การสื่อสารไร้สาย - คู่มือฉบับย่อ

การสื่อสารแบบไร้สายเกี่ยวข้องกับการส่งข้อมูลในระยะไกลโดยไม่ต้องใช้สายไฟสายเคเบิลหรือตัวนำไฟฟ้าในรูปแบบอื่น ๆ

การสื่อสารแบบไร้สายเป็นคำศัพท์กว้าง ๆ ที่รวมขั้นตอนและรูปแบบของการเชื่อมต่อและสื่อสารระหว่างอุปกรณ์สองเครื่องขึ้นไปโดยใช้สัญญาณไร้สายผ่านเทคโนโลยีและอุปกรณ์การสื่อสารไร้สาย

คุณสมบัติของการสื่อสารไร้สาย

วิวัฒนาการของเทคโนโลยีไร้สายทำให้เกิดความก้าวหน้ามากมายด้วยคุณสมบัติที่มีประสิทธิภาพ

• ระยะทางที่ส่งสามารถอยู่ที่ใดก็ได้ระหว่างไม่กี่เมตร (เช่นรีโมทคอนโทรลของโทรทัศน์) และหลายพันกิโลเมตร (เช่นการสื่อสารทางวิทยุ)

• สามารถใช้การสื่อสารไร้สายสำหรับโทรศัพท์เซลลูลาร์การเข้าถึงอินเทอร์เน็ตแบบไร้สายเครือข่ายภายในบ้านแบบไร้สายและอื่น ๆ

• ตัวอย่างอื่น ๆ ของการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีไร้สายของวิทยุ ได้แก่ หน่วย GPS ที่เปิดประตูโรงรถเมาส์คอมพิวเตอร์ไร้สายคีย์บอร์ดและชุดหูฟังหูฟังเครื่องรับวิทยุโทรทัศน์ระบบดาวเทียมโทรทัศน์ที่ออกอากาศและโทรศัพท์ไร้สาย

ไร้สาย - ข้อดี

การสื่อสารแบบไร้สายเกี่ยวข้องกับการถ่ายโอนข้อมูลโดยไม่มีการเชื่อมต่อทางกายภาพระหว่างจุดสองจุดขึ้นไป เนื่องจากไม่มี 'โครงสร้างพื้นฐานทางกายภาพ' ใด ๆ การสื่อสารแบบไร้สายจึงมีข้อดีบางประการ ซึ่งมักจะรวมถึงระยะยุบหรือช่องว่าง

การสื่อสารแบบไร้สายมีข้อดีหลายประการ สิ่งที่สำคัญที่สุดจะกล่าวถึงด้านล่าง -

ลดค่าใช้จ่าย

การสื่อสารแบบใช้สายเกี่ยวข้องกับการใช้สายเชื่อมต่อ ในเครือข่ายไร้สายการสื่อสารไม่จำเป็นต้องมีโครงสร้างพื้นฐานทางกายภาพหรือการบำรุงรักษาที่ซับซ้อน ดังนั้นต้นทุนจึงลดลง

Example - บริษัท ใด ๆ ที่ให้บริการการสื่อสารไร้สายจะไม่ต้องเสียค่าใช้จ่ายมากนักและด้วยเหตุนี้จึงสามารถเรียกเก็บเงินได้ในราคาถูกสำหรับค่าธรรมเนียมของลูกค้า

ความยืดหยุ่น

การสื่อสารแบบไร้สายทำให้ผู้คนสามารถสื่อสารได้โดยไม่คำนึงถึงสถานที่ของพวกเขา ไม่จำเป็นต้องอยู่ในสำนักงานหรือตู้โทรศัพท์บางแห่งเพื่อส่งผ่านและรับข้อความ

คนงานเหมืองในชนบทห่างไกลสามารถพึ่งพาโทรศัพท์ดาวเทียมเพื่อโทรหาคนที่พวกเขารักได้ดังนั้นจึงช่วยปรับปรุงสวัสดิภาพทั่วไปของพวกเขาด้วยการติดต่อกับคนที่มีความหมายกับพวกเขามากที่สุด

ความสะดวก

อุปกรณ์สื่อสารไร้สายเช่นโทรศัพท์มือถือนั้นค่อนข้างเรียบง่ายดังนั้นจึงอนุญาตให้ทุกคนใช้งานได้ไม่ว่าจะอยู่ที่ใดก็ตาม ไม่จำเป็นต้องเชื่อมต่ออะไรเพื่อรับหรือส่งผ่านข้อความ

Example- บริการสื่อสารไร้สายสามารถพบเห็นได้ในเทคโนโลยีอินเทอร์เน็ตเช่น Wi-Fi ด้วยการไม่มีสายเคเบิลเครือข่ายขัดขวางการเคลื่อนไหวตอนนี้เราสามารถเชื่อมต่อกับเกือบทุกคนได้ทุกที่ทุกเวลา

ความเร็ว

การปรับปรุงสามารถเห็นได้ในความเร็ว การเชื่อมต่อเครือข่ายหรือความสามารถในการเข้าถึงได้รับการปรับปรุงความแม่นยำและความเร็วมากขึ้น

Example- รีโมทไร้สายสามารถสั่งงานระบบได้เร็วกว่าแบบมีสาย การควบคุมเครื่องแบบไร้สายสามารถหยุดการทำงานได้อย่างง่ายดายหากมีสิ่งผิดปกติเกิดขึ้นในขณะที่การสั่งงานโดยตรงไม่สามารถทำงานได้อย่างรวดเร็ว

การเข้าถึง

เทคโนโลยีไร้สายช่วยให้เข้าถึงได้ง่ายเนื่องจากพื้นที่ห่างไกลที่ไม่สามารถวางสายกราวด์ได้อย่างถูกต้องจึงเชื่อมต่อกับเครือข่ายได้อย่างง่ายดาย

Example- ในพื้นที่ชนบทตอนนี้การศึกษาออนไลน์ทำได้แล้ว นักการศึกษาไม่จำเป็นต้องเดินทางไปยังพื้นที่ห่างไกลเพื่อสอนบทเรียนอีกต่อไป ขอบคุณสำหรับการสตรีมโมดูลการศึกษาแบบสด

การเชื่อมต่อคงที่

การเชื่อมต่ออย่างต่อเนื่องยังช่วยให้มั่นใจได้ว่าผู้คนสามารถตอบสนองต่อเหตุฉุกเฉินได้ค่อนข้างรวดเร็ว

Example - โทรศัพท์มือถือแบบไร้สายช่วยให้มั่นใจได้ว่าคุณจะมีการเชื่อมต่อที่สม่ำเสมอแม้ว่าคุณจะย้ายจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งหรือในขณะที่คุณเดินทางในขณะที่สายแลนแบบมีสายไม่สามารถ

ในบรรดาคำศัพท์ต่างๆที่ใช้ในโทรศัพท์มือถือคำที่ใช้มากที่สุดจะกล่าวถึงที่นี่

Mobile Station (MS)- Mobile Station (MS) สื่อสารข้อมูลกับผู้ใช้และปรับเปลี่ยนเป็นโปรโตคอลการส่งของอินเตอร์เฟสทางอากาศเพื่อสื่อสารกับ BSS ข้อมูลผู้ใช้สื่อสารกับ MS ผ่านไมโครโฟนและลำโพงสำหรับเสียงพูดแป้นพิมพ์และจอแสดงผลสำหรับการส่งข้อความสั้น ๆ และการเชื่อมต่อสายเคเบิลสำหรับเทอร์มินัลข้อมูลอื่น ๆ สถานีเคลื่อนที่มีสององค์ประกอบ Mobile Equipment (ME) และ Subscriber Identity Module (SIM)

Mobile Equipment (ME)- ME เป็นฮาร์ดแวร์ที่ลูกค้าซื้อจากผู้ผลิตอุปกรณ์ ชิ้นส่วนฮาร์ดแวร์ประกอบด้วยส่วนประกอบทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับการใช้งานโปรโตคอลเพื่อเชื่อมต่อกับผู้ใช้และส่วนต่อประสานทางอากาศกับสถานีฐาน

Subscriber Identity Module (SIM)- นี่คือสมาร์ทการ์ดที่ออกให้เมื่อสมัครสมาชิกเพื่อระบุข้อมูลจำเพาะของผู้ใช้เช่นที่อยู่และประเภทของบริการ การโทรใน GSM จะถูกส่งไปที่ซิมไม่ใช่เทอร์มินัล

SMS จะถูกเก็บไว้ในซิมการ์ดด้วย มีข้อมูลส่วนบุคคลของผู้ใช้ทุกคนซึ่งเปิดใช้งานแอปพลิเคชั่นที่มีประโยชน์มากมาย

Base Station (BS)- สถานีฐานส่งและรับข้อมูลผู้ใช้ เมื่อมือถือมีหน้าที่รับผิดชอบในการรับส่งข้อมูลของผู้ใช้เท่านั้นสถานีฐานสามารถจัดการการโทรของสมาชิกหลายคนพร้อมกันได้

Base Transceiver Station (BTS)- การส่งข้อมูลผู้ใช้เกิดขึ้นระหว่างโทรศัพท์มือถือและสถานีฐาน (BS) ผ่านสถานีตัวรับส่งสัญญาณฐาน ตัวรับส่งสัญญาณคือวงจรที่ส่งและรับเช่นทำทั้งสองอย่าง

Mobile Switching Center (MSC)- MSC เป็นส่วนฮาร์ดแวร์ของสวิตช์ไร้สายที่สามารถสื่อสารกับสวิตช์ PSTN โดยใช้โปรโตคอล Signaling System 7 (SS7) รวมทั้ง MSC อื่น ๆ ในพื้นที่ครอบคลุมของผู้ให้บริการ MSC ยังให้การสื่อสารกับเครือข่ายแบบใช้สายและไร้สายอื่น ๆ รวมทั้งการสนับสนุนการลงทะเบียนและการบำรุงรักษาการเชื่อมต่อกับสถานีโทรศัพท์เคลื่อนที่

ภาพต่อไปนี้แสดงส่วนต่างๆของระบบย่อยต่างๆ HLR, VLR, EIR และ AuC เป็นระบบย่อยของระบบย่อยเครือข่าย

Channels - เป็นช่วงความถี่ที่กำหนดให้กับบริการหรือระบบเฉพาะ

Control Channel - ช่องสัญญาณวิทยุที่ใช้สำหรับการส่งสัญญาณการตั้งค่าการโทรคำขอโทรการเริ่มต้นการโทรและสัญญาณเตือนหรือการควบคุมอื่น ๆ

Forward Control Channel(FCC) - ช่องสัญญาณวิทยุที่ใช้ในการส่งข้อมูลจากสถานีฐานไปยังมือถือ

Reverse Channel(RC) - ช่องสัญญาณวิทยุที่ใช้ในการส่งข้อมูลจากมือถือไปยังสถานีฐาน

Voice Channel(VC) - ช่องวิทยุที่ใช้สำหรับการส่งข้อมูลด้วยเสียงหรือข้อมูล

Handoff - หมายถึงการโอนสายจากช่องสัญญาณหรือสถานีฐานไปยังสถานีฐานอื่น

Roamer - สถานีเคลื่อนที่ที่ดำเนินการในพื้นที่ให้บริการนอกเหนือจากที่ได้สมัครใช้บริการไว้

Transceiver - อุปกรณ์ที่สามารถส่งและรับสัญญาณวิทยุได้พร้อมกัน

โครงร่างการเข้าถึงหลายรูปแบบถูกใช้เพื่อให้ผู้ใช้มือถือหลายคนแชร์คลื่นความถี่วิทยุจำนวน จำกัด พร้อมกันได้

เทคนิคการเข้าถึงหลายรายการ

ในระบบการสื่อสารไร้สายมักเป็นที่พึงปรารถนาที่จะให้ผู้ใช้บริการส่งข้อมูลพร้อมกันจากสถานีเคลื่อนที่ไปยังสถานีฐานในขณะที่รับข้อมูลจากสถานีฐานไปยังสถานีเคลื่อนที่

ระบบเซลลูลาร์แบ่งพื้นที่ใด ๆ ออกเป็นเซลล์ที่หน่วยเคลื่อนที่ในแต่ละเซลล์สื่อสารกับสถานีฐาน จุดมุ่งหมายหลักในการออกแบบระบบเซลลูลาร์คือการสามารถincrease the capacity of the channelกล่าวคือจัดการการโทรให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ในแบนด์วิดท์ที่กำหนดพร้อมด้วยคุณภาพการบริการที่เพียงพอ

มีหลายวิธีในการอนุญาตให้เข้าถึงช่อง ซึ่งรวมถึงสิ่งต่อไปนี้เป็นหลัก -

• การแบ่งความถี่หลายการเข้าถึง (FDMA)
• การแบ่งเวลาหลายการเข้าถึง (TDMA)
• การแบ่งรหัสหลายการเข้าถึง (CDMA)
• การแบ่งพื้นที่หลายการเข้าถึง (SDMA)

ขึ้นอยู่กับวิธีการจัดสรรแบนด์วิดท์ที่มีให้กับผู้ใช้เทคนิคเหล่านี้สามารถจัดประเภทเป็น narrowband และ wideband ระบบ

ระบบ Narrowband

ระบบที่ทำงานด้วยช่องสัญญาณที่แคบกว่าแบนด์วิดท์เชื่อมโยงกันอย่างมากเรียกว่าระบบวงแคบ TDMA วงแคบช่วยให้ผู้ใช้สามารถใช้ช่องสัญญาณเดียวกัน แต่จัดสรรช่วงเวลาที่ไม่ซ้ำกันให้กับผู้ใช้แต่ละคนในช่องสัญญาณดังนั้นจึงแยกผู้ใช้จำนวนน้อยในช่วงเวลาเดียวในช่องสัญญาณเดียว

ระบบ Wideband

ในระบบไวด์แบนด์แบนด์วิดท์การส่งสัญญาณของช่องสัญญาณเดียวจะใหญ่กว่าแบนด์วิดท์เชื่อมโยงกันของช่องสัญญาณมาก ดังนั้นการซีดจางแบบหลายพา ธ จึงไม่ส่งผลอย่างมากต่อสัญญาณที่ได้รับภายในช่องสัญญาณแบบไวด์แบนด์และการเฟดแบบเลือกความถี่จะเกิดขึ้นในแบนด์วิธสัญญาณเพียงเล็กน้อย

การเข้าถึงหลายส่วนความถี่ (FDMA)

FDMA เป็นเทคโนโลยีพื้นฐานสำหรับบริการโทรศัพท์มือถือขั้นสูง คุณสมบัติของ FDMA มีดังต่อไปนี้

• FDMA จัดสรรย่านความถี่ย่อยที่แตกต่างกันให้กับผู้ใช้แต่ละรายเพื่อเข้าถึงเครือข่าย
• หากไม่ได้ใช้ FDMA ช่องสัญญาณจะไม่ได้ใช้งานแทนที่จะจัดสรรให้กับผู้ใช้รายอื่น
• FDMA ถูกนำไปใช้ในระบบ Narrowband และมีความซับซ้อนน้อยกว่า TDMA
• ที่นี่มีการกรองแบบแน่นเพื่อลดการรบกวนช่องสัญญาณที่อยู่ติดกัน
• BS สถานีฐานและ MS สถานีเคลื่อนที่ส่งและรับพร้อมกันและต่อเนื่องใน FDMA

การเข้าถึงหลายส่วนของเวลา (TDMA)

ในกรณีที่ไม่จำเป็นต้องมีการส่งข้อมูลแบบต่อเนื่องจะใช้ TDMA แทน FDMA คุณสมบัติของ TDMA มีดังต่อไปนี้

• TDMA แชร์ความถี่ของผู้ให้บริการรายเดียวกับผู้ใช้หลายรายซึ่งผู้ใช้แต่ละรายใช้ประโยชน์จากช่วงเวลาที่ไม่ทับซ้อนกัน
• การส่งข้อมูลใน TDMA ไม่ต่อเนื่อง แต่เกิดขึ้นแบบต่อเนื่อง ดังนั้นกระบวนการแฮนด์ออฟจึงง่ายกว่า
• TDMA ใช้ช่วงเวลาที่แตกต่างกันสำหรับการส่งและการรับดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องใช้ duplexers
• TDMA มีข้อได้เปรียบที่สามารถจัดสรรจำนวนช่วงเวลาต่อเฟรมให้กับผู้ใช้ที่แตกต่างกันได้
• สามารถจัดหาแบนด์วิดท์ตามความต้องการให้กับผู้ใช้ที่แตกต่างกันโดยการเชื่อมต่อหรือกำหนดช่วงเวลาใหม่ตามลำดับความสำคัญ

การเข้าถึงหลายส่วนของรหัส (CDMA)

เทคนิคการเข้าถึงแบบแบ่งรหัสเป็นตัวอย่างของการเข้าถึงหลายรายการที่เครื่องส่งสัญญาณหลายเครื่องใช้ช่องทางเดียวเพื่อส่งข้อมูลพร้อมกัน คุณสมบัติมีดังนี้

• ใน CDMA ผู้ใช้ทุกคนใช้คลื่นความถี่ที่มีอยู่ทั้งหมดแทนที่จะได้รับการจัดสรรด้วยความถี่แยกกัน
• แนะนำให้ใช้ CDMA มากสำหรับการสื่อสารด้วยเสียงและข้อมูล
• แม้ว่ารหัสหลายตัวจะใช้ช่องสัญญาณเดียวกันใน CDMA แต่ผู้ใช้ที่มีรหัสเดียวกันจะสามารถสื่อสารกันได้
• CDMA มีความจุอากาศมากกว่า TDMA
• การวางมือระหว่างสถานีฐานได้รับการจัดการอย่างดีโดย CDMA

การเข้าถึงพื้นที่หลายส่วน (SDMA)

การแบ่งพื้นที่หลายการเข้าถึงหรือการแบ่งพื้นที่หลายการเข้าถึงเป็นเทคนิคซึ่งเป็นสถาปัตยกรรม MIMO (หลายอินพุตหลายเอาต์พุต) และใช้เป็นส่วนใหญ่ในการสื่อสารไร้สายและดาวเทียม มีคุณสมบัติดังต่อไปนี้

• ผู้ใช้ทุกคนสามารถสื่อสารพร้อมกันโดยใช้ช่องทางเดียวกัน
• SDMA ปราศจากสัญญาณรบกวน
• ดาวเทียมดวงเดียวสามารถสื่อสารกับเครื่องรับดาวเทียมที่มีความถี่เดียวกันได้มากกว่า
• มีการใช้เสาอากาศลำแสงสปอตแบบกำหนดทิศทางและด้วยเหตุนี้สถานีฐานใน SDMA จึงสามารถติดตามผู้ใช้ที่กำลังเคลื่อนที่ได้
• ควบคุมพลังงานที่แผ่ออกมาสำหรับผู้ใช้แต่ละคนในอวกาศ

แพร่กระจายการเข้าถึงหลายสเปกตรัม

การเข้าถึงแบบกระจายหลายสเปกตรัม (SSMA) ใช้สัญญาณที่มีแบนด์วิดท์การส่งที่มีขนาดมากกว่าแบนด์วิดท์ RF ที่ต้องการขั้นต่ำ

เทคนิคการเข้าถึงหลายสเปกตรัมการแพร่กระจายมีสองประเภทหลัก -

• สเปกตรัมการแพร่กระจายความถี่กระโดด (FHSS)
• สเปกตรัมการแพร่กระจายแบบลำดับตรง (DSSS)

ความถี่ในการแพร่กระจายสเปกตรัม (FHSS)

นี่คือระบบการเข้าถึงหลายช่องทางดิจิทัลซึ่งความถี่ของผู้ให้บริการของผู้ใช้แต่ละรายนั้นแตกต่างกันไปในรูปแบบสุ่มหลอกภายในช่องสัญญาณความถี่กว้าง ข้อมูลดิจิทัลถูกแบ่งออกเป็นระเบิดขนาดสม่ำเสมอซึ่งจะถูกส่งผ่านความถี่ของพาหะที่แตกต่างกัน

Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS)

นี่เป็นเทคโนโลยีที่ใช้บ่อยที่สุดสำหรับ CDMA ใน DS-SS สัญญาณข้อความจะถูกคูณด้วยรหัสเสียงรบกวนแบบสุ่มหลอก ผู้ใช้แต่ละคนจะได้รับรหัสคำของตัวเองซึ่งตั้งฉากกับรหัสของผู้ใช้รายอื่นและเพื่อที่จะตรวจจับผู้ใช้ผู้รับจะต้องทราบคำรหัสที่เครื่องส่งสัญญาณใช้

ลำดับผสมที่เรียกว่า as hybrid ยังใช้เป็นสเปกตรัมการแพร่กระจายอีกประเภทหนึ่ง Time hopping ยังเป็นอีกประเภทหนึ่งที่ไม่ค่อยมีใครพูดถึง

เนื่องจากผู้ใช้จำนวนมากสามารถแชร์แบนด์วิดท์สเปกตรัมการแพร่กระจายเดียวกันโดยไม่รบกวนกันและกันระบบสเปกตรัมการแพร่กระจายจึงกลายเป็น bandwidth efficient ในสภาพแวดล้อมของผู้ใช้หลายคน

ช่องสัญญาณไร้สายมีความอ่อนไหวต่ออุปสรรคในการส่งสัญญาณต่างๆเช่น path loss, interference และ blockage. ปัจจัยเหล่านี้ จำกัด ช่วงอัตราข้อมูลและความน่าเชื่อถือของการส่งแบบไร้สาย

ประเภทของเส้นทาง

ขอบเขตที่ปัจจัยเหล่านี้มีผลต่อการส่งสัญญาณขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมและความคล่องตัวของเครื่องส่งและเครื่องรับ เส้นทางตามด้วยสัญญาณที่จะไปยังเครื่องรับมีสองประเภทเช่น -

เส้นทางตรง

สัญญาณที่ส่งเมื่อถึงเครื่องรับโดยตรงสามารถเรียกได้ว่าเป็น directpath และส่วนประกอบที่นำเสนอที่มีอยู่ในสัญญาณเรียกว่าเป็น directpath components.

หลายเส้นทาง

สัญญาณที่ส่งเมื่อมาถึงเครื่องรับผ่านทิศทางที่แตกต่างกันภายใต้ปรากฏการณ์ที่แตกต่างกันเส้นทางดังกล่าวเรียกว่า multi-path และส่วนประกอบของสัญญาณที่ส่งเรียกว่าเป็น multi-path components.

พวกมันจะสะท้อนหักเหและกระจัดกระจายไปตามสภาพแวดล้อมและมาถึงเครื่องรับที่เปลี่ยนแอมพลิจูดความถี่และเฟสตามองค์ประกอบเส้นทางตรง

ลักษณะของช่องสัญญาณไร้สาย

ลักษณะที่สำคัญที่สุดของช่องสัญญาณไร้สายคือ -

• การสูญเสียเส้นทาง
• Fading
• Interference
• Doppler กะ

ในส่วนต่อไปนี้เราจะพูดถึงลักษณะของช่องเหล่านี้ทีละรายการ

การสูญเสียเส้นทาง

การสูญเสียเส้นทางสามารถแสดงเป็นอัตราส่วนของกำลังของสัญญาณที่ส่งต่อกำลังของสัญญาณเดียวกับที่ผู้รับได้รับบนเส้นทางที่กำหนด มันเป็นฟังก์ชันของระยะการขยายพันธุ์

• การประมาณค่าการสูญเสียเส้นทางเป็นสิ่งสำคัญมากสำหรับการออกแบบและปรับใช้เครือข่ายการสื่อสารไร้สาย

• การสูญเสียเส้นทางขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการเช่นความถี่วิทยุที่ใช้และลักษณะของภูมิประเทศ

• แบบจำลองการขยายพื้นที่ว่างเป็นรูปแบบการสูญเสียเส้นทางที่ง่ายที่สุดซึ่งมีสัญญาณทางตรงระหว่างเครื่องส่งและเครื่องรับโดยไม่มีการลดทอนบรรยากาศหรือส่วนประกอบหลายเส้นทาง

ในแบบจำลองนี้ความสัมพันธ์ระหว่างกำลังส่ง P_t และพลังที่ได้รับ P_r ให้โดย

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

ที่ไหน

• G_t คือการขยายเสาอากาศของเครื่องส่ง

• G_r คือกำไรเสาอากาศรับ

• d คือระยะห่างระหว่างเครื่องส่งและเครื่องรับ

• λ คือความยาวคลื่นของสัญญาณ

แบบจำลองสองทางที่เรียกว่าโมเดลสองเส้นทางเป็นโมเดลการสูญเสียเส้นทางที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย แบบจำลองพื้นที่ว่างที่อธิบายไว้ข้างต้นถือว่ามีเส้นทางเดียวจากเครื่องส่งไปยังเครื่องรับเท่านั้น

ในความเป็นจริงสัญญาณไปถึงผู้รับผ่านหลายเส้นทาง แบบจำลองสองเส้นทางพยายามจับภาพปรากฏการณ์นี้ แบบจำลองสมมติว่าสัญญาณมาถึงเครื่องรับผ่านสองเส้นทางหนึ่งเส้นสายตาและอีกเส้นหนึ่งเป็นเส้นทางที่รับคลื่นสะท้อน

ตามแบบจำลองสองเส้นทางพลังงานที่ได้รับจะได้รับจาก

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

ที่ไหน

• p_t คือพลังที่ส่งผ่าน

• G_t แสดงถึงอัตราขยายของเสาอากาศที่เครื่องส่ง

• G_r แสดงถึงอัตราขยายของเสาอากาศที่เครื่องรับ

• d คือระยะห่างระหว่างเครื่องส่งและเครื่องรับ

• h_t คือความสูงของเครื่องส่งสัญญาณ

• h_r คือความสูงของเครื่องรับ

ซีดจาง

Fading หมายถึงความผันผวนของความแรงของสัญญาณเมื่อได้รับที่เครื่องรับ การซีดจางสามารถแบ่งได้เป็นสองประเภท -

• การซีดจางอย่างรวดเร็ว / การซีดจางขนาดเล็กและ
• การซีดจางช้า / การซีดจางขนาดใหญ่

การซีดจางอย่างรวดเร็วหมายถึงความผันผวนอย่างรวดเร็วในความล่าช้าของแอมพลิจูดเฟสหรือมัลติพา ธ ของสัญญาณที่ได้รับเนื่องจากการรบกวนระหว่างสัญญาณที่ส่งเดียวกันหลายเวอร์ชันที่มาถึงเครื่องรับในเวลาที่ต่างกันเล็กน้อย

เวลาระหว่างการรับสัญญาณเวอร์ชันแรกและสัญญาณสะท้อนล่าสุดเรียกว่า delay spread. การแพร่กระจายแบบทวีคูณของสัญญาณที่ส่งซึ่งทำให้เกิดการซีดจางอย่างรวดเร็วเป็นเพราะกลไกการแพร่กระจายสามประการคือ -

• Reflection
• Diffraction
• Scattering

บางครั้งเส้นทางสัญญาณหลายเส้นอาจเพิ่มอย่างสร้างสรรค์หรือบางครั้งก็ทำลายที่เครื่องรับทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในระดับพลังงานของสัญญาณที่ได้รับ ซองจดหมายเดียวที่ได้รับสัญญาณการซีดจางอย่างรวดเร็วจะกล่าวตามกRayleigh distribution เพื่อดูว่าไม่มีเส้นสายตาระหว่างเครื่องส่งและเครื่องรับ

ค่อยๆซีดจาง

ชื่อ Slow Fading หมายถึงสัญญาณที่จางหายไปอย่างช้าๆ คุณสมบัติของการซีดจางช้ามีดังต่อไปนี้

• การซีดจางช้าเกิดขึ้นเมื่อวัตถุที่ดูดซับการส่งผ่านบางส่วนอยู่ระหว่างเครื่องส่งและเครื่องรับ

• การซีดจางช้าเรียกเช่นนั้นเนื่องจากระยะเวลาของการจางหายอาจนานหลายวินาทีหรือหลายนาที

• การซีดจางช้าอาจเกิดขึ้นเมื่อเครื่องรับอยู่ภายในอาคารและคลื่นวิทยุจะต้องผ่านผนังของอาคารหรือเมื่อเครื่องรับถูกป้องกันชั่วคราวจากเครื่องส่งโดยอาคาร วัตถุที่กีดขวางทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงแบบสุ่มในกำลังสัญญาณที่ได้รับ

