Беспроводные системы передачи данных

В настоящее время бурное развитие технологий беспроводных сетей открывает для бизнеса новые возможности по эффективной организации корпоративной сети предприятия. Преимущества беспроводных решений:

· низкая стоимость развертывания;

· мобильность, возможность демонтировать оборудование при переезде;

· безопасность, возможность шифрования трафика;

· надежная и качественная телефонная связь;

· высокоскоростной доступ к сети Интернет;

· независимость от кабельной инфраструктуры;

· простота подключения и использования.

Отсутствие проводов и, как следствие, привязки к какому-то конкретному месту всегда было значимо для мобильных пользователей, которым оперативный доступ к информации нужен постоянно, независимо от места их нахождения. Беспроводные сети эффективны, прежде всего, при передаче данных на расстояния до нескольких сот метров, и отличаются низкой стоимостью реализации. Ассортимент беспроводного сетевого оборудования может включать в себя беспроводные видеокамеры и прочие устройства. Развитие беспроводных систем доступа идет в трех основных направлениях. Это спутниковые системы, наземные СВЧ-системы и системы персональной сотовой связи, которые позволяют обеспечить доступ мобильных пользователей. Разумеется, каждое из этих средств имеет свои достоинства и недостатки .

Системы персональной сотовой связи

Доступ в сеть Интернет может быть организован посредством существующей системы сотовой связи с использованием аналоговых модемов (модемов для передачи по телефонным каналам) (рисунок 2). Так как каналы сотовой связи имеют достаточно узкую полосу частот, скорость передачи данных будет невелика (в процессе постепенного развития систем сотовой связи и усовершенствования технологий скорость передачи данных также постепенно росла от 9,6 Кбит/с до 19,2 Кбит/с). Определенного увеличения скорости передачи данных можно достичь за счет использования временно свободных каналов (по которым не ведутся телефонные разговоры).

Рисунок 2. Система передачи данных по каналам сотовой связи

Плюсы и минусы использования сотовой связи для доступа в сеть Интернет очевидны. Главное достоинство заключается в мобильности и возможности выхода в сеть Интернет из любого места, а не только из квартиры или офиса, которые с помощью кабеля привязаны к провайдеру. К недостаткам можно отнести достаточно высокую стоимость услуг сотовой связи, а также не стопроцентный охват территории компаниями сотовой связи и наличие зон неуверенной связи.

СВЧ-системы

По мере того, как увеличивалась потребность в расширении количества линий междугородней связи, разрабатывались системы, способные удовлетворить такие потребности. Одной из таких систем были радиорелейные линии, в которых в качестве носителя сигнала использовался не кабель, а радиоканал. Работая на сверхвысоких частотах (диапазон СВЧ) одна радиорелейная линия способна поддерживать работу тысяч телефонных каналов и нескольких телевизионных каналов одновременно. Использование данного диапазона частот приводит к необходимости размещать ретрансляторы на небольшом расстоянии друг от друга (до 30 километров) в пределах прямой видимости (сверхвысокочастотный сигнал не может завернуть за угол или перепрыгнуть даже через небольшую горку). Необходимость строить через определенное расстояние ретрансляционные вышки с антеннами делает данную технологию достаточно дорогой при организации связи на большое расстояние, но данная технология может найти свое применение, например, для организации фиксированного радиодоступа - высокоскоростной передачи данных между двумя зданиями (со скоростью от 2 Мбит/с и выше). Во многих случаях такое решение будет иметь меньшую стоимость по сравнению с прокладыванием между зданиями оптико-волоконного кабеля (например, в городах, где проложить кабель не всегда просто, или в том случае, когда эти здания разделяет река) .

В условиях недостатка частотного ресурса были созданы, успешно применяются и развиваются беспроводные системы фиксированного доступа, работающие в инфракрасной области (на основе ИК светодиодов и полупроводниковых лазеров). Они обеспечивают рабочую дальность от 300 м до 1-3 км при скорости передачи до 155 Мбит/с. Все основные недостатки этих систем (сравнительно высокая стоимость и некоторая зависимость от погодных условий и загрязнения оптики) с лихвой окупаются отсутствием необходимости получения разрешения на использование радиочастоты, а также быстротой и простотой монтажа. На следующим этапом развития систем фиксированного радиодоступа явилось создание таких протоколов обмена информацией между приемо-передатчиками, которые позволили организовать подключение многих объектов к одному (соединение "точка-многоточка"), что наиболее соответствует задачам организации доступа в Интернет (рисунок 3). Кроме того, были созданы различные механизмы (например, пакетная передача, работа на изменяющейся частоте), которые позволили увеличить пропускную способность, скорость передачи и эффективность использования частотного ресурса.

Рисунок 3 - Системы фиксированного радиодоступа

Обеспечивая среднюю скорость передачи данных, системы данного типа позволяют организовать канал передачи на достаточно большое расстояние. В то же время подверженность внешним помехам и зависимость от географических условий (обязательная необходимость прямой видимости) делают применение таких систем не всегда целесообразным.

Спутниковые системы

Для организации передачи данных используются и спутниковые системы. Причем варианты могут быть различными - от низкоскоростных индивидуальных каналов для отдельных пользователей до высокоскоростных каналов, одновременный доступ к которым может иметь большое количество пользователей (коллективный доступ). В первом случае может применяться двунаправленный канал (но это по карману только очень богатым организациям). Во втором случае спутник служит только для передачи нисходящего потока данных, поступающих из сети Интернет к пользователю (рисунок 4). Пользователю необходимо обязательно установить спутниковую антенну, СВЧ-ресивер и карту декодера прямо в персональный компьютер. Для организации восходящего потока данных (от пользователя в сеть Интернет) используется линия телефонной связи и модем.

Рисунок 4 - Спутниковая система

Спутник охватывает большую зону на поверхности Земли и является наиболее "широко охватывающей" технологией доступа в Интернет с географической точки зрения. Спутниковые системы доступа имеют не очень высокую скорость передачи данных (порядка 400 Кбит/с по направлению к пользователю) и работают не очень быстро. Представьте себе, что вы хотите загрузить какой-либо материал на экран вашего компьютера. Щелкнув на него мышью своего компьютера, вы подали сигнал запроса, который должен пройти по вашей телефонной линии, через провайдера и по обычному тракту в сети Интернет, а после ответа сигнал передается на спутник вверх и вниз, что в общей сложности составляет около 70 тысяч километров. Даже обладая скоростью света, данное средство доступа в Интернет остается достаточно медленным. Это особенно заметно при осуществлении двусторонней связи в режиме реального времени. Несмотря на широкую зону охвата, спутниковые системы имеют ряд недостатков, связанных, в частности, с необходимостью приобретения и настройки достаточно дорогостоящего оборудования. Впрочем, существует целый ряд экстремальных ситуаций, когда невозможно организовать доступ в сеть Интернет никаким другим образом, кроме как через спутник (простой пример - корабль, находящийся посреди океана).

Технология Wi-Fi - беспроводной аналог стандарта Ethernet, на основе которого сегодня построена большая часть офисных компьютерных сетей. Он был зарегистрирован в 1999 году и стал настоящим открытием для менеджеров, торговых агентов, сотрудников складов, основным рабочим инструментом которых является ноутбук или иной мобильный компьютер.

Wi-Fi - сокращение от английского Wireless Fidelity, обозначающее стандарт беспроводной (радио) связи, который объединяет несколько протоколов и имеет официальное наименование IEEE 802.11 (от Institute of Electrical and Electronic Engineers - международной организации, занимающейся разработкой стандартов в области электронных технологий). Самым известным и распространенным на сегодняшний день является протокол IEEE 802.11b (обычно под сокращением Wi-Fi подразумевают именно его), определяющий функционирование беспроводных сетей, в которых для передачи данных используется диапазон частот от 2,4 до 2.4835 Гигагерца и обеспечивается максимальная скорость 11 Мбит/сек. Максимальная дальность передачи сигнала в такой сети составляет 100 метров, однако на открытой местности она может достигать и больших значений (до 300-400 м).

Помимо 802.11b существуют еще беспроводной стандарт 802.11a, использующий частоту 5 ГГц и обеспечивающий максимальную скорость 54 Мбит/с, а также 802.11g, работающий на частоте 2,4 ГГц и тоже обеспечивающий 54 Мбит/с. Однако, из-за меньшей дальности, значительно большей вычислительной сложности алгоритмов и высокого энергопотребления эти технологии пока не получили большого распространения. Кроме того, в данное время ведется разработка стандарта 802.11n, который в обозримом будущем сможет обеспечить скорости до 320 Мбит/c.

Подобно традиционным проводным технологиям, Wi-Fi обеспечивает доступ к серверам, хранящим базы данных или программные приложения, позволяет выйти в Интернет, распечатывать файлы и т.д. Но при этом компьютер, с которого считывается информация, не нужно подключать к компьютерной розетке. Достаточно разместить его в радиусе 300 м от так называемой точки доступа (access point) - Wi-Fi-устройства, выполняющего примерно те же функции, что обычная офисная АТС. В этом случае информация будет передаваться посредством радиоволн в частотном диапазоне 2,4-2,483 ГГц.

Таким образом, Wi-Fi-технология позволяет решить три важных задачи:

· упростить общение с мобильным компьютером;

· обеспечить комфортные условия для работы деловым партнерам, пришедшим в офис со своим ноутбуком,

· создать локальную сеть в помещениях, где прокладка кабеля невозможна или чрезмерно дорога.

Кроме этого, само существование сети Wi-Fi - важный штрих к портрету фирмы. Он так же работает на ее корпоративный имидж, как кожаные кресла в переговорной и красиво изданные информационные буклеты.

Беспроводная технология может стать как основой IT-системы компании, так и дополнением к уже существующей кабельной сети.

Ядром беспроводной сети Wi-Fi является так называемая точка доступа (Access Point), которая подключается к какой-либо наземной сетевой инфраструктуре (например, офисной Ethernet-сети) и обеспечивает передачу радиосигнала. Обычно точка доступа состоит из приёмника, передатчика, интерфейса для подключения к проводной сети и программного обеспечения для обработки данных. После подключения вокруг точки доступа образуется территория радиусом 50-100 метров (её называют хот-спотом или зоной Wi-Fi), на которой можно пользоваться беспроводной сетью.

Для того чтобы подключиться к точке доступа и ощутить все достоинства беспроводной сети, обладателю ноутбука или другого мобильного устройства, оснащенного Wi-Fi адаптером, необходимо просто попасть в радиус её действия. Все действия по определению устройств и настройке сети большинством ОС производятся автоматически. Если пользователь попадает одновременно в несколько Wi-Fi зон, то происходит подключение к точке доступа, обеспечивающей самый мощный сигнал. Время от времени производится проверка наличия других точек доступа, и в случае, если сигнал от новой точки сильнее, устройство переподключается к ней, настраиваясь абсолютно прозрачно и незаметно для владельца

Одним из главных достоинств любой Wi-Fi сети является возможность доступа в Интернет для всех её пользователей, которая обеспечивается либо прямым подключением точки доступа к интернет-каналу, либо подключением к ней любого сервера, соединенного с Интернет В обоих случаях мобильному пользователю не нужно ничего самостоятельно настраивать - достаточно запустить браузер и набрать адрес какого-либо интернет-сайта.

