поглощение радиоволна

3.3 Беспроводные (радио) каналы поглощение радиоволна сети Previous: 3.2 Оптоволоконные каналы UP: 3 Каналы передачи данных Next: 3.4 Протокол SLIP 3.3 Беспроводные (радио) каналы поглощение радиоволна сети Семенов Ю.А. (ГНЦ ИТЭФ) Применение электромагнитных волн для телекоммуникаций имеет уже столетнюю историю. В 1864 году Дж. Максвелл теоретически показал, что вокруг проводника с переменным током должно возникать переменное электромагнитное поле, распространяющееся со скоростью света. В 1886-89 годах Г. Герц экспериментально показал существование электромагнитных волн. А. С. Попов развил идеи Герца поглощение радиоволна в 1895 году продемонстрировал свой грозоотметчик. Первые радиопередатчики были построены поглощение радиоволна запатентованы Маркони поглощение радиоволна Слаби. Так появилась радиосвязь. В начале для радиосвязи использовались схемы на основе азбуки Морзе. Позднее по мере совершенствования техники поглощение радиоволна улучшения избирательной способности приемников появилась возможность голосовой связи. Это изобретение стало основой радиолокации, мобильной связи, телевидения, радиорелейных поглощение радиоволна спутниковых (первый геостационарный коммуникационный спутник заработал в 1965 году) коммуникаций. Впечатляющие успехи здесь достигнуты в связи с применением цифровых методов, например, методики мультиплексирования CDMA (Code Division Multiple Access). В перспективе только радио (из числа современных технологий) может обеспечить межпланетные связи. Лазерные методы пригодны пока для ограниченных расстояний, максимум до Луны. Число осцилляций электромагнитного поля в секунду называется частотой f поглощение радиоволна измеряется в герцах (в честь Генриха Герца). Расстояние, на которое распространяется электромагнитная волна за время своего периода, называется длиной волны l. В вакууме любые электромагнитные волны распространяются со скоростью света с, который сам имеет ту же самую природу. Имеет место фундаментальное соотношение f поглощение радиоволна l: l. Из этого соотношения следует, что: (df/dl)= -(c/l2) поглощение радиоволна Df = cDl/l2. Что позволяет связать ширину частотного диапазона с частотой поглощение радиоволна диапазоном длин волн. Для большинства каналов передачи данных характерно соотношение Dl/l<<1, которое обеспечивает наилучшие условия приема (Вт/Гц). Телевидение. Первые попытки передачи поглощение радиоволна воспроизведения изображения с помощью диска Нипкова (Германия) относятся к 1884 году. В 1907 году Б. Г. Розингом было предложено использовать для приема изображения электронно-лучевую трубку (ЭЛТ), прототип видиконов поглощение радиоволна ортиконов. Устройство отображения на принимающей стороне также предполагало применение ЭЛТ. Электронное телевидение возникло в 30-х годах двадцатого века (усилиями В. К. Зворыкина поглощение радиоволна Ф. Франсуорта). Число элементов N в одном кадре, на которое разлагается изображение в действующем в РФ стандарте (625 строк поглощение радиоволна 25 кадров/сек) определяется по формуле: N=4/3×S2 где S - число строк, поглощение радиоволна 4/3 - отношение ширины кадра к его высоте (для широкоформатного варианта отношение будет иным). Отсюда следует, что верхняя частота видеосигнала. F=N×K/2=2S2×K/3 = 6,5 МГц где K - число кадров в сек. Здесь следует немного добавить полосы для звукового сопровождения, передачи цвета поглощение радиоволна различных служебных целей, например, для синхронизации передатчика поглощение радиоволна приемника. Именно это определяет необходимую полосу для каждого из телевизионных каналов, число которых может достигать уже сегодня 20-60, что требует полосу при традиционной схеме более 130-390 мегагерц. Частота строчной развертки при этом составляет 625?25=15,625 КГц. Несущая частота должна быть в раз 8-10 больше 6,5 МГц, то есть превышать 48 МГц. Реально большинство каналов работают на частотах от 100 до 900 МГц. Радиоволны в этом диапазоне не способны огибать препятствия поглощение радиоволна по этой причине гарантируют надежный прием лишь при непосредственной видимости между антеннами передатчика поглощение радиоволна приемника. Кривизна земли является естественным ограничителем максимального радиуса надежного приема телевизионного сигнала. Телевидение высокого разрешения, идущее на смену традиционному, требует еще большей полосы поглощение радиоволна частот. На подходе также поглощение радиоволна стерео телевидение. Телевидения стало основой поглощение радиоволна видео-телефонии. В городах телевизионный сигнал чаще передается по оптоволоконным кабелям. Уже более десятилетия существует система стерео телевидения с проектированием изображения непосредственно на глазное дно человека. Эта система используется в шлемах устройств виртуальной реальности. В 50-х годах прошлого века началось развитие вычислительной техники поглощение радиоволна микроэлектроники, качественно поменявших все направления телекоммуникаций. Чтобы увеличить пропускную способность канала связи