Беспроводные каналы передачи данных

В результате проведенного анализа беспроводных стандартов и систем передачи данных установлено, что в настоящее время происходит увеличение пропускной способности каналов связи, а так же радиуса (дальности) действия. Причем данная тенденция наблюдается на следующих радиочастотных протоколах: Bluetooth, Wi-Fi, WiMAX, ZigBee, GPRS, WCDMA, В отличие от соединения с помощью микроволнового канала (радиорелейная и спутниковая передача данных), радиочастотные каналы передачи требуют гораздо меньших материальных вложений, как при развертывании, так и при дальнейшей эксплуатации. Беспроводная технология передачи данных имеет главное достоинство среди других систем передачи - это высокая мобильность, что является основополагающим фактором при организации канала связи на открытой местности в условиях сложного технологического процесса [89, 90].

С точки зрения оптимальности выбора с позиции экономичности, скорости передачи и радиуса действия среди перечисленных стандартов, наиболее удовлетворяющим решаемым для поставленных задач, будут беспроводные локальные сети (WirelessLocalAreaNetwork, WLAN) с использованием Wi-Fi.

Для передачи данных стандарты 802.11 используют безлицензионные частотные диапазоны 2,4 ГГц и 5 ГГц. Связь обеспечивается в радиусе 100- 300 метров от стандартной точки доступа на открытой местности. На сегодняшний день основными стандартами являются 802.11а, 802.11b и 802.1 lg и сертифицированный 802.1 In. Стандарт 802.1 In разработан для беспроводных сетей со скоростью передачи данных до 600 Мбит/с.

К преимуществам 802.1 In можно отнести:

  • - повышение пропускной способности беспроводных сетей WiFi до десяти раз, особенно в диапазоне 5 ГГц;
  • - повышение нагрузочной способности;
  • - расширение зоны уверенного приема за счет более эффективной антенной системы;
  • - возможность поэтапной модернизации существующих беспроводных сетей до уровня 802.1 In с одновременной работой устройств 802.1 la/b/g/n на переходном этапе.

Для увеличения радиуса действия канала передачи используется специальные внешние антенны. В данном случае под термином «внешняя» надо понимать не наружное ее расположение, а то, что антенна подключается взамен штатной, предусмотренной изготовителем на ПК или маршрутизаторе. С одной стороны, антенна не нарушает требований относительно эквивалентной изотропно-излучаемой мощности, а с другой - все-таки усиливает сигнал, но тоже не в привычном смысле понятия «усиление». В действительности усиления как такового не происходит, ведь антенна Wi-Fi является полностью пассивным устройством, которому неоткуда брать энергию для усиления.

Точечная антенна распространяет сигнал в пространстве равномерно и прямолинейно, его мощность одинакова в различных направлениях на одинаковом расстоянии от антенны. Но есть способ изменить мощность в зависимости от направления сигнала - с помощью изменения диаграммы направленности антенны. Именно такой эффект и служит основой для использования внешних антенн. Как и любое оборудование, антенна должна быть сертифицирована к применению.

Существуют следующие конструктивные разновидности антенн.

Секторные антенны, устанавливаются для излучения радиоволн в одном конкретном секторе. Как правило, последний имеет отклонение на кратное десяти количество градусов радиуса: 90°, 60°или 120°. Данные антенны хороши именно тем, что не создают помех для остальных секторов Wi-Fi сети. Расположены они преимущественно локально. Это один из наиболее распространенных типов антенн.

Антенны волнового канала представляют собой активный элемент (вибратор), соединенный с рефлектором (пассивный элемент) и несколькими директорами. Все перечисленные агрегаты антенны устанавливаются на одном элементе, так называемой «стреле».

Сегментно-параболические антенны служат для передачи радиосигнала на большие расстояния. Имеют очень высокую для подобных устройств частоту в 2400 МГц. Среди их особенностей - очень большое усиление, которое позволяет передавать тот же полезный сигнал на расстояние в десятки километров беспроводной сети. Данные антенны пока распространены мало по причине своей дороговизны и сложности обслуживания, однако их количество постоянно растет.

Панельные антенны - самые распространенные в мире передатчики Wi-Fi. Имеют небольшой размер. Главное их преимущество и заключается именно в размере - они крайне удобны при монтаже, поэтому сфера их применения обширна. Действуют на расстоянии до 10 км.

Таким образом, можно утверждать, что использование беспроводной передачи данных стандарта 802.1 In для связи КП и маршрутизатора (рисунок 5.1) вполне реализуемо на дистанциях до 2-5 км при использовании внешних антенн и оптимизированных настроек приемно-передающего оборудования.

На основании проведенного анализа также можно произвести выбор подходящих стандартов для сбора информации с датчиков. Как показывает практика для этого целесообразно использовать стандарт ШЕЕ 802.15/802.15.4 (BlueTooth)B силу его малого энергопотребления, надежности передачи данных и защиты информации (рисунок 5.1).

Технология Bluetooth (стандарт ШЕЕ 802.15) позволяет осуществлять передачу данных по радиоканалу на небольшие расстояния (10- 100 м) в нелицензируемом диапазоне частот 2,4 ГГц и соединять ПК, мобильные телефоны и другие устройства при отсутствии прямой видимости [90].

Технология Bluetooth поддерживает как соединения типа «точка-точка», так и «точка-много точек». Два или более использующих один и тот же канал устройства образуют пикосеть (piconet). Одно из устройств работает как основное (master), а остальные - как подчиненные (slave). В одной пикосети может быть до семи активных подчиненных устройств, при этом остальные подчиненные устройства находятся в состоянии «парковки», оставаясь синхронизированными с основным устройством. Взаимодействующиепикосети образуют «распределенную сеть» (scatternet).

Технология Bluetooth позволяет устройствам связываться, как только они появляются в зоне действия друг друга, причем устройства не требуют настройки, - они всегда включены и работают в фоновом режиме.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >