfikowania specyfikacji użytkownika, takich jak adres i rodzaj usługi. Połączenia w GSM są kierowane do karty SIM, a nie do terminala.

SMS-y są również przechowywane na karcie SIM. Zawiera dane osobowe każdego użytkownika, co umożliwia korzystanie z wielu przydatnych aplikacji.

Base Station (BS)- Stacja bazowa przesyła i odbiera dane użytkownika. Gdy telefon komórkowy jest odpowiedzialny tylko za transmisję i odbiór danych swojego użytkownika, stacja bazowa jest w stanie obsługiwać połączenia kilku abonentów jednocześnie.

Base Transceiver Station (BTS)- Transmisja danych użytkownika odbywa się między telefonem komórkowym a stacją bazową (BS) za pośrednictwem bazowej stacji nadawczo-odbiorczej. Transceiver to obwód, który nadaje i odbiera, tj. Robi jedno i drugie.

Mobile Switching Center (MSC)- MSC to część sprzętowa przełącznika bezprzewodowego, która może komunikować się z przełącznikami PSTN przy użyciu protokołu Signaling System 7 (SS7), a także z innymi MSC w obszarze zasięgu dostawcy usług. MSC zapewnia również komunikację z innymi sieciami przewodowymi i bezprzewodowymi, a także obsługę rejestracji i utrzymania połączenia ze stacjami mobilnymi.

Poniższy obraz ilustruje części różnych podsystemów. HLR, VLR, EIR i AuC to podsystemy podsystemu sieciowego.

Channels - Jest to zakres częstotliwości przydzielony do określonej usługi lub systemów.

Control Channel - Kanał radiowy używany do transmisji zestawienia połączenia, żądania połączenia, zainicjowania połączenia i innych celów nawigacyjnych lub kontrolnych.

Forward Control Channel(FCC) - Kanał radiowy używany do przesyłania informacji ze stacji bazowej do telefonu komórkowego

Reverse Channel(RC) - Kanał radiowy używany do przesyłania informacji z telefonu komórkowego do stacji bazowej.

Voice Channel(VC) - Kanał radiowy używany do transmisji głosu lub danych.

Handoff - Jest definiowany jako przekazanie wywołania z kanału lub stacji bazowej do innej stacji bazowej.

Roamer - Stacja ruchoma, która działa w obszarze usługowym innym niż ten, z którego usługa została wykupiona

Transceiver - Urządzenie zdolne do jednoczesnego nadawania i odbierania sygnałów radiowych.

Schematy wielodostępu umożliwiają wielu użytkownikom mobilnym jednoczesne współdzielenie określonej ilości widma radiowego.

Techniki wielokrotnego dostępu

W systemach komunikacji bezprzewodowej często pożądane jest umożliwienie abonentowi jednoczesnego wysyłania informacji ze stacji mobilnej do stacji bazowej podczas odbierania informacji ze stacji bazowej do stacji mobilnej.

System komórkowy dzieli dowolny obszar na komórki, w których jednostka mobilna w każdej komórce komunikuje się ze stacją bazową. Głównym celem w projektowaniu systemu komórkowego jest umiećincrease the capacity of the channel, tj. do obsługi możliwie największej liczby połączeń w danym paśmie przy wystarczającym poziomie jakości usług.

Dostęp do kanału można uzyskać na kilka różnych sposobów. Obejmuje to głównie:

• Wielodostęp z podziałem częstotliwości (FDMA)
• Wielodostęp z podziałem czasu (TDMA)
• Wielodostęp z podziałem kodowym (CDMA)
• Wielodostęp z podziałem przestrzeni (SDMA)

W zależności od tego, jak dostępna przepustowość jest przydzielana użytkownikom, techniki te można sklasyfikować jako narrowband i wideband systemy.

Systemy wąskopasmowe

Systemy działające z kanałami znacznie węższymi niż szerokość pasma koherencji nazywane są systemami wąskopasmowymi. Wąskopasmowy TDMA umożliwia użytkownikom korzystanie z tego samego kanału, ale przydziela każdemu użytkownikowi w kanale unikalną szczelinę czasową, oddzielając w ten sposób niewielką liczbę użytkowników w czasie na jednym kanale.

Systemy szerokopasmowe

W systemach szerokopasmowych szerokość pasma transmisji pojedynczego kanału jest znacznie większa niż szerokość pasma koherencji kanału. Dlatego zanikanie wielościeżkowe nie wpływa znacząco na odbierany sygnał w kanale szerokopasmowym, a zanikanie selektywne częstotliwości występuje tylko w niewielkiej części szerokości pasma sygnału.

Wielodostęp z podziałem częstotliwości (FDMA)

FDMA to podstawowa technologia dla zaawansowanych usług telefonii komórkowej. Funkcje FDMA są następujące.

• FDMA przydziela różne podzakresy częstotliwości każdemu innemu użytkownikowi w celu uzyskania dostępu do sieci.
• Jeśli FDMA nie jest używany, kanał pozostaje bezczynny, zamiast przydzielać go innym użytkownikom.
• FDMA jest implementowane w systemach wąskopasmowych i jest mniej skomplikowane niż TDMA.
• Dokonywane jest tutaj ścisłe filtrowanie w celu zmniejszenia zakłóceń sąsiedniego kanału.
• Stacja bazowa BS i stacja mobilna MS nadają i odbierają jednocześnie i w sposób ciągły w FDMA.

Wielodostęp z podziałem czasu (TDMA)

W przypadkach, gdy transmisja ciągła nie jest wymagana, zamiast FDMA stosuje się TDMA. Funkcje TDMA obejmują następujące.

• TDMA współdzieli jedną częstotliwość nośną z kilkoma użytkownikami, przy czym każdy użytkownik korzysta z nienakładających się szczelin czasowych.
• Transmisja danych w TDMA nie jest ciągła, ale występuje w pakietach. Dlatego proces przekazywania jest prostszy.
• TDMA wykorzystuje różne szczeliny czasowe do transmisji i odbioru, dlatego dupleksery nie są wymagane.
• Zaletą TDMA jest możliwość przydzielenia różnej liczby szczelin czasowych na ramkę różnym użytkownikom.
• Przepustowość może być dostarczana na żądanie różnym użytkownikom poprzez konkatenację lub ponowne przypisanie przedziału czasowego na podstawie priorytetu.

Code Division Multiple Access (CDMA)

Technika wielodostępu z podziałem kodowym jest przykładem wielodostępu, w którym kilka nadajników używa jednego kanału do jednoczesnego przesyłania informacji. Jego cechy są następujące.

• W CDMA każdy użytkownik korzysta z pełnego dostępnego widma zamiast przydzielać go osobnej częstotliwości.
• CDMA jest bardzo zalecane do komunikacji głosowej i transmisji danych.
• Podczas gdy wiele kodów zajmuje ten sam kanał w CDMA, użytkownicy mający ten sam kod mogą się ze sobą komunikować.
• CDMA oferuje większą pojemność przestrzeni powietrznej niż TDMA.
• CDMA bardzo dobrze obsługuje połączenia między stacjami bazowymi.

Wielodostęp z podziałem kosmicznym (SDMA)

Wielodostęp z podziałem przestrzeni lub wielokrotny dostęp z podziałem przestrzennym to technika będąca architekturą MIMO (ang. Multiple-input, multiple-output), stosowana głównie w komunikacji bezprzewodowej i satelitarnej. Posiada następujące cechy.

• Wszyscy użytkownicy mogą komunikować się w tym samym czasie za pomocą tego samego kanału.
• SDMA jest całkowicie wolne od zakłóceń.
• Pojedynczy satelita może komunikować się z większą liczbą odbiorników satelitarnych na tej samej częstotliwości.
• Stosowane są kierunkowe anteny punktowe, a zatem stacja bazowa w SDMA może śledzić poruszającego się użytkownika.
• Kontroluje wypromieniowaną energię dla każdego użytkownika w przestrzeni.

Wielodostęp do rozpowszechniania widma

Wielodostęp o widmie rozproszonym (SSMA) wykorzystuje sygnały o szerokości pasma transmisji, której wielkość jest większa niż minimalna wymagana szerokość pasma RF.

Istnieją dwa główne typy technik wielokrotnego dostępu do widma rozproszonego -

• Widmo rozproszone z przeskokiem częstotliwości (FHSS)
• Widmo rozproszone z sekwencją bezpośrednią (DSSS)

Widmo rozproszone ze skokiem częstotliwości (FHSS)

Jest to cyfrowy system wielodostępu, w którym częstotliwości nośne poszczególnych użytkowników zmieniają się w sposób pseudolosowy w kanale szerokopasmowym. Dane cyfrowe są dzielone na pakiety o jednakowej wielkości, które są następnie przesyłane na różnych częstotliwościach nośnych.

Bezpośrednia sekwencja rozproszona (DSSS)

Jest to najczęściej używana technologia w przypadku CDMA. W DS-SS sygnał wiadomości jest zwielokrotniany przez kod pseudolosowego szumu. Każdy użytkownik otrzymuje swoje własne słowo kodowe, które jest ortogonalne do kodów innych użytkowników i aby wykryć użytkownika, odbiornik musi znać słowo kodowe używane przez nadajnik.

Sekwencje kombinacyjne zwane as hybrid są również używane jako inny rodzaj widma rozproszonego. Time hopping jest też innym rzadko wymienianym typem.

