Системы связи и их развитие

     1.5. IEEE 802.11

     На  сегодняшний день существуют следующие разновидности данного стандарта построения беспроводных локальных сетей IEEE 802.11 a/b/g Стандарт IEEE 802.11, принятый в1997 г., стал первым стандартом данного семейства. Он предусматривает использование диапазона час-тот 2,4 ГГц – 5 ГГц, а также технологии расширения спектра скачкообразной сменой частоты (Frequency Hopping Spread Spectrum или технологии расширения спектра по методу прямой последовательности. [Direct Sequence Spread Spectrum DSSS. Стандарт IEEE 802.11 обеспечивает пропускную способность до 2 Мбит/с в расчете на одну точку доступа. В стадии рассмотрения находятся такие стандарты как IEEE 802.11e/f/h/i/j/n.

     1.5.1. СТАНДАРТ IEEE 802.11a

     Стандарт IEEE 802.11 а предусматривает использование  нового, не требующего лицензирования частотного диапазона 5 ГГц и модуляции по методу ортогонального мультиплексирования с разделением частот [Orthogonal Frequency Domain Multiplexing [OFDM]). Применение этого стандарта позволяет увеличить скорость передачи в каждом канале с 11 Мбит/с до 54 Мбит/с. При этом одновременно может быть организовано до восьми непересекающихся каналов (или точек присутствия), а не три, как в диапазоне 2,4 ГГц. Продукты стандарта IEEE 802.11а (сетевые адаптеры NIC и точки доступа) не имеют обратной совместимости с продуктами стандартов 802.11 и 802.11b, так как они работают на разных частотах.

     1.5.2. СТАНДАРТ IEEE 802.11b

     Стандарт IEEE 802.11Ь был принят в 1999 г. в развитие принятого ранее стандарта IEEE 802.11. Он также предусматривает использование  диапазона частот 2,4 ГГц, но только с модуляцией DSSS. Данный стандарт обеспечивает пропускную способность до 11 Мбит/с в расчете на одну точку доступа.

     Продукты  стандарта IEEE 802.11b, поставляемые разными  изготовителями, тестируются на совместимость  и сертифицируются организацией Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA), которая в настоящее время больше известна под названием Wi-Fi Alliance. Совместимые беспроводные продукты, прошедшие испытания по программе "Альянса WH могут быть маркированы знаком Wi-Fi.

     В настоящее время ЕЕЕ 802.11b это самый  распространенный стандарт, на базе которого построено большинство беспроводных локальных сетей.

     1.5.3. СТАНДАРТ IEEE 802.11g

     Проект  стандарта IEEE 802.11g был утвержден  в октябре 2002 г. Этот стандарт предусматривает использование диапазона частот 2,4 ГГц, обеспечивая скорость передачи 54 Мбит/с и превосходя, таким образом, ныне действующий стандарт 802.11b. Кроме того, он гарантирует обратную совместимость со стандартом 802.11b. Обратная совместимость стандарта IEEE 802.11g может быть реализована в режиме модуляции DSSS, и тогда скорость передачи будет ограничена одиннадцатью мегабитами в секунду либо в режиме модуляции OFDM, при котором скорость составляет 54 Мбит/с. Таким образом, данный стандарт является наиболее приемлемым при построении беспроводных сетей.

     1.5.3.1. ФИЗИЧЕСКИЙ  УРОВЕНЬ ПРОТОКОЛА 802.11g

     Стандарт IEEE 802.11g является логическим развитием  стандарта 802.11b/b+ и предполагает передачу данных в том же частотном диапазоне, но с более высокими скоростями. Кроме того, стандарт 802.11g полностью совместим с 802.11b, то есть любое устройство 802.11g должно

     поддерживать  работу с устройствами 802.11b. Максимальная скорость передачи в стандарте 802.11g составляет 54 Мбит/с.

     При разработке стандарта 802.11g рассматривались  несколько конкурирующих технологий: метод ортогонального частотного разделения OFDM и метод двоичного пакетного  сверхточного кодирования PBCC.

