Giao tiếp không dây - Hướng dẫn nhanh

Truyền thông không dây liên quan đến việc truyền thông tin qua một khoảng cách xa mà không cần sự trợ giúp của dây, cáp hoặc bất kỳ hình thức dẫn điện nào khác.

Truyền thông không dây là một thuật ngữ rộng bao gồm tất cả các thủ tục và hình thức kết nối và giao tiếp giữa hai hoặc nhiều thiết bị sử dụng tín hiệu không dây thông qua các thiết bị và công nghệ truyền thông không dây.

Các tính năng của giao tiếp không dây

Sự phát triển của công nghệ không dây đã mang lại nhiều tiến bộ với các tính năng hiệu quả của nó.

• Khoảng cách truyền có thể nằm trong khoảng từ vài mét (ví dụ: điều khiển từ xa của ti vi) đến hàng nghìn km (ví dụ: liên lạc vô tuyến).

• Giao tiếp không dây có thể được sử dụng cho điện thoại di động, truy cập không dây vào internet, mạng gia đình không dây, v.v.

• Các ví dụ khác về các ứng dụng của công nghệ vô tuyến vô tuyến bao gồm thiết bị GPS, thiết bị mở cửa nhà để xe, chuột máy tính không dây, bàn phím và tai nghe, tai nghe, máy thu thanh, truyền hình vệ tinh, truyền hình quảng bá và điện thoại không dây.

Không dây - Ưu điểm

Truyền thông không dây liên quan đến việc truyền thông tin mà không có bất kỳ kết nối vật lý nào giữa hai hoặc nhiều điểm. Do không có bất kỳ 'cơ sở hạ tầng vật lý' nào, giao tiếp không dây có một số lợi thế nhất định. Điều này thường bao gồm khoảng cách hoặc không gian thu hẹp.

Giao tiếp không dây có một số lợi thế; những điều quan trọng nhất được thảo luận dưới đây -

Hiệu quả chi phí

Giao tiếp có dây đòi hỏi phải sử dụng dây kết nối. Trong mạng không dây, truyền thông không yêu cầu cơ sở hạ tầng vật lý phức tạp hoặc các thực hành bảo trì. Do đó chi phí được giảm xuống.

Example - Bất kỳ công ty nào cung cấp dịch vụ truyền thông không dây đều không phải chịu nhiều chi phí, và do đó, họ có thể tính phí rẻ so với phí khách hàng của mình.

Uyển chuyển

Giao tiếp không dây cho phép mọi người giao tiếp bất kể vị trí của họ. Không nhất thiết phải ở trong văn phòng hoặc một số bốt điện thoại để chuyển và nhận tin nhắn.

Những người thợ mỏ ở vùng hẻo lánh có thể dựa vào điện thoại vệ tinh để gọi cho những người thân yêu của họ và do đó, giúp cải thiện phúc lợi chung của họ bằng cách giữ cho họ liên lạc với những người có ý nghĩa nhất đối với họ.

Tiện

Các thiết bị liên lạc không dây như điện thoại di động khá đơn giản và do đó cho phép mọi người sử dụng chúng, dù họ có thể ở đâu. Không cần phải kết nối vật lý bất cứ thứ gì để nhận hoặc chuyển tin nhắn.

Example- Các dịch vụ truyền thông không dây cũng có thể được nhìn thấy trong các công nghệ Internet như Wi-Fi. Không có dây cáp mạng cản trở việc di chuyển, giờ đây chúng ta có thể kết nối với hầu hết mọi người, mọi lúc, mọi nơi.

Tốc độ

Cải tiến cũng có thể được nhìn thấy trong tốc độ. Kết nối mạng hoặc khả năng truy cập đã được cải thiện nhiều về độ chính xác và tốc độ.

Example- Điều khiển từ xa không dây có thể vận hành hệ thống nhanh hơn điều khiển có dây. Điều khiển không dây của máy có thể dễ dàng ngừng hoạt động nếu có sự cố, trong khi hoạt động trực tiếp không thể hoạt động nhanh như vậy.

Khả năng tiếp cận

Công nghệ không dây giúp dễ dàng truy cập vì các khu vực xa xôi không thể đặt đường dây nối đất phù hợp, có thể dễ dàng kết nối với mạng.

Example- Ở các vùng nông thôn, giáo dục trực tuyến đã có thể thực hiện được. Các nhà giáo dục không còn cần phải đi đến những vùng xa xôi để dạy các bài học của họ. Nhờ phát trực tiếp các mô-đun giáo dục của họ.

Kết nối liên tục

Kết nối liên tục cũng đảm bảo rằng mọi người có thể phản ứng với các trường hợp khẩn cấp tương đối nhanh chóng.

Example - Một thiết bị di động không dây có thể đảm bảo cho bạn một kết nối liên tục dù bạn di chuyển từ nơi này sang nơi khác hoặc trong khi bạn đi du lịch, trong khi đường dây cố định có dây thì không.

Trong số các thuật ngữ khác nhau được sử dụng trong Điện thoại di động, những thuật ngữ được sử dụng nhiều nhất sẽ được thảo luận ở đây.

Mobile Station (MS)- Trạm di động (MS) giao tiếp thông tin với người dùng và sửa đổi thông tin đó theo các giao thức truyền dẫn của giao diện không khí để giao tiếp với BSS. Thông tin người dùng giao tiếp với MS thông qua micrô và loa để phát biểu, bàn phím và màn hình để nhắn tin ngắn và kết nối cáp cho các thiết bị đầu cuối dữ liệu khác. Trạm di động có hai yếu tố Thiết bị di động (ME) và Mô-đun nhận dạng thuê bao (SIM).

Mobile Equipment (ME)- ME là phần cứng mà khách hàng mua từ nhà sản xuất thiết bị. Phần cứng chứa tất cả các thành phần cần thiết cho việc triển khai các giao thức để giao tiếp với người dùng và giao diện không khí với các trạm gốc.

Subscriber Identity Module (SIM)- Đây là thẻ thông minh được phát hành khi đăng ký để xác định các thông số kỹ thuật của người dùng như địa chỉ và loại dịch vụ. Các cuộc gọi trong GSM được hướng đến SIM hơn là thiết bị đầu cuối.

SMS cũng được lưu trong thẻ SIM. Nó mang thông tin cá nhân của mọi người dùng, cho phép một số ứng dụng hữu ích.

Base Station (BS)- Một trạm gốc truyền và nhận dữ liệu người dùng. Khi điện thoại di động chỉ chịu trách nhiệm về việc truyền và nhận dữ liệu của người dùng, thì một trạm gốc có khả năng xử lý đồng thời các cuộc gọi của nhiều thuê bao.

Base Transceiver Station (BTS)- Việc truyền dữ liệu người dùng diễn ra giữa điện thoại di động và trạm gốc (BS) thông qua trạm thu phát gốc. Máy thu phát là một mạch truyền và nhận, tức là thực hiện cả hai.

Mobile Switching Center (MSC)- MSC là phần cứng của bộ chuyển mạch không dây có thể giao tiếp với bộ chuyển mạch PSTN bằng giao thức Hệ thống báo hiệu 7 (SS7) cũng như các MSC khác trong vùng phủ sóng của nhà cung cấp dịch vụ. MSC cũng cung cấp liên lạc với các mạng có dây và không dây khác cũng như hỗ trợ đăng ký và duy trì kết nối với các trạm di động.

Hình ảnh sau đây minh họa các phần của các hệ thống con khác nhau. HLR, VLR, EIR và AuC là các hệ thống con của hệ thống con Mạng.

Channels - Đó là một dải tần số được phân bổ cho các dịch vụ hoặc hệ thống cụ thể.

Control Channel - Kênh vô tuyến được sử dụng để truyền thiết lập cuộc gọi, yêu cầu cuộc gọi, bắt đầu cuộc gọi và báo hiệu hoặc mục đích điều khiển khác.

Forward Control Channel(FCC) - Kênh vô tuyến dùng để truyền thông tin từ trạm gốc đến thiết bị di động

Reverse Channel(RC) - Kênh vô tuyến dùng để truyền thông tin từ máy di động đến trạm gốc.

Voice Channel(VC) - Kênh vô tuyến dùng để truyền thoại hoặc dữ liệu.

Handoff - Nó được định nghĩa là chuyển cuộc gọi từ kênh hoặc trạm gốc đến một trạm gốc khác.

Roamer - Một trạm di động hoạt động trong một khu vực kinh doanh khác với khu vực mà dịch vụ đã được đăng ký

Transceiver - Là thiết bị có khả năng truyền và nhận đồng thời tín hiệu vô tuyến điện.

Các sơ đồ đa truy cập được sử dụng để cho phép nhiều người dùng di động chia sẻ đồng thời một lượng hữu hạn phổ vô tuyến.

Kỹ thuật Đa truy cập

Trong hệ thống thông tin vô tuyến, người ta thường mong muốn cho phép thuê bao gửi thông tin đồng thời từ trạm di động đến trạm gốc trong khi nhận thông tin từ trạm gốc đến trạm di động.

Một hệ thống di động chia bất kỳ khu vực nhất định nào thành các ô trong đó một thiết bị di động trong mỗi ô giao tiếp với một trạm gốc. Mục tiêu chính trong thiết kế hệ thống di động là có thểincrease the capacity of the channel, tức là, xử lý càng nhiều cuộc gọi càng tốt trong một băng thông nhất định với mức chất lượng dịch vụ đủ.

Có một số cách khác nhau để cho phép truy cập vào kênh. Chúng chủ yếu bao gồm những điều sau:

• Đa truy cập phân chia theo tần số (FDMA)
• Đa truy cập phân chia theo thời gian (TDMA)
• Đa truy cập phân chia mã (CDMA)
• Đa truy cập phân chia không gian (SDMA)

Tùy thuộc vào cách phân bổ băng thông khả dụng cho người dùng, các kỹ thuật này có thể được phân loại là narrowband và wideband các hệ thống.

Hệ thống băng hẹp

Hệ thống hoạt động với các kênh hẹp hơn đáng kể so với băng thông kết hợp được gọi là hệ thống băng tần hẹp. TDMA băng tần hẹp cho phép người dùng sử dụng cùng một kênh nhưng phân bổ một khoảng thời gian duy nhất cho mỗi người dùng trên kênh, do đó phân tách một số lượng nhỏ người dùng về thời gian trên một kênh duy nhất.

Hệ thống băng rộng

Trong hệ thống băng rộng, băng thông truyền dẫn của một kênh đơn lẻ lớn hơn nhiều so với băng thông kết hợp của kênh. Do đó, sự mờ dần đa đường không ảnh hưởng lớn đến tín hiệu nhận được trong một kênh băng rộng, và sự mờ dần chọn lọc tần số chỉ xảy ra trong một phần nhỏ của băng thông tín hiệu.