Также несколько устройств с поддержкой Wi-Fi могут соединяться друг с другом напрямую (связь устройство - устройство), то есть без использования специальной точки доступа, образуя некое подобие локальной сети, в которой можно обмениваться файлами, но в этом случае ограничивается число видимых станций.

В случае с устройствами без встроенной поддержки Wi-Fi (например, с обычными домашними или офисными компьютерами) нужно будет приобрести специальную карту, поддерживающую этот стандарт. Сейчас ее средняя стоимость составляет около 30-50 долларов, а подключаться к компьютеру она может через стандартные интерфейсы (PCI, USB, PCMCIA и т.п.).

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Беспроводные системы передачи данных

Введение

В настоящее время широкое распространение в большинстве сфер общества получили системы беспроводной передачи данных.

Таким вниманием они обязаны:

· Низкой стоимостью

· Мобильностью

· Независимостью от кабельной инфраструктуры

· Высокоскоростным доступом к сети Интернет

· Простотой подключения и использования

Развитие беспроводных систем доступа идет в трех основных направлениях:

1. Спутниковые системы

2. Системы персональной сотовой связи

3. Наземные СВЧ-системы

Каждое из этих средств имеет свои преимущества и недостатки. Беспроводные сети эффективнее всего при передаче данных на расстояние нескольких сот метров.

1. Эволюция беспроводных сетей

Еще совсем недавно, мобильные телефоны были действительно телефонами, а не смартфонами как сейчас. Эти «древние» аппараты могли поддерживать минимальный набор функций, например, осуществлять только звонки и отправлять текстовые сообщения. Хорошо, что те дни уже позади и по всему миру стали активно проявлять перспективные беспроводные высокоскоростные сети передачи данных нового поколения, и некоторые вещи начинают казаться запутанными. Отметим для начала, что приставка «G» означает «поколение» (от англ. generation).

1.1 1G

История начинается с появления в 80-х годах прошлого столетия нескольких сетевых технологий: сочетания NMT и TACS в Европе и AMPS в США. Тройка NMT, TACS и AMPS считается первым поколением беспроводной сети 1G, потому, что именно эти технологии позволили мобильным телефонам, в том виде, в котором мы их сейчас видим, стать массовым продуктом. В те времена и в голову никому не приходила услуга передачи данных так как это были чисто аналоговые системы, придуманные и спроектированные исключительно для голосовых вызовов и некоторых других скромных возможностей. Так же скорость передачи данных была низкой и дорогостоящей.

1.2 2G

В начале 1990-х годов наблюдается подъем первых цифровых сотовых сетей, которые имели более высокое качество звука, повышенную производительность, большую защищенность и др. GSM начал свое развитие в Европе.

Второе поколение беспроводной сети 2G уже имело поддержку передачи коротких текстовых сообщений (SMS), а также технологию передачи данных (CSD - технология передачи данных, разработанная для мобильных телефонов стандарта GSM), которая позволяла передавать данные в цифровом виде. Все это позволило увеличить скорость передачи данных до 14,4 кбит/с.

1.3 2.5G

В 1997 году появился сервис GPRS. Его появление стало переломным моментом в истории беспроводной сотовой связи, потому что с его появлением существующие GSM-сети начали поддерживать непрерывную передачу данных. С использованием GPRS, вы можете осуществлять передачу данных только когда это необходимо. Скорость GPRS была больше скорости CSD и теоретически достигала 171,2 кбит/с, а операторы получили возможность взымать плату не за время на линии, а за трафик.

Скачок популярности GPRS за такое короткое время объясняется тем что, люди стали активно проверять свои почтовые ящики. Когда технология GPRS уже была на рынке, Международный союз электросвязи (ITU) опубликовал новый стандарт - IMT-2000 утверждающий спецификации 3G. Главным в этой истории является то, что 3G устройства должны обеспечивать скорость передачи данных до 2 Мбит/с для стационарных терминалов и 384 кбит/с для беспроводных сетей, что было не под силу GPRS. Таким образом, GPRS застрял между поколениями, 2G - которое он превосходил, и 3G - до которого не дотягивал.

1.4 3G, 3.5G, 3.75G

В 2003 году в Северной Америке впервые был предоставлен стандарт EDGE. Этот стандарт позволял операторам GSM-сетей выжать дополнительные соки из 2.5G сетей, не вкладывая большие деньги в модернизацию оборудования. С помощью мобильного телефона, поддерживающего EDGE, абоненты могли получать скорость, в два раза превышающую GPRS, что вполне неплохо для того времени.

В 2004 году GSM-операторы Северной Америки поддержали EDGE. Это произошло из-за появления сильного соперника CDMA2000. Он обеспечивает скорость передачи данных чуть большую скорости GPRS. Большинство других GSM-операторов рассматривали в качестве следующего шага развития технологию UMTS, поэтому предпочли либо пропустить внедрение EDGE. Однако, как показала практика, высокая стоимость и объём работ по внедрению UMTS заставили некоторых европейских операторов пересмотреть свой взгляд на EDGE как на целесообразный.

Спустя некоторое время, беспроводные сети CDMA2000 получили обновление 1x EV-DO Rel.0. Обновление позволило увеличить входящую скорость до 2,4 Мбит/с и исходящую скорость до 153 кбит/с. Таким образом, мы получили 3.5G.

Переходное поколение 3.5G представлено стандартом HSDPA.