• การซีดจางอย่างช้าๆอาจทำให้กำลังของสัญญาณที่ได้รับแตกต่างกันไปแม้ว่าระยะห่างระหว่างตัวส่งและตัวรับจะยังคงเท่าเดิม

• การซีดจางช้าเรียกอีกอย่างว่า shadow fading เนื่องจากวัตถุที่ทำให้เกิดการซีดจางซึ่งอาจเป็นอาคารขนาดใหญ่หรือโครงสร้างอื่น ๆ ปิดกั้นเส้นทางการส่งโดยตรงจากเครื่องส่งไปยังเครื่องรับ

การรบกวน

การส่งสัญญาณไร้สายต้องป้องกันสัญญาณรบกวนจากแหล่งที่มาที่หลากหลาย การรบกวนสองรูปแบบหลักคือ -

• การรบกวนช่องสัญญาณที่อยู่ติดกันและ
• การรบกวนช่องสัญญาณร่วม

ในกรณีการรบกวนช่องสัญญาณที่อยู่ติดกันสัญญาณในความถี่ใกล้เคียงจะมีส่วนประกอบอยู่นอกช่วงที่จัดสรรไว้และส่วนประกอบเหล่านี้อาจรบกวนการส่งสัญญาณที่กำลังดำเนินอยู่ในความถี่ที่อยู่ติดกัน สามารถหลีกเลี่ยงได้โดยการแนะนำแถบป้องกันอย่างระมัดระวังระหว่างช่วงความถี่ที่จัดสรร

Co-channel interferenceบางครั้งเรียกอีกอย่างว่า narrow band interferenceเนื่องจากระบบใกล้เคียงอื่น ๆ ที่ใช้ความถี่ในการส่งข้อมูลเดียวกัน

Inter-symbol interference เป็นสัญญาณรบกวนอีกประเภทหนึ่งซึ่งความผิดเพี้ยนของสัญญาณที่ได้รับเกิดจากการแพร่กระจายชั่วขณะและผลที่ตามมาของพัลส์แต่ละอันในสัญญาณ

Adaptive equalizationเป็นเทคนิคที่ใช้กันทั่วไปในการต่อสู้กับสัญญาณรบกวนระหว่างสัญลักษณ์ มันเกี่ยวข้องกับการรวบรวมพลังงานสัญลักษณ์ที่กระจายอยู่ในช่วงเวลาเดิม อัลกอริธึมการประมวลผลดิจิทัลที่ซับซ้อนถูกนำมาใช้ในกระบวนการทำให้เท่าเทียมกัน

โปรโตคอล TCP / IP ดั้งเดิมถูกกำหนดให้เป็นซอฟต์แวร์สี่ชั้นที่สร้างขึ้นจากฮาร์ดแวร์ อย่างไรก็ตามวันนี้ TCP / IP ถูกมองว่าเป็นโมเดลห้าเลเยอร์ที่มีชื่อเลเยอร์คล้ายกับโมเดลใน OSI

การเปรียบเทียบระหว่าง OSI และ TCP / IP Suite

เมื่อเราเปรียบเทียบทั้งสองโมเดลเราพบว่าสองเลเยอร์เซสชันและการนำเสนอหายไปจากโปรโตคอล TCP / IP โดยทั่วไปแล้วเลเยอร์แอปพลิเคชันในชุดโปรแกรมจะถือว่าเป็นการรวมกันของเลเยอร์สามชั้นในโมเดล OSI

แบบจำลอง OSI ระบุว่าฟังก์ชันใดที่เป็นของแต่ละเลเยอร์ แต่เลเยอร์ของชุดโปรโตคอล TCP / IP มีโปรโตคอลที่ค่อนข้างอิสระซึ่งสามารถผสมและจับคู่กันได้ขึ้นอยู่กับความต้องการของระบบ คำว่าลำดับชั้นหมายความว่าแต่ละโปรโตคอลระดับบนได้รับการสนับสนุนโดยโปรโตคอลระดับล่างอย่างน้อยหนึ่งรายการ

เลเยอร์ใน TCP / IP Suite

โมเดล TCP / IP ทั้งสี่ชั้น ได้แก่ เลเยอร์โฮสต์สู่เครือข่ายชั้นอินเทอร์เน็ต / เครือข่ายชั้นการขนส่งและชั้นแอปพลิเคชัน วัตถุประสงค์ของแต่ละเลเยอร์ในชุดโปรโตคอล TCP / IP มีรายละเอียดด้านล่าง

ภาพด้านบนแสดงถึงเลเยอร์ของชุดโปรโตคอล TCP / IP

ชั้นทางกายภาพ

TCP / IP ไม่ได้กำหนดโปรโตคอลเฉพาะสำหรับเลเยอร์ฟิสิคัล รองรับโปรโตคอลมาตรฐานและเป็นกรรมสิทธิ์ทั้งหมด

• ในระดับนี้การสื่อสารจะอยู่ระหว่างสองฮ็อพหรือโหนดทั้งคอมพิวเตอร์หรือเราเตอร์ หน่วยของการสื่อสารคือsingle bit.

• เมื่อการเชื่อมต่อถูกสร้างขึ้นระหว่างสองโหนดกระแสของบิตจะไหลระหว่างพวกเขา อย่างไรก็ตามชั้นทางกายภาพจะถือว่าแต่ละบิตแยกกัน

ความรับผิดชอบของฟิสิคัลเลเยอร์นอกเหนือจากการส่งมอบบิตจะตรงกับสิ่งที่กล่าวถึงสำหรับเลเยอร์ฟิสิคัลของโมเดล OSI แต่ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีพื้นฐานที่ให้การเชื่อมโยง

ดาต้าลิงค์เลเยอร์

TCP / IP ไม่ได้กำหนดโปรโตคอลเฉพาะสำหรับเลเยอร์ลิงค์ข้อมูลเช่นกัน รองรับโปรโตคอลมาตรฐานและเป็นกรรมสิทธิ์ทั้งหมด

• ในระดับนี้การสื่อสารอยู่ระหว่างสองฮ็อพหรือโหนด อย่างไรก็ตามหน่วยของการสื่อสารคือแพ็กเก็ตที่เรียกว่าไฟล์frame.

• ก frame เป็นแพ็กเก็ตที่ห่อหุ้มข้อมูลที่ได้รับจากเลเยอร์เครือข่ายโดยมีส่วนหัวเพิ่มเติมและบางครั้งก็เป็นตัวอย่าง

• ส่วนหัวรวมถึงข้อมูลการสื่อสารอื่น ๆ รวมถึงต้นทางและปลายทางของเฟรม

• destination address จำเป็นต้องกำหนดผู้รับที่ถูกต้องของเฟรมเนื่องจากโหนดจำนวนมากอาจเชื่อมต่อกับลิงก์

• source address จำเป็นสำหรับการตอบสนองหรือการรับทราบที่เป็นไปได้ตามที่โปรโตคอลบางอย่างต้องการ

รองรับโปรโตคอล LAN, Packet Radio และ Point-to-Point ในเลเยอร์นี้

เลเยอร์เครือข่าย

ที่เลเยอร์เครือข่าย TCP / IP รองรับ Internet Protocol (IP) Internet Protocol (IP) เป็นกลไกการส่งที่ใช้โดยโปรโตคอล TCP / IP

• IP ขนส่งข้อมูลในแพ็กเก็ตที่เรียกว่า datagramsซึ่งแต่ละรายการขนส่งแยกกัน
• ดาตาแกรมสามารถเดินทางไปตามเส้นทางที่แตกต่างกันและสามารถมาจากลำดับหรือซ้ำกันได้

IP ไม่ติดตามเส้นทางและไม่มีสิ่งอำนวยความสะดวกสำหรับการจัดลำดับดาต้าแกรมใหม่เมื่อมาถึงปลายทาง

เลเยอร์การขนส่ง

มีความแตกต่างหลักระหว่างเลเยอร์การขนส่งและเลเยอร์เครือข่าย แม้ว่าโหนดทั้งหมดในเครือข่ายจะต้องมีเลเยอร์เครือข่าย แต่คอมพิวเตอร์ปลายทางสองเครื่องเท่านั้นที่ต้องมีเลเยอร์การขนส่ง

• เลเยอร์เครือข่ายมีหน้าที่ในการส่งดาต้าแกรมแต่ละรายการจากคอมพิวเตอร์ A ไปยังคอมพิวเตอร์ B ชั้นการขนส่งมีหน้าที่ในการส่งข้อความทั้งหมดซึ่งเรียกว่า asegmentจาก A ถึง B

• กลุ่มอาจประกอบด้วยไม่กี่หรือหลายสิบ datagrams. ส่วนต่างๆจะต้องถูกแบ่งออกเป็นดาตาแกรมและแต่ละดาต้าแกรมจะต้องถูกส่งไปยังเลเยอร์เครือข่ายเพื่อการส่ง

• เนื่องจากอินเทอร์เน็ตกำหนดเส้นทางที่แตกต่างกันสำหรับแต่ละดาตาแกรมดาตาแกรมจึงอาจไม่เป็นระเบียบและอาจสูญหายได้

• เลเยอร์การขนส่งที่คอมพิวเตอร์ B ต้องรอจนกว่าดาตาแกรมทั้งหมดเหล่านี้จะมาถึงรวบรวมและสร้างส่วนจากพวกมัน

ตามเนื้อผ้าเลเยอร์การขนส่งถูกแสดงในชุด TCP / IP โดยสองโปรโตคอล: User Datagram Protocol (UDP) และ Transmission Control Protocol (TCP).

โปรโตคอลใหม่ที่เรียกว่า Stream Control Transmission Protocol (SCTP) ได้รับการแนะนำในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา

Application Layer

เลเยอร์แอปพลิเคชันใน TCP / IP เทียบเท่ากับเซสชันการนำเสนอและเลเยอร์แอปพลิเคชันรวมกันในโมเดล OSI

• ชั้นแอปพลิเคชันอนุญาตให้ผู้ใช้เข้าถึงบริการของอินเทอร์เน็ตส่วนตัวของเราหรืออินเทอร์เน็ตทั่วโลก

• โปรโตคอลจำนวนมากถูกกำหนดไว้ที่เลเยอร์นี้เพื่อให้บริการเช่นการถ่ายโอนไฟล์อีเมลอิเล็กทรอนิกส์การเข้าถึงเวิลด์ไวด์เว็บและอื่น ๆ

• โปรโตคอลที่รองรับในเลเยอร์นี้คือ TELNET, FTP และ HTTP.

เครือข่ายเซลลูลาร์เป็นเทคโนโลยีพื้นฐานสำหรับโทรศัพท์มือถือระบบสื่อสารส่วนบุคคลระบบเครือข่ายไร้สายเป็นต้นเทคโนโลยีนี้ได้รับการพัฒนาสำหรับโทรศัพท์วิทยุเคลื่อนที่เพื่อแทนที่ระบบเครื่องส่ง / รับพลังงานสูง เครือข่ายเซลลูลาร์ใช้พลังงานที่ต่ำกว่าช่วงที่สั้นกว่าและเครื่องส่งสัญญาณมากขึ้นในการรับส่งข้อมูล

คุณสมบัติของระบบเซลลูล่าร์

ระบบเซลลูลาร์ไร้สายช่วยแก้ปัญหาความแออัดของสเปกตรัมและเพิ่มขีดความสามารถของผู้ใช้ คุณสมบัติของระบบเซลลูลาร์มีดังนี้ -

• เสนอความจุสูงมากในสเปกตรัมที่ จำกัด

• การนำช่องสัญญาณวิทยุกลับมาใช้ใหม่ในเซลล์ต่างๆ

• เปิดใช้งานช่องจำนวนคงที่เพื่อให้บริการผู้ใช้จำนวนมากตามอำเภอใจโดยการนำช่องไปใช้ซ้ำในภูมิภาคที่ครอบคลุม

• การสื่อสารระหว่างมือถือและสถานีฐานเสมอ (ไม่ใช่ระหว่างโทรศัพท์มือถือโดยตรง)

• สถานีฐานเซลลูลาร์แต่ละสถานีจะจัดสรรกลุ่มช่องสัญญาณวิทยุภายในพื้นที่ทางภูมิศาสตร์ขนาดเล็กที่เรียกว่าเซลล์

• เซลล์ใกล้เคียงได้รับการกำหนดกลุ่มแชแนลที่แตกต่างกัน

• ด้วยการ จำกัด พื้นที่ครอบคลุมให้อยู่ภายในขอบเขตของเซลล์กลุ่มช่องสัญญาณอาจถูกนำมาใช้ซ้ำเพื่อให้ครอบคลุมเซลล์ต่างๆ

• รักษาระดับการรบกวนให้อยู่ในขอบเขตที่ยอมรับได้

• การใช้ความถี่ซ้ำหรือการวางแผนความถี่

• องค์กรของเครือข่ายเซลลูลาร์ไร้สาย

เครือข่ายเซลลูล่าร์ถูกจัดเป็นเครื่องส่งพลังงานต่ำหลายเครื่องแต่ละเครื่อง 100w หรือน้อยกว่า

รูปร่างของเซลล์

พื้นที่ครอบคลุมของเครือข่ายเซลลูลาร์แบ่งออกเป็น cellsแต่ละเซลล์จะมีเสาอากาศของตัวเองสำหรับส่งสัญญาณ แต่ละเซลล์มีความถี่ของตัวเอง การสื่อสารข้อมูลในเครือข่ายเซลลูลาร์ให้บริการโดยเครื่องส่งสัญญาณเครื่องรับและหน่วยควบคุมของสถานีฐาน

รูปร่างของเซลล์อาจเป็นสี่เหลี่ยมจัตุรัสหรือหกเหลี่ยม -

สแควร์

เซลล์สี่เหลี่ยมจัตุรัสมีเพื่อนบ้านสี่ตัวในระยะห่าง d และสี่ที่ระยะรูท 2 d

• จะดีกว่าถ้าเสาอากาศที่อยู่ติดกันทั้งหมดมีระยะห่างเท่ากัน
• ลดความยุ่งยากในการเลือกและเปลี่ยนไปใช้เสาอากาศใหม่

หกเหลี่ยม

ขอแนะนำให้ใช้รูปร่างเซลล์หกเหลี่ยมเพื่อการครอบคลุมและการคำนวณที่ง่าย มีข้อดีดังต่อไปนี้ -

• ให้เสาอากาศที่ห่างเท่ากัน
• ระยะห่างจากจุดศูนย์กลางถึงจุดยอดเท่ากับความยาวของด้าน

การใช้ซ้ำความถี่

การนำความถี่กลับมาใช้ใหม่เป็นแนวคิดของการใช้ความถี่วิทยุเดียวกันภายในพื้นที่ที่กำหนดซึ่งคั่นด้วยระยะทางที่มากโดยมีการรบกวนน้อยที่สุดเพื่อสร้างการสื่อสาร

การใช้ซ้ำความถี่มีประโยชน์ดังต่อไปนี้ -

• อนุญาตให้มีการสื่อสารภายในเซลล์ตามความถี่ที่กำหนด
• จำกัด การหลบหนีไปยังเซลล์ที่อยู่ติดกัน
• อนุญาตให้ใช้ความถี่ซ้ำในเซลล์ใกล้เคียง
• ใช้ความถี่เดียวกันสำหรับการสนทนาหลายรายการ
• 10 ถึง 50 ความถี่ต่อเซลล์

ตัวอย่างเช่นเมื่อ N เซลล์กำลังใช้ความถี่เดียวกันและ Kคือจำนวนความถี่ทั้งหมดที่ใช้ในระบบ จากนั้นแต่ละcell frequency คำนวณโดยใช้สูตร K/N.