можно расширять его полосу или улучшать отношение сигнала к шуму (см. выше теорему Шеннона). Первое, что приходит в голову, это увеличение амплитуды сигнала (вспомните 40-120 вольтные сигналы в первых телеграфах). Пока в электронике царили вакуумные лампы такие поглощение радиоволна даже большие амплитуды были с технической точки зрения вполне возможны, хотя вряд ли рациональны. Но после внедрения полупроводниковых приборов такие уровни сигналов стали совершенно недопустимы. Это можно понять из вольтамперной характеристики такого прибора (см. рис. 1.2). Рис. 1.2. Вольтамперная характеристика n-p перехода для кремния Большие амплитуды нежелательны, из-за пробивного напряжения (Vпр) при обратном смещении перехода. Можно конечно увеличить толщину перехода или сделать переход многослойным, но это ухудшит быстродействие прибора. Уровни сигнала выбраны по этой причине равными ~ ±2,5 В. Сфера телекоммуникаций всегда сильно зависела от уровня развития технологий. Начиналось все с электромеханических устройств, но современное цифровое телевидение поглощение радиоволна Интернет немыслимы без использования новейших достижений микроэлектроники. В 1970 году в Бритиш Телеком были разработаны основные принципы еще одного вида передачи графической информации - телетекста, первые опыты по его внедрению относятся к 1979 году. Стандарт на мозаичное представление символов был принят CEPT в 1983 году. Каждому символу ставится в соответствие код длиной в 7-8 бит. На экране такой символ отображается с помощью специального знакового генератора, использующего таблицу. Полному экрану видео текста, содержащему 24 строки по 40 символов, соответствует 960 байт, для передачи которых по коммутируемой телефонной сети требуется 6,4 секунды. D-канал ISDN может пропустить эту информацию за 1 секунду, поглощение радиоволна B-канал быстрее - за 0,1 сек. Телетекст позволяет более эффективно использовать каналы связи поглощение радиоволна не налагает чрезмерных требований на устройства отображения. Многие современные проблемы телекоммуникаций, например, безопасность каналов связи, проявили себя с самого начала. Достаточно вспомнить, как граф Монте-Кристо разорил банкира барона Данглара, послав с испано-французской границы фальсифицированное телеграфное сообщение. Так что сетевые атаки тип “man-in-the-middle” имеют почти двухвековую историю. Я уже не говорю об изощренных методах подсушивания телефонных переговоров. Развитие электронной почты сделало осуществимой мечту всех руководителей черных кабинетов (термин, используемый для структур, занимающихся нелегальным вскрытием поглощение радиоволна прочтением чужих писем), доставку им писем самим отправителем. Достаточно вспомнить российскую систему СОРМ. Моральная сторона этого дела никогда поглощение радиоволна никого не останавливала - государственные структуры во все времена были аморальны. Следует заметить, что впечатляющий прогресс в области телекоммуникаций на протяжении 20-го века мало что поменял в сфере удаленного управления. Может показаться, что возможность передавать сигнал в любую точку земного шара за доли секунды, позволяют решить любую проблему удаленного управления. Это совсем не так. Любой сложный объект выдает достаточно большой объем данных, если добавить сюда информацию об окружающей среде, то объем данных, подлежащих обработке становится весьма велик. В прессе вы, вероятно, читали утверждения о том, что водитель авто не справился с управлением (при этом совсем необязательно, чтобы он был нетрезв). Обычно это означает, что он отвлекся, объем воспринимаемой поглощение радиоволна перерабатываемой информации сократился, с результатом разбираются в лучшем случае медики… Теперь рассмотрим случай удаленного объекта. Человек, как уже отмечалось, может переработать ограниченный объем данных в единицу времени. Для решения этой проблемы человечество успешно научилось использовать компьютеры. Но поглощение радиоволна возможности ЭВМ не беспредельны. Обычно при управлении удаленным объектом часть решений все равно надо принимать локально. Если перепоручать это удаленному центру, рано или поздно одно из сообщений будет искажено или утрачено при передаче. Повторная пересылка данных приведет к большой задержке в принятии решения поглощение радиоволна катастрофа может стать неизбежной. Несмотря на сенсационный успех посадки беспилотного космического корабля “Буран”, мне представляется невероятным, чтобы пассажирские самолеты стали летать без пилотов. А ведь на Буране большая часть решений принималось локально, поглощение радиоволна не в центральном пункте управления. Как сложными объектами, так поглощение радиоволна сетями ЭВМ крайне неэффективно управлять удаленно, здесь, как поглощение радиоволна в человеческом обществе следует совмещать удаленное управление с локальным. Общность проблем заключается в единстве принципов сбора, транспортировки поглощение радиоволна обработки информации. Интернет с самого начала не имел единого центра управления, именно этим объясняется его высокая живучесть. Человечество во все времена использовало не слишком надежную технику, не очень высококачественные средства телекоммуникаций поглощение радиоволна достаточно несовершенные процедуры. В настоящее время вычислительные машины во много раз надежнее, чем 40 лет назад, каналы связи заметно сократили частоту ошибок при передаче, только удельное число ошибок на одну программу, похоже осталось неизменным. Но никогда жизнь человека не зависела так сильно от не слишком надежной техники поглощение радиоволна программ, как сегодня. Все, начиная с мобильного телефона, систем жизнеобеспечения в больнице, платежных средств, управления транспортными потоками поглощение радиоволна кончая Интернетом, использует изощренные вычислительные средства поглощение радиоволна программы, связанные друг с другом посредством каналов связи конечной надежности. Сейчас, как никогда, нужно научиться, работая с ненадежной техникой, с программами, содержащими ошибки, поглощение радиоволна с каналами, которые регулярно допускают ошибки, добиваться достаточно надежного поглощение радиоволна достоверного результата, чтобы выжить. Люди накопили большой опыт в этой области. Если вы что-то не расслышали из-за шума, вы просите повторить сказанное (современные телекоммуникационные средства используют аналогичный алгоритм). Для повышения надежности в каналах используется контроль по четности поглощение радиоволна избыточные коды для коррекции ошибок. Там где нужна повышенная надежность вычислений, применяются два вычислителя. Результат воспринимается лишь при идентичных результатах расчета. Но это не поможет, если на обоих вычислителях используются программы, содержащие идентичные ошибки. Можно, конечно, поручить написание программ двум разным фирмам, но это слишком дорого поглощение радиоволна не всегда возможно. Таким образом, грядущему поколению людей нужно найти подходы к проблеме, как при ненадежных компонентах создать надежную ЭВМ, поглощение радиоволна как, получив от программистов, программу, имеющую десятки ошибок, тем не менее, всегда иметь корректный результат. Это связано не с тем, что компоненты станут менее надежны, совсем наоборот - их надежность заметно возрастет. Но число используемых составляющих увеличится еще более. А вот в области повышения корректности программного обеспечения, в том числе того, которое встроено в оборудование (маршрутизаторы, коммутаторы, мобильные телефоны, кабельные модемы, системы цифрового ТВ поглощение радиоволна т.д.), прогресс не очевиден. Достаточно вспомнить историю эволюции ОС Windows. Здесь следует ради справедливости учесть, что сложность системного программного обеспечения растет лавинообразно. Создается оно большими коллективами людей, часть из которых даже незнакома друг с другом. Например, исходный код ядра системы LINUX содержит сейчас около миллиона строк программы. Требовать, чтобы все эти строки были безукоризненны поглощение радиоволна взаимосогласованы, можно, но добиться этого практически нереально. Нужно искать поглощение радиоволна разрабатывать новые принципы для создания сложного программного обеспечения, которые бы гарантировали более высокий стандарт качества. Сейчас человечество находится в фазе начала формирования информационного общества. При этом имеют место противоречивые процессы. С одно стороны создается великое множество оборудования поглощение радиоволна программ с одной поглощение радиоволна той же функциональностью. Это хорошо, так как за счет конкуренции способствует прогрессу поглощение радиоволна снижению цены. Но с другой стороны это многообразие вынуждает создавать великое множество средств взаимосогласования (интерфейсов), как аппаратных, так поглощение радиоволна программных. В такой ситуации время от времени возникает мысль выработать единый стандарт, которому бы следовали все разработки (оборудования поглощение радиоволна программ), чтобы они могли работать друг с другом. При этом может приводиться пример сети Интернет. Именно благодаря стандартизации протоколов эта сеть стала всемирной. На этом пути нас поджидает опасная ловушка. Тотальная унификация (также как поглощение радиоволна тотальная централизация) сделает систему уязвимой для сбоев или целенаправленных атак. Унификация (ОС, приложений поглощение радиоволна пр.) особенно опасна, так как унифицированная система может быть разрушена одним червем или вирусом за считанные минуты. Создатель был достаточно мудр, чтобы не сделать людей клонами поглощение радиоволна снабдил их разными наборами генов. Спектр используемых волн делится на ряд диапазонов, приведенных в таблице 3.3.1. Таблица 3.3.1. Номер Название диапазона Частота Длина волны 1 Высокочастотный 3 - 30 МГц 100 - 10 м 2 VHF 50 - 100 Мгц 6 - 3 м 3 УВЧ (UHF) 400-1000 МГц 75-30 см 4 Микроволновый 3 109 - 1011 Гц 10 см - 3 мм 5 Миллиметровый 1011 - 1013Гц 3 мм - 0,3 мм 6 Инфракрасный 1012 - 6 1014 0,3 мм - 0,5 m Чтобы избежать всеобщего хаоса, было заключено международное соглашение, которое регламентирует использование частот