Для сотовых сетей сегодня существует несколько протоколов, увеличивающих скорость передачи данных. Однако фактически ни один из них не способен экономить ресурсы мобильной сети, что делает такой трафик дорогим и неэффективным. Задуманный ведущими производителями инфраструктурного оборудования мобильной связи протокол HSDPA призван повысить производительность сети именно за счет более эффективного использования радиоканала, в частности сокращением задержек при передаче пакетов. Технология HSDPA не несет в себе ничего нового, но изменяет представление пользователя о мобильных сетях передачи данных третьего поколения.

HSDPA (англ. High-Speed Downlink Packet Access - высокоскоростная пакетная передача данных от базовой станции к мобильному телефону) - стандарт мобильной связи, рассматривается специалистами как один из переходных этапов миграции к технологиям мобильной связи четвертого поколения (4G). Максимальная теоретическая скорость передачи данных по стандарту составляет 14,4 Мбит/сек., практическая достижимая в существующих сетях - около 3 Мбит/сек.

1.5 4G

Также, как и 3G ITU взяла под свой контроль 4G, привязав его к спецификации IMT-Advanced. Спецификация устанавливает скорость входящих данных в 1 Гбит/с для стационарных терминалов и 100 Мбит/с для мобильных аппаратов. Это действительно огромные скорости, которые могут обогнать даже прямое подключение к широкополосному каналу.

Ни один коммерческий стандарт не соответствует этим спецификациям, но так сложилось, что технологии WiMAX и LTE, считаются 4G технологиями, но это верно лишь отчасти, так как они оба используют новые, чрезвычайно эффективные схемы мультиплексирования, и в них обоих отсутствует канал для передачи голоса. Мы можем с уверенность утверждать, что 100% их пропускной способности используется для услуг передачи данных.

Как показала практика, WiMAX и LTE потерпели неудачу в скорости передачи данных. Теоретически значения скорости находятся на уровне 40 Мбит/с и 100 Мбит/с, а практически, реальные скорости коммерческих сетей не превышают 4 Мбит/с и 30 Мбит/с соответственно. Данный факт не удовлетворяет высоким требованиям IMT-Advanced. Лишь обновление стандартов до WiMAX Release 2 и LTE-Advanced смогли достичь этих скоростей.

1.6 5G

Ещё далеко не во всех крупных городах развёрнуты сети четвёртого поколения LTE, а телекоммуникационные компании уже вовсю строят планы в отношении сервисов пятого поколения (5G). К примеру, японская NTT DoCoMo полагает, что запуск таких сетей станет возможен в 2020 году: по сравнению с LTE они обеспечат стократное увеличение скорости передачи данных и тысячекратный рост пропускной способности.

Исследователи из Технического университета Чалмерса (Швеция) рассказали, какие инфраструктурные изменения могут потребоваться при внедрении 5G-технологий.

Для начала немного статистики. В 2012 году количество сотовых абонентов -- владельцев смартфонов составляло 1,2 млрд. К 2018-му их число, по прогнозам, вырастет до 4,5 млрд. Мобильный трафик в период между первыми кварталами 2012-го и 2013-го увеличился вдвое, а к концу 2018-го подскочит ещё в 12 раз.

Понятно, что рост числа мобильных устройств с веб-подключением приведёт к резкому повышению нагрузки на каналы передачи данных и породит потребность в увеличении скорости. Решением проблемы как раз и должны стать сети 5G.

Исследователи выделяют пять основных направлений в сценарии развития систем связи следующего поколения. Это многократное увеличение скорости по сравнению с 4G/LTE, возможность предоставления качественных услуг даже в самых густонаселённых районах, поддержание стабильной связи с большим количеством устройств с веб-подключением (речь идёт об «Интернете вещей»), высокое качество сервисов для конечных пользователей и минимальные задержки.

В начале года Еврокомиссия выделила €50 млн на исследования, касающиеся мобильной связи пятого поколения. Гранты предоставляются научным организациям и учёным, занимающимся технологиями коммуникаций. К примеру, участники проекта METIS (Mobile and wireless communications Enablers for the Twenty-twenty Information Society), в котором задействован Технический университет Чалмерса, получили €16 млн.

В METIS уже определены основные требования, которым должны удовлетворять 5G-сети:

1. Рост скорости передачи данных в 10-100 раз в расчёте на абонента -- до 1-10 Гбит/с.

2. Рост потребляемого трафика в 1 000 раз -- до 500 Гб на пользователя в месяц.

3. Увеличение количества подключённых устройств в 10-100 раз.

4. Десятикратное увеличение времени автономной работы устройств с небольшим энергопотреблением, таких как сенсоры.

5. Сокращение времени реакции систем до 5 мс и менее.

6. Сохранение прежних стоимости эксплуатации и энергетических затрат.

Одним из предлагаемых способов решения обозначенных проблем называется установка небольших маломощных базовых станций в домах, на фонарях уличного освещения и даже на автомобилях и общественном транспорте. Это позволит сократить расстояние между передатчиком информации и конечным пользователем и, следовательно, повысит эффективность работы основных базовых станций и увеличит скорость передачи данных.

Кроме того, уплотнение инфраструктуры базовых станций уменьшит интенсивность излучения и улучшит энергетическую эффективность всех без исключения устройств за счёт снижения мощности сигнала.

По сути, говорят исследователи, сети пятого поколения создадут основу для интеллектуального сообщества, в котором люди и устройства смогут обмениваться данными в любом месте и в любое время.

2. Классификация беспроводных технологий

Существуют различные способы классификации беспроводных технологий

2.1 По дальности действия

Рисунок 1 - классификация беспроводных технологий по дальности действия

Персональные беспроводные сети

Беспроводные персональные сети(WPAN)-сети, используемые для связи различных устройств. Радиус действия WPAN может достигать нескольких метров.