Đa truy cập phân chia theo tần số (FDMA)

FDMA là công nghệ cơ bản cho các dịch vụ điện thoại di động tiên tiến. Các tính năng của FDMA như sau.

• FDMA phân bổ một dải tần phụ khác nhau cho mỗi người dùng khác nhau để truy cập mạng.
• Nếu FDMA không được sử dụng, kênh sẽ không hoạt động thay vì phân bổ cho người dùng khác.
• FDMA được thực hiện trong các hệ thống băng hẹp và nó ít phức tạp hơn TDMA.
• Lọc chặt được thực hiện ở đây để giảm nhiễu kênh lân cận.
• Trạm gốc BS và trạm di động MS, truyền và nhận đồng thời và liên tục trong FDMA.

Đa truy cập phân chia theo thời gian (TDMA)

Trong trường hợp không yêu cầu truyền liên tục, TDMA được sử dụng thay vì FDMA. Các tính năng của TDMA bao gồm những điều sau đây.

• TDMA chia sẻ một tần số sóng mang với một số người dùng trong đó mỗi người dùng sử dụng các khe thời gian không trùng lặp.
• Truyền dữ liệu trong TDMA không liên tục mà xảy ra theo từng đợt. Do đó quá trình handsoff đơn giản hơn.
• TDMA sử dụng các khe thời gian khác nhau để truyền và nhận do đó không cần bộ song công.
• TDMA có một ưu điểm là có thể phân bổ số lượng khe thời gian khác nhau trên mỗi khung hình cho những người dùng khác nhau.
• Băng thông có thể được cung cấp theo yêu cầu cho những người dùng khác nhau bằng cách nối hoặc gán lại khoảng thời gian dựa trên mức độ ưu tiên.

Đa truy cập phân chia theo mã (CDMA)

Kỹ thuật đa truy cập phân chia theo mã là một ví dụ về đa truy cập trong đó một số máy phát sử dụng một kênh duy nhất để gửi thông tin đồng thời. Các tính năng của nó như sau.

• Trong CDMA, mọi người dùng sử dụng toàn bộ phổ sẵn có thay vì được phân bổ theo tần số riêng biệt.
• CDMA được khuyến nghị nhiều cho truyền thông thoại và dữ liệu.
• Trong khi nhiều mã chiếm cùng một kênh trong CDMA, những người dùng có cùng mã có thể giao tiếp với nhau.
• CDMA cung cấp nhiều dung lượng không gian hơn TDMA.
• Việc chuyển giao giữa các trạm gốc được CDMA xử lý rất tốt.

Đa truy cập phân chia theo không gian (SDMA)

Đa truy cập phân chia theo không gian hoặc đa truy cập phân chia theo không gian là một kỹ thuật là kiến ​​trúc MIMO (đa đầu vào đa đầu ra) và được sử dụng chủ yếu trong truyền thông không dây và vệ tinh. Nó có các tính năng sau.

• Tất cả người dùng có thể giao tiếp cùng một lúc bằng cùng một kênh.
• SDMA hoàn toàn không bị nhiễu.
• Một vệ tinh duy nhất có thể liên lạc với nhiều máy thu vệ tinh có cùng tần số.
• Các ăng-ten chùm tia định hướng được sử dụng và do đó trạm gốc trong SDMA có thể theo dõi người dùng đang di chuyển.
• Kiểm soát năng lượng bức xạ cho từng người dùng trong không gian.

Đa truy cập Spread Spectrum

Đa truy nhập trải phổ (SSMA) sử dụng các tín hiệu có băng thông truyền dẫn có cường độ lớn hơn băng thông RF yêu cầu tối thiểu.

Có hai loại kỹ thuật đa truy nhập trải phổ chính:

• Trải phổ nhảy tần (FHSS)
• Trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS)

Phổ trải rộng nhảy tần số (FHSS)

Đây là một hệ thống đa truy nhập kỹ thuật số trong đó các tần số sóng mang của từng người dùng được thay đổi theo kiểu giả ngẫu nhiên trong một kênh băng rộng. Dữ liệu kỹ thuật số được chia thành các cụm có kích thước đồng nhất, sau đó được truyền trên các tần số sóng mang khác nhau.

Phổ trải rộng trình tự trực tiếp (DSSS)

Đây là công nghệ được sử dụng phổ biến nhất cho CDMA. Trong DS-SS, tín hiệu tin nhắn được nhân với Mã nhiễu ngẫu nhiên giả. Mỗi người dùng được cung cấp từ mã riêng của mình trực giao với mã của những người dùng khác và để phát hiện người dùng, người nhận phải biết từ mã được người phát sử dụng.

Các trình tự tổ hợp được gọi là hybrid cũng được sử dụng như một loại trải phổ khác. Time hopping cũng là một loại khác mà ít được đề cập đến.

Vì nhiều người dùng có thể chia sẻ cùng một băng thông trải phổ mà không can thiệp vào nhau, các hệ thống trải phổ trở nên bandwidth efficient trong môi trường nhiều người dùng.

Kênh không dây dễ bị ảnh hưởng bởi nhiều trở ngại truyền dẫn như path loss, interference và blockage. Những yếu tố này hạn chế phạm vi, tốc độ dữ liệu và độ tin cậy của đường truyền không dây.

Các loại đường dẫn

Mức độ ảnh hưởng của các yếu tố này đến quá trình truyền phụ thuộc vào điều kiện môi trường và tính di động của máy phát và máy thu. Đường dẫn theo sau bởi các tín hiệu để đến máy thu, có hai loại, chẳng hạn như -

Đường dẫn trực tiếp

Tín hiệu đã truyền, khi đến trực tiếp người nhận, có thể được gọi là directpath và các thành phần hiện diện trong tín hiệu được gọi là directpath components.

Đa đường

Tín hiệu được truyền đi khi đến máy thu, qua các hướng khác nhau và trải qua các hiện tượng khác nhau, một đường như vậy được gọi là multi-path và các thành phần của tín hiệu đã truyền được gọi là multi-path components.

Chúng bị phản xạ, nhiễu xạ và tán xạ bởi môi trường, và đến máy thu sẽ bị dịch chuyển về biên độ, tần số và pha so với thành phần đường truyền trực tiếp.

Đặc điểm của kênh không dây

Các đặc điểm quan trọng nhất của kênh không dây là -

• Mất đường dẫn
• Fading
• Interference
• Doppler thay đổi

Trong các phần sau, chúng ta sẽ thảo luận từng đặc điểm của kênh này.

Mất đường dẫn

Suy hao đường truyền có thể được biểu thị bằng tỷ số giữa công suất của tín hiệu truyền đi với công suất của tín hiệu tương tự mà máy thu nhận được trên một đường truyền nhất định. Nó là một hàm của khoảng cách lan truyền.

• Ước tính tổn thất đường dẫn là rất quan trọng để thiết kế và triển khai mạng truyền thông không dây

• Mất đường phụ thuộc vào một số yếu tố như tần số vô tuyến được sử dụng và bản chất của địa hình.

• Mô hình lan truyền không gian tự do là mô hình suy hao đường dẫn đơn giản nhất trong đó có tín hiệu đường dẫn trực tiếp giữa máy phát và máy thu, không có suy hao khí quyển hoặc các thành phần đa đường.

Trong mô hình này, mối quan hệ giữa công suất truyền P_t và sức mạnh nhận được P_r được đưa ra bởi

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

Ở đâu

• G_t là độ lợi của ăng ten máy phát

• G_r là độ lợi của ăng ten thu

• d là khoảng cách giữa máy phát và máy thu

• λ là bước sóng của tín hiệu

Mô hình hai chiều còn được gọi là mô hình hai đường dẫn là mô hình tổn thất đường dẫn được sử dụng rộng rãi. Mô hình không gian trống được mô tả ở trên giả định rằng chỉ có một đường đi duy nhất từ ​​máy phát đến máy thu.

Trong thực tế, tín hiệu đến người nhận thông qua nhiều con đường. Mô hình hai con đường cố gắng nắm bắt hiện tượng này. Mô hình giả định rằng tín hiệu đến máy thu qua hai con đường, một là đường ngắm và đường còn lại là con đường mà sóng phản xạ được nhận.

Theo mô hình hai đường, công suất nhận được do

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

Ở đâu

• p_t là công suất truyền

• G_t đại diện cho độ lợi của ăng-ten tại máy phát

• G_r đại diện cho độ lợi của ăng-ten ở máy thu

• d là khoảng cách giữa máy phát và máy thu

• h_t là chiều cao của máy phát

• h_r chiều cao của người nhận là

Mờ dần

Fading đề cập đến sự dao động về cường độ tín hiệu khi nhận được tại máy thu. Fading có thể được phân loại thành hai loại -

• Làm mờ nhanh / mờ dần quy mô nhỏ và
• Làm mờ dần / mờ dần quy mô lớn

Giảm dần nhanh đề cập đến sự dao động nhanh chóng của biên độ, pha hoặc độ trễ đa đường của tín hiệu nhận được, do sự giao thoa giữa nhiều phiên bản của cùng một tín hiệu truyền đến máy thu vào những thời điểm hơi khác nhau.

Khoảng thời gian từ khi nhận được phiên bản đầu tiên của tín hiệu đến tín hiệu được vọng lại cuối cùng được gọi là delay spread. Sự lan truyền đa đường của tín hiệu đã truyền, gây ra hiện tượng phai màu nhanh, là do ba cơ chế lan truyền, cụ thể là -

• Reflection
• Diffraction
• Scattering

Nhiều đường dẫn tín hiệu đôi khi có thể thêm vào một cách xây dựng hoặc đôi khi phá hủy ở máy thu gây ra sự thay đổi mức công suất của tín hiệu nhận được. Phong bì đơn nhận được của một tín hiệu mờ nhanh được cho là tuân theoRayleigh distribution để xem liệu không có đường ngắm nào giữa máy phát và máy thu.

Fading chậm

Bản thân cái tên Slow Fading đã ngụ ý rằng tín hiệu mờ dần từ từ. Các tính năng của quá trình phai màu chậm được đưa ra dưới đây.

• Sự mờ dần xảy ra khi các vật thể hấp thụ một phần đường truyền nằm giữa máy phát và máy thu.

• Làm mờ dần được gọi như vậy bởi vì thời gian mờ dần có thể kéo dài trong nhiều giây hoặc vài phút.

• Hiện tượng mờ dần có thể xảy ra khi máy thu ở bên trong một tòa nhà và sóng vô tuyến phải đi qua các bức tường của tòa nhà hoặc khi máy thu được che chắn tạm thời khỏi máy phát bởi một tòa nhà. Các vật cản gây ra sự thay đổi ngẫu nhiên trong công suất tín hiệu nhận được.