различными странами для определенных целей. В 1991 году ITU-R (Международный Телекоммуникационный союз) распределил частоты для переносных переговорных устройств. Но в США к тому времени уже использовалось достаточно большое число таких приборов, поглощение радиоволна их хозяева не согласились тратиться на их перенастройку. С тех пор такие устройства, изготовленные в США, не работают в Европе или Азии поглощение радиоволна наоборот. Далее следуют диапазоны видимого света, ультрафиолета, рентгеновских поглощение радиоволна гамма-лучей. Диапазоны часто, используемые различными каналами связи показаны на рис. 3.3.1. Рис. 3.3.1. Диапазоны частот различных телекоммуникационных каналов. Если не используется направленная антенна поглощение радиоволна на пути нет препятствий, радиоволны распространяются по всем направлениям равномерно поглощение радиоволна сигнал падает пропорционально квадрату расстояния между передатчиком поглощение радиоволна приемником (удвоение расстояния приводит к потерям 6дБ). Радио каналы для целей передачи информации используют частотные диапазоны 902-928 МГц (расстояния до 10 км, пропускная способность до 64кбит/с), 2,4 ГГц поглощение радиоволна 12 ГГц (до 50 км, до 8 Мбит/с). Они используются там, где не существует кабельных или оптоволоконных каналов или их создание по каким-то причинам невозможно или слишком дорого. Более низкие частоты (например, 300 МГц) мало привлекательны из-за ограничений пропускной способности, поглощение радиоволна большие частоты (>30 ГГц) работоспособны для расстояний не более или порядка 5км из-за поглощения радиоволн в атмосфере. При использовании диапазонов 4, 5 поглощение радиоволна 6 следует иметь в виду, что любые препятствия на пути волн приведут к их практически полному поглощению. Для этих диапазонов заметное влияние оказывает поглощение радиоволна поглощение в атмосфере. Зависимость поглощения от длины волны радиоволн показана на рис. 3.3.1а. Рис. 3.3.1а. Зависимость поглощающей способности земной атмосферы от длины волны Из рисунка видно, что заметную роль в поглощении радиоволн играет вода. По этой причине сильный дождь, град или снег могут привести к прерыванию связи. Поглощение в атмосфере ограничивает использование частот более 30 ГГц. Атмосферные шумы, связанные в основном с грозовыми разрядами, доминируют при низких частотах вплоть до 2 МГц. Галактический шум, приходящий из-за пределов солнечной системы дает существенный вклад вплоть до 200 ГГц. Зависимость поглощения радиоволн в тумане поглощение радиоволна дожде от частоты показана на рис. 3.3.2. Рис. 3.3.2. Зависимость поглощения радиоволн в тумане поглощение радиоволна дожде от частоты Мощность передатчика обычно лежит в диапазоне 50 мВт - 2 Вт. Модемы, как правило, используют шумоподобный метод передачи SST (spread spectrum transmission). Для устройств на частоты 2.4 ГГц поглощение радиоволна выше, как правило, используются направленные антенны поглощение радиоволна необходима прямая видимость между приемником поглощение радиоволна передатчиком. Такие каналы чаще работают по схеме точка-точка, но возможна реализация поглощение радиоволна многоточечного соединения. На аппаратном уровне здесь могут использоваться радиорелейное оборудование радиомодемы или радио-бриджи. Схема этих устройств имеет много общего. Отличаются они лишь сетевым интерфейсом (см. рис. 3.3.3). Антенна служит как для приема, так поглощение радиоволна для передачи. Трансивер (приемопередатчик) может соединяться с антенной через специальные усилители. Между трансивером поглощение радиоволна модемом может включаться преобразователь частот. Модемы подключаются к локальной сети через последовательные интерфейсы типа RS-232 или v.35 (RS-249), для многих из них такие интерфейсы являются встроенными. Отечественное радиорелейное оборудование имеет в качестве выходного интерфейс типа G.703 поглощение радиоволна по этой причине нуждается в адаптере. Радио-бриджи имеют встроенный Ethernet-интерфейс. Длина кабеля от модема до трансивера лежит в пределах 30-70м, поглощение радиоволна соединительный кабель между модемом поглощение радиоволна ЭВМ может иметь длину 100-150м. Трансивер располагается обычно рядом с антенной. Рис. 3.3.3. Схема оборудования радиоканала передачи данных Схемы соединения радиомодемов поглощение радиоволна традиционных модемов совершенно идентичны (см. рис. 3.3.4). Рис. 3.3.4. Схема подключения радио-модемов Кроме уже указанных примеров перспективным полем применения радиомодемов могут стать “подвижные ЭВМ”. Сюда следует отнести поглощение радиоволна ЭВМ бизнесменов, клиентов сотовых телефонных сетей, поглощение радиоволна все случаи, когда ЭВМ по характеру своего применения подвижна, например, медицинская диагностика на выезде, оперативная диагностика сложного электронного оборудования, когда необходима связь с базовым отделением фирмы, геологические или геофизические исследования поглощение радиоволна т.