Локальные беспроводные сети(WLAN)

В такой сети передача данных осуществляется через радиоэфир. Наиболее распространенные представители такой сети - это Wi-Fi и WiMAX.

Глобальные беспроводные сети(WWAN)

WWAN отличается от WLAN тем, что в них используются технологии сотовой связи, такие как GSP и GPRS.

Сети масштаба города(WMAN)

Такие сети предоставляет широкополосный доступ к сети через радиоканал.

По топологии

Сети «точка-точка»

Сеть из точки в точку - самый простой вид компьютерной сети, при котором два компьютера связываются через коммуникационное оборудование.

Сети «точка-многоточка»

Такие сети используются для объединения трех и более объектов.

2.2 По области применения

2.2.1 Корпоративные сети

Корпоративная сеть передачи данных - это система, обеспечивающая передачу информации между различными объектами, которые используются в системе корпорации. Они создаются компаниями для собственных нужд.

2.2.2 Операторские сети

Операторскими сетями называются такие сети, которые создаются операторами связи для возмездного оказания услуг.

3. Наиболее распространенные беспроводные сети передачи данных

3.1 Bluetooth

Самым ярким примером беспроводных персональных сетей является Bluetooth. Он обеспечивает передачу данных между персональными устройствами, такими как ноутбуки, смартфоны, планшетные компьютеры и т.д.

Bluetooth - спецификация сетей WPAN. Являясь беспроводной персональной сетью, Bluetooth связывает в одно целое личные устройства (ноутбуки, мобильные телефоны, мышки, наушники, GPS адаптеры и т.д.). Работает в диапазоне частот 2.4 ГГц, расстояние в зависимости от класса сети может составлять от одного до ста метров.

Версии Bloetooth:

· Bluetooth 1.0, 1.1, 1.2, 2.0, 2.1. Эти спецификации являются устаревшими и не встраиваются в новые устройства. Интерес представляют другие, более современные варианты.

· Bluetooth 2.1 + EDR (Enhanced Data Rate). Скорость передачи данных до 2.1 МБит/c.

· Bluetooth 3.0 + HS (High Speed). Включает в себя две подсистемы - для высокой скорости (теоретический максимум 24 МБит/c) и для низкого энергопотребления (до 3 Мбит/с). Переключение происходит автоматически в зависимости от потребностей.

· Bluetooth 4.0. Добавлена спецификация Bluetooth low energy (с низким энергопотреблением). Предназначена для небольших сенсоров (например, в обуви, тренажерах), время работы от батарейки у таких может достигать нескольких лет. Пиковая скорость передачи до 1 Мбит/c.

Разные устройства могут поддерживать всевозможные расширения протокола, которые называются профилями. Пользователю наибольший интерес представляют следующие профили:

· A2DP (Advanced Audio Distribution Profile). Предназначен для передачи стереозвука (например в наушники). Есть версия для приемника и передатчика. Устройства с A2DP могут поддерживать всевозможные кодеки, например MP3, AAC и т.д.

· File Transfer Profile (FTP_profile). Передача файлов, просмотр списка директории.

· HID (Human Interface Device Profile). Поддержка устройств ввода - мышки, клавиатуры, джойстики. Требует меньше энергии.

3.1.1 Принцип действия

Принцип действия Bluetooth основан на использовании радиоволн. Радиосвязь Bluetooth осуществляется в диапазоне 2,4-2,4835 ГГц(ISM-диапазон). В Bluetooth применяется метод расширения спектра со скачкообразной перестройкой частоты(FHSS).

Согласно алгоритму FHSS, в Bluetooth несущая частота сигнала скачкообразно меняется 1600 раз в секунду. Последовательность переключения между частотами известна только передатчику и приёмнику, которые каждые 625 микросекунд синхронно перестраиваются с одной несущей частоты на другую. Таким образом, если рядом работают несколько пар приёмник-передатчик, то они не мешают друг другу. Этот алгоритм является также составной частью системы защиты конфиденциальности передаваемой информации: переход происходит по псевдослучайному алгоритму и определяется отдельно для каждого соединения.

Протокол Bluetooth поддерживает не только соединение «точка-точка», но и «точка-многоточка»

3.1.2 Преимущества

Bluetooth не требует прямой видимости между устройствами для синхронизации. Это означает, что устройства не обязательно должны быть обращены друг к другу, и также можно осуществлять передачу, когда оба устройства находятся в отдельных комнатах. Тот факт, что эта технология не требует проводов и кабелей сделало ее столь популярной. Максимальная дальность, передачи через Bluetooth составляет 100 метров, но этот диапазон, не одинаков для всех соединений Bluetooth. Это зависит от характеристики устройства и его версии.

Одно из главных преимуществ Bluetooth является его простота в использовании. Любой может понять, как настроить соединение и синхронизацию двух устройств. Кроме того, технология абсолютно бесплатна для использования. В версии Bluetooth 2.0 появилась поддержка multi-cast, то есть одновременная отправка данных на несколько устройств.Шанс на вмешательство других беспроводных сетей в сети Bluetooth очень низка. Это из-за малой мощности беспроводных сигналов и скачкообразной перестройки частоты. Bluetooth работает в том же частотном диапазоне, что и Wi-Fi 2.4 Ггц. В некоторых, очень редких случаях соединения могут конфликтовать друг с другом.