ใน Advanced Mobile Phone Services (AMPS) เมื่อ K = 395 และ N = 7 จากนั้นความถี่ต่อเซลล์โดยเฉลี่ยจะเป็น 395/7 = 56 ที่นี่ cell frequency คือ 56.

การแพร่กระจายของเสาอากาศและคลื่นมีบทบาทสำคัญในเครือข่ายการสื่อสารไร้สาย เสาอากาศเป็นตัวนำไฟฟ้าหรือระบบตัวนำที่แผ่ / รวบรวม (ส่งหรือรับ) พลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าเข้า / ออกจากอวกาศ เสาอากาศไอโซโทรปิกในอุดมคติจะแผ่กระจายอย่างเท่าเทียมกันในทุกทิศทาง

กลไกการขยายพันธุ์

การส่งสัญญาณไร้สายแพร่กระจายในสามโหมด พวกเขาคือ -

• การแพร่กระจายของคลื่นพื้นดิน
• การแพร่กระจายของคลื่นท้องฟ้า
• การแพร่กระจายแบบเส้นสายตา

Ground wave propagation ตามรูปร่างของโลกในขณะที่ sky wave propagation ใช้การสะท้อนของทั้งโลกและไอโอโนสเฟียร์

Line of sight propagationกำหนดให้เสาอากาศส่งและรับสัญญาณอยู่ในแนวสายตาของกันและกัน ขึ้นอยู่กับความถี่ของสัญญาณพื้นฐานโหมดเฉพาะของการแพร่กระจายจะตามมา

ตัวอย่างของการสื่อสารด้วยคลื่นกราวด์และคลื่นท้องฟ้า ได้แก่ AM radio และ international broadcastsเช่น BBC สูงกว่า 30 MHz ทั้งคลื่นพื้นดินหรือการแพร่กระจายของคลื่นท้องฟ้าไม่ทำงานและการสื่อสารผ่านสายตา

ข้อ จำกัด ในการส่ง

ในส่วนนี้เราจะกล่าวถึงข้อ จำกัด ต่างๆที่มีผลต่อการส่งคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ให้เราเริ่มต้นด้วยการลดทอน

การลดทอน

ความแรงของสัญญาณลดลงตามระยะทางเหนือสื่อส่ง ขอบเขตของการลดทอนเป็นฟังก์ชันของระยะทางตัวกลางในการส่งและความถี่ของการส่งข้อมูลพื้นฐาน

การบิดเบือน

เนื่องจากสัญญาณที่ความถี่ต่างกันลดทอนไปยังส่วนขยายที่แตกต่างกันสัญญาณที่ประกอบด้วยส่วนประกอบในช่วงความถี่หนึ่งจึงผิดเพี้ยนไปเช่นรูปร่างของสัญญาณที่ได้รับเปลี่ยนไป

วิธีการมาตรฐานในการแก้ไขปัญหานี้ (และกู้คืนรูปทรงเดิม) คือการขยายความถี่ที่สูงขึ้นและทำให้การลดทอนเท่ากันในย่านความถี่

การกระจายตัว

การกระจายคือปรากฏการณ์ของการแพร่กระจายของพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าที่ระเบิดออกมาระหว่างการแพร่กระจาย ข้อมูลจำนวนมากที่ส่งต่อเนื่องกันอย่างรวดเร็วมักจะรวมเข้าด้วยกันเนื่องจากการกระจายตัว

เสียงรบกวน

รูปแบบของเสียงที่แพร่หลายที่สุดคือสัญญาณรบกวนจากความร้อนซึ่งมักสร้างแบบจำลองโดยใช้แบบจำลองเสียนเสริม สัญญาณรบกวนความร้อนเกิดจากการกวนด้วยความร้อนของอิเล็กตรอนและมีการกระจายอย่างสม่ำเสมอทั่วสเปกตรัมความถี่

เสียงรบกวนในรูปแบบอื่น ๆ ได้แก่ -

• Inter modulation noise (เกิดจากสัญญาณที่ผลิตในความถี่ที่เป็นผลรวมหรือความแตกต่างของความถี่พาหะ)

• Crosstalk (สัญญาณรบกวนระหว่างสองสัญญาณ)

• Impulse noise (พัลส์พลังงานสูงผิดปกติที่เกิดจากการรบกวนของแม่เหล็กไฟฟ้าภายนอก)

แม้ว่าเสียงอิมพัลส์อาจไม่ส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อข้อมูลอะนาล็อก แต่ก็มีผลกระทบอย่างเห็นได้ชัดต่อข้อมูลดิจิทัลทำให้เกิด burst errors.

รูปด้านบนแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าสัญญาณรบกวนซ้อนทับสัญญาณเดิมอย่างไรและพยายามเปลี่ยนลักษณะของสัญญาณ

ซีดจาง

การซีดจางหมายถึงความแปรผันของความแรงของสัญญาณตามเวลา / ระยะทางและแพร่หลายในการส่งสัญญาณไร้สาย สาเหตุที่พบบ่อยที่สุดของการซีดจางในสภาพแวดล้อมไร้สายคือการแพร่กระจายและการเคลื่อนย้ายแบบหลายพา ธ (ของวัตถุและอุปกรณ์สื่อสาร)

การขยายพันธุ์ทวีคูณ

ในสื่อไร้สายสัญญาณจะแพร่กระจายโดยใช้หลักการสามประการซึ่ง ได้แก่ การสะท้อนการกระเจิงและการเลี้ยวเบน

• Reflection เกิดขึ้นเมื่อสัญญาณพบกับพื้นผิวทึบขนาดใหญ่ซึ่งมีขนาดใหญ่กว่าความยาวคลื่นของสัญญาณมากเช่นผนังทึบ

• Diffraction เกิดขึ้นเมื่อสัญญาณพบขอบหรือมุมซึ่งมีขนาดใหญ่กว่าความยาวคลื่นของสัญญาณเช่นขอบกำแพง

• Scattering เกิดขึ้นเมื่อสัญญาณพบวัตถุขนาดเล็กที่มีขนาดเล็กกว่าความยาวคลื่นของสัญญาณ

ผลที่ตามมาประการหนึ่งของการแพร่กระจายสัญญาณแบบหลายเส้นทางคือสำเนาของการแพร่กระจายสัญญาณหลายชุดตามเส้นทางที่แตกต่างกันมาถึงจุดใดจุดหนึ่งในเวลาที่ต่างกัน ดังนั้นสัญญาณที่ได้รับ ณ จุดหนึ่งจึงไม่เพียง แต่ได้รับผลกระทบจากไฟล์inherent noise, distortion, attenuationและ dispersion ในช่อง แต่ยังรวมถึงไฟล์ interaction of signals แพร่กระจายไปตามเส้นทางต่างๆ

การแพร่กระจายล่าช้า

สมมติว่าเราส่งพัลส์การตรวจวัดจากตำแหน่งและวัดสัญญาณที่ได้รับที่ตำแหน่งผู้รับตามฟังก์ชันของเวลา พลังสัญญาณของสัญญาณที่ได้รับจะแพร่กระจายไปตามช่วงเวลาเนื่องจากการแพร่กระจายแบบหลายเส้นทาง

การแพร่กระจายของความล่าช้าถูกกำหนดโดยฟังก์ชันความหนาแน่นของการแพร่กระจายที่เกิดขึ้นของความล่าช้าในช่วงเวลาหนึ่ง Average delay spread และ root mean square delay spread เป็นพารามิเตอร์สองตัวที่สามารถคำนวณได้

Doppler แพร่กระจาย

นี่คือการวัด spectral broadeningเกิดจากอัตราการเปลี่ยนแปลงของช่องวิทยุเคลื่อนที่ มันเกิดจากการเคลื่อนที่แบบสัมพัทธ์ระหว่างสถานีเคลื่อนที่และสถานีฐานหรือโดยการเคลื่อนที่ของวัตถุในช่องสัญญาณ

เมื่อความเร็วของอุปกรณ์เคลื่อนที่สูงการแพร่กระจายของ Doppler จะสูงและรูปแบบของช่องสัญญาณที่ได้จะเร็วกว่าสัญญาณเบสแบนด์ซึ่งเรียกว่า fast fading. เมื่อการเปลี่ยนแปลงของช่องสัญญาณช้ากว่ารูปแบบสัญญาณเบสแบนด์ดังนั้นการซีดจางที่เกิดขึ้นจะเรียกว่าslow fading.

ในบางกรณีมีขอบเขตของการเสื่อมประสิทธิภาพซึ่งส่งผลต่อผลลัพธ์ สาเหตุสำคัญอาจเกิดจากความบกพร่องของช่องทางมือถือ ในการแก้ไขปัญหานี้มีสามเทคนิคยอดนิยม -

อีควอไลเซอร์

อีควอไลเซอร์ภายในเครื่องรับจะชดเชยช่วงเฉลี่ยของความกว้างของช่องสัญญาณที่คาดไว้และลักษณะการหน่วงเวลา กล่าวอีกนัยหนึ่งอีควอไลเซอร์คือตัวกรองที่ตัวรับสัญญาณมือถือซึ่งมีการตอบสนองของอิมพัลส์ผกผันของการตอบสนองอิมพัลส์ของช่องสัญญาณ อีควอไลเซอร์ดังกล่าวใช้ในfrequency selective fading ช่อง

ความหลากหลาย

ความหลากหลายเป็นอีกหนึ่งเทคนิคที่ใช้ในการชดเชย fast fadingและมักจะใช้งานโดยใช้เสาอากาศรับสัญญาณตั้งแต่สองตัวขึ้นไป โดยปกติจะใช้เพื่อลดความลึกและระยะเวลาของการจางที่ผู้รับได้รับในช่องสัญญาณซีดจางแบบแบน

การเข้ารหัสช่อง

Channel codingปรับปรุงประสิทธิภาพการเชื่อมโยงการสื่อสารเคลื่อนที่โดยการเพิ่มบิตข้อมูลซ้ำซ้อนในข้อความที่ส่ง ที่ส่วนเบสแบนด์ของเครื่องส่งตัวเข้ารหัสช่องสัญญาณจะแมปลำดับข้อความดิจิทัลกับลำดับรหัสเฉพาะอื่นที่มีจำนวนบิตมากกว่าต้นฉบับที่มีอยู่ในข้อความ Channel Coding ใช้เพื่อแก้ไขdeep fading หรือ spectral null.

การทำให้เท่าเทียมกัน

ISI (Inter Symbol Interference) ถูกระบุว่าเป็นหนึ่งในอุปสรรคสำคัญในการส่งข้อมูลความเร็วสูงผ่านช่องสัญญาณวิทยุเคลื่อนที่ หากแบนด์วิดท์การมอดูเลตเกินค่าcoherence bandwidth ของช่องสัญญาณวิทยุ (เช่นการซีดจางแบบเลือกความถี่) พัลส์การมอดูเลตจะแพร่กระจายในเวลาทำให้ ISI

อีควอไลเซอร์ที่ส่วนหน้าของเครื่องรับจะชดเชยช่วงเฉลี่ยของความกว้างของช่องสัญญาณที่คาดไว้และลักษณะการหน่วงเวลา ในฐานะที่เป็นช่องสัญญาณมือถือที่ซีดจางrandom และ time varying, อีควอไลเซอร์ต้องติดตามลักษณะการเปลี่ยนแปลงเวลาของช่องทางมือถือดังนั้นจึงควรเป็นเวลาที่แตกต่างกันหรือปรับเปลี่ยนได้ อีควอไลเซอร์แบบปรับได้มีการทำงานสองขั้นตอน:training และ tracking.