     В протоколе 802.11g предусмотрена передача на скоростях 1, 2, 5,5, 6, 9, 11, 12, 18, 22, 24, 33, 36, 48 и 54 Мбит/с. Некоторые из данных скоростей являются обязательными, а некоторые – опциональными. Кроме того, одна и та же скорость может реализовываться при различной технологии кодирования. Ну и как уже отмечалось, протокол 802.11g включает в себя как подмножество протоколы 802.11b/b+.

     Технология  кодирования PBCC опционально может  использоваться на скоростях 5,5; 11; 22 и 33 Мбит/с. Вообще же в самом стандарте  обязательными являются скорости передачи 1; 2; 5,5; 6; 11; 12 и 24 Мбит/с, а более высокие скорости передачи (33, 36, 48 и 54 Мбит/с) — опциональными.

     Отметим, что для обязательных скоростей  в стандарте 802.11g используется только кодирование CCK и OFDM, а гибридное  кодирование и кодирование PBCC является опциональным.

     Для передачи на более высоких скоростях  используется квадратурная амплитудная  модуляция QAM (Quadrature Amplitude Modulation), при  которой информация кодируется за счет изменения фазы и амплитуды сигнала. В протоколе 802.11g используется модуляция 16-QAM и 64-QAM. В первом случае имеется 16 различных состояний сигнала, что позволяет закодировать 4 бита в одном символе. Во втором случае имеется уже 64 возможных состояний сигнала, что позволяет закодировать последовательность 6 бит в одном символе. Модуляция 16-QAM применяется на скоростях 24 и 36 Мбит/с, а модуляция 64-QAM — на скоростях 48 и 54 Мбит/с.

     Оптоволоконные системы  связи. Разновидности оптических кабелей связи.

     Оптический  кабель состоит из скрученных по определенной системе оптических волокон из кварцевого стекла (световодов), заключенных в общую защитную оболочку. При необходимости кабель может содержать силовые (упрочняющие) и демпфирующие элементы.

     Существующие  ОК по своему назначению могут быть классифицированы на три группы: магистральные, зоновые и городские. В отдельные группы выделяется подводные, объектовые и монтажные ОК.

     Магистральные ОК предназначаются для передачи информации на большие расстояния и значительное число каналов. Они должны обладать малыми затуханием и дисперсией и большой информационно-пропускной способностью. Используется одномодовое волокно с размерами сердцевины и оболочки 8/125 мкм. Длина волны 1,3...1,55 мкм.

     Зоновые ОК служат для организации многоканальной связи между областным центром и районами с дальностью связи до 250 км. Используются градиентные волокна с размерами 50/125 мкм. Длина волны 1,3 мкм.

     Городские ОК применяются в качестве соединительных между городскими АТС и узлами связи. Они рассчитаны на короткие расстояния (до |10 км) и большое число каналов. Волокна-градиентные (50/125 мкм). Длина волны 0,85 и 1,3 мкм. Эти линии, как правило, работают без промежуточных линейных регенераторов.

     Подводные ОК предназначаются для осуществления связи через большие водные преграды. Они должны обладать высокой механической прочностью на разрыв и иметь надежные влагостойкие покрытия. Для подводной связи также важно иметь малое затухание и большие длины регенерационных участков.

     Объектовые ОК служат для передачи информации внутри объекта. Сюда относятся учрежденческая и видеотелефонная связь, внутренняя сеть

     кабельного  телевидения, а также бортовые информационные системы подвижных объектов (самолет, корабль и др.).

     Монтажные ОК используются для внутри- и межблочного монтажа аппаратуры. Они выполняются в виде жгутов или плоских лент.

     Достоинства и недостатки оптических кабелей, и область их применения

     Наряду  с экономией цветных металлов, и в первую очередь меди, оптические кабели обладают следующими достоинствами:

• широкополосность, возможность передачи большого потока информации (несколько тысяч каналов);
• малые потери и соответственно большие длины трансляционных участков (30...70 и 100 км);
• малые габаритные размеры и масса (в 10 раз меньше, чем электрических кабелей);
• высокая защищенность от внешних воздействий и переходных помех;
• надежная техника безопасности (отсутствие искрения и короткого замыкания).