3.1.3 Недостатки

Главным недостатком Bluetooth является низкая степень защиты. Сейчас существует множество хакерских программ - шпионов, позволяющих влезть к Вам в устройство если в нем включен Bluetooth.Износ батареи в течение одной передачи через Bluetooth не значительна, но есть некоторые люди, которые оставляют Bluetooth включенным в своих устройствах. Это неизбежно, значительно снижает срок службы батареи.

3.2 Wi-Fi

Wi-Fi - беспроводные сети на базе стандарта IEEE 802.11.

Рисунок 3 - логотип Wi-Fi

Стандарты Wi-Fi:

1. IEEE 802.11b - описывает более быстрые скорости передачи и вводит больше технологических ограничений. Этот стандарт широко продвигался со стороны WECA (Wireless Ethernet Compatibility Alliance) и изначально назывался Wi-Fi. Используются частотные каналы в спектре 2.4GHz. Ратифицирован в 1999 году. Используемая радиочастотная технология: DSSS. Максимальные скорости передачи данных в канале: 1, 2, 5.5, 11 Mbps

2. IEEE 802.11a - описывает значительно более высокие скорости передачи чем 11b. Используются частотные каналы в спектре 5GHz. Используемая радиочастотная технология: OFDM.Протокол Не совместим с 802.11b. Ратифицирован в 1999 году. Максимальные скорости передачи данных в канале: 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 Mbps.

3. IEEE 802.11g - описывает скорости передачи данных эквивалентные 11а. Используются частотные каналы в спектре 2.4GHz. Протокол совместим с 11b. Ратифицирован в 2003 году. Используемые радиочастотные технологии: DSSS и OFDM. Максимальные скорости передачи данных в канале: 1, 2, 5.5, 11 Mbps на DSSS и 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 Mbps на OFDM.

4. IEEE 802.11n - самый передовой коммерческий Wi-Fi стандарт, на данный момент. Используются частотные каналы в спектрах 2.4GHz и 5GHz. Совместим с 11b/11a/11g. Хотя рекомендуется строить сети с ориентацией только на 11n, так как требуется конфигурирование специальных защитных режимов при необходимости обратной совместимости с устаревшими стандартами. Это ведет к большому приросту сигнальной информации и существенному снижению доступной полезной производительности радиоинтерфейса. Собственно, даже один клиент 11g или 11b потребует специальной настройки всей сети и мгновенной ее существенной деградации в части аггрегированной производительности. Сам стандарт 802.11n вышел 11 сентября 2009 года. Поддерживаются частотные каналы шириной 20MHz и 40MHz (2x20MHz). Используемая радиочастотная технология: OFDM.

3.2.1 Принцип работы Wi-Fi

Обычно схема Wi-Fi сети содержит минимум минимум одного клиента и одну точку доступа. Также в режиме точка-точка, когда не используется точка доступа, а клиенты напрямую соединяются сетевыми адаптерами, возможно подключение двух клиентов. На скоости 0,1 Мбит/с точка доступа передаёт свой идентификатор сети с помощью специальных сигнальных пакетов каждые 100 миллисекунд. Поэтому 0,1 Мбит/с -- наименьшая скорость передачи данных для Wi-Fi. Зная идентификатор сети, клиент может выяснить, возможно ли подключение к данной точке доступа. При попадании в зону действия двух точек доступа с идентичными идентификаторами сети приёмник может выбирать между ними на основании данных об уровне сигнала.

3.2.2 Преимущества

Возможность развернуть сеть без прокладки кабеля, что уменьшает стоимость развёртывания и расширения сети. Беспроводными сетями обслуживаются места, где нельзя проложить кабель

Позволяет иметь доступ к сети мобильным устройствам.

Широкое распространение на рынке. Гарантия совместимости оборудования благодаря обязательной сертификации оборудования данной марки.

Мобильность.

В Wi-Fi зоне в сеть Интернет могут выходить несколько пользователей с портативных устройств и компьютеров.

Излучение от устройств, использующих Wi-Fi, в момент передачи данных в 10 раз меньше излучения сотового телефона.

3.2.3 Недостатки

В диапазоне 2,4 ГГц работает множество устройств, поддерживающих другие виды беспроводных сетей, которые ухудшают электромагнитную совместимость.

Стандарт шифрования WEP может быть относительно легко взломан даже при правильной конфигурации (из-за слабой стойкости алгоритма). Существует шифрование WPA(2), но в режиме точка-точка стандарт предписывает лишь реализовать скорость 11 Мбит/сек (802.11b). Шифрование WPA(2) недоступно, только легковзламываемый WEP.

3.3 WiMAX

Телекоммуникационная технология, основанная на стандарте IEEE 802.16, который еще называют Wireless MAN.

3.3.1 Принцип действия

WiMAX сети состоят из нескольких частей- базовых и абонентских станций, а также оборудования, которое связывает базовые станции.

Базовые и абонентские станции связываются с использованием радиоволн в диапазоне 1,5-11 ГГц. Обмен данными может происходить со скоростью 70 Мбит/с.

Базовые станции связываются соединениями прямой видимости на частоте 10-66 ГГц, а скорость обмена данными достигает 120Мбит/с.

3.3.2 Преимущества

Технологии WiMAX помогут организовать беспроводной доступ на всей территории населенных пунктов, способствуя решению проблемы "последней мили", а также сокращению финансовых затрат на новые подключения. Если сейчас подключение одного объекта может длиться до нескольких месяцев, то с решениями на базе WiMAX этот процесс сократится до нескольких часов или дней. Экономия на организации, прокладке и эксплуатации структурированных кабельных сетей (СКС), а также скорость установки и подключения оборудования позволят заметно сократить инвестиции в телеком-инфраструктуру. Технологии WiMAX предусматривают не только передачу голоса, но и любых данных, в том числе организацию видеоконференций, доступ в интернет, корпоративные сети и базы данных. Проблемой в использовании технологии WiMAX является достаточно низкая защищенность информации, передаваемой по радиоканалам. Сейчас этот вопрос решается производителями соответствующего оборудования. Тем не менее, технология WiMAX может широко использоваться при организации корпоративных сетей передачи данных.