โหมดการฝึกอบรม

ในขั้นต้นลำดับการฝึกความยาวคงที่ที่ทราบจะถูกส่งโดยเครื่องส่งสัญญาณเพื่อให้อีควอไลเซอร์ของเครื่องรับสามารถเฉลี่ยเป็นการตั้งค่าที่เหมาะสม Training sequence โดยทั่วไปจะเป็นสัญญาณไบนารีแบบสุ่มหลอกหรือแบบคงที่ของรูปแบบบิตที่กำหนด

ลำดับการฝึกอบรมได้รับการออกแบบมาเพื่ออนุญาตให้อีควอไลเซอร์ที่เครื่องรับเพื่อรับไฟล์ proper filter coefficientในสภาพช่องที่แย่ที่สุด ตัวกรองแบบปรับได้ที่เครื่องรับจึงใช้ไฟล์recursive algorithm เพื่อประเมินช่องและประมาณค่าสัมประสิทธิ์ตัวกรองเพื่อชดเชยช่องสัญญาณ

โหมดติดตาม

เมื่อลำดับการฝึกเสร็จสิ้นค่าสัมประสิทธิ์การกรองใกล้จะเหมาะสมที่สุด ทันทีตามลำดับการฝึกอบรมข้อมูลผู้ใช้จะถูกส่ง

เมื่อได้รับข้อมูลของผู้ใช้แล้วไฟล์ adaptive algorithms ของอีควอไลเซอร์ติดตามช่องที่เปลี่ยนไป ด้วยเหตุนี้อีควอไลเซอร์แบบปรับได้จะเปลี่ยนลักษณะการกรองอย่างต่อเนื่องตลอดเวลา

ความหลากหลาย

ความหลากหลายเป็นเทคนิคตัวรับการสื่อสารที่มีประสิทธิภาพซึ่งช่วยปรับปรุงการเชื่อมโยงไร้สายด้วยต้นทุนที่ค่อนข้างต่ำ Diversity techniques ใช้ในระบบสื่อสารไร้สายเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของช่องสัญญาณวิทยุที่ซีดจางเป็นหลัก

ในระบบดังกล่าวเครื่องรับจะมีสำเนาสัญญาณข้อมูลเดียวกันหลายชุดซึ่งส่งผ่านช่องทางการสื่อสารจริงหรือเสมือนสองช่องขึ้นไป ดังนั้นแนวคิดพื้นฐานของความหลากหลายคือrepetition หรือ redundancy of information. ในเกือบทุกแอปพลิเคชันเครื่องรับจะตัดสินใจเกี่ยวกับความหลากหลายและไม่เป็นที่รู้จักของเครื่องส่งสัญญาณ

ประเภทของความหลากหลาย

การซีดจางสามารถแบ่งออกเป็น small scale และ large scale fading. การจางขนาดเล็กนั้นมีลักษณะความผันผวนของแอมพลิจูดที่ลึกและรวดเร็วซึ่งเกิดขึ้นเมื่อมือถือเคลื่อนที่ไปในระยะทางเพียงไม่กี่ความยาวคลื่น สำหรับสัญญาณวงแคบโดยทั่วไปจะส่งผลเป็นไฟล์Rayleigh faded envelope. เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดรอยจางลึกเทคนิคความหลากหลายของกล้องจุลทรรศน์สามารถใช้ประโยชน์จากสัญญาณที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วได้

หากองค์ประกอบเสาอากาศของเครื่องรับถูกคั่นด้วยเศษเสี้ยวของความยาวคลื่นที่ส่งสำเนาสัญญาณข้อมูลต่างๆหรือเรียกโดยทั่วไปว่าเป็นกิ่งก้านสามารถรวมกันได้อย่างเหมาะสมหรือสามารถเลือกที่แรงที่สุดเป็นสัญญาณที่ได้รับ เทคนิคความหลากหลายดังกล่าวเรียกว่าAntenna or Space diversity.

ความหลากหลายของความถี่

สัญญาณข้อมูลเดียวกันจะถูกส่งไปยังผู้ให้บริการที่แตกต่างกันการแยกความถี่ระหว่างพวกเขาเป็นอย่างน้อยแบนด์วิธการเชื่อมโยงกัน

ความหลากหลายของเวลา

สัญญาณข้อมูลจะถูกส่งซ้ำ ๆ ในช่วงเวลาอย่างสม่ำเสมอ การแยกระหว่างtransmit times should be greater than the coherence time, T_c. ช่วงเวลาขึ้นอยู่กับอัตราการซีดจางและเพิ่มขึ้นตามการลดลงของอัตราการซีดจาง

ความหลากหลายของโพลาไรซ์

ที่นี่สนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กของสัญญาณที่นำข้อมูลจะถูกแก้ไขและสัญญาณดังกล่าวจำนวนมากถูกใช้เพื่อส่งข้อมูลเดียวกัน ด้วยประการฉะนี้orthogonal type of polarization is obtained.

ความหลากหลายของมุม

ที่นี่เสาอากาศแบบกำหนดทิศทางถูกใช้เพื่อสร้างสำเนาของสัญญาณที่ส่งผ่านหลายเส้นทางอย่างอิสระ

ความหลากหลายของอวกาศ

ในความหลากหลายของอวกาศมีเสาอากาศรับสัญญาณหลายอันวางอยู่ในตำแหน่งเชิงพื้นที่ที่แตกต่างกันทำให้ได้รับสัญญาณที่แตกต่างกัน (อาจเป็นอิสระ)

ความแตกต่างระหว่างโครงร่างความหลากหลายอยู่ที่ความจริงที่ว่าในสองแผนแรกมี wastage of bandwidth เนื่องจาก duplication of the informationสัญญาณที่จะส่ง ดังนั้นจึงหลีกเลี่ยงปัญหาในสามรูปแบบที่เหลือ แต่ด้วยต้นทุนที่เพิ่มขึ้นantenna complexity.

ความสัมพันธ์ระหว่างสัญญาณเป็นฟังก์ชันของระยะห่างระหว่างองค์ประกอบเสาอากาศกำหนดโดยความสัมพันธ์ -

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

ที่ไหน

• J₀ = ฟังก์ชัน Bessel ของลำดับศูนย์และชนิดแรก

• d = ระยะห่างของการแยกในพื้นที่ขององค์ประกอบเสาอากาศ

• λ = ความยาวคลื่นของพาหะ

ในด้านคอมพิวเตอร์การใช้งานการเชื่อมต่อกลุ่มอย่างกว้างขวางกลายเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ซึ่งนำไปสู่การเปิดตัว LANs(เครือข่ายท้องถิ่น). LAN เหล่านี้อยู่ในประเภทของเครือข่ายขนาดเล็กภายในอาคารเดียวหรือในวิทยาเขต

WANs คือเครือข่ายบริเวณกว้างซึ่งครอบคลุมพื้นที่กว้างกว่าเช่นเมืองหรือพื้นที่ จำกัด ที่มากกว่า LAN Wireless Personal Area Networks (PANs) เป็นขั้นตอนต่อไปจาก WLAN ซึ่งครอบคลุมพื้นที่ขนาดเล็กที่มีการส่งผ่านพลังงานต่ำสำหรับการเชื่อมต่อเครือข่ายของอุปกรณ์คอมพิวเตอร์แบบพกพาและแบบพกพาเช่นพีซี Personal Digital Assistants (PDA)

พื้นฐานของ WLAN

ต้องเข้าใจปัญหาทางเทคนิคใน WLAN เพื่อให้เข้าใจถึงความแตกต่างระหว่างเครือข่ายแบบใช้สายและเครือข่ายไร้สาย จากนั้นจะทำการศึกษาการใช้ WLAN และเป้าหมายการออกแบบ ประเภทของ WLANS ส่วนประกอบและฟังก์ชันพื้นฐานยังมีรายละเอียด

มาตรฐาน IEEE 802.11

ส่วนนี้แนะนำ WLAN ไอออนมาตรฐานที่โดดเด่นคือมาตรฐาน IEEE 802.11 มีการอธิบายเลเยอร์การควบคุมการเข้าถึงปานกลาง (MAC) และกลไกของเลเยอร์ทางกายภาพ ส่วนนี้ยังครอบคลุมถึงฟังก์ชันเสริมบางอย่างเช่นความปลอดภัยและคุณภาพของบริการ (QoS)

มาตรฐาน HIPERLAN

ส่วนนี้อธิบายถึงมาตรฐาน WLAN อีกมาตรฐานหนึ่งคือมาตรฐาน HIPERLAN ซึ่งเป็นมาตรฐานของยุโรปที่อิงตามการเข้าถึงวิทยุ

บลูทู ธ

ส่วนนี้เกี่ยวข้องกับมาตรฐานบลูทู ธ ซึ่งช่วยให้อุปกรณ์ส่วนบุคคลสื่อสารกันได้ในกรณีที่ไม่มีโครงสร้างพื้นฐาน

พื้นฐาน WLAN

ในขณะที่ทั้งเทอร์มินัลพกพาและเทอร์มินัลเคลื่อนที่สามารถย้ายจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งได้ แต่เทอร์มินัลแบบพกพาจะเข้าถึงได้เฉพาะเมื่ออยู่กับที่เท่านั้น

ในทางกลับกัน Mobile Terminals (MTs) มีประสิทธิภาพมากกว่าและสามารถเข้าถึงได้เมื่อมีการเคลื่อนไหว WLAN มุ่งมั่นที่จะสนับสนุนสถานีงานเคลื่อนที่อย่างแท้จริง

ใช้ WLAN

เครือข่ายคอมพิวเตอร์ไร้สายสามารถนำเสนอฟังก์ชันที่หลากหลาย WLAN มีความยืดหยุ่นมากและสามารถกำหนดค่าได้หลายโทโพโลยีตามแอปพลิเคชัน การใช้ WLAN ที่เป็นไปได้บางประการได้อธิบายไว้ด้านล่าง

• ผู้ใช้จะสามารถท่องอินเทอร์เน็ตตรวจสอบอีเมลและรับข้อความโต้ตอบแบบทันทีขณะเดินทาง

• ในพื้นที่ที่ได้รับผลกระทบจากแผ่นดินไหวหรือภัยพิบัติอื่น ๆ อาจไม่มีโครงสร้างพื้นฐานที่เหมาะสมในไซต์นี้ WLAN มีประโยชน์ในสถานที่ดังกล่าวเพื่อตั้งค่าเครือข่ายได้ทันที

• มีอาคารเก่าแก่หลายแห่งที่จำเป็นต้องติดตั้งเครือข่ายคอมพิวเตอร์ ในสถานที่ดังกล่าวอาจไม่อนุญาตให้เดินสายหรือการออกแบบอาคารอาจไม่นำไฟฟ้าไปสู่การเดินสายที่มีประสิทธิภาพ WLAN เป็นโซลูชันที่ดีมากในสถานที่ดังกล่าว

เป้าหมายการออกแบบ

ต่อไปนี้เป็นเป้าหมายบางส่วนที่ต้องบรรลุในขณะที่ออกแบบ WLAN -

• Operational simplicity - การออกแบบ LANS ไร้สายจะต้องรวมคุณสมบัติต่างๆเพื่อให้ผู้ใช้มือถือสามารถตั้งค่าและเข้าถึงบริการเครือข่ายได้อย่างรวดเร็วในลักษณะที่เรียบง่ายและมีประสิทธิภาพ

• Power efficient operation - ลักษณะที่ จำกัด พลังงานของอุปกรณ์คอมพิวเตอร์พกพาเช่นแล็ปท็อปและพีดีเอจำเป็นต้องมีข้อกำหนดที่สำคัญของ WLAN ที่ทำงานด้วย minimal power consumption. ดังนั้นการออกแบบ WLAN จึงต้องรวมคุณสมบัติการประหยัดพลังงานและใช้เทคโนโลยีและโปรโตคอลที่เหมาะสมเพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้

• License-free operation - ปัจจัยสำคัญประการหนึ่งที่ส่งผลต่อต้นทุนการเข้าถึงแบบไร้สายคือค่าธรรมเนียมใบอนุญาตสำหรับคลื่นความถี่ที่เทคโนโลยีการเข้าถึงไร้สายโดยเฉพาะดำเนินการ Low cost of accessเป็นสิ่งสำคัญในการทำให้เทคโนโลยี WLAN เป็นที่นิยม ดังนั้นการออกแบบ WLAN ควรคำนึงถึงส่วนของคลื่นความถี่ สำหรับการทำงานของมันซึ่งdoes not require ชัดเจน

• Tolerance to interference - การแพร่หลายของเทคโนโลยีเครือข่ายไร้สายที่แตกต่างกันทั้งสำหรับการใช้งานพลเรือนและการทหารได้นำไปสู่ความสำคัญ increase in the interference level ข้ามคลื่นความถี่วิทยุ

  การออกแบบ WLAN ควรคำนึงถึงสิ่งนี้และใช้มาตรการที่เหมาะสมโดยการเลือกเทคโนโลยีและโปรโตคอลเพื่อดำเนินการเมื่อมีสัญญาณรบกวน

• Global Usability - การออกแบบ WLAN การเลือกใช้เทคโนโลยีและการเลือกคลื่นความถี่ในการทำงานควรคำนึงถึง spectrum restrictionในประเทศต่างๆทั่วโลก สิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ถึงการยอมรับของเทคโนโลยีทั่วโลก

• Security - ลักษณะการออกอากาศโดยธรรมชาติของสื่อไร้สายเพิ่มความต้องการคุณสมบัติด้านความปลอดภัยที่จะรวมอยู่ในการออกแบบเทคโนโลยี WLAN

• Safety requirements - การออกแบบเทคโนโลยี WLAN ควรเป็นไปตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัยซึ่งสามารถจำแนกได้ดังต่อไปนี้

  • การรบกวนอุปกรณ์ทางการแพทย์และเครื่องมือวัดอื่น ๆ
  • ระดับพลังงานที่เพิ่มขึ้นของเครื่องส่งสัญญาณที่อาจนำไปสู่อันตรายต่อสุขภาพ

  WLAN ที่ออกแบบมาอย่างดีควรเป็นไปตามข้อ จำกัด การปล่อยพลังงานที่บังคับใช้ในสเปกตรัมความถี่ที่กำหนด

• Quality of service requirements - คุณภาพการบริการ (QoS) หมายถึงการจัดเตรียมระดับประสิทธิภาพที่กำหนดสำหรับการรับส่งข้อมูลมัลติมีเดีย การออกแบบ WLAN ควรคำนึงถึงความเป็นไปได้supporting a wide variety ของการจราจรรวมถึงการรับส่งข้อมูลมัลติมีเดีย

• Compatibility with other technologies and applications - ความสามารถในการทำงานร่วมกันระหว่าง LANS ต่างๆเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการสื่อสารที่มีประสิทธิภาพระหว่างโฮสต์ที่ทำงานด้วยเทคโนโลยี LAN ที่แตกต่างกัน

สถาปัตยกรรมเครือข่าย

สถาปัตยกรรมเครือข่ายอธิบายถึงประเภทของ WLAN ส่วนประกอบของ WLAN ทั่วไปและบริการที่ WLAN นำเสนอ

โครงสร้างพื้นฐานเทียบกับ Ad Hoc LANs

WLAN สามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทอย่างกว้าง ๆ คือ Infrastructure networks และ Ad hoc LANsขึ้นอยู่กับสถาปัตยกรรมพื้นฐาน

เครือข่ายโครงสร้างพื้นฐาน

เครือข่ายโครงสร้างพื้นฐานประกอบด้วยโหนดพิเศษที่เรียกว่า Access Points (APs)ซึ่งเชื่อมต่อผ่านเครือข่ายที่มีอยู่

• AP มีความพิเศษในแง่ที่สามารถโต้ตอบกับโหนดไร้สายได้เช่นเดียวกับเครือข่ายแบบใช้สายที่มีอยู่
• โหนดไร้สายอื่น ๆ หรือที่เรียกว่าสถานีเคลื่อนที่ (STAs) สื่อสารผ่าน AP
• AP ยังทำหน้าที่เป็นสะพานเชื่อมกับเครือข่ายอื่น ๆ

LAN เฉพาะกิจ

แลนเฉพาะกิจไม่จำเป็นต้องมีโครงสร้างพื้นฐานที่ตายตัว เครือข่ายเหล่านี้สามารถตั้งค่าได้ทันทีในทุกที่ โหนดสื่อสารกันโดยตรงเพื่อส่งต่อข้อความผ่านโหนดอื่นที่เข้าถึงได้โดยตรง

เทคโนโลยีไร้สายบลูทู ธ เป็นเทคโนโลยีการสื่อสารระยะสั้นที่มีไว้เพื่อแทนที่สายเคเบิลที่เชื่อมต่อกับอุปกรณ์พกพาและรักษาความปลอดภัยในระดับสูง เทคโนโลยีบลูทู ธ ขึ้นอยู่กับAd-hoc technology หรือที่เรียกว่า Ad-hoc Pico netsซึ่งเป็นเครือข่ายท้องถิ่นที่มีความครอบคลุม จำกัด มาก

ประวัติบลูทู ธ

เทคโนโลยี WLAN ช่วยให้สามารถเชื่อมต่ออุปกรณ์กับบริการตามโครงสร้างพื้นฐานผ่านผู้ให้บริการเครือข่ายไร้สาย ความต้องการอุปกรณ์ส่วนบุคคลในการสื่อสารแบบไร้สายระหว่างกันโดยไม่มีโครงสร้างพื้นฐานที่กำหนดได้นำไปสู่การเกิดขึ้นPersonal Area Networks (PANs).