Ponieważ wielu użytkowników może współdzielić tę samą szerokość pasma widma rozproszonego bez wzajemnego zakłócania się, stają się to systemy widma rozproszonego bandwidth efficient w środowisku wielu użytkowników.

Kanał bezprzewodowy jest podatny na różne utrudnienia transmisji, takie jak path loss, interference i blockage. Te czynniki ograniczają zasięg, szybkość transmisji danych i niezawodność transmisji bezprzewodowej.

Rodzaje ścieżek

Stopień, w jakim te czynniki wpływają na transmisję, zależy od warunków środowiskowych i mobilności nadajnika i odbiornika. Ścieżki, którymi podążają sygnały, aby dotrzeć do odbiornika, są dwojakiego rodzaju, na przykład:

Droga bezpośrednia

Przesyłany sygnał, gdy dociera bezpośrednio do odbiornika, można określić jako directpath a składowe obecne w sygnale nazywane są jako directpath components.

Wiele ścieżek

Przesyłany sygnał docierając do odbiornika, poprzez różne kierunki ulegając różnym zjawiskom, taką ścieżkę określa się jako multi-path a komponenty transmitowanego sygnału są nazywane jako multi-path components.

Są odbijane, uginane i rozpraszane przez otoczenie i docierają do odbiornika z przesunięciem amplitudy, częstotliwości i fazy w odniesieniu do składowej ścieżki bezpośredniej.

Charakterystyka kanału bezprzewodowego

Najważniejsze cechy kanału bezprzewodowego to -

• Utrata ścieżki
• Fading
• Interference
• Przesunięcie Dopplera

W następnych sekcjach omówimy kolejno te cechy kanałów.

Utrata ścieżki

Tłumienie ścieżki można wyrazić jako stosunek mocy transmitowanego sygnału do mocy tego samego sygnału odebranego przez odbiornik na danej ścieżce. Jest to funkcja odległości propagacji.

• Oszacowanie utraty ścieżki jest bardzo ważne przy projektowaniu i wdrażaniu bezprzewodowych sieci komunikacyjnych

• Utrata ścieżki zależy od wielu czynników, takich jak wykorzystywana częstotliwość radiowa i charakter terenu.

• Model propagacji w wolnej przestrzeni jest najprostszym modelem strat w ścieżce, w którym występuje sygnał ścieżki bezpośredniej między nadajnikiem a odbiornikiem, bez tłumienia atmosfery ani elementów wielodrogowych.

W tym modelu zależność między przesyłaną mocą P_t i otrzymaną moc P_r jest dany przez

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

Gdzie

• G_t to zysk anteny nadajnika

• G_r to zysk anteny odbiornika

• d to odległość między nadajnikiem a odbiornikiem

• λ jest długością fali sygnału

Model dwukierunkowy nazywany również modelami dwuścieżkowymi jest szeroko stosowanym modelem utraty ścieżki. Opisany powyżej model wolnej przestrzeni zakłada, że ​​istnieje tylko jedna ścieżka od nadajnika do odbiornika.

W rzeczywistości sygnał dociera do odbiornika wieloma drogami. Model dwóch ścieżek próbuje uchwycić to zjawisko. Model zakłada, że ​​sygnał dociera do odbiornika dwiema ścieżkami, jedną linią widzenia, a drugą ścieżką, przez którą odbierana jest fala odbita.

Zgodnie z modelem dwutorowym odbierana moc jest podana przez

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

Gdzie

• p_t jest przekazywana moc

• G_t reprezentują zysk anteny w nadajniku

• G_r reprezentują zysk anteny w odbiorniku

• d to odległość między nadajnikiem a odbiornikiem

• h_t to wysokość nadajnika

• h_r to wysokość odbiornika

Zblakły

Zanikanie odnosi się do fluktuacji mocy sygnału odbieranego przez odbiornik. Zanikanie można podzielić na dwa typy -

• Szybkie blaknięcie / blaknięcie na małą skalę i
• Powolne blaknięcie / blaknięcie na dużą skalę

Szybkie zanikanie odnosi się do gwałtownych fluktuacji amplitudy, fazy lub opóźnień wielościeżkowych odbieranego sygnału, spowodowanych interferencją między wieloma wersjami tego samego transmitowanego sygnału docierającego do odbiornika w nieco różnym czasie.

Wywoływany jest czas między odebraniem pierwszej wersji sygnału a ostatnim powtórzonym sygnałem delay spread. Wielościeżkowa propagacja transmitowanego sygnału, która powoduje szybkie zanikanie, wynika z trzech mechanizmów propagacji, a mianowicie -

• Reflection
• Diffraction
• Scattering

Wiele ścieżek sygnałowych może czasami dodawać konstruktywnie lub czasami destrukcyjnie w odbiorniku, powodując zmianę poziomu mocy odbieranego sygnału. Mówi się, że odebrana pojedyncza obwiednia szybko zanikającego sygnału następuje po aRayleigh distribution aby sprawdzić, czy między nadajnikiem a odbiornikiem nie ma ścieżki widzenia.

Powolne zanikanie

Sama nazwa Slow Fading sugeruje, że sygnał zanika powoli. Cechy powolnego blaknięcia podano poniżej.

• Powolne zanikanie pojawia się, gdy między nadajnikiem a odbiornikiem znajdują się obiekty, które częściowo pochłaniają transmisję.

• Powolne zanikanie jest tak zwane, ponieważ czas trwania zaniku może trwać kilka sekund lub minut.

• Powolne zanikanie może wystąpić, gdy odbiornik znajduje się wewnątrz budynku, a fala radiowa musi przejść przez ściany budynku lub gdy odbiornik jest czasowo osłonięty od nadajnika przez budynek. Obiekty przeszkadzające powodują losowe zmiany mocy odbieranego sygnału.

• Powolne zanikanie może powodować zmiany mocy odbieranego sygnału, chociaż odległość między nadajnikiem a odbiornikiem pozostaje taka sama.

• Powolne blaknięcie jest również określane jako shadow fading ponieważ obiekty powodujące zanikanie, którymi mogą być duże budynki lub inne konstrukcje, blokują bezpośrednią ścieżkę transmisji z nadajnika do odbiornika.

Ingerencja

Transmisje bezprzewodowe muszą przeciwdziałać zakłóceniom z wielu różnych źródeł. Dwie główne formy ingerencji to -

• Sąsiednie zakłócenia kanału i
• Zakłócenia międzykanałowe.

W przypadku interferencji kanału sąsiedniego, sygnały w pobliskich częstotliwościach mają składowe poza przydzielonymi zakresami, a składowe te mogą zakłócać trwającą transmisję na sąsiednich częstotliwościach. Można tego uniknąć, ostrożnie wprowadzając pasma ochronne między przydzielonymi zakresami częstotliwości.

Co-channel interference, czasami nazywany również narrow band interferencejest spowodowane tym, że inne pobliskie systemy używają tej samej częstotliwości transmisji.

Inter-symbol interference to inny rodzaj interferencji, w którym zniekształcenie odbieranego sygnału jest spowodowane czasowym rozpraszaniem i wynikającym z tego nakładaniem się poszczególnych impulsów w sygnale.

Adaptive equalizationjest powszechnie stosowaną techniką zwalczania interferencji między symbolami. Polega na gromadzeniu rozproszonej energii symbolu w pierwotnym przedziale czasu. W procesie wyrównywania stosowane są złożone algorytmy przetwarzania cyfrowego.

Oryginalny protokół TCP / IP został zdefiniowany jako cztery warstwy oprogramowania zbudowane na sprzęcie. Dziś jednak TCP / IP jest traktowany jako model pięciowarstwowy, którego warstwy są nazwane podobnie jak w modelu OSI.

Porównanie między OSI a pakietem TCP / IP

Kiedy porównujemy oba modele, okazuje się, że w protokole TCP / IP brakuje dwóch warstw, sesji i prezentacji. Warstwa aplikacji w pakiecie jest zwykle uważana za połączenie trzech warstw w modelu OSI.

Model OSI określa, które funkcje należą do każdej z jego warstw, ale warstwy zestawu protokołów TCP / IP zawierają stosunkowo niezależne protokoły, które można mieszać i dopasowywać w zależności od potrzeb systemu. Termin hierarchiczny oznacza, że ​​każdy protokół wyższego poziomu jest obsługiwany przez jeden lub więcej protokołów niższego poziomu.

Warstwy w pakiecie TCP / IP

Cztery warstwy modelu TCP / IP to warstwa między hostem a siecią, warstwa internetowa / sieciowa, warstwa transportowa i warstwa aplikacji. Cel każdej warstwy w zestawie protokołów TCP / IP opisano szczegółowo poniżej.

Powyższy obraz przedstawia warstwy zestawu protokołów TCP / IP.

Warstwa fizyczna

TCP / IP nie definiuje żadnego konkretnego protokołu dla warstwy fizycznej. Obsługuje wszystkie standardowe i zastrzeżone protokoły.

• Na tym poziomie komunikacja odbywa się między dwoma przeskokami lub węzłami, komputerem lub routerem. Jednostką komunikacji jestsingle bit.

• Po ustanowieniu połączenia między dwoma węzłami przepływa między nimi strumień bitów. Jednak warstwa fizyczna traktuje każdy bit indywidualnie.

Odpowiedzialność warstwy fizycznej, oprócz dostarczania bitów, jest zgodna z tym, co wspomniano w przypadku warstwy fizycznej modelu OSI, ale głównie zależy od podstawowych technologii zapewniających łącza.

Warstwa łącza danych

TCP / IP również nie definiuje żadnego konkretnego protokołu dla warstwy łącza danych. Obsługuje wszystkie standardowe i zastrzeżone protokoły.

• Również na tym poziomie komunikacja odbywa się między dwoma przeskokami lub węzłami. Jednostką komunikacji jest jednak pakiet zwany aframe.

• ZA frame to pakiet, który zawiera dane odebrane z warstwy sieciowej z dodanym nagłówkiem, a czasem zakończeniem.

• Głowa, oprócz innych informacji komunikacyjnych, zawiera źródło i przeznaczenie ramki.

• Plik destination address jest potrzebny do zdefiniowania właściwego odbiorcy ramki, ponieważ do łącza mogło być podłączonych wiele węzłów.

• Plik source address jest potrzebny do ewentualnej odpowiedzi lub potwierdzenia, co może być wymagane przez niektóre protokoły.

W tej warstwie obsługiwane są protokoły LAN, Packet Radio i Point-to-Point

Warstwa sieci

W warstwie sieciowej protokół TCP / IP obsługuje protokół internetowy (IP). Protokół internetowy (IP) to mechanizm transmisji używany przez protokoły TCP / IP.

• IP przenosi dane w pakietach o nazwie datagramsz których każdy jest transportowany oddzielnie.
• Datagramy mogą podróżować różnymi trasami i mogą pojawiać się poza kolejnością lub być zduplikowane.

IP nie śledzi tras i nie ma możliwości zmiany kolejności datagramów, gdy dotrą do celu.

Warstwa transportowa

Istnieje zasadnicza różnica między warstwą transportową a warstwą sieciową. Chociaż wszystkie węzły w sieci muszą mieć warstwę sieciową, tylko dwa komputery końcowe muszą mieć warstwę transportową.

• Warstwa sieciowa jest odpowiedzialna za przesyłanie poszczególnych datagramów z komputera A do komputera B; warstwa transportowa jest odpowiedzialna za dostarczenie całej wiadomości, która nazywa się asegment, od A do B.

• Segment może składać się z kilku lub kilkudziesięciu datagrams. Segmenty muszą zostać podzielone na datagramy, a każdy datagram musi zostać dostarczony do warstwy sieciowej w celu przesłania.

• Ponieważ Internet definiuje inną trasę dla każdego datagramu, datagramy mogą pojawić się w niewłaściwej kolejności i mogą zostać utracone.

• Warstwa transportowa na komputerze B musi zaczekać, aż wszystkie te datagramy dotrą, złożyć je i zrobić z nich segment.

Tradycyjnie warstwa transportowa była reprezentowana w pakiecie TCP / IP przez dwa protokoły: User Datagram Protocol (UDP) i Transmission Control Protocol (TCP).

Nowy protokół o nazwie Stream Control Transmission Protocol (SCTP) został wprowadzony w ciągu ostatnich kilku lat.

Warstwa aplikacji

Warstwa aplikacji w protokole TCP / IP jest równoważna połączonym warstwom sesji, prezentacji i aplikacji w modelu OSI.

• Warstwa aplikacji umożliwia użytkownikowi dostęp do usług naszego prywatnego lub globalnego internetu.

• W tej warstwie zdefiniowano wiele protokołów w celu świadczenia usług, takich jak przesyłanie plików poczty elektronicznej, dostęp do sieci WWW i tak dalej.

• Protokoły obsługiwane w tej warstwie to TELNET, FTP i HTTP.

Sieć komórkowa jest podstawową technologią dla telefonów komórkowych, systemów komunikacji osobistej, sieci bezprzewodowych itp. Technologia ta została opracowana dla mobilnych telefonów radiowych w celu zastąpienia systemów nadajników / odbiorników o dużej mocy. Sieci komórkowe zużywają mniejszą moc, mniejszy zasięg i więcej nadajników do transmisji danych.

Cechy systemów komórkowych

Bezprzewodowe systemy komórkowe rozwiązują problem zatorów widmowych i zwiększają pojemność użytkowników. Cechy systemów komórkowych są następujące -

• Oferują bardzo dużą pojemność w ograniczonym spektrum.

• Ponowne wykorzystanie kanału radiowego w różnych komórkach.

• Włącz stałą liczbę kanałów, aby obsłużyć dowolnie dużą liczbę użytkowników, ponownie wykorzystując kanał w całym obszarze pokrycia.

• Komunikacja odbywa się zawsze między telefonem komórkowym a stacją bazową (nie bezpośrednio między telefonami komórkowymi).

• Każda komórkowa stacja bazowa ma przydzieloną grupę kanałów radiowych na małym obszarze geograficznym zwanym komórką.

• Sąsiednie komórki mają przypisane różne grupy kanałów.

• Ograniczając obszar pokrycia do granic komórki, grupy kanałów mogą być ponownie wykorzystywane do pokrycia różnych komórek.

• Utrzymuj poziomy zakłóceń w dopuszczalnych granicach.

• Ponowne wykorzystanie częstotliwości lub planowanie częstotliwości.

• Organizacja bezprzewodowej sieci komórkowej.

Sieć komórkowa jest zorganizowana w wiele nadajników o małej mocy, każdy o mocy 100 W lub mniej.

Kształt komórek

Obszar zasięgu sieci komórkowych jest podzielony na cells, każda komórka ma własną antenę do nadawania sygnałów. Każda komórka ma swoje własne częstotliwości. Komunikacja danych w sieciach komórkowych jest obsługiwana przez nadajnik, odbiornik i jednostkę sterującą stacji bazowej.

Kształt komórek może być kwadratowy lub sześciokątny -

Plac

Kwadratowa komórka ma czterech sąsiadów w oddali d i cztery na odległość Root 2 d

• Lepiej, jeśli wszystkie sąsiednie anteny są jednakowo oddalone
• Upraszcza wybór i przejście na nową antenę

Sześciokąt

Ze względu na łatwe pokrycie i obliczenia wysoce zalecany jest sześciokątny kształt komórki. Oferuje następujące zalety -

• Zapewnia równo odległe anteny
• Odległość od środka do wierzchołka równa się długości boku

Ponowne wykorzystanie częstotliwości

Ponowne wykorzystanie częstotliwości to koncepcja wykorzystania tych samych częstotliwości radiowych na danym obszarze, które są oddzielone znaczną odległością, przy minimalnych zakłóceniach, w celu nawiązania łączności.

Ponowne wykorzystanie częstotliwości zapewnia następujące korzyści -

• Umożliwia komunikację w komórce na określonej częstotliwości
• Ogranicza ucieczkę mocy do sąsiednich komórek
• Pozwala na ponowne wykorzystanie częstotliwości w pobliskich komórkach
• Używa tej samej częstotliwości do wielu rozmów
• 10 do 50 częstotliwości na komórkę

Na przykład kiedy N komórki używają tej samej liczby częstotliwości i Kbyć całkowitą liczbą częstotliwości używanych w systemach. Potem każdycell frequency jest obliczana przy użyciu wzorów K/N.

W zaawansowanych usługach telefonii komórkowej (AMPS), gdy K = 395 i N = 7, częstotliwości na komórkę średnio będą wynosić 395/7 = 56. Tutaj, cell frequency jest 56.

Propagacja anten i fal odgrywa kluczową rolę w bezprzewodowych sieciach komunikacyjnych. Antena to przewodnik elektryczny lub układ przewodników, który promieniuje / zbiera (przesyła lub odbiera) energię elektromagnetyczną do / z przestrzeni. Wyidealizowana antena izotropowa promieniuje jednakowo we wszystkich kierunkach.

Mechanizmy propagacji

Transmisje bezprzewodowe rozchodzą się w trzech trybach. Oni są -

• Propagacja fal naziemnych
• Propagacja fal nieba
• Propagacja w linii wzroku

Ground wave propagation podąża za konturem ziemi, podczas gdy sky wave propagation wykorzystuje odbicie zarówno od ziemi, jak i jonosfery.

Line of sight propagationwymaga, aby anteny nadawcze i odbiorcze znajdowały się w swoim polu widzenia. W zależności od częstotliwości sygnału bazowego, śledzony jest określony sposób propagacji.

Przykładami komunikacji fal naziemnych i fal nieba są AM radio i international broadcaststakie jak BBC. Powyżej 30 MHz nie działa propagacja fali naziemnej ani fali nieba, a komunikacja odbywa się na linii wzroku.

Ograniczenia transmisji

W tej sekcji omówimy różne ograniczenia, które mają wpływ na transmisję fal elektromagnetycznych. Zacznijmy od tłumienia.

Osłabienie

Siła sygnału spada wraz z odległością od medium transmisyjnego. Stopień tłumienia jest funkcją odległości, medium transmisyjnego, a także częstotliwości podstawowej transmisji.

Zniekształcenie

Ponieważ sygnały o różnych częstotliwościach osłabiają się w różnym stopniu, sygnał zawierający składowe w zakresie częstotliwości ulega zniekształceniu, tj. Zmienia się kształt odbieranego sygnału.

Standardową metodą rozwiązania tego problemu (i przywrócenia pierwotnego kształtu) jest wzmocnienie wyższych częstotliwości, a tym samym wyrównanie tłumienia w paśmie częstotliwości.

Dyspersja

Dyspersja to zjawisko rozprzestrzeniania się wyrzutu energii elektromagnetycznej podczas propagacji. Serie danych wysyłane w krótkich odstępach czasu mają tendencję do łączenia się w wyniku rozproszenia.