3.3.3 Недостатки

Погодные условия и другие беспроводные системы могут помешать нормальному функционированию радиодоступа, для работы могут быть использованы совершенно разные диапазоны частот, скорость передачи данных быстро падает с увеличением расстояния между базовой станцией и клиентским оборудованием, аппаратура требовательна к электропитанию и потребляет довольно большую мощность.

3.4 GPRS

3.4.1 Принцип работы

При использовании GPRS информация собирается в пакеты и передается через голосовые каналы, которые не используются в данный момент. Приоритет передачи (голосовой трафик или передача данных) выбирает оператор связи.

3.4.2 Преимущества и недостатки

Преимуществами GPRS являются возможность подключения к интернету, находясь в любой точке планеты, где есть сотовая связь, высокая скорость передачи данных, позволяющая быстро организовывать соединения с Сетью Интернет и работать с комфортом, компактность и мобильность.

Недостатками GPRS являются чересчур высокая стоимость одного Мб информации и самая низкая скорость доступа.

Заключение

беспроводный сеть связь

В настоящее время беспроводные системы передачи данных являются неотъемлемой частью жизни каждого человека. Беспроводные сети совершенствуются с каждым годом все быстрее и быстрее, технические характеристики систем улучшаются в разы.

Улучшение беспроводных систем передачи данных может спровоцировать развитие таких технологий, как облачные накопители. Если скорость обмена данными будет очень высокая, может исчезнуть необходимость в жестких накопителях.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Исследование и анализ беспроводных сетей передачи данных. Беспроводная связь технологии wi–fi. Технология ближней беспроводной радиосвязи bluetooth. Пропускная способность беспроводных сетей. Алгоритмы альтернативной маршрутизации в беспроводных сетях.

курсовая работа , добавлен 19.01.2015


История появления сотовой связи, ее принцип действия и функции. Принцип работы Wi-Fi - торговой марки Wi-Fi Alliance для беспроводных сетей на базе стандарта IEEE 802.11. Функциональная схема сети сотовой подвижной связи. Преимущества и недостатки сети.

реферат , добавлен 15.05.2015


Общие понятия о беспроводных локальных сетях, изучение их характеристик и основных классификаций. Применение беспроводных линий связи. Преимущества беспроводных коммуникаций. Диапазоны электромагнитного спектра, распространение электромагнитных волн.

курсовая работа , добавлен 18.06.2014


Характеристика современного состояния цифровых широкополосных сетей передачи данных, особенности их применения для передачи телеметрической информации от специальных объектов. Принципы построения и расчета сетей с использованием технологий Wi-Fi и WiMax.

дипломная работа , добавлен 01.06.2010


Принцип действия беспроводных сетей и устройств, их уязвимость и основные угрозы. Средства защиты информации беспроводных сетей; режимы WEP, WPA и WPA-PSK. Настройка безопасности в сети при использовании систем обнаружения вторжения на примере Kismet.

курсовая работа , добавлен 28.12.2017


Перспективы мобильности беспроводных сетей связи. Диапазон частот радиосвязи. Возможности и ограничения телевизионных каналов. Расчет принимаемого антенной сигнала. Многоканальные системы радиосвязи. Структурные схемы радиопередатчика и приемника.

презентация , добавлен 20.10.2014


Изучение особенностей беспроводных сетей, предоставление услуг связи вне зависимости от места и времени. Процесс использования оптического спектра широкого диапазона как среды для передачи информации в закрытых беспроводных коммуникационных системах.

статья , добавлен 28.01.2016


Понятие сетей передачи данных, их виды и классификация. Оптико-волоконные и волоконно-коаксиальные сети. Использование витой пары и абонентских телефонных проводов для передачи данных. Спутниковые системы доступа. Сети персональной сотовой связи.

реферат , добавлен 15.01.2015


Понятие беспроводной связи, организация доступа к сети связи, к интернету. Классификация беспроводных сетей: спутниковые сотовые модемы, инфракрасные каналы, радиорелейная связь, Bluetooth. WI-FI - технология передачи данных по радиоканалу, преимущества.

реферат , добавлен 06.06.2012


Что такое ТСР? Принцип построения транкинговых сетей. Услуги сетей тракинговой связи. Технология Bluetooth - как способ беспроводной передачи информации. Некоторые аспекты практического применения технологии Bluetooth. Анализ беспроводных технологий.

Развитие стандартов и систем передачи данных идет по двум основным направлениям:

• - увеличение пропускной способности каналов связи;
• - радиус (дальность) действия СПД.

Существуют следующие способы беспроводной передачи информации между мобильными устройствами:

• - по инфракрасному каналу (Протокол IrDA (Infrared Data Assotiation));
• - по радиоканалу (Протоколы: Bluetooth, Wi-Fi, WiMAX, ZigBee, Wireless USB, GPRS, EDGE, WCDMA),
• - соединение с помощью микроволнового канала (радиорелейная и спутниковая передача данных).

В настоящее время передача по инфракрасному каналу практически прекратила использоваться вследствие недостаточной степень мобильности и проблем преодоления препятствий; радиорелейные и спутниковые системы служат для организации магистральных каналов связи, поэтому для создания систем управления и информационной поддержки небольших предприятий с распределенной инфраструктурой имеет смысл использовать технологии беспроводной радиосвязи.