• โครงการบลูทู ธ ของ Ericsson ในปี 1994 กำหนดมาตรฐานสำหรับ PAN เพื่อให้สามารถสื่อสารระหว่างโทรศัพท์มือถือโดยใช้อินเทอร์เฟซวิทยุพลังงานต่ำและต้นทุนต่ำ

• ในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2531 บริษัท ต่างๆเช่น IBM, Intel, Nokia และ Toshiba ได้เข้าร่วมกับ Ericsson เพื่อจัดตั้งกลุ่มความสนใจพิเศษ Bluetooth (SIG) ซึ่งมีเป้าหมายเพื่อพัฒนามาตรฐาน defacto สำหรับ PANs

• IEEE ได้รับรองมาตรฐานบลูทู ธ ชื่อ IEEE 802.15.1 สำหรับ Wireless Personal Area Networks (WPANs) มาตรฐาน IEEE ครอบคลุมแอพพลิเคชั่น MAC และฟิสิคัลเลเยอร์

Bluetoothข้อมูลจำเพาะรายละเอียดสแต็กโปรโตคอลทั้งหมด Bluetooth ใช้คลื่นความถี่วิทยุ (RF) สำหรับการสื่อสาร มันใช้ประโยชน์จากfrequency modulation เพื่อสร้างคลื่นวิทยุในไฟล์ ISM วงดนตรี.

การใช้งานบลูทู ธ เพิ่มขึ้นอย่างมากเนื่องจากคุณสมบัติพิเศษ

• บลูทู ธ มีโครงสร้างที่เหมือนกันสำหรับอุปกรณ์หลากหลายประเภทในการเชื่อมต่อและสื่อสารระหว่างกัน

• เทคโนโลยีบลูทู ธ ได้รับการยอมรับจากทั่วโลกเช่นว่าอุปกรณ์ที่ใช้ Bluetooth เกือบทุกแห่งในโลกสามารถเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ที่ใช้ Bluetooth ได้

• การใช้พลังงานต่ำของเทคโนโลยีบลูทู ธ และระยะการใช้งานสูงสุด 10 เมตรได้ปูทางไปสู่รูปแบบการใช้งานที่หลากหลาย

• บลูทู ธ นำเสนอการประชุมเชิงโต้ตอบโดยการสร้างเครือข่ายแล็ปท็อปแบบ adhoc

• รูปแบบการใช้งาน Bluetooth ประกอบด้วยคอมพิวเตอร์ไร้สายอินเตอร์คอมโทรศัพท์ไร้สายและโทรศัพท์มือถือ

Piconets และ Scatternets

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้ Bluetooth เชื่อมต่อและสื่อสารแบบไร้สายผ่านอุปกรณ์ระยะสั้นที่เรียกว่า Piconets. อุปกรณ์บลูทู ธ มีอยู่ในการกำหนดค่า ad-hoc ขนาดเล็กที่มีความสามารถในการทำหน้าที่เป็นหลักหรือทาสตามข้อกำหนดที่อนุญาตให้มีกลไกสำหรับmaster และ slaveเพื่อเปลี่ยนบทบาท การกำหนดค่าแบบชี้ไปที่จุดด้วยหนึ่งต้นแบบและหนึ่งทาสเป็นการกำหนดค่าที่ง่ายที่สุด

เมื่ออุปกรณ์บลูทู ธ มากกว่าสองเครื่องสื่อสารกันจะเรียกว่าไฟล์ PICONET. Piconet สามารถมีทาสได้มากถึงเจ็ดคนที่รวมกลุ่มอยู่รอบ ๆ นายคนเดียว อุปกรณ์ที่เริ่มต้นการสร้าง Piconet จะกลายเป็นไฟล์master.

หลักมีหน้าที่ในการควบคุมการส่งสัญญาณโดยแบ่งเครือข่ายออกเป็นช่วงเวลาระหว่างสมาชิกเครือข่ายโดยเป็นส่วนหนึ่งของ time division multiplexing รูปแบบที่แสดงด้านล่าง

คุณสมบัติของ Piconets มีดังนี้ -

• ภายใน Piconet เวลาของอุปกรณ์ต่างๆและลำดับการกระโดดความถี่ของอุปกรณ์แต่ละเครื่องจะถูกกำหนดโดยนาฬิกาและไม่ซ้ำกัน 48-bit address ของอาจารย์

• อุปกรณ์แต่ละเครื่องสามารถสื่อสารพร้อมกันกับอุปกรณ์อื่น ๆ ได้ถึงเจ็ดเครื่องภายใน Piconet เครื่องเดียว

• อุปกรณ์แต่ละเครื่องสามารถสื่อสารกับปิไอคอนหลายตัวพร้อมกัน

• Piconets ถูกสร้างขึ้นแบบไดนามิกและโดยอัตโนมัติเมื่ออุปกรณ์ที่ใช้ Bluetooth เข้าและออกจากปิคอนเซ็ต

• ไม่มีการเชื่อมต่อโดยตรงระหว่างทาสและการเชื่อมต่อทั้งหมดโดยพื้นฐานแล้วจะเป็นแบบ master-to-slave หรือ slave-to-master

• ทาสจะได้รับอนุญาตให้ส่งเมื่อสิ่งเหล่านี้ได้รับการสำรวจโดยเจ้านาย

• การส่งข้อมูลเริ่มต้นในช่องเวลาแบบทาส - ทู - มาสเตอร์ทันทีหลังจากแพ็คเก็ตการสำรวจจากต้นแบบ

• อุปกรณ์สามารถเป็นสมาชิกของปิโคเน็ตตั้งแต่สองตัวขึ้นไปกระโดดจากปิโคเน็ตหนึ่งไปยังอีกเครื่องหนึ่งได้โดยการปรับลำดับเวลาของระบบการส่งและความถี่ในการกระโดดที่กำหนดโดยอุปกรณ์หลักของปิโคเน็ตตัวที่สอง

• มันสามารถเป็นทาสในปิโคเน็ตหนึ่งและมาสเตอร์ในอีกอันหนึ่ง อย่างไรก็ตามไม่สามารถเป็นผู้เชี่ยวชาญใน piconet ได้มากกว่าหนึ่งครั้ง

• อุปกรณ์ที่อยู่ในพิโคเน็ตที่อยู่ติดกันจัดเตรียมบริดจ์เพื่อรองรับการเชื่อมต่อภายในปิคอนเน็ตทำให้แอสเซมบลีของปิคอนเน็ตที่เชื่อมโยงกันเพื่อสร้างโครงสร้างพื้นฐานการสื่อสารที่ขยายได้ทางกายภาพที่เรียกว่า Scatternet.

คลื่นความถี่

เทคโนโลยีบลูทู ธ ทำงานในย่านความถี่อุตสาหกรรมวิทยาศาสตร์และการแพทย์ (ISM) ที่ไม่มีใบอนุญาตที่ 2.4 ถึง 2.485 GHZ โดยใช้การกระโดดแบบกระจายสเปกตรัมสัญญาณฟูลดูเพล็กซ์ที่อัตรา 1600 ฮ็อพ / วินาที คลื่นความถี่ 2.4 GHZ ISM มีให้บริการและไม่มีใบอนุญาตในประเทศส่วนใหญ่

พิสัย

ช่วงการทำงานของบลูทู ธ ขึ้นอยู่กับอุปกรณ์วิทยุคลาส 3 มีช่วงสูงสุด 1 เมตรหรือ 3 ฟุตวิทยุคลาส 2 ที่พบมากที่สุดในอุปกรณ์พกพามีช่วง 10 เมตรหรือ 30 ฟุตวิทยุคลาส 1 ส่วนใหญ่จะใช้ในกรณีการใช้งานอุตสาหกรรม มีระยะ 100 เมตรหรือ 300 ฟุต

อัตราข้อมูล

Bluetooth รองรับอัตราข้อมูล 1Mbps สำหรับอัตราข้อมูลเวอร์ชัน 1.2 และ 3Mbps สำหรับเวอร์ชัน 2.0 รวมกับอัตราข้อมูลผิดพลาด

การถือกำเนิดของอินเทอร์เน็ตก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ในการใช้คอมพิวเตอร์และการค้นหาข้อมูล อินเทอร์เน็ตได้ส่งผลกระทบต่อวิธีการแลกเปลี่ยนข้อมูลแบบเดิมและปัจจุบันเกือบทุกเมืองทุกเมืองและทุกถนนสามารถเข้าถึงอินเทอร์เน็ตได้

บ้านโรงเรียนและธุรกิจเชื่อมต่อกับอินเทอร์เน็ตในปัจจุบันโดยใช้วิธีการต่างๆที่หลากหลาย วิธีการหนึ่งคือบริการอินเทอร์เน็ตไร้สายให้การเข้าถึงอินเทอร์เน็ตแก่ลูกค้าโดยไม่ต้องใช้ทองแดงใต้ดินไฟเบอร์หรือสายเครือข่ายเชิงพาณิชย์ในรูปแบบอื่น ๆ เมื่อเทียบกับบริการแบบใช้สายที่เป็นที่ยอมรับมากขึ้นเช่น DSL และอินเทอร์เน็ตเคเบิลเทคโนโลยีไร้สายช่วยเพิ่มความสะดวกสบายและความคล่องตัวให้กับเครือข่ายคอมพิวเตอร์

ส่วนด้านล่างนี้อธิบายถึงบริการอินเทอร์เน็ตไร้สายที่เป็นที่นิยมแต่ละประเภท

อินเทอร์เน็ตผ่านดาวเทียม

ดาวเทียมเปิดตัวในช่วงกลางทศวรรษที่ 1990 ดาวเทียมกลายเป็นบริการอินเทอร์เน็ตไร้สายสำหรับผู้บริโภคหลักรายแรก เมื่อเทียบกับบริการอินเทอร์เน็ตไร้สายรูปแบบอื่น ๆ ดาวเทียมได้รับประโยชน์จากavailability. กำหนดให้มีขนาดเล็กเท่านั้นdish antenna, satellite modem และแผนการสมัครสมาชิกดาวเทียมทำงานได้ในพื้นที่ชนบทเกือบทั้งหมดที่ไม่มีเทคโนโลยีอื่นให้บริการ

อย่างไรก็ตามดาวเทียมยังมีอินเทอร์เน็ตไร้สายที่มีประสิทธิภาพค่อนข้างต่ำ ดาวเทียมทนทุกข์ทรมานจากhigh latency(ล่าช้า) การเชื่อมต่อเนื่องจากสัญญาณทางไกลจะต้องเดินทางระหว่างโลกและสถานีโคจร ดาวเทียมยังรองรับแบนด์วิธเครือข่ายในปริมาณที่ค่อนข้างน้อย

เครือข่าย Wi-Fi สาธารณะ

เทศบาลบางแห่งได้สร้างบริการอินเทอร์เน็ตไร้สายสาธารณะโดยใช้ Wi-Fiเทคโนโลยี. เหล่านี้เรียกว่าmesh networksเชื่อมต่อจุดเชื่อมต่อไร้สายจำนวนมากเข้าด้วยกันเพื่อขยายพื้นที่เมืองที่ใหญ่ขึ้น ฮอตสปอต Wi-Fi ส่วนบุคคลยังให้บริการอินเทอร์เน็ตไร้สายสาธารณะในบางพื้นที่

Wi-Fi เป็นตัวเลือกราคาประหยัดเมื่อเทียบกับบริการอินเทอร์เน็ตไร้สายในรูปแบบอื่น ๆ อุปกรณ์มีราคาไม่แพง (คอมพิวเตอร์รุ่นใหม่ ๆ จำนวนมากมีฮาร์ดแวร์ที่จำเป็นในตัว) และฮอตสปอต Wi-Fi ยังคงใช้งานได้ฟรีในบางพื้นที่

บรอดแบนด์ไร้สายคงที่

ระบบไร้สายแบบคงที่คือบรอดแบนด์ประเภทหนึ่งที่ใช้เสาอากาศที่ติดตั้งซึ่งชี้ไปที่เสาส่งสัญญาณวิทยุ

บรอดแบนด์มือถือ

โทรศัพท์มือถือมีมานานหลายทศวรรษแล้ว แต่เพิ่งมีการพัฒนาเครือข่ายเซลลูลาร์จนกลายเป็นบริการอินเทอร์เน็ตไร้สายรูปแบบหลัก ด้วยอะแดปเตอร์เครือข่ายเซลลูลาร์ที่ติดตั้งไว้หรือโดยการเชื่อมต่อโทรศัพท์มือถือกับคอมพิวเตอร์แล็ปท็อปInternet connectivityสามารถบำรุงรักษาได้ในทุกพื้นที่ที่มีการครอบคลุมของหอคอยเซลล์ บริการบรอดแบนด์มือถือจะไม่ทำงานหากไม่มีการสมัครข้อมูลอินเทอร์เน็ตจากผู้ให้บริการบางราย

เครือข่ายแบบใช้สายแบบคลาสสิกได้ก่อให้เกิดโปรโตคอลแอปพลิเคชันจำนวนมากเช่น TELNET, FTP และ SMTP สถาปัตยกรรมโปรโตคอลแอปพลิเคชันไร้สาย (WAP) มีจุดมุ่งหมายเพื่อเชื่อมช่องว่างในระดับแอปพลิเคชันระหว่างผู้ใช้ไร้สายและบริการที่เสนอให้

อินเตอร์เน็ตไร้สาย

อินเทอร์เน็ตไร้สายหมายถึงส่วนขยายของบริการที่อินเทอร์เน็ตนำเสนอให้กับผู้ใช้มือถือทำให้สามารถ access information และ dataโดยไม่คำนึงถึงตำแหน่งของพวกเขา ปัญหาโดยธรรมชาติที่เกี่ยวข้องกับโดเมนไร้สายความคล่องตัวของโหนดและการออกแบบโปรโตคอลที่มีอยู่ซึ่งใช้ในอินเทอร์เน็ตจำเป็นต้องใช้วิธีแก้ปัญหาหลายประการในการทำให้อินเทอร์เน็ตไร้สายเป็นจริง

ประเด็นสำคัญที่ต้องพิจารณาสำหรับอินเทอร์เน็ตไร้สายมีดังต่อไปนี้ -

• การเคลื่อนย้ายที่อยู่
• ความไม่มีประสิทธิภาพของโปรโตคอลชั้นการขนส่งและ
• ไม่มีประสิทธิภาพของโปรโตคอลชั้นแอปพลิเคชัน

ที่อยู่ Mobility

โปรโตคอลชั้นเครือข่ายที่ใช้ในอินเทอร์เน็ตคือ Internet Protocol (IP) ซึ่งออกแบบมาสำหรับเครือข่ายแบบใช้สายที่มีโหนดคงที่ IP ใช้การกำหนดแอดเดรสแบบลำดับชั้นด้วยแอดเดรส 32 บิตที่ไม่ซ้ำกันทั่วโลกซึ่งมีสองส่วนNetwork identifier และ Host identifier.