Hałas

Najbardziej rozpowszechnioną formą hałasu jest szum termiczny, który jest często modelowany za pomocą addytywnego modelu Gaussa. Szum termiczny jest spowodowany termicznym wzburzeniem elektronów i jest równomiernie rozłożony w całym spektrum częstotliwości.

Inne formy hałasu obejmują -

• Inter modulation noise (spowodowane przez sygnały wytwarzane na częstotliwościach, które są sumami lub różnicami częstotliwości nośnych)

• Crosstalk (interferencja między dwoma sygnałami)

• Impulse noise (nieregularne impulsy o wysokiej energii spowodowane zewnętrznymi zaburzeniami elektromagnetycznymi).

Chociaż szum impulsowy może nie mieć znaczącego wpływu na dane analogowe, ma zauważalny wpływ na dane cyfrowe, powodując burst errors.

Powyższy rysunek wyraźnie pokazuje, jak sygnał szumu nakłada się na oryginalny sygnał i próbuje zmienić jego charakterystykę.

Zblakły

Zanikanie odnosi się do zmian siły sygnału w zależności od czasu / odległości i jest szeroko rozpowszechnione w transmisjach bezprzewodowych. Najczęstszymi przyczynami zanikania w środowisku bezprzewodowym są wielościeżkowa propagacja i mobilność (zarówno obiektów, jak i komunikujących się urządzeń).

Propagacja wielościeżkowa

W mediach bezprzewodowych sygnały propagują się zgodnie z trzema zasadami, którymi są odbicie, rozpraszanie i dyfrakcja.

• Reflection występuje, gdy sygnał napotyka dużą stałą powierzchnię, której rozmiar jest znacznie większy niż długość fali sygnału, np. litą ścianę.

• Diffraction występuje, gdy sygnał napotyka krawędź lub róg, którego rozmiar jest większy niż długość fali sygnału, np. krawędź ściany.

• Scattering występuje, gdy sygnał napotyka małe obiekty o rozmiarze mniejszym niż długość fali sygnału.

Jedną z konsekwencji propagacji wielościeżkowej jest to, że wielokrotne kopie propagacji sygnału na wielu różnych ścieżkach docierają do dowolnego punktu w różnym czasie. Zatem na sygnał odebrany w danym punkcie ma wpływ nie tylkoinherent noise, distortion, attenuation, i dispersion w kanale, ale także interaction of signals propagowane na wielu ścieżkach.

Rozprzestrzenianie się opóźnienia

Załóżmy, że przesyłamy impuls sondujący z lokalizacji i mierzymy odebrany sygnał w lokalizacji odbiorcy w funkcji czasu. Moc sygnału odebranego sygnału rozchodzi się w czasie w wyniku propagacji wielościeżkowej.

Rozprzestrzenianie się opóźnienia jest określane przez funkcję gęstości wynikowego rozrzutu opóźnienia w czasie. Average delay spread i root mean square delay spread to dwa parametry, które można obliczyć.

Rozrzut Dopplera

To jest miara spectral broadeningspowodowane szybkością zmian w ruchomym kanale radiowym. Jest to spowodowane ruchem względnym między stacją mobilną a stacją bazową lub ruchem obiektów w kanale.

Gdy prędkość telefonu komórkowego jest wysoka, rozproszenie Dopplera jest wysokie, a wynikające z tego zmiany kanału są szybsze niż w przypadku sygnału pasma podstawowego, określa się to jako fast fading. Gdy zmiany kanału są wolniejsze niż zmiany sygnału pasma podstawowego, wówczas wynikowe zanikanie jest nazywaneslow fading.

W niektórych przypadkach występuje zakres pogorszenia wydajności, który wpływa na wydajność. Główną tego przyczyną mogą być upośledzenie kanału mobilnego. Aby rozwiązać ten problem, istnieją trzy popularne techniki -

Wyrównywacz

Korektor w odbiorniku kompensuje średni zakres oczekiwanej amplitudy kanału i charakterystyki opóźnienia. Innymi słowy, korektor jest filtrem w odbiorniku mobilnym, którego odpowiedź impulsowa jest odwrotnością odpowiedzi impulsowej kanału. Takie korektory znajdują zastosowanie wfrequency selective fading kanały.

Różnorodność

Różnorodność to kolejna technika wykorzystywana do kompensacji fast fadingi jest zwykle realizowane przy użyciu dwóch lub więcej anten odbiorczych. Zwykle jest stosowany w celu zmniejszenia głębokości i czasu trwania zaników, jakich doświadcza odbiornik w kanale z płaskim zanikaniem.

Kodowanie kanałów

Channel codingpoprawia wydajność łącza komunikacji mobilnej poprzez dodanie nadmiarowych bitów danych w przesyłanej wiadomości. W części nadajnika w zakresie pasma podstawowego, koder kanału odwzorowuje sekwencję wiadomości cyfrowej na inną określoną sekwencję kodu zawierającą większą liczbę bitów niż oryginał zawarty w wiadomości. Kodowanie kanałów służy do poprawianiadeep fading lub spectral null.

Wyrównanie

ISI (Inter Symbol Interference) został zidentyfikowany jako jedna z głównych przeszkód w szybkiej transmisji danych przez mobilne kanały radiowe. Jeśli szerokość pasma modulacji przekraczacoherence bandwidth kanału radiowego (tj. selektywne zanikanie częstotliwości), impulsy modulacyjne są rozłożone w czasie, powodując ISI.

Korektor na przednim końcu odbiornika kompensuje średni zakres oczekiwanej amplitudy kanału i charakterystyki opóźnienia. Tak jak mobilne kanały zanikaniarandom i time varying, korektory muszą śledzić zmienną w czasie charakterystykę kanału mobilnego i dlatego powinny być zmienne w czasie lub adaptacyjne. Korektor adaptacyjny ma dwie fazy działania:training i tracking.

Tryb treningowy

Początkowo nadajnik wysyła znaną sekwencję treningową o stałej długości, aby korektor odbiornika mógł uśredniać się do właściwego ustawienia. Training sequence jest zwykle pseudolosowym sygnałem binarnym lub ustalonym, określonym wzorem bitowym.

Sekwencja treningowa jest zaprojektowana tak, aby umożliwić korektorowi w odbiorniku uzyskanie sygnału proper filter coefficientw najgorszym możliwym stanie kanału. Filtr adaptacyjny w odbiorniku wykorzystuje zatem arecursive algorithm do oceny kanału i oszacowania współczynników filtru w celu skompensowania kanału.

Tryb śledzenia

Po zakończeniu sekwencji treningowej współczynniki filtru są bliskie optymalnego. Natychmiast po sekwencji uczącej wysyłane są dane użytkownika.

Po otrzymaniu danych użytkowników plik adaptive algorithms korektora śledzi zmieniający się kanał. W rezultacie adaptacyjny korektor w sposób ciągły zmienia charakterystykę filtra w czasie.

Różnorodność

Różnorodność to potężna technika odbioru komunikacji, która zapewnia poprawę łącza bezprzewodowego przy stosunkowo niskich kosztach. Diversity techniques są używane w systemach komunikacji bezprzewodowej głównie w celu poprawy wydajności w zanikającym kanale radiowym.

W takim systemie odbiornik jest wyposażony w wiele kopii tego samego sygnału informacyjnego, które są transmitowane przez dwa lub więcej rzeczywistych lub wirtualnych kanałów komunikacyjnych. Stąd podstawowa idea różnorodnościrepetition lub redundancy of information. Praktycznie we wszystkich zastosowaniach decyzje dotyczące różnorodności są podejmowane przez odbiornik i są nieznane nadajnikowi.

Rodzaje różnorodności

Blaknięcie można podzielić na small scale i large scale fading. Zaniki na małą skalę charakteryzują się głębokimi i szybkimi fluktuacjami amplitudy, które występują, gdy telefon porusza się na odległość zaledwie kilku długości fal. W przypadku sygnałów wąskopasmowych zwykle powoduje to rozszerzenieRayleigh faded envelope. Aby zapobiec występowaniu głębokich zaników, techniki mikroskopowej różnorodności mogą wykorzystywać szybko zmieniający się sygnał.

Jeżeli elementy anteny odbiornika są oddzielone ułamkiem transmitowanej długości fali, wtedy różne kopie sygnału informacyjnego lub ogólnie nazywane rozgałęzieniami można odpowiednio połączyć lub wybrać najsilniejszy z nich jako odebrany sygnał. Taka technika różnorodności jest określana jakoAntenna or Space diversity.

Różnorodność częstotliwości

Ten sam sygnał informacyjny jest transmitowany na różnych nośnych, przy czym separacja częstotliwości między nimi jest co najmniej spójną szerokością pasma.

Różnorodność czasu

Sygnał informacyjny jest przesyłany wielokrotnie w regularnych odstępach czasu. Separacja międzytransmit times should be greater than the coherence time, T_c. Odstęp czasu zależy od tempa blaknięcia i zwiększa się wraz ze spadkiem szybkości blaknięcia.

Różnorodność polaryzacji

W tym przypadku pola elektryczne i magnetyczne sygnału przenoszącego informacje są modyfikowane i wiele takich sygnałów jest używanych do wysyłania tych samych informacji. A zatemorthogonal type of polarization is obtained.

Różnorodność kątów

W tym przypadku anteny kierunkowe są używane do tworzenia niezależnych kopii transmitowanego sygnału na wielu ścieżkach.