• Sự mờ dần có thể làm cho công suất tín hiệu nhận được thay đổi, mặc dù khoảng cách giữa máy phát và máy thu vẫn giữ nguyên.

• Sự mờ dần còn được gọi là shadow fading Vì các vật thể gây ra sự mờ dần, có thể là các tòa nhà lớn hoặc các cấu trúc khác, chặn đường truyền trực tiếp từ máy phát đến máy thu.

Giao thoa

Đường truyền không dây phải chống nhiễu từ nhiều nguồn khác nhau. Hai hình thức giao thoa chính là -

• Nhiễu kênh lân cận và
• Giao thoa đồng kênh.

Trong trường hợp nhiễu kênh lân cận, tín hiệu ở các tần số lân cận có các thành phần nằm ngoài dải được phân bổ của chúng và các thành phần này có thể gây nhiễu cho quá trình truyền đang diễn ra ở các tần số lân cận. Có thể tránh nó bằng cách đưa vào các dải tần bảo vệ một cách cẩn thận giữa các dải tần được phân bổ.

Co-channel interference, đôi khi còn được gọi là narrow band interference, là do các hệ thống lân cận khác sử dụng cùng tần số truyền.

Inter-symbol interference là một loại nhiễu khác, trong đó sự biến dạng trong tín hiệu nhận được gây ra bởi sự lan truyền theo thời gian và do đó là sự chồng chéo của các xung riêng lẻ trong tín hiệu.

Adaptive equalizationlà một kỹ thuật thường được sử dụng để chống nhiễu giữa các ký hiệu. Nó liên quan đến việc tập hợp năng lượng biểu tượng phân tán vào khoảng thời gian ban đầu của nó. Các thuật toán xử lý kỹ thuật số phức tạp được sử dụng trong quá trình cân bằng.

Giao thức TCP / IP ban đầu được định nghĩa là bốn lớp phần mềm được xây dựng dựa trên phần cứng. Tuy nhiên, ngày nay TCP / IP được coi là một mô hình năm lớp với các lớp được đặt tên tương tự như các lớp trong mô hình OSI.

So sánh giữa OSI và TCP / IP Suite

Khi chúng tôi so sánh hai mô hình, chúng tôi thấy rằng hai lớp, phiên và bản trình bày, bị thiếu trong giao thức TCP / IP. Lớp ứng dụng trong bộ thường được coi là sự kết hợp của ba lớp trong mô hình OSI.

Mô hình OSI chỉ định các chức năng nào thuộc về mỗi lớp của nó nhưng các lớp của bộ giao thức TCP / IP chứa các giao thức tương đối độc lập có thể được trộn và kết hợp, tùy thuộc vào nhu cầu của hệ thống. Thuật ngữ phân cấp có nghĩa là mỗi giao thức cấp trên được hỗ trợ bởi một hoặc nhiều giao thức cấp thấp hơn.

Các lớp trong TCP / IP Suite

Bốn lớp của mô hình TCP / IP là lớp host-to-network, lớp internet / mạng, lớp truyền tải và lớp ứng dụng. Mục đích của mỗi lớp trong bộ giao thức TCP / IP được trình bày chi tiết bên dưới.

Hình trên đại diện cho các lớp của bộ giao thức TCP / IP.

Lớp vật lý

TCP / IP không xác định bất kỳ giao thức cụ thể nào cho lớp vật lý. Nó hỗ trợ tất cả các giao thức tiêu chuẩn và độc quyền.

• Ở cấp độ này, giao tiếp giữa hai bước nhảy hoặc nút, máy tính hoặc bộ định tuyến. Đơn vị giao tiếp là mộtsingle bit.

• Khi kết nối được thiết lập giữa hai nút, một dòng các bit sẽ chạy giữa chúng. Tuy nhiên, lớp vật lý xử lý từng bit riêng lẻ.

Trách nhiệm của lớp vật lý, ngoài việc phân phối các bit, khớp với những gì được đề cập đối với lớp vật lý của mô hình OSI, nhưng nó chủ yếu phụ thuộc vào các công nghệ cơ bản cung cấp liên kết.

Lớp liên kết dữ liệu

TCP / IP cũng không xác định bất kỳ giao thức cụ thể nào cho lớp liên kết dữ liệu. Nó hỗ trợ tất cả các giao thức tiêu chuẩn và độc quyền.

• Ở cấp độ này, giao tiếp giữa hai bước nhảy hoặc nút. Tuy nhiên, đơn vị truyền thông là một gói được gọi làframe.

• A frame là một gói tin đóng gói dữ liệu nhận được từ lớp mạng với một tiêu đề được thêm vào và đôi khi là một đoạn giới thiệu.

• Phần đầu, trong số các thông tin liên lạc khác, bao gồm nguồn và đích của khung.

• Các destination address là cần thiết để xác định đúng người nhận khung vì nhiều nút có thể đã được kết nối với liên kết.

• Các source address cần thiết cho phản hồi hoặc xác nhận có thể xảy ra như một số giao thức có thể được yêu cầu.

LAN, Packet Radio và các giao thức Point-to-Point được hỗ trợ trong lớp này

Lớp mạng

Ở lớp mạng, TCP / IP hỗ trợ Giao thức Internet (IP). Giao thức Internet (IP) là cơ chế truyền tải được sử dụng bởi các giao thức TCP / IP.

• IP vận chuyển dữ liệu trong các gói được gọi là datagrams, mỗi thứ được vận chuyển riêng biệt.
• Biểu đồ dữ liệu có thể di chuyển dọc theo các tuyến đường khác nhau và có thể đến không theo trình tự hoặc được sao chép.

IP không theo dõi các tuyến đường và không có cơ sở để sắp xếp lại các sơ đồ dữ liệu khi chúng đến đích.

Lớp vận chuyển

Có một sự khác biệt chính giữa lớp truyền tải và lớp mạng. Mặc dù tất cả các nút trong mạng cần phải có lớp mạng, nhưng chỉ có hai máy tính đầu cuối cần có lớp truyền tải.

• Lớp mạng chịu trách nhiệm gửi các datagram riêng lẻ từ máy tính A đến máy tính B; lớp truyền tải chịu trách nhiệm gửi toàn bộ thông điệp, được gọi làsegment, từ A đến B.

• Một phân đoạn có thể bao gồm một vài hoặc hàng chục datagrams. Các phân đoạn cần được chia thành các biểu đồ dữ liệu và mỗi biểu đồ dữ liệu phải được chuyển đến lớp mạng để truyền.

• Vì Internet xác định một lộ trình khác nhau cho mỗi sơ đồ, nên các sơ đồ có thể không theo thứ tự và có thể bị mất.

• Lớp truyền tải tại máy tính B cần đợi cho đến khi tất cả các biểu đồ dữ liệu này đến, tập hợp chúng và tạo một phân đoạn từ chúng.

Theo truyền thống, lớp truyền tải được biểu diễn trong bộ TCP / IP bằng hai giao thức: User Datagram Protocol (UDP) và Transmission Control Protocol (TCP).

Một giao thức mới được gọi là Stream Control Transmission Protocol (SCTP) đã được giới thiệu trong vài năm gần đây.

Lớp ứng dụng

Lớp ứng dụng trong TCP / IP tương đương với lớp phiên, bản trình bày và ứng dụng kết hợp trong mô hình OSI.

• Lớp ứng dụng cho phép người dùng truy cập các dịch vụ của Internet riêng tư của chúng tôi hoặc Internet toàn cầu.

• Nhiều giao thức được định nghĩa ở lớp này để cung cấp các dịch vụ như truyền tệp thư điện tử, truy cập World Wide Web, v.v.

• Các giao thức được hỗ trợ trong lớp này là TELNET, FTP và HTTP.

Mạng di động là công nghệ nền tảng cho điện thoại di động, hệ thống liên lạc cá nhân, mạng không dây, v.v. Công nghệ này được phát triển cho điện thoại vô tuyến di động để thay thế các hệ thống phát / thu công suất cao. Mạng di động sử dụng công suất thấp hơn, phạm vi ngắn hơn và nhiều máy phát hơn để truyền dữ liệu.

Tính năng của hệ thống di động

Hệ thống di động không dây giải quyết vấn đề tắc nghẽn quang phổ và tăng dung lượng người dùng. Các tính năng của hệ thống di động như sau:

• Cung cấp dung lượng rất cao trong một phổ tần hạn chế.

• Tái sử dụng kênh vô tuyến trong các ô khác nhau.

• Cho phép một số lượng kênh cố định để phục vụ một số lượng lớn người dùng tùy ý bằng cách sử dụng lại kênh trong toàn bộ vùng phủ sóng.

• Liên lạc luôn luôn giữa điện thoại di động và trạm gốc (không phải trực tiếp giữa các điện thoại di động).

• Mỗi trạm cơ sở di động được phân bổ một nhóm kênh vô tuyến trong một khu vực địa lý nhỏ gọi là ô.

• Các ô lân cận được gán các nhóm kênh khác nhau.

• Bằng cách giới hạn vùng phủ sóng trong phạm vi ranh giới của ô, các nhóm kênh có thể được sử dụng lại để bao phủ các ô khác nhau.

• Giữ mức nhiễu trong giới hạn cho phép.

• Tái sử dụng tần số hoặc lập kế hoạch tần số.

• Tổ chức mạng di động không dây.

Mạng di động được tổ chức thành nhiều máy phát công suất thấp, mỗi máy 100w trở xuống.

Hình dạng của tế bào

Vùng phủ sóng của mạng di động được chia thành cells, mỗi ô có ăng-ten riêng để truyền tín hiệu. Mỗi ô có các tần số riêng. Truyền dữ liệu trong mạng di động được phục vụ bởi máy phát, máy thu và bộ điều khiển của trạm gốc.

Hình dạng của các ô có thể là hình vuông hoặc hình lục giác -

Quảng trường

Một ô vuông có bốn hàng xóm ở khoảng cách d và bốn ở khoảng cách Root 2 d

• Tốt hơn nếu tất cả các ăng-ten liền kề cách đều nhau
• Đơn giản hóa việc chọn và chuyển sang ăng-ten mới

Hình lục giác

Hình dạng ô hình lục giác rất được khuyến khích vì độ che phủ và tính toán dễ dàng. Nó cung cấp những ưu điểm sau:

• Cung cấp các ăng-ten cách đều nhau
• Khoảng cách từ tâm đến đỉnh bằng chiều dài của cạnh

Tái sử dụng tần số

Tái sử dụng tần số là khái niệm sử dụng các tần số vô tuyến giống nhau trong một khu vực nhất định, cách nhau một khoảng cách đáng kể, với mức nhiễu tối thiểu, để thiết lập liên lạc.