д. Радиомодемы позволяют сформировать сеть быстрее (если не считать времени на аттестацию оборудования, получение разрешения на выбранную частоту поглощение радиоволна лицензии на использование данного направления канала). В этом случае могут стать доступными точки, лишенные телефонной связи (что весьма привлекательно для условий России). Подключение объектов к центральному узлу осуществляется по звездообразной схеме. Заметное влияние на конфигурацию сети оказывает ожидаемое распределение потоков информации. Если все объекты, подключенные к узлу, примерно эквивалентны, поглощение радиоволна ожидаемые информационные потоки не велики, можно в центральном узле обойтись простым маршрутизатором, имеющим достаточное число последовательных интерфейсов. Применение радио-бриджей особенно выигрышно для организаций, имеющих здания, отстоящие друг от друга на несколько километров. Возможно использование этих средств связи поглощение радиоволна для подключения к сервис-провайдеру, когда нужны информационные потоки до 2 Мбит/с (например, для проведения видео конференций). Если расстояния не велики (<5км), можно воспользоваться всенаправленной антенной (см. рис. 3.3.5). Рис. 3.3.5. Схема подключения объектов через радио-бриджи с помощью всенаправленной антенны Все соединяемые объекты (А, Б, В, поглощение радиоволна Г) должны быть оснащены радио-бриджами. Такая схема подключения эквивалентна с одной стороны кабельному сегменту Ethernet, так как в любой момент времени возможен обмен лишь между двумя объектами; с другой стороны радио-бриджи А, Б, В поглощение радиоволна Г логически образуют много портовый бридж (или переключатель), что исключает загрузку локальных сетей объектов “чужими” пакетами. Модификации таких схем связи позволяют строить телекоммуникационные системы по схеме сотовых телефонных сетей. При построении каналов на основе радиорелейных систем или радио-бриджей следует учитывать возможность их взаимного влияния (см. рис. 3.3.6). Проектируя такие каналы в городе поглощение радиоволна используя направленные параболические антенны, нужно учитывать возможные помехи от зданий поглощение радиоволна профиля местности. Направленная антенна с площадью А обеспечивает усиление сигнала: , где l длина волны несущей. Угол излучения q такой антенны с радиусом R равен 0,61 l/R. Отсюда видно, что чем больше радиус, тем больше усиления поглощение радиоволна уже угол излучения поглощение радиоволна чувствительности. Таким образом, использование узконаправленной антенны существенно увеличивает отношение сигнал/шум (уменьшает вероятность ошибки). Предельные расстояния для радио каналов приводятся поставщиками в предположении, что в пределах первой зоны Френеля каких-либо физических помех нет. При звездообразной схеме каналов (как на рис. 3.6.) нужно по возможности выполнить требования на минимальное расстояние между принимающими антеннами d (оно должно быть больше определенного значения, зависящего от апертуры антенны поглощение радиоволна расстояния между передатчиком поглощение радиоволна приемником). При звездообразной схеме каналов (как на рис. 7.13.) нужно по возможности выполнить требования на минимальное расстояние между принимающими антеннами D (оно должно быть больше определенного значения, зависящего от апертуры антенны поглощение радиоволна расстояния между передатчиком поглощение радиоволна приемником). Рис. 3.3.6. Это расстояние определяется расходимостью (a) радиолуча поглощение радиоволна используемой длиной волны. Если это требование не выполнимо, следует в смежных каналах использовать разные длины волн. Предельные расстояния для радио каналов приводятся поставщиками в предположении, что в пределах первой зоны Френеля каких-либо физических помех нет. Абсолютное ограничение дальности связи радиорелейных каналов накладывает кривизна земли, смотри рис. 3.3.7. Для частот выше 100 МГц волны распространяются прямолинейно (рис. 3.3.7.А) и, следовательно, могут фокусироваться. Для высоких частот (ВЧ) поглощение радиоволна УВЧ земля поглощает волны, но для ВЧ характерно отражение от ионосферы (рис. 3.3.7Б), что сильно расширяет зону вещания (иногда осуществляется несколько последовательных отражений), но этот эффект неустойчив поглощение радиоволна сильно зависит от состояния ионосферы. Рис. 3.3.7. При построении длинных радиорелейных каналов приходится ставить ретрансляторы. Если антенны размещены на башнях высотой 100 м расстояния между ретрансляторами может составлять 80-100 км. Стоимость антенного комплекса обычно пропорциональна кубу диаметра антенны.. Стандартная антенна intelsat имеет диаметр 30 м поглощение радиоволна угол излучения 0,010. Диаграмма излучения направленной антенны показана на рис. 3.3.8 (стрелкой отмечено основное направление излучения). Эту диаграмму следует учитывать при выборе места установки антенны, особенно при использовании большой мощности излучения. Иначе один из лепестков излучения может прийтись на места постоянного пребывания людей (например, жилье). Учитывая эти обстоятельства, проектирование такого рода каналов целесообразно поручить профессионалам. Рис. 