Różnorodność przestrzeni

W dywersyfikacji przestrzennej istnieje wiele anten odbiorczych umieszczonych w różnych lokalizacjach przestrzennych, co skutkuje różnymi (prawdopodobnie niezależnymi) odbieranymi sygnałami.

Różnica między schematami różnorodności polega na tym, że w pierwszych dwóch schematach jest wastage of bandwidth spowodowany duplication of the informationsygnał do wysłania. W ten sposób unika się problemu w pozostałych trzech programach, ale zwiększa się kosztantenna complexity.

Korelację między sygnałami w funkcji odległości między elementami anteny wyraża zależność -

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

Gdzie,

• J₀ = Funkcja Bessela rzędu zerowego i pierwszego rodzaju

• d = odległość separacji w przestrzeni elementów anteny

• λ = długość fali nośnej.

W dziedzinie komputerów powszechne stosowanie połączeń grupowych stało się nieuniknione, co doprowadziło do wprowadzenia LANs(Sieci lokalne). Te sieci LAN należą do kategorii małych sieci w jednym budynku lub kampusie.

WANs to sieci rozległe, które obejmują większy obszar, taki jak miasto, lub ograniczony obszar większy niż sieć LAN. Wireless Personal Area Networks (PANs) są kolejnym krokiem w kierunku sieci WLAN, obejmującym mniejsze obszary z transmisją o niskiej mocy, do tworzenia sieci przenośnych i mobilnych urządzeń komputerowych, takich jak komputery PC, PDA (Personal Digital Assistants).

Podstawy sieci WLAN

Aby docenić różnicę między sieciami przewodowymi i bezprzewodowymi, należy zrozumieć kwestie techniczne dotyczące sieci WLAN. Następnie badane jest wykorzystanie sieci WLAN i ich cele projektowe. Wyszczególniono również typy WLANS, ich komponenty i podstawowe funkcjonalności.

Standard IEEE 802.11

W tej sekcji przedstawiono najważniejsze standardowe jonowe sieci WLAN, standard IEEE 802.11. Wyjaśniono warstwę kontroli dostępu do medium (MAC) i mechanizmy warstwy fizycznej. Ta sekcja obejmuje również niektóre opcjonalne funkcje, takie jak bezpieczeństwo i jakość usług (QoS).

HIPERLAN Standard

W tej sekcji opisano inny standard WLAN, standard HIPERLAN, który jest europejskim standardem opartym na dostępie radiowym.

Bluetooth

Ta sekcja dotyczy standardu Bluetooth, który umożliwia urządzeniom osobistym komunikację ze sobą w przypadku braku infrastruktury.

Podstawy sieci WLAN

Podczas gdy zarówno terminale przenośne, jak i terminale mobilne mogą przemieszczać się z jednego miejsca do drugiego, dostęp do terminali przenośnych jest możliwy tylko wtedy, gdy są one stacjonarne.

Z drugiej strony terminale mobilne (MT) mają większą moc i można uzyskać do nich dostęp, gdy są w ruchu. Sieci WLAN mają na celu obsługę prawdziwie mobilnych stacji roboczych.

Zastosowania WLAN

Bezprzewodowe sieci komputerowe mogą oferować różnorodne funkcje. Sieci WLAN są bardzo elastyczne i można je konfigurować w różnych topologiach w zależności od aplikacji. Poniżej opisano niektóre możliwe zastosowania sieci WLAN.

• Użytkownicy mogliby surfować po Internecie, sprawdzać pocztę e-mail i odbierać wiadomości błyskawiczne w ruchu.

• Na obszarach dotkniętych trzęsieniami ziemi lub innymi klęskami, odpowiednia infrastruktura może być niedostępna. W takich lokalizacjach sieci WLAN są przydatne do tworzenia sieci w locie.

• Istnieje wiele zabytkowych budynków, w których zaistniała potrzeba utworzenia sieci komputerowych. W takich miejscach okablowanie może być niedozwolone lub projekt budynku może nie zapewniać wydajnego okablowania. Sieci WLAN są bardzo dobrymi rozwiązaniami w takich miejscach.

Cele projektowe

Oto niektóre z celów, które należy osiągnąć podczas projektowania sieci WLAN -

• Operational simplicity - Projekt bezprzewodowych sieci LAN musi zawierać funkcje umożliwiające użytkownikowi mobilnemu szybką konfigurację i dostęp do usług sieciowych w prosty i skuteczny sposób.

• Power efficient operation - Ograniczony pobór mocy charakter mobilnych urządzeń komputerowych, takich jak laptopy i PDA, stwarza istotne wymagania dotyczące sieci WLAN działających z minimal power consumption. Dlatego projekt sieci WLAN musi uwzględniać funkcje oszczędzania energii i wykorzystywać odpowiednie technologie i protokoły, aby to osiągnąć.

• License-free operation - Jednym z głównych czynników wpływających na koszt dostępu bezprzewodowego jest opłata licencyjna za widmo, w którym działa dana technologia dostępu bezprzewodowego. Low cost of accessjest ważnym aspektem dla popularyzacji technologii WLAN. Stąd projekt WLAN powinien uwzględniać części widma częstotliwości. Za jego działanie, któredoes not require wyraźny

• Tolerance to interference - Rozprzestrzenianie się różnych technologii sieci bezprzewodowych zarówno do zastosowań cywilnych, jak i wojskowych doprowadziło do znacznego increase in the interference level w całym spektrum radiowym.

  Projekt sieci WLAN powinien to uwzględniać i podejmować odpowiednie środki, wybierając technologie i protokoły do ​​działania w obecności zakłóceń.

• Global Usability - Projekt sieci WLAN, dobór technologii i dobór częstotliwości pracy powinny uwzględniać przeważające spectrum restrictionw krajach na całym świecie. Zapewnia to akceptowalność technologii na całym świecie.

• Security - Nieodłączny charakter nadawczy nośnika bezprzewodowego zwiększa wymóg dotyczący uwzględnienia funkcji bezpieczeństwa w projektowaniu technologii WLAN.

• Safety requirements - Projekt technologii WLAN powinien być zgodny z wymogami bezpieczeństwa, które można podzielić na następujące.

  • Zakłócenia działania urządzeń medycznych i innych urządzeń.
  • Zwiększony poziom mocy nadajników, który może prowadzić do zagrożeń dla zdrowia.

  Dobrze zaprojektowana sieć WLAN powinna przestrzegać ograniczeń emisji mocy, które mają zastosowanie w danym spektrum częstotliwości.

• Quality of service requirements - Jakość usług (QoS) odnosi się do zapewnienia wyznaczonych poziomów wydajności dla ruchu multimedialnego. Projekt sieci WLAN powinien uwzględniać możliwośćsupporting a wide variety ruchu, w tym ruchu multimedialnego.

• Compatibility with other technologies and applications - Współdziałanie różnych sieci LAN jest ważne dla wydajnej komunikacji między hostami korzystającymi z różnych technologii LAN.

Architektura sieci

Architektura sieci opisuje typy sieci WLAN, składniki typowej sieci WLAN oraz usługi oferowane przez sieć WLAN.

Oparte na infrastrukturze a sieci LAN typu ad hoc

Sieci WLAN można ogólnie podzielić na dwa typy, a mianowicie Infrastructure networks i Ad hoc LANs, w oparciu o architekturę bazową.

Sieci infrastrukturalne

Sieci infrastrukturalne zawierają specjalne węzły tzw Access Points (APs), które są połączone za pośrednictwem istniejących sieci.

• Punkty dostępu są wyjątkowe w tym sensie, że mogą współdziałać z węzłami bezprzewodowymi, a także z istniejącą siecią przewodową.
• Inne węzły bezprzewodowe, znane również jako stacje mobilne (STA), komunikują się za pośrednictwem punktów dostępowych.
• Punkty dostępowe działają również jako mosty z innymi sieciami.

Sieci LAN ad hoc

Sieci LAN typu ad hoc nie wymagają stałej infrastruktury. Sieci te można konfigurować w locie w dowolnym miejscu. Węzły komunikują się ze sobą bezpośrednio w celu przekazywania wiadomości przez inne węzły, które są bezpośrednio dostępne.

Technologia bezprzewodowa Bluetooth to technologia komunikacji krótkiego zasięgu, która ma na celu zastąpienie kabli łączących przenośne urządzenie i zachowanie wysokiego poziomu bezpieczeństwa. Technologia Bluetooth jest oparta naAd-hoc technology znany również jako Ad-hoc Pico nets, która jest siecią lokalną o bardzo ograniczonym zasięgu.

Historia Bluetooth

Technologia WLAN umożliwia łączność urządzeń z usługami opartymi na infrastrukturze za pośrednictwem dostawcy usług bezprzewodowych. Potrzeba bezprzewodowego komunikowania się urządzeń osobistych bez istniejącej infrastruktury doprowadziła do pojawienia sięPersonal Area Networks (PANs).

• Projekt Bluetooth firmy Ericsson z 1994 roku definiuje standard sieci PAN umożliwiający komunikację między telefonami komórkowymi przy użyciu interfejsów radiowych o niskim poborze mocy i niskich kosztach.

• W maju 1988 roku firmy takie jak IBM, Intel, Nokia i Toshiba dołączyły do ​​firmy Ericsson, tworząc grupę Bluetooth Special Interest Group (SIG), której celem było opracowanie standardu defacto dla sieci PAN.