Việc sử dụng lại tần số mang lại những lợi ích sau:

• Cho phép liên lạc trong ô trên một tần số nhất định
• Hạn chế thoát điện sang các ô liền kề
• Cho phép sử dụng lại tần số trong các ô lân cận
• Sử dụng cùng một tần suất cho nhiều cuộc trò chuyện
• 10 đến 50 tần số trên mỗi ô

Ví dụ, khi N các ô đang sử dụng cùng một số tần số và Klà tổng số tần số được sử dụng trong hệ thống. Sau đó mỗicell frequency được tính bằng cách sử dụng các công thức K/N.

Trong Dịch vụ điện thoại di động nâng cao (AMPS) khi K = 395 và N = 7, thì tần số trung bình trên mỗi ô sẽ là 395/7 = 56. Tại đây, cell frequency là 56.

Antenna và truyền sóng đóng một vai trò quan trọng trong mạng truyền thông không dây. Anten là một vật dẫn điện hoặc một hệ thống các vật dẫn có chức năng bức xạ / thu (truyền hoặc nhận) năng lượng điện từ vào / từ không gian. Một ăng ten đẳng hướng được lý tưởng hóa bức xạ theo mọi hướng như nhau.

Cơ chế lan truyền

Truyền không dây lan truyền ở ba chế độ. Họ là -

• Truyền sóng trên mặt đất
• Truyền sóng bầu trời
• Truyền tuyến nhìn

Ground wave propagation theo đường viền của trái đất, trong khi sky wave propagation sử dụng phản xạ của cả trái đất và tầng điện ly.

Line of sight propagationyêu cầu anten phát và anten thu phải nằm trong tầm nhìn của nhau. Tùy thuộc vào tần số của tín hiệu cơ bản, phương thức lan truyền cụ thể được tuân theo.

Ví dụ về giao tiếp sóng mặt đất và sóng bầu trời là AM radio và international broadcastschẳng hạn như BBC. Trên 30 MHz, không hoạt động truyền sóng mặt đất và truyền sóng bầu trời và liên lạc thông qua đường ngắm.

Giới hạn truyền tải

Trong phần này, chúng ta sẽ thảo luận về các hạn chế khác nhau ảnh hưởng đến việc truyền sóng điện từ. Hãy để chúng tôi bắt đầu với sự suy giảm.

Sự suy giảm

Cường độ của tín hiệu giảm theo khoảng cách trên phương tiện truyền dẫn. Mức độ suy hao là một hàm của khoảng cách, phương tiện truyền dẫn, cũng như tần số của đường truyền bên dưới.

Méo mó

Vì tín hiệu ở các tần số khác nhau suy giảm ở các mức độ khác nhau, nên một tín hiệu bao gồm các thành phần trên một dải tần số sẽ bị méo, tức là hình dạng của tín hiệu nhận được thay đổi.

Một phương pháp tiêu chuẩn để giải quyết vấn đề này (và khôi phục hình dạng ban đầu) là khuếch đại các tần số cao hơn và do đó cân bằng độ suy giảm trên một dải tần số.

Sự phân tán

Tán sắc là hiện tượng lan truyền một chùm năng lượng điện từ trong quá trình lan truyền. Các luồng dữ liệu được gửi liên tiếp nhanh chóng có xu hướng hợp nhất do phân tán.

Tiếng ồn

Dạng nhiễu phổ biến nhất là nhiễu nhiệt, thường được mô hình hóa bằng mô hình Gaussian phụ gia. Nhiễu nhiệt là do sự kích động nhiệt của các điện tử và phân bố đều trên phổ tần số.

Các dạng tiếng ồn khác bao gồm -

• Inter modulation noise (gây ra bởi tín hiệu được tạo ra ở tần số là tổng hoặc sự khác biệt của tần số sóng mang)

• Crosstalk (giao thoa giữa hai tín hiệu)

• Impulse noise (xung năng lượng cao không đều do nhiễu điện từ bên ngoài).

Mặc dù nhiễu xung có thể không có tác động đáng kể đến dữ liệu tương tự, nhưng nó có ảnh hưởng đáng kể đến dữ liệu kỹ thuật số, gây ra burst errors.

Hình trên minh họa rõ ràng cách tín hiệu nhiễu chồng lên tín hiệu ban đầu và cố gắng thay đổi các đặc tính của nó.

Mờ dần

Fading đề cập đến sự thay đổi của cường độ tín hiệu theo thời gian / khoảng cách và phổ biến rộng rãi trong truyền dẫn không dây. Các nguyên nhân phổ biến nhất của sự mờ dần trong môi trường không dây là sự lan truyền đa đường và tính di động (của các đối tượng cũng như các thiết bị giao tiếp).

Truyền đa đường

Trong phương tiện không dây, tín hiệu lan truyền bằng ba nguyên tắc, đó là phản xạ, tán xạ và nhiễu xạ.

• Reflection xảy ra khi tín hiệu gặp một bề mặt rắn lớn, có kích thước lớn hơn nhiều so với bước sóng của tín hiệu, ví dụ, một bức tường rắn.

• Diffraction xảy ra khi tín hiệu gặp một cạnh hoặc một góc, có kích thước lớn hơn bước sóng của tín hiệu, ví dụ, một cạnh của bức tường.

• Scattering xảy ra khi tín hiệu gặp các vật nhỏ có kích thước nhỏ hơn bước sóng của tín hiệu.

Một hệ quả của sự lan truyền đa đường là nhiều bản sao của sự truyền tín hiệu dọc theo nhiều con đường khác nhau, đến bất kỳ điểm nào vào những thời điểm khác nhau. Vì vậy, tín hiệu nhận được tại một điểm không chỉ bị ảnh hưởng bởiinherent noise, distortion, attenuationvà dispersion trong kênh mà còn interaction of signals nhân giống theo nhiều con đường.

Chênh lệch độ trễ

Giả sử chúng ta phát một xung thăm dò từ một vị trí và đo tín hiệu nhận được tại vị trí người nhận như một hàm của thời gian. Công suất tín hiệu của tín hiệu nhận được lan truyền theo thời gian do sự lan truyền đa đường.

Độ trễ lan truyền được xác định bởi hàm mật độ của độ trễ lan truyền theo thời gian. Average delay spread và root mean square delay spread là hai tham số có thể được tính toán.

Doppler trải

Đây là một thước đo của spectral broadeninggây ra bởi tốc độ thay đổi của kênh radio di động. Nó được gây ra bởi chuyển động tương đối giữa trạm di động và trạm gốc hoặc do chuyển động của các đối tượng trong kênh.

Khi tốc độ của thiết bị di động cao, độ lan truyền Doppler cao và các biến thể kênh kết quả nhanh hơn so với tốc độ của tín hiệu băng tần cơ sở, điều này được gọi là fast fading. Khi các biến thể kênh chậm hơn các biến thể tín hiệu băng tần cơ sở, thì sự mờ dần kết quả được gọi làslow fading.

Trong một số trường hợp, có phạm vi suy giảm hiệu suất, ảnh hưởng đến đầu ra. Nguyên nhân chính của điều này có thể là do sự suy giảm của kênh di động. Để giải quyết vấn đề này, có ba kỹ thuật phổ biến:

Bộ chỉnh âm

Bộ cân bằng trong máy thu bù cho phạm vi trung bình của biên độ kênh mong đợi và các đặc tính trễ. Nói cách khác, bộ cân bằng là một bộ lọc tại máy thu di động có đáp ứng xung nghịch với đáp ứng xung của kênh. Các bộ cân bằng như vậy được sử dụng trongfrequency selective fading kênh truyền hình.

Đa dạng

Sự đa dạng là một kỹ thuật khác được sử dụng để bù đắp fast fadingvà thường được thực hiện bằng cách sử dụng hai hoặc nhiều ăng ten thu. Nó thường được sử dụng để giảm độ sâu và thời gian của sự mờ dần mà máy thu trải qua trong một kênh giảm dần phẳng.

Mã hóa kênh

Channel codingcải thiện hiệu suất liên kết thông tin di động bằng cách thêm các bit dữ liệu dự phòng trong thông điệp được truyền. Tại phần băng tần cơ sở của máy phát, một bộ mã hóa kênh ánh xạ một chuỗi thông điệp kỹ thuật số vào một chuỗi mã cụ thể khác có chứa số lượng bit lớn hơn số bit gốc có trong thông báo. Mã hóa kênh được sử dụng để sửadeep fading hoặc là spectral null.

Cân bằng

ISI (Inter Symbol Interference) được xác định là một trong những trở ngại lớn đối với việc truyền dữ liệu tốc độ cao qua các kênh vô tuyến di động. Nếu băng thông điều chế vượt quácoherence bandwidth của kênh vô tuyến (tức là giảm dần chọn lọc tần số), các xung điều chế được lan truyền theo thời gian, gây ra ISI.

Bộ cân bằng ở đầu trước của máy thu bù cho phạm vi trung bình của biên độ kênh mong đợi và các đặc tính trễ. Khi các kênh di động mờ dầnrandom và time varying, bộ cân bằng phải theo dõi các đặc điểm thay đổi theo thời gian của kênh di động và do đó phải thay đổi theo thời gian hoặc thích ứng. Bộ cân bằng thích ứng có hai giai đoạn hoạt động:training và tracking.

Chế độ đào tạo

Ban đầu, một trình tự huấn luyện có độ dài cố định, đã biết được gửi bởi máy phát để bộ cân bằng máy thu có thể trung bình đến một cài đặt thích hợp. Training sequence thường là một tín hiệu nhị phân giả ngẫu nhiên hoặc một mẫu bit cố định, theo quy định.

Trình tự đào tạo được thiết kế để cho phép một bộ cân bằng ở máy thu có được proper filter coefficienttrong điều kiện kênh xấu nhất có thể. Do đó, một bộ lọc thích ứng tại máy thu sử dụngrecursive algorithm để đánh giá kênh và ước tính hệ số bộ lọc để bù cho kênh.

Chế độ theo dõi

Khi trình tự huấn luyện kết thúc, các hệ số bộ lọc gần tối ưu. Ngay sau trình tự đào tạo, dữ liệu người dùng được gửi.

Khi dữ liệu của người dùng được nhận, adaptive algorithms của bộ cân bằng theo dõi kênh thay đổi. Kết quả là, bộ cân bằng thích ứng liên tục thay đổi các đặc tính của bộ lọc theo thời gian.

Đa dạng

Đa dạng là một kỹ thuật thu truyền thông mạnh mẽ cung cấp cải tiến liên kết không dây với chi phí tương đối thấp. Diversity techniques được sử dụng trong các hệ thống truyền thông không dây chủ yếu để cải thiện hiệu suất trên một kênh vô tuyến đang mờ dần.