     К недостаткам оптических кабелей  можно отнести:

• подверженность волоконных световодов радиации, за счет которой появляются пятна затемнения, и возрастает затухание;
• водородная коррозия стекла, приводящая к микротрещинам световода и ухудшению его свойств.

     Достоинства и недостатки оптоволоконной связи. Достоинства открытых систем связи:

1. Более высокое отношение мощности принимаемого сигнала к излучаемой мощности при меньших апертурах антенн передатчика и приемника.
2. Лучшее пространственное разрешение при меньших апертурах антенн передатчика и преемника.
3. Очень малые габариты передающего и приемного модулей, используемых для связи на расстояния до 1 км.
4. Хорошая скрытность связи.
5. Освоение неиспользуемого участка спектра электромагнитных излучений.
6. Отсутствие необходимости получения разрешение на эксплуатацию системы связи.

     Недостатки  открытых систем связи:

1. Малая пригодность для радио вещания из-за высокой направленности лазерного пучка.
2. Высокая требуемая точность наведения антенн передатчика и приемника
3. Низкий КПД оптических излучателей
4. Сравнительно высокий уровень шума в приемнике, частично обусловленный квантовой природой процесса детектирования оптического сигнала
5. Влияние характеристик атмосферы на надежность связи
6. Возможность отказов аппаратуры.

     Достоинства направляющих систем связи:

1. Возможность получений световодов с малыми затуханием и дисперсией, что позволяет сделать большим расстояния между ретрансляторами (10 … 50 км).
2. Малый диаметр одноволоконного кабеля.
3. Допустимость изгиба световода под малыми радиусами.
4. Малая масса оптического кабеля при высокой информационной пропускной способности.
5. Низкая стоимость материала световода.
6. Возможность получения оптический кабелей, не обладающих электропроводностью и индуктивностью.
7. Пренебрежимо малые перекрестные помехи.
8. Высоко скрытость связи: ответвление сигнала возможно только при непосредственном подсоединении к отдельному волокну.
9. Гибкость в реализации требуемой полосы пропускания: световоды различных типов позволяет заменить элуктрические кабели в цифровых системах связи всех уровней иерархии.
10. Возможность постоянного усовершенствования системы связи.

     Недостатки  направляющих систем связи:

1. Трудность соединения (сращивания) оптичеких волокон
2. Необходимость прокладки дополнительных электропроводящих жил в оптическом кабеле для обеспечения электропитания динстационно управляемой аппаратуры
3. Чувствительность оптического волокна к воздействию воды при ее попадании в кабель
4. Чувствительность оптического волокна к воздействию ионизирующего излучения
5. Низкий КПД источников оптического излучения при ограниченной мощности излучения
6. Трудности реализации режима многостанционного (параллельного) доступа с помощью шины с временным разделением каналов
7. Высокий уровень шума в приемнике

     Направления развития и применения волоконной оптики

     Открылись широкие горизонты практического  применения ОК и волоконно-оптических систем передачи в таких отраслях народного хозяйства, как радиоэлектроника, информатика, связь, вычислительная техника, космос, медицина, голография, машиностроение, атомная энергетика и др. Волоконная оптика развивается по шести направлениям:

     1. многоканальные системы передачи  информации;

     2. кабельное телевидение;

     3. локальные вычислительные сети;

     4. датчики и системы сбора обработки и передачи информации;

     5. связь и телемеханика на высоковольтных  линиях;

     6. оборудование и монтаж мобильных  объектов.

     Многоканальные  ВОСП начинают широко использоваться на магистральных и зоновых сетях  связи страны, а также для устройства соединительных линий между городскими АТС. Объясняется это большой информационной способностью ОК и их высокой помехозащищенностью. Особенно эффективны и экономичны подводные оптические магистрали.

     Применение  оптических систем в кабельном телевидении обеспечивает высокое качество изображения и существенно расширяет возможности информационного обслуживания индивидуальных абонентов. В этом случае реализуется заказная система приема и предоставляется возможность абонентам получать на экране своих телевизоров изображения газетных полос, журнальных страниц и справочных данных из библиотеки и учебных центров.