• IEEE zatwierdziło oparty na technologii Bluetooth standard IEEE 802.15.1 dla bezprzewodowych sieci osobistych (WPAN). Standard IEEE obejmuje aplikacje MAC i warstwy fizycznej.

Bluetoothspecyfikacja szczegółowo opisuje cały stos protokołów. Do komunikacji Bluetooth wykorzystuje częstotliwość radiową (RF). Wykorzystujefrequency modulation do generowania fal radiowych w ISM zespół muzyczny.

Wykorzystanie Bluetooth znacznie wzrosło ze względu na jego specjalne funkcje.

• Bluetooth oferuje jednolitą strukturę dla szerokiej gamy urządzeń do łączenia się i komunikowania się ze sobą.

• Technologia Bluetooth zyskała globalną akceptację, tak że każde urządzenie obsługujące technologię Bluetooth, prawie na całym świecie, może być połączone z urządzeniami obsługującymi technologię Bluetooth.

• Niski pobór mocy technologii Bluetooth i oferowany zasięg do dziesięciu metrów utorowały drogę dla kilku modeli użytkowania.

• Bluetooth oferuje interaktywną konferencję poprzez utworzenie sieci laptopów ad hoc.

• Model użytkowania Bluetooth obejmuje komputer bezprzewodowy, domofon, telefon bezprzewodowy i telefony komórkowe.

Pikonety i rozproszone

Urządzenia elektroniczne obsługujące technologię Bluetooth łączą się i komunikują bezprzewodowo za pośrednictwem urządzeń o niewielkim zasięgu, znanych jako Piconets. Urządzenia Bluetooth istnieją w małych konfiguracjach ad-hoc z możliwością działania jako master lub slave, specyfikacja zezwala na mechanizmmaster i slavezmienić swoje role. Konfiguracja punkt-punkt z jednym urządzeniem głównym i jednym podrzędnym to najprostsza konfiguracja.

Gdy więcej niż dwa urządzenia Bluetooth komunikują się ze sobą, jest to tzw PICONET. Piconet może zawierać do siedmiu niewolników skupionych wokół jednego pana. Urządzenie inicjujące ustanowienie sieci Piconet staje sięmaster.

Master jest odpowiedzialny za kontrolę transmisji, dzieląc sieć na szereg przedziałów czasowych między członkami sieci, jako część time division multiplexing schemat przedstawiony poniżej.

Funkcje Piconets są następujące -

• W sieci Piconet taktowanie różnych urządzeń i sekwencja przeskoku częstotliwości poszczególnych urządzeń jest określana przez zegar i 48-bit address mistrza.

• Każde urządzenie może komunikować się jednocześnie z maksymalnie siedmioma innymi urządzeniami w ramach jednej sieci Piconet.

• Każde urządzenie może komunikować się jednocześnie z kilkoma pikosieciami.

• Pikosieci są ustanawiane dynamicznie i automatycznie, gdy urządzenia obsługujące technologię Bluetooth wchodzą i wychodzą z pikosieci.

• Nie ma bezpośredniego połączenia między urządzeniami podrzędnymi, a wszystkie połączenia są zasadniczo typu master-to-slave lub slave-to-master.

• Slave'y mogą transmitować po odpytaniu przez mastera.

• Transmisja rozpoczyna się w szczelinie czasowej slave-to-master bezpośrednio po pakiecie odpytywania z mastera.

• Urządzenie może być członkiem dwóch lub więcej pikosieci, przeskakujących z jednej pikosieci do drugiej przez regulację reżimu transmisji i sekwencji przeskoku częstotliwości podyktowanych przez urządzenie nadrzędne drugiej sieci pikosieci.

• Może być niewolnikiem w jednym piconecie, a panem w innym. Jednak nie może być mistrzem więcej niż raz w piconecie.

• Urządzenia znajdujące się w sąsiednich pikosieciach zapewniają mostek do obsługi połączeń wewnętrznych pikosieci, umożliwiając zespołom połączonych pikosieci utworzenie fizycznie rozszerzalnej infrastruktury komunikacyjnej znanej jako Scatternet.

Widmo

Technologia Bluetooth działa w nielicencjonowanym paśmie przemysłowym, naukowym i medycznym (ISM) przy częstotliwości od 2,4 do 2,485 GHZ, wykorzystując przeskok widma rozproszonego w trybie pełnego dupleksu z nominalną szybkością 1600 przeskoków / sek. pasmo 2,4 GHZ ISM jest dostępne i nielicencjonowane w większości krajów.

Zasięg

Zasięg działania Bluetooth zależy od urządzenia Radia klasy 3 mają zasięg do 1 metra lub 3 stóp Radia klasy 2 są najczęściej spotykane w urządzeniach mobilnych mają zasięg 10 metrów lub 30 stóp Radia klasy 1 są używane głównie w zastosowaniach przemysłowych mają zasięg 100 metrów lub 300 stóp.

Prędkość transmisji danych

Bluetooth obsługuje szybkość transmisji danych 1 Mb / s dla wersji 1.2 i szybkość transmisji 3 Mb / s dla wersji 2.0 w połączeniu z szybkością przesyłania danych błędów.

Pojawienie się Internetu spowodowało rewolucyjną zmianę w korzystaniu z komputerów i wyszukiwaniu informacji. Internet wpłynął na tradycyjny sposób wymiany informacji i obecnie prawie każde miasto, każde miasto i każda ulica ma dostęp do Internetu.

Domy, szkoły i firmy łączą się dziś z Internetem przy użyciu różnych metod. Jedna metoda, usługa bezprzewodowego dostępu do Internetu, zapewnia klientom dostęp do Internetu bez potrzeby stosowania podziemnego okablowania miedzianego, światłowodowego lub innych form okablowania sieci komercyjnych. W porównaniu z bardziej uznanymi usługami przewodowymi, takimi jak DSL i kablowy Internet, technologia bezprzewodowa zapewnia dodatkową wygodę i mobilność w sieciach komputerowych.

W poniższych sekcjach opisano wszystkie popularne typy dostępnych bezprzewodowych usług internetowych.

Internet satelitarny

Wprowadzony w połowie lat 90-tych XX wieku satelita stał się pierwszą ogólnodostępną bezprzewodową usługą internetową. W porównaniu z innymi formami bezprzewodowego dostępu do Internetu, satelita ma tę przewagęavailability. Wymagające tylko małegodish antenna, satellite modem i abonament, satelita działa na prawie wszystkich obszarach wiejskich nieobsługiwanych przez inne technologie.

Jednak satelita oferuje również stosunkowo słaby bezprzewodowy Internet. Satelita cierpihigh latency(opóźnione) połączenia z powodu sygnałów dalekosiężnych muszą podróżować między Ziemią a stacjami na orbicie. Satelita obsługuje również stosunkowo niewielkie ilości przepustowości sieci.

Publiczne sieci Wi-Fi

Niektóre gminy zbudowały swoje publiczne usługi bezprzewodowego Internetu przy użyciu Wi-Fitechnologia. Te tzwmesh networkspołącz ze sobą wiele punktów dostępu bezprzewodowego, aby objąć większe obszary miejskie. Poszczególne hotspoty Wi-Fi zapewniają również publiczne usługi bezprzewodowego Internetu w wybranych lokalizacjach.

Wi-Fi to tania opcja w porównaniu z innymi formami bezprzewodowego dostępu do Internetu. Sprzęt jest niedrogi (wiele nowszych komputerów ma wbudowany niezbędny sprzęt), a hotspoty Wi-Fi pozostają bezpłatne w niektórych lokalizacjach.

Stały bezprzewodowy dostęp szerokopasmowy

Stała sieć bezprzewodowa to rodzaj szerokopasmowego łącza, które wykorzystuje zamontowane anteny skierowane na wieże transmisji radiowej.

Mobilna łączność szerokopasmowa

Telefony komórkowe istnieją od dziesięcioleci, ale dopiero niedawno sieci komórkowe ewoluowały, aby stać się popularną formą usług bezprzewodowego Internetu. Z zainstalowaną kartą sieci komórkowej lub tetheringiem telefonu komórkowego do laptopa,Internet connectivitymożna utrzymywać w dowolnym obszarze z zasięgiem wieży komórkowej. Mobilna usługa szerokopasmowa nie będzie działać bez wykupienia abonamentu na dane internetowe od jakiegoś dostawcy.

Klasyczne sieci przewodowe dały początek wielu protokołom aplikacji, takim jak TELNET, FTP i SMTP. Architektura protokołu aplikacji bezprzewodowych (WAP) ma na celu wypełnienie luki na poziomie aplikacji między użytkownikami bezprzewodowymi a oferowanymi im usługami.

Bezprzewodowy internet

Internet bezprzewodowy oznacza rozszerzenie usług oferowanych przez Internet dla użytkowników mobilnych, umożliwiając im to access information i dataniezależnie od ich lokalizacji. Nieodłączne problemy związane z domeną bezprzewodową, mobilnością węzłów i projektowaniem istniejących protokołów używanych w Internecie wymagają kilku rozwiązań, aby Internet bezprzewodowy stał się rzeczywistością.