Trong một hệ thống như vậy, người nhận được cung cấp nhiều bản sao của cùng một tín hiệu thông tin được truyền qua hai hoặc nhiều kênh truyền thông thực hoặc ảo. Vì vậy, ý tưởng cơ bản về sự đa dạng làrepetition hoặc là redundancy of information. Trong hầu hết các ứng dụng, các quyết định phân tập được thực hiện bởi máy thu và máy phát không xác định được.

Các loại đa dạng

Fading có thể được phân loại thành small scale và large scale fading. Sự mờ dần quy mô nhỏ được đặc trưng bởi các dao động biên độ sâu và nhanh xảy ra khi di động di chuyển trên khoảng cách chỉ vài bước sóng. Đối với tín hiệu băng tần hẹp, điều này thường dẫn đếnRayleigh faded envelope. Để ngăn chặn hiện tượng mờ sâu xảy ra, các kỹ thuật phân tập vi mô có thể khai thác tín hiệu thay đổi nhanh chóng.

Nếu các phần tử anten của máy thu cách nhau một phần nhỏ của bước sóng truyền, thì các bản sao khác nhau của tín hiệu thông tin hoặc được gọi chung là các nhánh, có thể được kết hợp một cách thích hợp hoặc mạnh nhất của chúng có thể được chọn làm tín hiệu thu. Một kỹ thuật phân tập như vậy được gọi làAntenna or Space diversity.

Đa dạng tần số

Cùng một tín hiệu thông tin được truyền trên các sóng mang khác nhau, khoảng cách tần số giữa chúng ít nhất là băng thông kết hợp.

Đa dạng thời gian

Tín hiệu thông tin được truyền đi lặp lại trong một khoảng thời gian đều đặn. Sự ngăn cách giữatransmit times should be greater than the coherence time, T_c. Khoảng thời gian phụ thuộc vào tốc độ mờ dần, và tăng khi tốc độ mờ dần giảm.

Phân cực đa dạng

Tại đây, điện trường và từ trường của tín hiệu mang thông tin được sửa đổi và nhiều tín hiệu như vậy được sử dụng để gửi cùng một thông tin. Như vậyorthogonal type of polarization is obtained.

Đa dạng góc

Ở đây, anten định hướng được sử dụng để tạo ra các bản sao độc lập của tín hiệu truyền qua nhiều đường.

Đa dạng không gian

Trong phân tập không gian, có nhiều anten thu được đặt tại các vị trí không gian khác nhau, dẫn đến các tín hiệu nhận được (có thể độc lập) khác nhau.

Sự khác biệt giữa các sơ đồ phân tập nằm ở thực tế là trong hai sơ đồ đầu tiên, có wastage of bandwidth do duplication of the informationtín hiệu được gửi đi. Do đó, vấn đề được tránh trong ba chương trình còn lại, nhưng với chi phí tăngantenna complexity.

Mối tương quan giữa các tín hiệu như một hàm của khoảng cách giữa các phần tử anten được cho bởi mối quan hệ -

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

Ở đâu,

• J₀ = Hàm Bessel của bậc không và loại đầu tiên

• d = khoảng cách tách biệt trong không gian của các phần tử ăng ten

• λ = bước sóng sóng mang.

Trong lĩnh vực máy tính, việc sử dụng rộng rãi các kết nối nhóm đã trở nên không thể tránh khỏi, dẫn đến sự ra đời của LANs(Mạng cục bộ). Các mạng LAN này thuộc loại mạng quy mô nhỏ trong một tòa nhà hoặc khuôn viên.

WANs là các Mạng diện rộng bao phủ một khu vực rộng lớn hơn như một thành phố, hoặc một khu vực hạn chế lớn hơn LAN. Wireless Personal Area Networks (PANs) là bước tiếp theo của mạng WLAN, bao gồm các khu vực nhỏ hơn với khả năng truyền tải điện năng thấp, để kết nối mạng các thiết bị điện toán di động và di động như PC, Máy trợ kỹ thuật số cá nhân (PDA).

Các nguyên tắc cơ bản của mạng WLAN

Các vấn đề kỹ thuật trong mạng WLAN phải được hiểu rõ để đánh giá sự khác biệt giữa mạng có dây và mạng không dây. Việc sử dụng mạng WLAN và mục tiêu thiết kế của chúng sau đó được nghiên cứu. Các loại WLANS, các thành phần và chức năng cơ bản của chúng cũng được trình bày chi tiết.

Chuẩn IEEE 802.11

Phần này giới thiệu một tiêu chuẩn mạng WLAN ion nổi bật, tiêu chuẩn IEEE 802.11. Lớp điều khiển truy cập phương tiện (MAC) và các cơ chế của lớp vật lý được giải thích. Phần này cũng bao gồm một số chức năng tùy chọn như bảo mật và chất lượng dịch vụ (QoS).

Tiêu chuẩn HIPERLAN

Phần này mô tả một tiêu chuẩn WLAN khác, tiêu chuẩn HIPERLAN, là tiêu chuẩn Châu Âu dựa trên truy cập vô tuyến.

Bluetooth

Phần này đề cập đến tiêu chuẩn Bluetooth, cho phép các thiết bị cá nhân giao tiếp với nhau trong trường hợp không có cơ sở hạ tầng.

Các nguyên tắc cơ bản về mạng WLAN

Trong khi cả thiết bị đầu cuối di động và thiết bị đầu cuối di động đều có thể di chuyển từ nơi này sang nơi khác, thiết bị đầu cuối di động chỉ được truy cập khi chúng đứng yên.

Mặt khác, thiết bị đầu cuối di động (MT) mạnh hơn và có thể được truy cập khi chúng đang chuyển động. Mạng WLAN nhằm hỗ trợ các trạm làm việc thực sự di động.

Sử dụng WLAN

Mạng máy tính không dây có khả năng cung cấp các chức năng linh hoạt. Mạng WLAN rất linh hoạt và có thể được cấu hình theo nhiều cấu trúc liên kết khác nhau dựa trên ứng dụng. Một số cách sử dụng có thể có của mạng WLAN được mô tả dưới đây.

• Người dùng sẽ có thể lướt Internet, kiểm tra e-mail và nhận Tin nhắn tức thì khi đang di chuyển.

• Ở những khu vực bị ảnh hưởng bởi động đất hoặc các thảm họa khác, có thể không có cơ sở hạ tầng phù hợp trên trang web. WLAN rất tiện dụng ở những vị trí như vậy để thiết lập mạng một cách nhanh chóng.

• Có rất nhiều tòa nhà lịch sử nơi có nhu cầu thiết lập mạng máy tính. Ở những nơi như vậy, hệ thống dây điện có thể không được phép hoặc thiết kế tòa nhà có thể không dẫn đến hệ thống dây điện hiệu quả. WLAN là giải pháp rất tốt ở những nơi như vậy.

Mục tiêu thiết kế

Sau đây là một số mục tiêu phải đạt được khi thiết kế mạng WLAN -

• Operational simplicity - Thiết kế mạng LAN không dây phải kết hợp các tính năng cho phép người dùng di động nhanh chóng thiết lập và truy cập các dịch vụ mạng một cách đơn giản và hiệu quả.

• Power efficient operation - Bản chất hạn chế về năng lượng của các thiết bị điện toán di động như máy tính xách tay và PDA đòi hỏi yêu cầu quan trọng của mạng WLAN hoạt động với minimal power consumption. Do đó, việc thiết kế mạng WLAN phải kết hợp các tính năng tiết kiệm điện và sử dụng các công nghệ và giao thức thích hợp để đạt được điều này.

• License-free operation - Một trong những yếu tố chính ảnh hưởng đến chi phí truy cập không dây là phí cấp phép cho phổ tần mà một công nghệ truy cập không dây cụ thể hoạt động. Low cost of accesslà một khía cạnh quan trọng để phổ biến công nghệ WLAN. Do đó, việc thiết kế mạng WLAN nên xem xét các phần của phổ tần số. Đối với hoạt động của nó màdoes not require một cách rõ ràng

• Tolerance to interference - Sự gia tăng của các công nghệ mạng không dây khác nhau cả cho các ứng dụng dân sự và quân sự đã dẫn đến một increase in the interference level trên phổ vô tuyến.

  Thiết kế mạng WLAN cần tính đến vấn đề này và thực hiện các biện pháp thích hợp bằng cách lựa chọn công nghệ và giao thức để hoạt động khi có nhiễu.

• Global Usability - Việc thiết kế mạng WLAN, lựa chọn công nghệ và lựa chọn phổ tần số hoạt động phải tính đến spectrum restrictionở các nước trên thế giới. Điều này đảm bảo khả năng chấp nhận của công nghệ trên toàn thế giới.

• Security - Bản chất quảng bá vốn có của phương tiện không dây làm tăng thêm yêu cầu về các tính năng bảo mật được đưa vào thiết kế của công nghệ WLAN.

• Safety requirements - Thiết kế của công nghệ WLAN cần tuân theo các yêu cầu an toàn có thể được phân loại thành các nhóm sau.

  • Gây nhiễu các thiết bị y tế và thiết bị đo đạc khác.
  • Mức công suất của máy phát tăng lên có thể gây nguy hiểm cho sức khỏe.

  Một mạng WLAN được thiết kế tốt phải tuân theo các hạn chế phát xạ công suất được áp dụng trong phổ tần số nhất định.

• Quality of service requirements - Chất lượng dịch vụ (QoS) đề cập đến việc cung cấp các mức hiệu suất được chỉ định cho lưu lượng đa phương tiện. Việc thiết kế mạng WLAN nên xem xét khả năngsupporting a wide variety lưu lượng truy cập, bao gồm cả lưu lượng truy cập đa phương tiện.

• Compatibility with other technologies and applications - Khả năng tương tác giữa các LANS khác nhau là rất quan trọng để giao tiếp hiệu quả giữa các máy chủ hoạt động với các công nghệ LAN khác nhau.

Kiến trúc mạng

Kiến trúc mạng mô tả các loại mạng WLAN, các thành phần của một mạng WLAN điển hình và các dịch vụ được cung cấp bởi một mạng WLAN.

Dựa trên cơ sở hạ tầng so với mạng LAN Ad Hoc

WLAN có thể được phân loại rộng rãi thành hai loại, cụ thể là Infrastructure networks và Ad hoc LANs, dựa trên kiến ​​trúc cơ bản.

Mạng lưới cơ sở hạ tầng

Mạng cơ sở hạ tầng chứa các nút đặc biệt được gọi là Access Points (APs), được kết nối qua các mạng hiện có.