ตัวระบุเครือข่ายหมายถึง subnet addressซึ่งโฮสต์เชื่อมต่ออยู่ รูปแบบการกำหนดแอดเดรสถูกใช้เพื่อลดขนาดตารางเส้นทางในเราเตอร์หลักของอินเทอร์เน็ตซึ่งใช้เฉพาะส่วนเครือข่ายของที่อยู่ IP ในการตัดสินใจกำหนดเส้นทาง

รูปแบบการกำหนดแอดเดรสนี้อาจไม่ทำงานโดยตรงในส่วนขยายไร้สายของอินเทอร์เน็ตเนื่องจากโฮสต์มือถืออาจย้ายจากที่หนึ่ง subnet ไปยังอีกเครื่องหนึ่ง แต่แพ็กเก็ตที่ส่งไปยังโฮสต์มือถืออาจถูกส่งไปยังเครือข่ายย่อยเก่าที่มีการเชื่อมต่อโหนดเดิม

ความไม่มีประสิทธิภาพของโปรโตคอลเลเยอร์การขนส่ง

เลเยอร์การขนส่งมีความสำคัญมากในอินเทอร์เน็ตและช่วยให้มั่นใจได้ในการตั้งค่าและการบำรุงรักษา end-to-end connectionsเชื่อถือได้ end-to-end delivery ของแพ็กเก็ตข้อมูล flow control และ congestion control. TCP เป็นโปรโตคอลชั้นการขนส่งที่โดดเด่นสำหรับเครือข่ายแบบใช้สายแม้ว่าUDPแอปพลิเคชั่นบางตัวใช้โปรโตคอลเลเยอร์การขนส่งที่ไม่น่าเชื่อถือแบบไม่มีการเชื่อมต่อ

อินเทอร์เน็ตไร้สายต้องการการทำงานที่มีประสิทธิภาพของโปรโตคอลเลเยอร์การขนส่งเนื่องจากสื่อไร้สายไม่น่าเชื่อถือโดยเนื้อแท้เนื่องจากเวลาที่แตกต่างกันและขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อม TCP แบบดั้งเดิมเรียกใช้ไฟล์congestion control algorithmเพื่อจัดการกับความแออัดในเครือข่าย หากแพ็กเก็ตข้อมูลหรือแพ็กเก็ต ACK สูญหาย TCP จะถือว่าไฟล์loss is due to congestion และลดขนาดของหน้าต่างความแออัดลงครึ่งหนึ่ง

ทุกครั้งที่สูญเสียแพ็คเก็ตต่อเนื่องไฟล์ congestion window is reducedและด้วยเหตุนี้ TCP จึงให้ประสิทธิภาพที่ลดลงในลิงก์ไร้สาย แม้ในสถานการณ์ที่เกิดการสูญเสียแพ็คเก็ตlink error หรือ collisionTCP จะเรียกใช้อัลกอริทึมการควบคุมความแออัดซึ่งทำให้ปริมาณงานต่ำมาก

การระบุสาเหตุที่แท้จริงที่นำไปสู่การสูญเสียแพ็กเก็ตมีความสำคัญในการปรับปรุงประสิทธิภาพของ TCP ผ่านลิงก์ไร้สาย วิธีแก้ปัญหาบางส่วนสำหรับปัญหาเลเยอร์การขนส่ง ได้แก่ -

• TCP ทางอ้อม (ITCP)
• Snoop TCP และ
• TCP มือถือ

ประสิทธิภาพของ Application Layer Protocols

โปรโตคอลชั้นแอปพลิเคชันแบบดั้งเดิมที่ใช้ในอินเทอร์เน็ตเช่น HTTP, TELNET, โปรโตคอลการถ่ายโอนอีเมลอย่างง่าย (SMTP) และภาษามาร์กอัปต่างๆเช่น HTMLได้รับการออกแบบและปรับให้เหมาะสมสำหรับเครือข่ายแบบใช้สาย โปรโตคอลเหล่านี้จำนวนมากไม่มีประสิทธิภาพมากนักเมื่อใช้กับลิงก์ไร้สาย

ปัญหาหลักที่ขัดขวางไม่ให้ใช้ HTTP ในอินเทอร์เน็ตไร้สายคือการดำเนินการที่ไร้สถานะค่าใช้จ่ายสูงเนื่องจากการเข้ารหัสอักขระข้อมูลซ้ำซ้อนที่ดำเนินการในคำขอ HTTP และการเปิดไฟล์ new TCP connection กับทุกธุรกรรม

ความสามารถของอุปกรณ์พกพามีข้อ จำกัด ทำให้ยากต่อการจัดการกับโปรโตคอลแอปพลิเคชันราคาแพงที่ชาญฉลาดและแบนด์วิดท์ โปรโตคอลแอปพลิเคชันไร้สาย (WAP) และการเพิ่มประสิทธิภาพเหนือ HTTP แบบเดิมเป็นวิธีแก้ปัญหาสำหรับปัญหาเกี่ยวกับเลเยอร์แอปพลิเคชัน

WAP ย่อมาจาก Wireless Application Protocol WAP แสดงถึงชุดของโปรโตคอลมากกว่าโปรโตคอลเดียว WAP มีจุดมุ่งหมายในการรวมเบราว์เซอร์ที่มีน้ำหนักเบาธรรมดาหรือที่เรียกว่าไมโครเบราว์เซอร์เข้ากับอุปกรณ์พกพาดังนั้นจึงต้องใช้ทรัพยากรน้อยที่สุดเช่นmemory และ CPU ที่อุปกรณ์เหล่านี้

WAP พยายามชดเชยข้อบกพร่องของอุปกรณ์มือถือไร้สายและลิงก์ไร้สายโดยการรวมข้อมูลเพิ่มเติมเข้ากับโหนดเครือข่ายเช่น routers, web servers, และ BSs.

วัตถุประสงค์หลักของชุดโปรโตคอล WAP มีดังต่อไปนี้

• ความเป็นอิสระจากมาตรฐานเครือข่ายไร้สาย
• การทำงานร่วมกันระหว่างผู้ให้บริการ
• การเอาชนะข้อบกพร่องของสื่อไร้สาย
• เอาชนะข้อเสียของอุปกรณ์พกพา
• เพิ่มประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือ
• ให้ความปลอดภัยความสามารถในการปรับขนาดและความสามารถในการขยาย

แบบจำลอง WAP

WAP ใช้วิธีไคลเอนต์เซิร์ฟเวอร์ ระบุพร็อกซีเซิร์ฟเวอร์ที่ทำหน้าที่เป็นส่วนต่อประสานระหว่างโดเมนไร้สายและเครือข่ายแบบใช้สายหลัก พร็อกซีเซิร์ฟเวอร์นี้หรือที่เรียกว่าWAP gatewayมีหน้าที่ในการทำงานที่หลากหลายเช่นการแปลโปรโตคอลและการเพิ่มประสิทธิภาพการถ่ายโอนข้อมูลผ่านสื่อไร้สาย

ชิ้นส่วนเครือข่ายไร้สายประกอบด้วย -

• ผู้ให้บริการเนื้อหา (แอปพลิเคชันหรือเซิร์ฟเวอร์ต้นทาง)
• อุปกรณ์เคลื่อนที่ (ไคลเอนต์ WAP)
• เกตเวย์ WAP
• พร็อกซี WAP

สถาปัตยกรรม WAP ได้รับการออกแบบมาเพื่อติดตามเว็บอย่างใกล้ชิด ข้อแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือการมีเกตเวย์ WAP กำลังแปลระหว่าง HTTP และ WAP

ไคลเอนต์ WAP

สามส่วนที่จะกล่าวถึงเกี่ยวกับไคลเอนต์ WAP ได้แก่ WAE user agent, WTA user agent และ WAP stack

• WAE user agent - ตัวแทนผู้ใช้สภาพแวดล้อมแอ็พพลิเคชันไร้สายคือเบราว์เซอร์ที่แสดงเนื้อหาสำหรับการแสดงผล

• WTA user agent - ตัวแทนแอปพลิเคชันโทรศัพท์ไร้สายรับไฟล์ WTA ที่คอมไพล์แล้วจากเซิร์ฟเวอร์ WTA และดำเนินการ

• WAP stack - WAP stack อนุญาตให้โทรศัพท์เชื่อมต่อกับเกตเวย์ WAP โดยใช้ WAP Protocols

แอ็พพลิเคชันเซิร์ฟเวอร์

องค์ประกอบในเครือข่ายที่มีแอปพลิเคชันข้อมูล (เว็บ, WAP) อยู่คือพร็อกซี WAP เกตเวย์ WAP หรือเซิร์ฟเวอร์ WAP -

• Proxy- นี่คือองค์ประกอบตัวกลางที่ทำหน้าที่เป็นทั้งไคลเอนต์และเป็นเซิร์ฟเวอร์ในเครือข่ายซึ่งตั้งอยู่ระหว่างไคลเอนต์และเซิร์ฟเวอร์ ไคลเอนต์ส่งคำขอไปยังไคลเอ็นต์และเรียกข้อมูลและแคชข้อมูลที่จำเป็นโดยติดต่อเซิร์ฟเวอร์ต้นทาง

• Gateway - นี่คือองค์ประกอบตัวกลางที่มักใช้เพื่อเชื่อมต่อเครือข่ายสองประเภทที่แตกต่างกัน

WAP Gateway เป็นซอฟต์แวร์ที่วางอยู่ระหว่างเครือข่ายที่รองรับ WAP and IP packet network เช่นอินเทอร์เน็ต

WAP Protocol Stack

WAP protocol stack แสดงในรูปต่อไปนี้ -

Application Layer

ชั้นแอปพลิเคชันจัดเตรียมสภาพแวดล้อมของแอปพลิเคชันที่มีไว้สำหรับการพัฒนาและการดำเนินการของแอปพลิเคชันและบริการแบบพกพา WAE ประกอบด้วยตัวแทนผู้ใช้สองคนที่แตกต่างกันซึ่งอยู่ทางฝั่งไคลเอ็นต์

ตัวแทนผู้ใช้ WAE ประกอบด้วยเบราว์เซอร์และโปรแกรมแก้ไขข้อความพร้อมกับตัวแทนผู้ใช้ WTA

ชั้นเซสชัน

ชั้นเซสชันจัดหาวิธีการสำหรับการแลกเปลี่ยนเนื้อหาที่เป็นระเบียบระหว่างแอปพลิเคชันไคลเอนต์ / บริการ

WAP มีส่วนประกอบดังต่อไปนี้ -

• Connection Oriented Session Services - สิ่งเหล่านี้ทำงานผ่าน WTP

• Connectionless Session Services - สิ่งเหล่านี้ทำงานโดยตรงผ่าน WDP

• Session services - ฟังก์ชันเหล่านี้ช่วยในการตั้งค่าการเชื่อมต่อระหว่างไคลเอนต์และเซิร์ฟเวอร์โดยใช้ข้อความดั้งเดิม

Primitives messagesถูกกำหนดให้เป็นข้อความที่ไคลเอ็นต์ส่งไปยังเซิร์ฟเวอร์เพื่อร้องขอสถานบริการ ไคลเอนต์ส่งคำขอไพรมารีและรับการยืนยันแบบดั้งเดิมและเซิร์ฟเวอร์สามารถส่งแบบดั้งเดิมการตอบสนองและรับไพรมารีการบ่งชี้

บริการเซสชันที่ไม่มีการเชื่อมต่อจะให้บริการที่ไม่ได้รับการยืนยันเท่านั้น ในการเริ่มต้นเซสชันไคลเอ็นต์จะเรียกใช้ไพรมารี WSP ที่ให้พารามิเตอร์บางอย่างเช่นที่อยู่เซิร์ฟเวอร์ที่อยู่ไคลเอ็นต์และส่วนหัวไคลเอนต์ ในบางประเด็น WSP นั้นเป็นรูปแบบไบนารีของ HTTP

เลเยอร์ธุรกรรม

ให้วิธีการต่างๆในการทำธุรกรรมตามระดับความน่าเชื่อถือที่แตกต่างกัน

ชั้นความปลอดภัย

เลเยอร์ทางเลือกที่ให้เมื่อมีการตรวจสอบสิทธิ์ความเป็นส่วนตัวและการเชื่อมต่อที่ปลอดภัยระหว่างแอปพลิเคชัน มันขึ้นอยู่กับSSL (Secure Socket Layer). ให้บริการที่รับรองความเป็นส่วนตัวการรับรองความถูกต้องของเซิร์ฟเวอร์การรับรองความถูกต้องของไคลเอ็นต์และความสมบูรณ์ของข้อมูล

เซสชัน SSL มาตรฐานถูกเปิดระหว่างเว็บเซิร์ฟเวอร์และเกตเวย์ WAP และเซสชัน WTLS จะเริ่มต้นระหว่าง gateway และ mobile device. เนื้อหาที่เข้ารหัสจะถูกส่งผ่านการเชื่อมต่อนี้จากเซิร์ฟเวอร์ไปยังเกตเวย์ซึ่งแปลและส่งไปยังโทรศัพท์มือถือ ธุรกรรมระหว่างSSL และ WTLS เกิดขึ้นในหน่วยความจำของเกตเวย์ WAP

เลเยอร์การขนส่ง

นี่คือชั้นล่างสุดซึ่งเชื่อมต่อกับบริการผู้ถือที่ผู้ให้บริการนำเสนอ บริการถือเป็นการสื่อสารระหว่างโทรศัพท์มือถือและสถานีฐาน รวมถึงSMS, CSD, USSD, GSM, GPRS, DECT, CDMA, FDMA, และ TDMA.