Główne kwestie, które należy wziąć pod uwagę w przypadku bezprzewodowego Internetu, są następujące:

• Zajmij się mobilnością
• Nieskuteczność protokołów warstwy transportowej i
• Nieskuteczność protokołów warstwy aplikacji

Adres Mobilność

Protokół warstwy sieciowej używany w Internecie to Internet Protocol (IP), który został zaprojektowany dla sieci przewodowych ze stałymi węzłami. IP wykorzystuje hierarchiczne adresowanie z globalnie unikalnym 32-bitowym adresem, który składa się z dwóch częściNetwork identifier i Host identifier.

Identyfikator sieci odnosi się do subnet addressdo którego podłączony jest host. Schemat adresowania został użyty w celu zmniejszenia rozmiaru tablicy routingu w rdzeniowych routerach Internetu, który wykorzystuje tylko część sieciową adresu IP do podejmowania decyzji dotyczących routingu.

Ten schemat adresowania może nie działać bezpośrednio w rozszerzeniu bezprzewodowym Internetu, ponieważ hosty mobilne mogą się z niego przenieść subnet do innego, ale pakiety adresowane do hosta mobilnego mogą być dostarczane do starej podsieci, do której węzeł był pierwotnie przyłączony.

Nieskuteczność protokołów warstwy transportowej

Warstwa transportowa jest bardzo ważna w Internecie i zapewnia konfigurację i utrzymanie end-to-end connections, niezawodny end-to-end delivery pakietów danych, flow control i congestion control. Mimo to TCP jest przeważającym protokołem warstwy transportowej w sieciach przewodowychUDP, niektóre aplikacje używają bezpołączeniowego, zawodnego protokołu warstwy transportowej.

Bezprzewodowy Internet wymaga wydajnego działania protokołów warstwy transportowej, ponieważ medium bezprzewodowe jest z natury zawodne ze względu na zmienne w czasie i zależne od środowiska cechy. Tradycyjny protokół TCP wywołuje plikcongestion control algorithmw celu radzenia sobie z przeciążeniem sieci. Jeśli pakiet danych lub pakiet ACK zostanie utracony, TCP zakłada, żeloss is due to congestion i zmniejsza rozmiar okna zatorów o połowę.

Przy każdej kolejnej utracie pakietów congestion window is reduced, a zatem TCP zapewnia gorszą wydajność w łączach bezprzewodowych. Nawet w sytuacjach, gdy utrata pakietów jest spowodowana przezlink error lub collision, TCP wywołuje algorytm kontroli przeciążenia, prowadząc do bardzo niskiej przepustowości.

Identyfikacja rzeczywistej przyczyny, która doprowadziła do utraty pakietów, jest ważna dla poprawy wydajności TCP w łączach bezprzewodowych. Niektóre rozwiązania problemów z warstwą transportową obejmują:

• Pośredni TCP (ITCP)
• Snoop TCP i
• Mobilny TCP

Nieskuteczność protokołów warstwy aplikacji

Tradycyjne protokoły warstwy aplikacji używane w Internecie, takie jak HTTP, TELNET, prosty protokół przesyłania poczty (SMTP) i kilka języków znaczników, takich jak HTMLzostały zaprojektowane i zoptymalizowane pod kątem sieci przewodowych. Wiele z tych protokołów nie jest zbyt wydajnych, gdy są używane z łączami bezprzewodowymi.

Głównymi problemami, które uniemożliwiają używanie protokołu HTTP w bezprzewodowym Internecie, są jego bezstanowe działanie, wysoki narzut spowodowany kodowaniem znaków, nadmiarowe informacje przenoszone w żądaniach HTTP i otwieranie new TCP connection przy każdej transakcji.

Możliwości urządzeń przenośnych są ograniczone, co utrudnia przetwarzanie kosztownych protokołów aplikacji pod względem obliczeniowym i przepustowości. Bezprzewodowy protokół aplikacji (WAP), a optymalizacje za pośrednictwem tradycyjnego protokołu HTTP to tylko niektóre rozwiązania problemów z warstwą aplikacji.

WAP to skrót od Wireless Application Protocol. WAP reprezentuje zestaw protokołów, a nie pojedynczy protokół. WAP ma na celu zintegrowanie prostej, lekkiej przeglądarki, znanej również jako mikroprzeglądarka, w urządzeniach przenośnych, co wymaga minimalnej ilości zasobów, takich jakmemory i CPU na tych urządzeniach.

WAP próbuje zrekompensować wady bezprzewodowych urządzeń przenośnych i łącza bezprzewodowego, wprowadzając więcej inteligencji do węzłów sieci, takich jak routers, web servers, i BSs.

Podstawowe cele zestawu protokołów WAP są następujące.

• Niezależność od standardów sieci bezprzewodowej
• Interoperacyjność między dostawcami usług
• Pokonywanie niedociągnięć medium bezprzewodowego
• Pokonywanie wad urządzeń przenośnych
• Zwiększenie wydajności i niezawodności
• Zapewnienie bezpieczeństwa, skalowalności i rozszerzalności

Model WAP

WAP przyjmuje podejście klient-serwer. Określa serwer proxy, który działa jako interfejs między domeną bezprzewodową a podstawową siecią przewodową. Ten serwer proxy, znany również jakoWAP gateway, jest odpowiedzialny za szeroką gamę funkcji, takich jak translacja protokołów i optymalizacja przesyłania danych przez medium bezprzewodowe.

Części sieci bezprzewodowej składają się z -

• Dostawca treści (serwer aplikacji lub pochodzenia)
• Urządzenie mobilne (klient WAP)
• Brama WAP
• Proxy WAP

Architektura WAP została zaprojektowana tak, aby ściśle podążać za Internetem. Jedyną różnicą jest to, że obecność bramy WAP tłumaczy między HTTP i WAP.

Klient WAP

Trzy sekcje, o których należy wspomnieć, odnoszące się do klienta WAP, to agent użytkownika WAE, agent użytkownika WTA i stos WAP.

• WAE user agent - Klient użytkownika środowiska aplikacji bezprzewodowej to przeglądarka, która renderuje treść do wyświetlenia.

• WTA user agent - Agent aplikacji telefonii bezprzewodowej odbiera skompilowane pliki WTA z serwera WTA i wykonuje je.

• WAP stack - Stos WAP umożliwia telefonowi łączenie się z bramką WAP przy użyciu protokołów WAP.

Serwer aplikacji

Elementem sieci, w którym znajdują się aplikacje informacyjne (WWW, WAP), są proxy WAP, brama WAP lub serwer WAP -

• Proxy- Jest to element pośredniczący działający zarówno jako klient, jak i serwer w sieci znajdujący się pomiędzy klientem a serwerem. Klient wysyła do niego żądania, a następnie pobiera i buforuje potrzebne informacje, kontaktując się z serwerem pochodzenia.

• Gateway - Jest to element pośredniczący, zwykle używany do łączenia dwóch różnych typów sieci.

WAP Gateway to w zasadzie oprogramowanie, które jest umieszczone między obsługiwaną siecią WAP and IP packet network takie jak Internet.

Stos protokołów WAP

Na poniższym rysunku pokazano stos protokołów WAP -

Warstwa aplikacji

Warstwa aplikacji zapewnia środowisko aplikacji przeznaczone do tworzenia i wykonywania przenośnych aplikacji i usług. WAE składa się z dwóch różnych agentów użytkownika zlokalizowanych po stronie klienta.

Agent użytkownika WAE składa się z przeglądarki i edytora wiadomości tekstowych wraz z agentem użytkownika WTA.

Warstwa sesji

Warstwa sesji dostarcza metod zorganizowanej wymiany treści między aplikacjami Klient / Usługa.

WAP zawiera następujące składniki -

• Connection Oriented Session Services - Działają przez WTP.

• Connectionless Session Services - Działają bezpośrednio przez WDP.

• Session services - Te funkcje pomagają ustanowić połączenie między klientem a serwerem za pomocą prostych komunikatów.

Primitives messagessą zdefiniowane jako wiadomości, które klient wysyła do serwera w celu zażądania usługi serwisowej. Klient wysyła prymitywy żądania i odbiera prymitywy potwierdzające, a serwer może wysyłać prymitywy odpowiedzi i odbierać prymitywy wskazujące.

Usługa sesji bezpołączeniowej zapewnia tylko usługi niepotwierdzone. Aby rozpocząć sesję, klient wywołuje prymitywy WSP, które zawierają pewne parametry, takie jak adres serwera, adres klienta i nagłówki klienta. Pod pewnymi względami WSP jest zasadniczo binarną formą protokołu HTTP.

Warstwa transakcji

Zapewnia różne metody wykonywania transakcji z różnym stopniem niezawodności.

Warstwa bezpieczeństwa

Warstwa opcjonalna, która zapewnia między aplikacjami uwierzytelnianie, prywatność i bezpieczne połączenie. Opiera się naSSL (Secure Socket Layer). Świadczy usługi zapewniające prywatność, uwierzytelnianie serwera, uwierzytelnianie klientów i integralność danych.

Otwarta zostaje standardowa sesja SSL między serwerem WWW a bramą WAP, a sesja WTLS zostaje zainicjowana między gateway i mobile device. Zaszyfrowana zawartość jest przesyłana przez to połączenie z serwera do bramki, która tłumaczy ją i wysyła do telefonu komórkowego. Transakcja międzySSL i WTLS odbywa się w pamięci bramki WAP.

Warstwa transportowa

To dolna warstwa, związana z usługą na okaziciela oferowaną przez operatora. Usługi nośne to komunikacja między telefonem komórkowym a stacjami bazowymi. ZawierająSMS, CSD, USSD, GSM, GPRS, DECT, CDMA, FDMA, i TDMA.