• AP đặc biệt ở chỗ chúng có thể tương tác với các nút không dây cũng như với mạng có dây hiện có.
• Các nút không dây khác, còn được gọi là Trạm di động (STA), giao tiếp thông qua AP.
• Các AP cũng hoạt động như cầu nối với các mạng khác.

Mạng LAN đặc biệt

Mạng LAN đặc biệt không cần bất kỳ cơ sở hạ tầng cố định nào. Các mạng này có thể được thiết lập nhanh chóng ở bất kỳ đâu. Các nút giao tiếp trực tiếp với nhau để chuyển tiếp thông điệp qua các nút khác có thể truy cập trực tiếp.

Công nghệ không dây Bluetooth là một công nghệ truyền thông tầm ngắn nhằm thay thế các loại cáp kết nối thiết bị di động và duy trì mức độ bảo mật cao. Công nghệ Bluetooth dựa trênAd-hoc technology còn được biết là Ad-hoc Pico nets, là mạng cục bộ có phạm vi phủ sóng rất hạn chế.

Lịch sử của Bluetooth

Công nghệ WLAN cho phép kết nối thiết bị với các dịch vụ dựa trên cơ sở hạ tầng thông qua nhà cung cấp mạng không dây. Nhu cầu về các thiết bị cá nhân để giao tiếp không dây với nhau mà không có cơ sở hạ tầng được thiết lập đã dẫn đến sự xuất hiện củaPersonal Area Networks (PANs).

• Dự án Bluetooth của Ericsson năm 1994 xác định tiêu chuẩn cho PAN để cho phép giao tiếp giữa các điện thoại di động sử dụng giao diện vô tuyến công suất thấp và chi phí thấp.

• Vào tháng 5 năm 1988, các công ty như IBM, Intel, Nokia và Toshiba đã cùng với Ericsson thành lập Nhóm quan tâm đặc biệt về Bluetooth (SIG) với mục đích là phát triển một tiêu chuẩn defacto cho PAN.

• IEEE đã phê duyệt tiêu chuẩn dựa trên Bluetooth có tên IEEE 802.15.1 cho Mạng Khu vực Cá nhân Không dây (WPAN). Tiêu chuẩn IEEE bao gồm các ứng dụng MAC và lớp Vật lý.

Bluetoothđặc tả chi tiết toàn bộ ngăn xếp giao thức. Bluetooth sử dụng tần số vô tuyến (RF) để liên lạc. Nó sử dụngfrequency modulation để tạo ra sóng vô tuyến trong ISM ban nhạc.

Việc sử dụng Bluetooth đã tăng lên rộng rãi vì các tính năng đặc biệt của nó.

• Bluetooth cung cấp một cấu trúc đồng nhất cho nhiều loại thiết bị kết nối và giao tiếp với nhau.

• Công nghệ Bluetooth đã đạt được sự chấp nhận toàn cầu đến mức mọi thiết bị hỗ trợ Bluetooth, hầu như ở mọi nơi trên thế giới, đều có thể kết nối với các thiết bị hỗ trợ Bluetooth.

• Công nghệ Bluetooth tiêu thụ điện năng thấp và phạm vi cung cấp lên đến mười mét đã mở đường cho một số kiểu sử dụng.

• Bluetooth cung cấp hội nghị tương tác bằng cách thiết lập một mạng adhoc của máy tính xách tay.

• Mô hình sử dụng Bluetooth bao gồm máy tính không dây, hệ thống liên lạc nội bộ, điện thoại không dây và điện thoại di động.

Piconets và Scatternets

Các thiết bị điện tử hỗ trợ Bluetooth kết nối và giao tiếp không dây thông qua các thiết bị tầm ngắn được gọi là Piconets. Các thiết bị Bluetooth tồn tại trong các cấu hình đặc biệt nhỏ với khả năng hoạt động như chính hoặc phụ, đặc điểm kỹ thuật cho phép cơ chếmaster và slaveđể chuyển đổi vai trò của họ. Cấu hình điểm tới điểm với một chủ và một phụ là cấu hình đơn giản nhất.

Khi nhiều hơn hai thiết bị Bluetooth giao tiếp với nhau, điều này được gọi là PICONET. Một Piconet có thể chứa tối đa bảy nô lệ tập trung xung quanh một chủ nhân duy nhất. Thiết bị khởi tạo việc thành lập Piconet trở thànhmaster.

Chủ chịu trách nhiệm điều khiển truyền bằng cách chia mạng thành một loạt các khe thời gian giữa các thành viên mạng, như một phần của time division multiplexing chương trình được hiển thị bên dưới.

Các tính năng của Piconets như sau:

• Trong Piconet, thời gian của các thiết bị khác nhau và trình tự nhảy tần của các thiết bị riêng lẻ được xác định bởi đồng hồ và 48-bit address của chủ.

• Mỗi thiết bị có thể giao tiếp đồng thời với tối đa bảy thiết bị khác trong một Piconet.

• Mỗi thiết bị có thể giao tiếp với một số piconet đồng thời.

• Piconets được thiết lập động và tự động khi các thiết bị hỗ trợ Bluetooth vào và rời piconets.

• Không có kết nối trực tiếp giữa các nô lệ và tất cả các kết nối về cơ bản là chủ-tớ hoặc nô-lệ-chủ.

• Các nô lệ được phép truyền khi chúng đã được thăm dò bởi chủ nhân.

• Quá trình truyền bắt đầu trong khe thời gian từ nô lệ đến chủ ngay sau một gói thăm dò từ chủ.

• Một thiết bị có thể là thành viên của hai hoặc nhiều picone, nhảy từ piconet này sang piconet khác bằng cách điều chỉnh trình tự nhảy tần và định thời chế độ truyền do thiết bị chính của piconet thứ hai ra lệnh.

• Nó có thể là nô lệ trong bức tranh này và làm chủ trong bức tranh khác. Tuy nhiên, nó không thể là một bậc thầy trong nhiều lần piconet.

• Các thiết bị cư trú trong các picone liền kề cung cấp một cầu nối để hỗ trợ các kết nối bên trong piconet, cho phép các cụm picone được liên kết tạo thành một cơ sở hạ tầng truyền thông có thể mở rộng vật lý được gọi Scatternet.

Quang phổ

Công nghệ Bluetooth hoạt động ở băng tần công nghiệp, khoa học và y tế (ISM) không được cấp phép ở 2,4 đến 2,485 GHZ, sử dụng tín hiệu song công, nhảy tần trải phổ với tốc độ danh nghĩa là 1600 bước nhảy / giây. băng tần 2,4 GHZ ISM có sẵn và không có giấy phép ở hầu hết các quốc gia.

Phạm vi

Phạm vi hoạt động của Bluetooth phụ thuộc vào thiết bị Bộ đàm Class 3 có phạm vi lên đến 1 mét hoặc 3 feet Bộ đàm loại 2 thường thấy nhất trong các thiết bị di động có phạm vi 10 mét hoặc 30 feet Bộ đàm loại 1 được sử dụng chủ yếu trong các trường hợp sử dụng công nghiệp có phạm vi 100 mét hoặc 300 feet.

Tốc độ dữ liệu

Bluetooth hỗ trợ tốc độ dữ liệu 1Mbps cho phiên bản 1.2 và tốc độ dữ liệu 3Mbps cho Phiên bản 2.0 kết hợp với Tốc độ dữ liệu lỗi.

Sự ra đời của Internet đã tạo ra một cuộc cách mạng thay đổi trong việc sử dụng máy tính và tìm kiếm thông tin. Internet đã ảnh hưởng đến phương thức trao đổi thông tin truyền thống và hiện nay hầu hết mọi thành phố, mọi thị trấn, mọi con phố đều có Internet.

Ngày nay, gia đình, trường học và doanh nghiệp kết nối với Internet bằng nhiều phương pháp khác nhau. Một phương pháp, dịch vụ Internet không dây, cung cấp truy cập Internet cho khách hàng mà không cần cáp đồng, cáp quang ngầm hoặc các hình thức cáp mạng thương mại khác. So với các dịch vụ có dây đã được thiết lập nhiều hơn như DSL và Internet cáp, công nghệ không dây mang lại sự thuận tiện và di động hơn cho mạng máy tính.

Các phần dưới đây mô tả từng loại dịch vụ Internet không dây phổ biến hiện có.

Internet vệ tinh

Được giới thiệu vào giữa những năm 1990, vệ tinh trở thành dịch vụ Internet không dây tiêu dùng chính thống đầu tiên. So với các hình thức dịch vụ Internet không dây khác, vệ tinh có lợi thế vềavailability. Chỉ yêu cầu một chútdish antenna, satellite modem và kế hoạch thuê bao, các công trình vệ tinh ở hầu hết các vùng nông thôn không được phục vụ bởi các công nghệ khác.

Tuy nhiên, vệ tinh cũng cung cấp Internet không dây hiệu suất tương đối thấp. Vệ tinh bịhigh latency(độ trễ) các kết nối do tín hiệu khoảng cách xa phải truyền giữa Trái đất và các trạm quỹ đạo. Satellite cũng hỗ trợ lượng băng thông mạng tương đối khiêm tốn.

Mạng Wi-Fi công cộng

Một số thành phố đã xây dựng dịch vụ Internet không dây công cộng bằng cách sử dụng Wi-FiCông nghệ. Những cái gọi làmesh networkskết hợp nhiều điểm truy cập không dây với nhau để mở rộng các khu vực đô thị lớn hơn. Các điểm truy cập Wi-Fi riêng lẻ cũng cung cấp dịch vụ Internet không dây công cộng tại một số địa điểm nhất định.

Wi-Fi là một lựa chọn chi phí thấp so với các hình thức dịch vụ Internet không dây khác. Thiết bị không đắt (nhiều máy tính mới hơn được tích hợp phần cứng cần thiết) và các điểm truy cập Wi-Fi vẫn miễn phí ở một số ngôn ngữ.

Băng thông rộng không dây cố định

Không dây cố định là một loại băng thông rộng sử dụng các ăng-ten được gắn vào các tháp truyền dẫn vô tuyến.

Băng thông rộng di động

Điện thoại di động đã tồn tại trong nhiều thập kỷ, nhưng chỉ gần đây, mạng di động mới phát triển để trở thành một dạng dịch vụ Internet không dây chủ đạo. Với bộ điều hợp mạng di động được cài đặt hoặc bằng cách kết nối điện thoại di động với máy tính xách tay,Internet connectivitycó thể được duy trì ở bất kỳ khu vực nào có phủ sóng của tháp di động. Dịch vụ băng rộng di động sẽ không hoạt động nếu không có đăng ký dữ liệu Internet từ một số nhà cung cấp.