3.3.8. Диаграмма излучения параболической антенны 4-го октября 1957 года в СССР был запущен первый искусственный спутник земли, в 1961 году в космос полетел Ю. А. Гагарин, поглощение радиоволна вскоре на орбиту был выведен первый телекоммуникационный спутник “Молния”, так началась космическая эра коммуникаций. Первый в РФ спутниковый канал для Интернет (Москва-Гамбург) использовал геостационарный спутник “Радуга” (1993). Стандартная антенна INTELSAT имеет диаметр 30 м поглощение радиоволна угол излучения 0,010. Спутниковые каналы используют диапазоны перечисленные в таблице 3.3.2. Таблица 3.3.2. Частотные диапазоны, используемые для спутниковых телекоммуникаций Диапазон Канал снижения (downlink)[ГГц] Канал подъема (uplink)[ГГц] Источники помех С 3,7-4,2 5,925-6,425 Наземные помехи ku 11,7-12,2 14,0-14,5 Дождь ka 17,7-21,7 27,5-30,5 Дождь Из таблицы видно, что передача ведется на более высокой частоте, чем прием сигнала со спутника. . Ku диапазон пока еще “заселен” не слишком плотно, кроме того, для этого диапазона спутники могут отстоять друг от друга на 10. Чувствительность к помехам от дождей может быть обойдена использованием двух наземных приемных станций, разнесенных на достаточно большое расстояние (размер ураганов ограничен). Спутник может иметь много антенн, направленных на разные регионы на поверхности земли. Размер пятна “засветки” такой антенны на земле может иметь размер несколько сот километров. Обычный спутник обладает 12-20 транспондерами (приемопередатчиками), каждый из которых имеет полосу 36-50МГц, что позволяет сформировать поток данных 50 Мбит/с. Такая пропускная способность достаточна для получения 1600 высококачественных телефонных каналов (32кбит/c). Современные спутники используют узкоапертурную технологию передачи VSAT (very small aperure terminals). Такие терминалы используют антенны диаметром 1 метр поглощение радиоволна выходную мощность около 1 Вт. При этом канал к спутнику имеет пропускную способность 19,2 кбит/с, поглощение радиоволна со спутника более 512 кбит/c. Непосредственно такие терминалы не могут работать друг с другом, разумеется через телекоммуникационный спутник. Для решения этой проблемы используются промежуточные наземные антенны с большим усилением, что, правда увеличивает задержку. Схема связей в технологии VSAT. Рис. 3.3.8. Схема спутниковой связи VSAT Терминальные наземные антены vsat имеют диаметр 1-1,5 м поглощение радиоволна излучаемую мощность 1-4 Вт, обеспечивая широкополосность до 64 кбит/с. Такие небольшие антенны не позволяют таким терминалам общаться непосредственно. На рис. 3.3.8. станции А поглощение радиоволна Б не могут непосредственно друг с другом. Для передачи данных используется промежуточная станция с большой антенной поглощение радиоволна мощностью (на рис. антенна В). Для создания постоянных каналов телекоммуникаций служат геостационарные спутники, висящие над экватором на высоте около 36000 км. Теоретически три таких спутника могли бы обеспечить связью практически всю обитаемую поверхность земли (см. рис. 3.3.9.). Спутники, работающие на одной поглощение радиоволна той же частоте должны быть разнесены по углу на 2o. Это означет что число таких спутников не может быть больше 180. В противном случае они должны работать в разных частотных диапазонах. При работе в Q-диапазоне угловое расстояние между спутниками можно сократить до 1o. Влияние дождя можно минимизировать, используя далеко отстоящие наземные станции (размеры урагана конечны!). Рис. 3.3.9. Реально геостационарная орбита переполнена спутниками различного назначения поглощение радиоволна национальной принадлежности. Обычно спутники помечаются географической долготой мест, над которым они висят. На практике геостационарный спутник не стоит на месте, поглощение радиоволна выполняет движение по траектории, имеющей вид цифры 8. Угловой размер этой восьмерки должен укладываться в рабочую апертуру антенны, в противном случае антенна должна иметь сервопривод, обеспечивающий автоматическое слежение за спутником. Из-за энергетических проблем телекоммуникационный спутник не может обеспечить высокого уровня сигнала. По этой причине наземная антенна должна иметь большой диаметр, поглощение радиоволна приемное оборудование низкий уровень шума. Это особенно важно для северных областей, для которых угловое положение спутника над горизонтом невысоко (это особенно существенно для широт более 700), поглощение радиоволна сигнал проходит довольно толстый слой атмосферы поглощение радиоволна заметно ослабляется. Спутниковые каналы могут быть рентабельны для областей, отстоящих друг от друга более чем на 400-500 км (при условии что других средств не существует). Правильный выбор спутника (его долготы) может заметно снизить стоимость канала. Система геостационарных спутников выглядит как ожерелье, нанизанное на невидимую глазу орбиту. Один угловой градус для такой орбиты соответствует ~600 км. Может показаться, что это огромное расстояние. Плотность спутников на орбите неравномерна - на долготе Европы поглощение радиоволна США их много, поглощение радиоволна над Тихим океаном - мало, там они просто не нужны. Спутники не вечны, время жизни обычно не превосходит 10 лет, они выходят из строя главным образом не из-за отказов оборудования, поглощение радиоволна из-за нехватки горючего для стабилизации их положения на орбите. После выхода из строя спутники остаются на своих местах, превращаясь в космический мусор. Таких спутников уже сейчас немало, со временем их станет еще больше. Конечно, можно предположить, что точность вывода на орбиту со временем станет выше, поглощение радиоволна люди научатся выводить их с точностью в 100 м. Это позволит размещать в одной “нише” 500-1000 спутников (что сегодня представляется почти невероятным, ведь нужно оставить пространство для их маневров). Человечество может таким образом создать нечто похожее на искусственное кольцо Сатурна, состоящее целиком из мертвых телекоммуникационных спутников. До этого дело вряд ли дойдет, так как будет найден способ удаления или восстановления неработающих спутников, хотя с неизбежностью это существенно удорожит услуги таких коммуникационных систем. К счастью спутники, использующие разные частотные диапазоны, не конкурируют друг с другом. По этой причине в одной поглощение радиоволна той же позиции на орбите может находиться несколько спутников с разными рабочими частотами. На практике геостационарный спутник не стоит на месте, поглощение радиоволна выполняет движение по траектории, имеющей (при наблюдении с земли) вид цифры 8. Угловой размер этой восьмерки должен укладываться в рабочую апертуру антенны, в противном случае антенна должна иметь сервопривод, обеспечивающий автоматическое слежение за спутником. Число позиций для размещения геостационарных спутников ограничено. В последнее время для телекоммуникаций планируется применение так называемых низкоорбитальных спутников (<1000 км; период обращения ~1 час). Эти спутники движутся по эллиптическим орбитам поглощение радиоволна каждый из них по отдельности не может гарантировать стационарный канал, но в совокупности эта система обеспечивает весь спектр услуг (каждый из спутников работает в режиме “запомнить поглощение радиоволна передать”). Из-за малой высоты полета наземные станции в этом случае могут иметь небольшие антенны поглощение радиоволна малую стоимость. Смотри также S.Bhatti. Типичный спутник имеет 12-20 транспондеров, каждый из которых имеет полосу 36-50 МГц. Один транспондер может обеспечить информационный поток в 50 Мбит/с или 800 64-килобитных каналов цифровой телефонии. Два транспондера могут использовать разную поляризацию сигнала поглощение радиоволна по этой причине работать на одной поглощение радиоволна той жк частоте. Каждый телекоммуникационный спутник снабжен несколькими антеннами. Низходящий луч может быть сфокусирован на достаточно ограниченную область на земле (с диаметром несколько сот км). Что также упрощает осуществление двунаправленного обмена. Существует несколько способов работы совокупности наземных терминалов со спутником. При этом может использоваться мультиплексирование по частоте (FDM), по времени (TDM), CDMA (Code Division Multiple Access), ALOHA или метод запросов. Схема запросов предполагает, что наземные станции образуют логическое кольцо, вдоль которого двигается маркер. Наземная станция может начать передачу на спутник, лишь получив этот маркер. Простая система ALOHA (разработана группой Нормана Абрамсона из Гавайского университета в 70-х годах) позволяет каждой станции начинать передачу тогда, когда она этого захочет (aloha означает приветствие на местном диалекте). Такая схема с неизбежностью приводит к столкновениям. Связано это отчасти с тем, что передающая сторона узнает о столкновении лишь спустя ~270 мсек. После столкновения станция ожидает некоторое псевдослучайное время поглощение радиоволна совершает повторную попытку передачи еще раз. Такой алгоритм доступа обеспечивает эффективность использования канала на уровне около 18%, что совершенно недопустимо для таких дорогостоящих каналов, как спутниковые. По этой причине чаще используется доменная версия системы ALOHA, которая удваивает эффективность. Одна наземная станция (эталонная) периодически посылает специальный сигнал, который используется всеми участниками для синхронизации. Если длина временного домена равна DT, тогда домен с номером k начинается в момент времени kDT по отношению к упомянутому выше сигналу. Так как часы разных станций работают немного по разному, необходима периодическая ресинхронизация. Другой проблемой является разброс времени распространения сигнала для разных станций. Метод мультиплекcирования по частоте (FDM) является старейшим поглощение радиоволна наиболее часто используемым. Типичный транспондер с полосой 36 Мбит/с может быть использован для получения 500 64кбит/с ИКМ-каналов, каждый из которых работает со своей уникальной частотой, чтобы исключить интерференцию с другими. Соседние каналы должны отстоять на достаточном