Warstwa fizyczna przygotowuje dane do wysłania z urządzenia mobilnego w ramach usług lotniczych i wysyła dane za pomocą usługi przenoszenia zaimplementowanej w sieci, w której urządzenie działa. WDPma interfejs z różnymi sieciami nośników, więc musi mieć określoną implementację. WDP to jedyna warstwa, którą należy przepisać, aby obsługiwać różne sieci nośników. Warstwa WTP implementuje prosty plikrequest-response transaction zorientowany protokół zamiast trójstronnego mechanizmu połączenia uzgadniania.

Satelita to obiekt, który obraca się wokół innego obiektu. Na przykład Ziemia jest satelitą Słońca, a Księżyc jest satelitą Ziemi.

ZA communication satellite jest microwave repeater stationw przestrzeni wykorzystywanej do transmisji sygnałów telekomunikacyjnych, radiowych i telewizyjnych. Satelita komunikacyjny przetwarza dane pochodzące z jednej stacji naziemnej, konwertuje je na inną formę i wysyła do drugiej stacji naziemnej.

Jak działa satelita

Dwie stacje na ziemi chcą się komunikować za pośrednictwem radia, ale są zbyt daleko, aby używać konwencjonalnych środków. Dwie stacje mogą używać do komunikacji stacji przekaźnikowej. Jedna stacja naziemna przesyła sygnał do satelity.

Uplink frequencyjest częstotliwością, na której stacja naziemna komunikuje się z satelitą. Transponder satelitarny konwertuje sygnał i wysyła go do drugiej stacji naziemnej i tak się nazywaDownlink frequency. Druga stacja naziemna również komunikuje się z pierwszą w ten sam sposób.

Zalety satelity

Zalety komunikacji satelitarnej są następujące:

• Obszar pokrycia jest bardzo duży niż w przypadku systemów naziemnych.
• Koszt transmisji jest niezależny od obszaru zasięgu.
• Możliwe są wyższe przepustowości.

Wady satelity

Wady komunikacji satelitarnej są następujące -

• Wystrzeliwanie satelitów na orbity to kosztowny proces.
• Przepustowości są stopniowo wykorzystywane.
• Duże opóźnienie propagacji dla systemów satelitarnych niż konwencjonalne systemy naziemne.

Podstawy komunikacji satelitarnej

Proces komunikacji satelitarnej rozpoczyna się o godz earth station. Tutaj instalacja jest zaprojektowana do przesyłania i odbierania sygnałów z satelity na orbicie okołoziemskiej. Stacje naziemne wysyłają do satelitów informacje w postaci sygnałów o dużej mocy i wysokiej częstotliwości (zakres GHz).

Satelity receive i retransmit sygnały z powrotem na Ziemię, gdzie są odbierane przez inne stacje naziemne w obszarze zasięgu satelity. Satellite's footprint to obszar, który odbiera sygnał o użytecznej mocy z satelity.

System transmisji ze stacji naziemnej do satelity przez kanał nazywa się uplink. System od satelity do stacji naziemnej przez kanał nazywa siędownlink.

Pasma częstotliwości satelitów

Pasma częstotliwości satelitów, które są powszechnie używane do komunikacji, to Cband, Ku-band, i Ka-band. Pasmo C i pasmo Ku to powszechnie używane widma częstotliwości w dzisiejszych satelitach.

Należy zauważyć, że istnieje odwrotna zależność między częstotliwością a długością fali, tj. Gdy częstotliwość wzrasta, długość fali maleje, pomaga to zrozumieć związek między antenna diameter i transmission frequency. Większe anteny (anteny satelitarne) są niezbędne do zbierania sygnału wraz ze wzrostem długości fali.

Orbity Ziemi

Satelita wystrzeliwany w kosmos musi być umieszczony na określonej orbicie, aby zapewnić określoną drogę do jego rewolucji, tak aby zachować dostępność i służyć celom naukowym, wojskowym lub komercyjnym. Takie orbity, które są przypisane do satelitów w odniesieniu do Ziemi, nazywane są asEarth Orbits. Satelity na tych orbitach to satelity na orbicie okołoziemskiej.

Ważnymi rodzajami orbit Ziemi są -

• Geosynchroniczna orbita Ziemi
• Geostacjonarna orbita Ziemi
• Średnia orbita okołoziemska
• Niska orbita okołoziemska

Satelity geosynchroniczne na orbicie Ziemi (GEO)

Satelita geosynchroniczny na orbicie Ziemi to taki, który jest umieszczony na wysokości 22 300 mil nad Ziemią. Ta orbita jest zsynchronizowana zside real day(tj. 23 godziny 56 minut). Ta orbita możehave inclination and eccentricity. Może nie być okrągłe. Ta orbita może być przechylona na biegunach ziemi. Ale wydaje się stacjonarny, gdy jest obserwowany z Ziemi.

Ta sama orbita geosynchroniczna, jeśli tak circularaw płaszczyźnie równika nazywa się to orbitą geostacjonarną. Satelity te są umieszczone na wysokości 35 900 km (tak samo jak geosynchronicznie) nad równikiem Ziemi i nadal obracają się względem kierunku Ziemi (z zachodu na wschód). Te satelity są brane pod uwagęstationary w odniesieniu do ziemi i stąd nazwa wskazuje.

Satelity geostacjonarne na orbicie ziemskiej są wykorzystywane do prognozowania pogody, telewizji satelitarnej, radia satelitarnego i innych rodzajów komunikacji globalnej.

Powyższy rysunek przedstawia różnicę między orbitami geosynchronicznymi i geostacjonarnymi. Oś obrotu wskazuje ruch Ziemi.

Najważniejszą kwestią, na którą należy tutaj zwrócić uwagę, jest to, że każda orbita geostacjonarna jest orbitą geosynchroniczną. Ale każda orbita geosynchroniczna NIE jest orbitą geostacjonarną.

Satelity średniej orbity okołoziemskiej (MEO)

Sieci satelitarne średniej orbity okołoziemskiej (MEO) będą krążyć po orbicie w odległości około 8000 mil od powierzchni Ziemi. Sygnały przesyłane z satelity MEO przemieszczają się na mniejszą odległość. Przekłada się to na lepszą siłę sygnału na końcu odbiorczym. Pokazuje to, że na końcu odbiorczym można zastosować mniejsze, lżejsze terminale odbiorcze.

Ponieważ sygnał przemieszcza się na krótszą odległość do i od satelity, opóźnienie transmisji jest mniejsze. Transmission delay można zdefiniować jako czas potrzebny na dotarcie sygnału do satelity iz powrotem do stacji odbiorczej.

W przypadku komunikacji w czasie rzeczywistym im krótsze opóźnienie transmisji, tym lepszy będzie system komunikacji. Na przykład, jeśli satelita GEO potrzebuje 0,25 sekundy na podróż w obie strony, satelita MEO potrzebuje mniej niż 0,1 sekundy na wykonanie tej samej podróży. MEO działają w zakresie częstotliwości 2 GHz i wyższych.

Satelity na niskiej orbicie okołoziemskiej (LEO)

Satelity LEO są głównie podzielone na trzy kategorie, a mianowicie małe LEO, duże LEO i Mega-LEO. LEO będą krążyć w odległości od 500 do 1000 mil nad powierzchnią Ziemi.

Ta stosunkowo niewielka odległość zmniejsza opóźnienie transmisji do zaledwie 0,05 sekundy. To dodatkowo zmniejsza potrzebę stosowania czułego i nieporęcznego sprzętu odbiorczego. Małe LEO będą działać w paśmie 800 MHz (0,8 GHz). Duże LEO będą działać w zakresie 2 GHz lub wyższym, a Mega-LEO w zakresie 20-30 GHz.

Wyższe częstotliwości związane z Mega-LEOs przekłada się na większą pojemność informacji i daje możliwości schematu transmisji wideo w czasie rzeczywistym z niskim opóźnieniem.

Platformy wytrzymałościowe na dużych wysokościach (HALE)

Eksperymentalne platformy HALE to w zasadzie bardzo wydajne i lekkie samoloty wyposażone w sprzęt komunikacyjny. To będzie działać jakovery low earth orbit geosynchronous satellites.

Jednostki te będą napędzane połączeniem baterii i energii słonecznej lub wysokowydajnych silników turbinowych. Platformy HALE będą oferowaćtransmission delays of less than 0.001 seconds na wysokości zaledwie 70 000 stóp, a nawet better signal strength do bardzo lekkich ręcznych urządzeń odbiorczych.

Szczeliny orbitalne

Tutaj może pojawić się pytanie, które z więcej niż 200 satellitestam, na orbicie geosynchronicznej, jak powstrzymać ich przed wpadaniem na siebie lub próbą użycia tego samego miejsca w kosmosie? Aby odpowiedzieć na ten problem, międzynarodowe organy regulacyjne, takie jak Międzynarodowy Związek Telekomunikacyjny (ITU) i krajowe organizacje rządowe, takie jak Federalna Komisja Łączności (FCC) wyznaczają lokalizacje na orbicie geosynchronicznej, w których mogą znajdować się satelity komunikacyjne.

Te lokalizacje są określone w stopniach długości geograficznej i nazywane są orbital slots. FCC i ITU stopniowo zmniejszały wymagane odstępy do zaledwie 2 stopni dla satelitów pasma C i pasma Ku ze względu na ogromne zapotrzebowanie na szczeliny orbitalne.