Các mạng có dây cổ điển đã làm phát sinh một số giao thức ứng dụng như TELNET, FTP và SMTP. Kiến trúc giao thức ứng dụng không dây (WAP) nhằm mục đích thu hẹp khoảng cách ở cấp ứng dụng, giữa người dùng không dây và các dịch vụ được cung cấp cho họ.

Mạng không dây

Internet không dây đề cập đến việc mở rộng các dịch vụ do Internet cung cấp cho người dùng di động, cho phép họ access information và datakhông phân biệt vị trí của họ. Các vấn đề cố hữu liên quan đến miền không dây, tính di động của các nút và thiết kế các giao thức hiện có được sử dụng trong Internet, đòi hỏi một số giải pháp để biến Internet không dây thành hiện thực.

Các vấn đề chính cần được xem xét đối với Internet không dây là:

• Địa chỉ di động
• Sự kém hiệu quả của các giao thức lớp truyền tải và
• Sự kém hiệu quả của các giao thức lớp ứng dụng

Địa chỉ di động

Giao thức lớp mạng được sử dụng trong Internet là Giao thức Internet (IP) được thiết kế cho các mạng có dây với các nút cố định. IP sử dụng địa chỉ phân cấp với địa chỉ 32 bit duy nhất trên toàn cầu có hai phầnNetwork identifier và Host identifier.

Định danh mạng đề cập đến subnet addressmà máy chủ được kết nối. Lược đồ địa chỉ được sử dụng để giảm kích thước bảng định tuyến trong các bộ định tuyến lõi của Internet, chỉ sử dụng phần mạng của địa chỉ IP để đưa ra quyết định định tuyến.

Lược đồ đánh địa chỉ này có thể không hoạt động trực tiếp trong phần mở rộng không dây của Internet, vì các máy chủ di động có thể chuyển từ một subnet đến một mạng khác, nhưng các gói được gửi đến máy chủ di động có thể được phân phối đến mạng con cũ mà nút ban đầu được đính kèm.

Sự kém hiệu quả của các giao thức lớp truyền tải

Lớp truyền tải rất quan trọng trong Internet và nó đảm bảo thiết lập và duy trì end-to-end connections, đáng tin cậy end-to-end delivery gói dữ liệu, flow control và congestion control. TCP là giao thức lớp truyền tải chủ yếu cho các mạng có dây, mặc dùUDP, một giao thức lớp truyền tải không đáng tin cậy không kết nối được sử dụng bởi các ứng dụng nhất định.

Internet không dây yêu cầu hoạt động hiệu quả của các giao thức lớp truyền tải vì phương tiện không dây vốn không đáng tin cậy do thời gian thay đổi và các đặc tính phụ thuộc vào môi trường. TCP truyền thống gọi mộtcongestion control algorithmđể xử lý tình trạng tắc nghẽn mạng. Nếu một gói dữ liệu hoặc một gói ACK bị mất, thì TCP sẽ giả định rằngloss is due to congestion và giảm kích thước của cửa sổ tắc nghẽn xuống một nửa.

Với mỗi lần mất gói liên tiếp, congestion window is reduced, và do đó TCP cung cấp hiệu suất bị suy giảm trong các liên kết không dây. Ngay cả trong tình huống mất gói dolink error hoặc là collision, TCP gọi thuật toán điều khiển tắc nghẽn dẫn đến thông lượng rất thấp.

Việc xác định nguyên nhân thực sự dẫn đến mất gói rất quan trọng trong việc cải thiện hiệu suất của TCP qua các liên kết không dây. Một số giải pháp cho các vấn đề về lớp truyền tải bao gồm:

• TCP gián tiếp (ITCP)
• Snoop TCP và
• TCP di động

Sự kém hiệu quả của các giao thức lớp ứng dụng

Các giao thức lớp ứng dụng truyền thống được sử dụng trên Internet như HTTP, TELNET, giao thức chuyển thư đơn giản (SMTP), và một số ngôn ngữ đánh dấu như HTMLđược thiết kế và tối ưu hóa cho mạng có dây. Nhiều giao thức trong số này không hiệu quả lắm khi được sử dụng với các liên kết không dây.

Các vấn đề chính ngăn HTTP được sử dụng trong Internet không dây là hoạt động không trạng thái, chi phí cao do mã hóa ký tự, thông tin dư thừa được mang trong các yêu cầu HTTP và việc mở new TCP connection với mọi giao dịch.

Khả năng của các thiết bị cầm tay bị hạn chế, gây khó khăn cho việc xử lý các giao thức ứng dụng tốn kém về băng thông và tính toán. Giao thức Ứng dụng Không dây (WAP) và tối ưu hóa trên HTTP truyền thống là một số giải pháp cho các vấn đề về lớp ứng dụng.

WAP là viết tắt của Giao thức Ứng dụng Không dây. WAP đại diện cho một bộ giao thức thay vì một giao thức đơn lẻ. WAP nhằm mục đích tích hợp một trình duyệt nhẹ đơn giản còn được gọi là trình duyệt vi mô vào các thiết bị cầm tay, do đó yêu cầu lượng tài nguyên tối thiểu nhưmemory và CPU tại các thiết bị này.

WAP cố gắng bù đắp sự thiếu hụt của các thiết bị cầm tay không dây và liên kết không dây bằng cách kết hợp nhiều trí thông minh hơn vào các nút mạng như routers, web servers, và BSs.

Các mục tiêu chính của bộ giao thức WAP như sau.

• Độc lập với các tiêu chuẩn mạng không dây
• Khả năng tương tác giữa các nhà cung cấp dịch vụ
• Khắc phục những thiếu sót của phương tiện không dây
• Khắc phục nhược điểm của thiết bị cầm tay
• Tăng hiệu quả và độ tin cậy
• Cung cấp bảo mật, khả năng mở rộng và khả năng mở rộng

Mô hình WAP

WAP áp dụng phương pháp tiếp cận máy khách-máy chủ. Nó chỉ định một máy chủ proxy hoạt động như một giao diện giữa miền không dây và mạng có dây lõi. Máy chủ proxy này, còn được gọi làWAP gateway, chịu trách nhiệm về nhiều chức năng như dịch giao thức và tối ưu hóa truyền dữ liệu qua phương tiện không dây.

Các bộ phận mạng không dây bao gồm -

• Nhà cung cấp nội dung (Ứng dụng hoặc máy chủ gốc)
• Thiết bị di động (ứng dụng WAP)
• Cổng WAP
• Proxy WAP

Kiến trúc WAP đã được thiết kế để bám sát web. Sự khác biệt duy nhất là sự hiện diện của cổng WAP đang dịch giữa HTTP và WAP.

Khách hàng WAP

Ba phần được đề cập liên quan đến ứng dụng khách WAP là tác nhân người dùng WAE, tác nhân người dùng WTA và ngăn xếp WAP.

• WAE user agent - Tác nhân người dùng môi trường ứng dụng không dây là trình duyệt kết xuất nội dung để hiển thị.

• WTA user agent - Tác nhân ứng dụng điện thoại không dây nhận các tệp WTA đã biên dịch từ máy chủ WTA và thực thi chúng.

• WAP stack - Ngăn xếp WAP cho phép điện thoại kết nối với cổng WAP bằng Giao thức WAP.

Máy chủ ứng dụng

Phần tử trong mạng nơi các ứng dụng thông tin (web, WAP) cư trú là WAP proxy, WAP gateway hoặc WAP server -

• Proxy- Đây là phần tử trung gian đóng vai trò vừa là máy khách vừa là máy chủ trong mạng nó nằm giữa máy khách và máy chủ. Máy khách gửi yêu cầu đến nó và nó truy xuất và lưu trữ thông tin cần thiết bằng cách liên hệ với Máy chủ gốc.

• Gateway - Đây là phần tử trung gian thường dùng để kết nối hai loại mạng khác nhau.

WAP Gateway về cơ bản là phần mềm được đặt giữa một mạng hỗ trợ WAP and IP packet network chẳng hạn như Internet.

Ngăn xếp giao thức WAP

Ngăn xếp giao thức WAP được hiển thị trong hình sau:

Lớp ứng dụng

Lớp ứng dụng cung cấp một môi trường ứng dụng dành cho việc phát triển và thực thi các ứng dụng và dịch vụ di động WAE bao gồm hai tác nhân người dùng khác nhau nằm ở phía máy khách.

Tác nhân người dùng WAE bao gồm trình duyệt và trình soạn thảo tin nhắn văn bản cùng với tác nhân người dùng WTA.

Lớp phiên

Lớp phiên cung cấp các phương thức để trao đổi nội dung có tổ chức giữa các ứng dụng Máy khách / Dịch vụ.

WAP chứa các thành phần sau:

• Connection Oriented Session Services - Chúng hoạt động qua WTP.

• Connectionless Session Services - Chúng hoạt động trực tiếp qua WDP.

• Session services - Các chức năng này giúp thiết lập kết nối giữa máy khách và máy chủ bằng cách sử dụng các thông điệp nguyên thủy.

Primitives messagesđược định nghĩa là các thông điệp mà máy khách gửi đến máy chủ để yêu cầu một cơ sở dịch vụ. Máy khách gửi các nguyên thủy yêu cầu và nhận nguyên thủy xác nhận và máy chủ có thể gửi nguyên thủy phản hồi và nhận nguyên thủy chỉ báo.

Dịch vụ phiên không kết nối chỉ cung cấp dịch vụ không được xác nhận. Để bắt đầu phiên làm việc, máy khách gọi ra một WSP nguyên thủy cung cấp một số tham số, chẳng hạn như địa chỉ máy chủ, địa chỉ máy khách và tiêu đề máy khách. Ở một số khía cạnh, WSP về cơ bản là một dạng HTTP nhị phân.

Lớp giao dịch

Cung cấp các phương pháp khác nhau để thực hiện giao dịch với mức độ tin cậy khác nhau.

Lớp bảo mật

Lớp tùy chọn cung cấp, khi có xác thực, quyền riêng tư và kết nối an toàn giữa các ứng dụng. Dựa theoSSL (Secure Socket Layer). Nó cung cấp các dịch vụ đảm bảo quyền riêng tư, xác thực máy chủ, xác thực máy khách và toàn vẹn dữ liệu.

Phiên SSL tiêu chuẩn được mở giữa máy chủ web và cổng WAP và phiên WTLS được khởi tạo giữa gateway và mobile device. Nội dung được mã hóa được gửi thông qua kết nối này từ máy chủ đến cổng, nơi này sẽ dịch nó và gửi đến điện thoại di động. Giao dịch giữaSSL và WTLS diễn ra trong bộ nhớ của cổng WAP.

Lớp vận chuyển

Đây là lớp dưới cùng, được kết nối với dịch vụ mang do nhà điều hành cung cấp. Dịch vụ mang là liên lạc giữa điện thoại di động và các trạm gốc. Chúng bao gồmSMS, CSD, USSD, GSM, GPRS, DECT, CDMA, FDMA, và TDMA.