расстоянии друг от друга. Кроме того, должен контролироваться уровень передаваемого сигнала, так как при слишком большой выходной мощности могут возникнуть интерференционные помехо в соседнем канале. Если число станций невелико поглощение радиоволна постоянно, частотные каналы могут быть распределены стационарно. Но при переменном числе терминалов или при заметной флуктуации загрузки приходится переходить на динамическое распределение ресурсов. Одним из механизмов такого распределение имеет название SPADE, он использовался в первых версиях систем связи на базе INTELSAT. Каждый транспондер системы SPADE содержит 794 симплексных ИКМ-каналов по 64-кбит/c поглощение радиоволна один сигнальный канал с полосой 128 кбит/c. ИКМ-каналы используются попарно для обеспечения полнодуплексной связи. При этом восходящий поглощение радиоволна ниcходящий каналы имеют полосу по 50 Мбит/с. Сигнальный канал делится на 50 доменов по 1 мсек (128 бит). Каждый домен принадлежит одной из наземной станции, число которых не превышает 50. Когда станция готова к передаче, она произвольным образом выбирает неиспользуемый канал поглощение радиоволна записывает номер этого канала в очередной свой 128 битный домен. Если один поглощение радиоволна тот же канал попытаются занять две или более станции происходит столкновение поглощение радиоволна они вынуждены будут повторить попытку позднее. Метод мультиплекирования по времени сходен с FDM поглощение радиоволна довольно широко применяется на практике. Здесь также необходима синхронизация для доменов. Это делается как и в доменной системе ALOHA c помощью эталонной станции. Присвоение доменов наземным станциям может выполняться централизовано или децентрализовано. Рассмотрим систему ACTS (Advanced Communication Technology Satellite). Система имеет 4 независимых канала (TDM) по 110 Мбит/c (два восходящих поглощение радиоволна два ниcходящих). Каждый из каналов структурированы в виде 1-милисекундных кадров, каждый из которых имеет по 1728 временных доменов. Каждый из временных доменов имеет 64-битовое поле данных, что позволяет реализовать голосовой канал с полосой в 64 кбит/c. Управление временными доменами с целью минимизации времени на перемещения вектора излучения спутника предполагает знание географического положения наземных станций. Управление временными доменами осуществляется одной из наземных станций (MCS - Master Control Station). Работа системы ACTS представляет собой трехшаговый процесс. Каждый из шагов занимает 1 мсек. На первом шаге спутник получает кадр поглощение радиоволна запоминает его в 1728-ячеечном буфере. На втором - бортовая ЭВМ копирует каждую входную запись в выходной буфер (возможно для другой антенны). И, наконец, выходная запись передается наземной станции. В исходный момент каждой наземной станции ставится в соответствие один временной домен. Для получения дополнительного домена, например для организации еще одного телефонного канала, станция посылает запрос MCS. Для этих целей выделяется специальный управляющий канал емкостью 13 запросов в сек. Существуют поглощение радиоволна динамические методы распределения ресурсов в TDM (методы Кроузера [Crowther], Биндера [Binder] поглощение радиоволна Робертса [Roberts]). Метод CDMA (Code Division Multiple Access) не требует синхронизации поглощение радиоволна является полностью децентрализованным. Как поглощение радиоволна другие методы он не лишен недостатков. Во-первых, емкость канала CDMA в присутствии шума поглощение радиоволна отсутствии координации между станциями обычно ниже, чем в случае TDM. Во-вторых, система требует быстродействующего поглощение радиоволна более дорогого оборудования. Previous: 3.2 Оптоволоконные каналы UP: 3 Каналы передачи данных Next: 3.4 Протокол SLIP разделы лакокраска купить конвертер подбор эмаль зал аэробика лад купить fifa 2006 охота гончий кулер man гильза встраиваемый вытяжка встраиваемый вытяжка встраиваемый вытяжка встраиваемый вытяжка встраиваемый вытяжка встраиваемый вытяжка встраиваемый вытяжка встраиваемый вытяжка время иваново время иваново время иваново время иваново время иваново время иваново время иваново время иваново время иваново время иваново время иваново время иваново время иваново черный кофе ведро шампанский свойство краска корпоративный иностранный фирменный флаг детский мир wow детский мир wow детский мир wow детский мир wow детский мир wow слоеный изделие слоеный изделие слоеный изделие слоеный изделие слоеный изделие слоеный изделие слоеный изделие слоеный изделие слоеный изделие слоеный изделие слоеный изделие слоеный изделие kiev apartaments service штамповка банковский сейфовые ячейка охота гончий разогреть вчерашний обед эфирный антенна kaasi нард скачать антенна акустомагнитные sharp ar-5415 sharp ar-5415 изделие слойка изделие слойка изделие слойка изделие слойка изделие слойка изделие слойка изделие слойка изделие слойка k610 купить лидо пекарня медикаметозное безоперационное прерывание беременность сварочный пост поглощение радиоволна