ชั้นกายภาพเตรียมข้อมูลที่จะส่งจากอุปกรณ์เคลื่อนที่ผ่านบริการทางอากาศและส่งข้อมูลโดยใช้บริการผู้ถือที่ใช้งานในเครือข่ายที่อุปกรณ์กำลังทำงานอยู่ WDPมีอินเทอร์เฟซกับเครือข่ายผู้ถือต่างๆดังนั้นจึงต้องมีการใช้งานเฉพาะสำหรับผู้ถือ WDP เป็นเลเยอร์เดียวที่ต้องเขียนใหม่เพื่อรองรับเครือข่ายผู้ถือที่แตกต่างกัน เลเยอร์ WTP ใช้งานง่ายrequest-response transaction โปรโตคอลที่มุ่งเน้นแทนที่จะเป็นกลไกการเชื่อมต่อสามทางจับมือ

ดาวเทียมคือวัตถุที่หมุนรอบวัตถุอื่น ตัวอย่างเช่นโลกเป็นบริวารของดวงอาทิตย์และดวงจันทร์เป็นบริวารของโลก

ก communication satellite คือ microwave repeater stationในพื้นที่ที่ใช้สำหรับสัญญาณโทรคมนาคมวิทยุและโทรทัศน์ ดาวเทียมสื่อสารจะประมวลผลข้อมูลที่มาจากสถานีโลกหนึ่งและจะแปลงข้อมูลให้อยู่ในรูปแบบอื่นและส่งไปยังสถานีโลกที่สอง

ดาวเทียมทำงานอย่างไร

สถานีสองแห่งบนโลกต้องการสื่อสารผ่านการออกอากาศทางวิทยุ แต่อยู่ไกลเกินไปที่จะใช้วิธีการทั่วไป ทั้งสองสถานีสามารถใช้สถานีถ่ายทอดสำหรับการสื่อสารได้ สถานีภาคพื้นดินแห่งหนึ่งส่งสัญญาณไปยังดาวเทียม

Uplink frequencyคือความถี่ที่สถานีภาคพื้นดินสื่อสารกับดาวเทียม ทรานสปอนเดอร์ดาวเทียมจะแปลงสัญญาณและส่งลงไปยังสถานีพื้นโลกแห่งที่สองซึ่งเรียกว่าDownlink frequency. สถานีดินแห่งที่สองยังสื่อสารกับสถานีแรกในลักษณะเดียวกัน

ข้อดีของดาวเทียม

ข้อดีของการสื่อสารผ่านดาวเทียมมีดังนี้ -

• พื้นที่ครอบคลุมสูงกว่าระบบภาคพื้นดินมาก
• ต้นทุนการส่งข้อมูลไม่ขึ้นอยู่กับพื้นที่ครอบคลุม
• แบนด์วิดท์ที่สูงขึ้นเป็นไปได้

ข้อเสียของดาวเทียม

ข้อเสียของการสื่อสารผ่านดาวเทียมมีดังนี้ -

• การนำดาวเทียมขึ้นสู่วงโคจรเป็นกระบวนการที่มีค่าใช้จ่ายสูง
• แบนด์วิธจะค่อยๆถูกใช้จนหมด
• ความล่าช้าในการแพร่กระจายของระบบดาวเทียมสูงกว่าระบบภาคพื้นดินทั่วไป

พื้นฐานการสื่อสารผ่านดาวเทียม

กระบวนการสื่อสารผ่านดาวเทียมเริ่มต้นที่ earth station. ที่นี่การติดตั้งออกแบบมาเพื่อส่งและรับสัญญาณจากดาวเทียมในวงโคจรรอบโลก สถานีโลกส่งข้อมูลไปยังดาวเทียมในรูปแบบของสัญญาณพลังงานสูงความถี่สูง (ช่วง GHz)

ดาวเทียม receive และ retransmit สัญญาณกลับสู่พื้นโลกซึ่งได้รับจากสถานีภาคพื้นดินอื่น ๆ ในพื้นที่ครอบคลุมของดาวเทียม Satellite's footprint คือบริเวณที่รับสัญญาณความแรงที่เป็นประโยชน์จากดาวเทียม

ระบบส่งสัญญาณจากสถานีภาคพื้นดินไปยังดาวเทียมผ่านช่องสัญญาณเรียกว่า uplink. ระบบจากดาวเทียมไปยังสถานีภาคพื้นดินผ่านช่องสัญญาณเรียกว่าdownlink.

แถบความถี่ดาวเทียม

คลื่นความถี่ดาวเทียมที่นิยมใช้ในการสื่อสาร ได้แก่ Cband, Ku-band, และ Ka-band. C-band และ Ku-band เป็นคลื่นความถี่ที่ใช้กันทั่วไปโดยดาวเทียมในปัจจุบัน

สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่ามีความสัมพันธ์ผกผันระหว่างความถี่และความยาวคลื่นกล่าวคือเมื่อความถี่เพิ่มขึ้นความยาวคลื่นจะลดลงสิ่งนี้จะช่วยให้เข้าใจความสัมพันธ์ระหว่าง antenna diameter และ transmission frequency. เสาอากาศที่ใหญ่ขึ้น (จานดาวเทียม) จำเป็นในการรวบรวมสัญญาณด้วยความยาวคลื่นที่เพิ่มขึ้น

วงโคจรของโลก

เมื่อปล่อยดาวเทียมขึ้นสู่อวกาศจำเป็นต้องวางไว้ในวงโคจรที่แน่นอนเพื่อให้เกิดการปฏิวัติโดยเฉพาะเพื่อรักษาความสามารถในการเข้าถึงและตอบสนองวัตถุประสงค์ไม่ว่าจะเป็นทางวิทยาศาสตร์การทหารหรือเชิงพาณิชย์ วงโคจรดังกล่าวซึ่งกำหนดให้กับดาวเทียมในส่วนที่เกี่ยวกับโลกเรียกว่าเป็นEarth Orbits. ดาวเทียมในวงโคจรเหล่านี้เป็นดาวเทียมโคจรของโลก

วงโคจรของโลกที่สำคัญ ได้แก่ -

• Geo-synchronous Earth Orbit
• Geo-stationary Earth Orbit
• วงโคจรของโลกขนาดกลาง
• วงโคจรต่ำของโลก

ดาวเทียม Geo-synchronous Earth Orbit (GEO)

ดาวเทียมวงโคจรของโลก Geo-synchronous เป็นดาวเทียมที่วางอยู่ที่ระดับความสูง 22,300 ไมล์เหนือพื้นโลก วงโคจรนี้ซิงโครไนซ์กับside real day(เช่น 23 ชม. 56 นาที) วงโคจรนี้สามารถhave inclination and eccentricity. มันอาจไม่เป็นวงกลม วงโคจรนี้สามารถเอียงที่ขั้วของโลกได้ แต่ดูเหมือนจะหยุดนิ่งเมื่อสังเกตจากพื้นโลก

วงโคจร geo-synchronous เดียวกันถ้าเป็น circularและในระนาบของเส้นศูนย์สูตรเรียกว่าวงโคจรแบบเคลื่อนที่ตามภูมิศาสตร์ ดาวเทียมเหล่านี้ถูกวางไว้ที่ 35,900 กิโลเมตร (เช่นเดียวกับ geosynchronous) เหนือเส้นศูนย์สูตรของโลกและพวกมันจะหมุนไปเรื่อย ๆ ตามทิศทางของโลก (ตะวันตกไปตะวันออก) ดาวเทียมเหล่านี้ถือเป็นstationary เกี่ยวกับโลกและด้วยเหตุนี้ชื่อจึงมีความหมาย

Geo-Stationary Earth Orbit Satellites ใช้สำหรับการพยากรณ์อากาศทีวีดาวเทียมวิทยุดาวเทียมและการสื่อสารทั่วโลกประเภทอื่น ๆ

รูปด้านบนแสดงความแตกต่างระหว่างวงโคจร Geo-synchronous และ Geo- Stationary แกนของการหมุนแสดงถึงการเคลื่อนที่ของโลก

ประเด็นหลักที่ควรทราบก็คือวงโคจร Geo-Stationary ทุกวงเป็นวงโคจร Geo-Synchronous แต่วงโคจร Geo-Synchronous ทุกวงไม่ใช่วงโคจรแบบเคลื่อนที่

ดาวเทียมวงโคจรปานกลาง (MEO)

เครือข่ายดาวเทียมวงโคจรโลกขนาดกลาง (MEO) จะโคจรในระยะทางประมาณ 8000 ไมล์จากพื้นผิวโลก สัญญาณที่ส่งจากดาวเทียม MEO เดินทางในระยะทางสั้นกว่า สิ่งนี้แปลเป็นการปรับปรุงความแรงของสัญญาณเมื่อสิ้นสุดการรับสัญญาณ นี่แสดงให้เห็นว่าสามารถใช้ขั้วรับสัญญาณขนาดเล็กและน้ำหนักเบากว่าที่ปลายรับได้

เนื่องจากสัญญาณเดินทางไปและกลับจากดาวเทียมในระยะทางที่สั้นกว่าจึงมีความล่าช้าในการส่งน้อยกว่า Transmission delay สามารถกำหนดเป็นเวลาที่สัญญาณเดินทางขึ้นไปยังดาวเทียมและกลับลงไปที่สถานีรับสัญญาณ

สำหรับการสื่อสารแบบเรียลไทม์ยิ่งความล่าช้าในการส่งข้อมูลสั้นลงระบบการสื่อสารก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น ตัวอย่างเช่นหากดาวเทียม GEO ต้องใช้เวลา 0.25 วินาทีในการเดินทางไปกลับดาวเทียม MEO จะใช้เวลาน้อยกว่า 0.1 วินาทีในการเดินทางครั้งเดียวกัน MEO ทำงานในช่วงความถี่ 2 GHz ขึ้นไป

ดาวเทียมวงโคจรต่ำ (LEO)

ดาวเทียม LEO ส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นสามประเภท ได้แก่ LEO ขนาดเล็ก LEO ขนาดใหญ่และ Mega-LEOs LEO จะโคจรในระยะ 500 ถึง 1,000 ไมล์เหนือพื้นผิวโลก

ระยะทางที่ค่อนข้างสั้นนี้ช่วยลดความล่าช้าในการส่งข้อมูลเหลือเพียง 0.05 วินาที ซึ่งจะช่วยลดความจำเป็นในการใช้อุปกรณ์รับสัญญาณที่ละเอียดอ่อนและมีขนาดใหญ่ได้ LEO ตัวน้อยจะทำงานในช่วง 800 MHz (0.8 GHz) LEO ขนาดใหญ่จะทำงานในช่วง 2 GHz หรือสูงกว่าและ Mega-LEO ทำงานในช่วง 20-30 GHz

ความถี่ที่สูงขึ้นที่เกี่ยวข้องกับ Mega-LEOs แปลเป็นความสามารถในการรับข้อมูลที่มากขึ้นและให้ผลตอบแทนตามความสามารถของรูปแบบการส่งวิดีโอแบบเรียลไทม์ที่มีความล่าช้าต่ำ

แพลตฟอร์ม High Endurance Long Endurance (HALE)

แพลตฟอร์ม HALE แบบทดลองนั้นเป็นเครื่องบินที่มีประสิทธิภาพสูงและมีน้ำหนักเบาซึ่งบรรทุกอุปกรณ์สื่อสาร ซึ่งจะทำหน้าที่เป็นvery low earth orbit geosynchronous satellites.

งานฝีมือเหล่านี้จะขับเคลื่อนโดยการผสมผสานระหว่างแบตเตอรี่และพลังงานแสงอาทิตย์หรือเครื่องยนต์กังหันประสิทธิภาพสูง แพลตฟอร์ม HALE จะนำเสนอtransmission delays of less than 0.001 seconds ที่ระดับความสูงเพียง 70,000 ฟุตและแม้กระทั่ง better signal strength สำหรับอุปกรณ์รับสัญญาณแบบมือถือที่มีน้ำหนักเบามาก

สล็อตออร์บิทัล

ที่นี่อาจมีคำถามเกิดขึ้นมากกว่า 200 satellitesในวงโคจร geosynchronous เราจะป้องกันไม่ให้วิ่งเข้าหากันหรือพยายามใช้ตำแหน่งเดียวกันในอวกาศได้อย่างไร? เพื่อตอบปัญหานี้หน่วยงานกำกับดูแลระหว่างประเทศเช่นสหภาพโทรคมนาคมระหว่างประเทศ (ITU) และองค์กรของรัฐบาลระดับชาติเช่น Federal Communications Commission (FCC) กำหนดตำแหน่งบนวงโคจร geosynchronous ซึ่งสามารถระบุตำแหน่งของดาวเทียมสื่อสารได้

ตำแหน่งเหล่านี้ระบุเป็นองศาลองจิจูดและเรียกว่าเป็น orbital slots. FCC และ ITU ได้ลดระยะห่างที่ต้องการลงอย่างต่อเนื่องเหลือเพียง 2 องศาสำหรับดาวเทียม C-band และ Ku-band เนื่องจากความต้องการช่องวงโคจรอย่างมาก