Lớp vật lý chuẩn bị dữ liệu được gửi từ thiết bị di động qua các dịch vụ hàng không và gửi dữ liệu bằng cách sử dụng dịch vụ mang được thực hiện trong mạng mà thiết bị đang hoạt động. WDPcó giao diện với các mạng mang khác nhau, vì vậy nó phải có một triển khai cụ thể mang. WDP là lớp duy nhất phải được viết lại để hỗ trợ các mạng mang khác nhau. Lớp WTP thực hiện mộtrequest-response transaction giao thức định hướng thay vì cơ chế kết nối bắt tay ba bước.

Vệ tinh là một vật thể quay xung quanh một vật thể khác. Ví dụ, trái đất là vệ tinh của Mặt trời, và mặt trăng là vệ tinh của trái đất.

A communication satellite là một microwave repeater stationtrong một không gian được sử dụng cho các tín hiệu viễn thông, phát thanh và truyền hình. Một vệ tinh liên lạc xử lý dữ liệu đến từ một trạm mặt đất và nó chuyển đổi dữ liệu thành một dạng khác và gửi nó đến trạm mặt đất thứ hai.

Cách thức hoạt động của vệ tinh

Hai trạm trên trái đất muốn liên lạc qua sóng vô tuyến nhưng ở quá xa để sử dụng các phương tiện thông thường. Hai trạm có thể sử dụng một trạm chuyển tiếp để liên lạc. Một trạm mặt đất truyền tín hiệu đến vệ tinh.

Uplink frequencylà tần số mà trạm mặt đất đang liên lạc với vệ tinh. Bộ phát đáp vệ tinh chuyển đổi tín hiệu và gửi nó xuống trạm mặt đất thứ hai, và điều này được gọi làDownlink frequency. Trạm mặt đất thứ hai cũng giao tiếp với trạm đầu tiên theo cách tương tự.

Ưu điểm của vệ tinh

Những ưu điểm của Truyền thông vệ tinh như sau:

• Vùng phủ sóng rất cao so với các hệ thống trên cạn.
• Chi phí truyền dẫn không phụ thuộc vào vùng phủ sóng.
• Có thể có băng thông cao hơn.

Nhược điểm của vệ tinh

Những nhược điểm của Truyền thông vệ tinh như sau:

• Phóng vệ tinh vào quỹ đạo là một quá trình tốn kém.
• Các băng thông dần được sử dụng hết.
• Độ trễ lan truyền cao đối với các hệ thống vệ tinh so với các hệ thống mặt đất thông thường.

Thông tin cơ bản về giao tiếp vệ tinh

Quá trình liên lạc vệ tinh bắt đầu từ một earth station. Tại đây, một hệ thống lắp đặt được thiết kế để truyền và nhận tín hiệu từ một vệ tinh trên quỹ đạo quanh trái đất. Các trạm mặt đất gửi thông tin đến vệ tinh dưới dạng tín hiệu công suất lớn, tần số cao (dải GHz).

Các vệ tinh receive và retransmit các tín hiệu quay trở lại trái đất nơi chúng được các trạm mặt đất khác trong vùng phủ sóng của vệ tinh nhận được. Satellite's footprint là khu vực nhận được tín hiệu có cường độ hữu ích từ vệ tinh.

Hệ thống truyền dẫn từ trạm mặt đất đến vệ tinh thông qua một kênh được gọi là uplink. Hệ thống từ vệ tinh đến trạm mặt đất thông qua kênh được gọi làdownlink.

Dải tần số vệ tinh

Các dải tần số vệ tinh thường được sử dụng để liên lạc là Cband, Ku-band, và Ka-band. Băng tần C và băng tần Ku là các phổ tần số được sử dụng phổ biến bởi các vệ tinh ngày nay.

Điều quan trọng cần lưu ý là có mối quan hệ nghịch đảo giữa tần số và bước sóng, tức là khi tần số tăng thì bước sóng giảm, điều này giúp hiểu được mối quan hệ giữa antenna diameter và transmission frequency. Ăng-ten lớn hơn (đĩa vệ tinh) là cần thiết để thu thập tín hiệu với bước sóng tăng dần.

Quỹ đạo Trái đất

Một vệ tinh khi được phóng vào không gian, cần phải được đặt trên một quỹ đạo nhất định để cung cấp một cách thức cụ thể cho cuộc cách mạng của nó, để duy trì khả năng tiếp cận và phục vụ cho mục đích khoa học, quân sự hay thương mại. Các quỹ đạo như vậy được gán cho vệ tinh, đối với trái đất được gọi làEarth Orbits. Các vệ tinh trong các quỹ đạo này là Vệ tinh quỹ đạo Trái đất.

Các loại Quỹ đạo Trái đất quan trọng là -

• Quỹ đạo Trái đất đồng bộ địa lý
• Quỹ đạo Trái đất địa tĩnh
• Quỹ đạo Trái đất Trung bình
• Quỹ đạo Trái đất thấp

Vệ tinh quỹ đạo trái đất đồng bộ địa lý (GEO)

Một Geo-đồng bộ Trái Đất trên quỹ đạo vệ tinh là một trong đó được đặt ở độ cao 22.300 dặm trên Trái Đất. Quỹ đạo này được đồng bộ hóa vớiside real day(tức là 23 giờ 56 phút). Quỹ đạo này có thểhave inclination and eccentricity. Nó có thể không phải là hình tròn. Quỹ đạo này có thể nghiêng ở các cực của trái đất. Nhưng nó có vẻ đứng yên khi quan sát từ Trái đất.

Cùng một quỹ đạo đồng bộ địa lý, nếu nó circularvà trong mặt phẳng của xích đạo, nó được gọi là quỹ đạo địa tĩnh. Các vệ tinh này được đặt ở độ cao 35,900kms (giống như không đồng bộ địa lý) phía trên Xích đạo của Trái đất và chúng tiếp tục quay theo hướng của trái đất (từ tây sang đông). Các vệ tinh này được coi làstationary đối với trái đất và do đó tên của nó bao hàm.

Vệ tinh Quỹ đạo Trái đất Địa tĩnh được sử dụng để dự báo thời tiết, truyền hình vệ tinh, đài vệ tinh và các loại thông tin liên lạc toàn cầu khác.

Hình trên cho thấy sự khác biệt giữa quỹ đạo Địa đồng bộ và Địa tĩnh. Trục quay biểu thị sự chuyển động của Trái đất.

Điểm chính cần lưu ý ở đây là mọi quỹ đạo Địa tĩnh đều là quỹ đạo Đồng bộ Địa. Nhưng mọi quỹ đạo Địa-Đồng bộ KHÔNG phải là quỹ đạo Địa tĩnh.

Vệ tinh Quỹ đạo Trái đất Trung bình (MEO)

mạng lưới vệ tinh trên quỹ đạo trái đất trung bình (MEO) sẽ quay quanh ở khoảng cách khoảng 8000 dặm từ bề mặt trái đất. Tín hiệu được truyền từ vệ tinh MEO truyền đi một khoảng cách ngắn hơn. Điều này có nghĩa là cường độ tín hiệu được cải thiện ở đầu nhận. Điều này cho thấy rằng các thiết bị đầu cuối nhận nhỏ hơn, nhẹ hơn có thể được sử dụng ở đầu nhận.

Vì tín hiệu truyền đi một khoảng cách ngắn hơn đến và đi từ vệ tinh, nên có ít độ trễ truyền hơn. Transmission delay có thể được định nghĩa là thời gian cần thiết để một tín hiệu truyền tới vệ tinh và quay trở lại trạm nhận.

Đối với truyền thông thời gian thực, độ trễ truyền càng ngắn thì hệ thống truyền thông càng tốt. Ví dụ, nếu một vệ tinh GEO yêu cầu 0,25 giây cho một chuyến đi khứ hồi, thì vệ tinh MEO cần ít hơn 0,1 giây để hoàn thành chuyến đi tương tự. MEO hoạt động trong dải tần từ 2 GHz trở lên.

Vệ tinh Quỹ đạo Trái đất Thấp (LEO)

Các vệ tinh LEO chủ yếu được phân loại thành ba loại là, LEO nhỏ, LEO lớn và Mega-LEO. Sư Tử sẽ quay quanh ở khoảng cách 500-1.000 dặm trên bề mặt trái đất.

Khoảng cách tương đối ngắn này giúp giảm độ trễ truyền xuống chỉ còn 0,05 giây. Điều này càng làm giảm nhu cầu về thiết bị nhận tín hiệu nhạy cảm và cồng kềnh. Các LEO nhỏ sẽ hoạt động trong dải 800 MHz (0,8 GHz). Các LEO lớn sẽ hoạt động trong phạm vi 2 GHz trở lên và Mega-LEO hoạt động trong phạm vi 20-30 GHz.

Các tần số cao hơn liên quan đến Mega-LEOs chuyển thành khả năng mang thông tin nhiều hơn và mang lại khả năng của sơ đồ truyền video thời gian thực, độ trễ thấp.

Nền tảng độ bền lâu (HALE) độ cao cao

Nền tảng HALE thử nghiệm về cơ bản là những chiếc máy bay nhẹ và hiệu quả cao mang thiết bị liên lạc. Điều này sẽ hoạt động nhưvery low earth orbit geosynchronous satellites.

Những hàng thủ công này sẽ được cung cấp năng lượng bằng sự kết hợp của pin và năng lượng mặt trời hoặc động cơ tuabin hiệu suất cao. Nền tảng HALE sẽ cung cấptransmission delays of less than 0.001 seconds ở độ cao chỉ 70.000 feet, và thậm chí better signal strength cho các thiết bị nhận cầm tay rất nhẹ.

Khe quỹ đạo

Ở đây có thể nảy sinh một câu hỏi rằng với hơn 200 satellitesở trên đó trong quỹ đạo không đồng bộ địa lý, làm cách nào để chúng ta giữ chúng không chạy vào nhau hoặc cố gắng sử dụng cùng một vị trí trong không gian? Để giải đáp vấn đề này, các cơ quan quản lý quốc tế như Liên minh Viễn thông Quốc tế (ITU) và các tổ chức chính phủ quốc gia như Ủy ban Truyền thông Liên bang (FCC) chỉ định các vị trí trên quỹ đạo đồng bộ địa lý nơi có thể đặt các vệ tinh liên lạc.

Các vị trí này được xác định theo độ kinh độ và được gọi là orbital slots. FCC và ITU đã dần dần giảm khoảng cách yêu cầu xuống chỉ còn 2 độ cho các vệ tinh băng C và băng Ku do nhu cầu rất lớn về các khe quỹ đạo.