С точки зрения радиуса (дальности) действия, все беспроводные сети передачи данных делятся на:

• 1. беспроводные персональные сети (Wireless Personal Area Network, WPAN), которые работают с протоколами Bluetooth, WirelessUSB, ZigBee;
• 2. беспроводные локальные сети (Wireless Local Area Network, WLAN), используют Wi-Fi;
• 3. беспроводные сети масштаба города (Wireless Metropolitan Area Network, Wireless MAN), или сети широкополосного беспроводного доступа (Broadband Wireless Access, BWA), в настоящее время работают на WiMAX;
• 4. беспроводные глобальные сети (Wireless Wide Area Network, WWAN), это сети беспроводной передачи данных на базе радиорелейных, сотовых и спутниковых технологий.

Соотношение между радиусом действия и скоростью передачи данных для разных протоколов представлено на рисунке 14 .

Рис. 14.

В то же время можно выделить следующие основные разновидности беспроводных сетей связи, используемых для обслуживания мобильных абонентов:

• - персональные сети;
• - временно создаваемые сети произвольной структуры;
• - локальные сети беспроводного доступа;
• - беспроводные наземные радиорелейные магистрали;
• - сотовые сети;
• - глобальные спутниковые сети;
• - гибридные гетерогенные сети разной конфигурации.

Беспроводные персональные сети (Wireless Personal Area

Network, WPAN) имеют малый радиус действия (до 10-15 м), обычно реализуют связи внутри помещений, а также взаимодействие компонентов аппаратных устройств.

Самой первой технологией передачи данных в пределах персональной зоны является IrDA - технология передачи данных в инфракрасном диапазоне, стандарт IrDA был разработан еще в 1993 году. Порт IrDA позволяет устанавливать связь на коротком расстоянии в режиме точка-точка. Стандарт не предусматривает создание локальной сети на основе ИК-излучения, поскольку сетевые интерфейсы сложны и требуют большой мощности, а здесь целью являлось низкое потребление и экономичность. Интерфейс использует узкий ИК-диапазон с малой мощностью потребления, что позволяет создать недорогую аппаратуру. К основным недостаткам беспроводного обмена информацией по инфракрасным каналам относятся недостаточная степень мобильности и проблема препятствий .

Более современной реализацией WPAN является протокол Bluetooth. Для установления беспроводного соединения по протоколу Bluetooth прямая видимость между устройствами не требуется, в отличие от инфракрасной связи.

Технология Bluetooth (стандарт IEEE 802.15) позволяет осуществлять передачу данных и голоса 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.

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. Взаимодействующие пикосети образуют «распределенную сеть» (scatternet).

В каждой пикосети действует только одно основное устройство, однако подчиненные устройства могут входить в различные пикосети. Кроме того, основное устройство одной пикосети может являться подчиненным в другой (рисунок 15) .

Рис. 15. Пикосеть с подчиненными устройствами: а) с одним подчиненным устройством; б) с несколькими; в) распределенная сеть

Технология Bluetooth предназначена для устранения кабельных соединений между компьютерами, периферийными устройствами и другими электронными устройствами. Также технология 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. В отличие от IrDA, устройства Bluetooth могут работать сквозь препятствия, не требуя прямой видимости. Недостатком технологии является узкая полоса пропускания радиоканалов, что не позволяет обеспечить большую скорость передачи данных.

ZigBee - WPAN технология, работающая на стандарте IEEE 802.15.4. Данная технология была разработана с целью обеспечения более дешевого и менее энергоемкого решения по сравнению с другими WPAN-технологиями, в частности с Bluetooth. Протокол ZigBee предназначен для использования в системах сбора данных и управления. Он обладает малым энергопотреблением, надежностью передачи данных и защиты информации.

ZigBee может активироваться (то есть переходить от спящего режима к активному) за 15 миллисекунд или меньше, задержка отклика устройства может быть очень низкой, особенно по сравнению с Bluetooth, для которого задержка, образующаяся при переходе от спящего режима к активному, обычно достигает трёх секунд. Так как

ZigBee большую часть времени находится в спящем режиме, уровень потребления энергии может быть очень низким, благодаря чему достигается длительная работа от батарей.

За стандартом ZigBee закреплены 27 каналов в трех частотных диапазонах - 2,4 ГГц (16 каналов), 915 МГц (10 каналов) и 868 МГц (1 канал). Максимальная скорость передачи данных для этих эфирных диапазонов составляет, соответственно, 250 кбит/с, 40 кбит/с и 20 кбит/с.

Особенность ZigBee заключается в том, что она предназначена для реализации не только простых соединений "точка-точка" и "звезда", но и сложных сетей с топологиями "дерево" и "ячеистая сеть", способных поддерживать ретрансляцию и поиск эффективного маршрута передачи данных. Сети ZigBee являются самоорганизующимися и самовосстанавливающимися.

Преимуществами технологии является то, что хотя ZigBee- оборудование не может обеспечить передачу данных на расстояние свыше 70-80 метров, оно может использовать в качестве туннеля для трафика каналы устройств Wi-Fi или Bluetooth, если они находятся в зоне видимости. Что касается энергопотребления, то, теоретически, одной небольшой батарейки должно хватать для поддержания работоспособности ZigBee- оборудования в течение нескольких месяцев и даже лет.

Среди прочих достоинств стандарта следует упомянуть хорошую масштабируемость, возможность самовосстановления в случае сбоев и простоту настройки.

Низкая пропускная способность и маленький радиус действия не позволяют применять сети ZigBee для трансляции мультимедийной информации или для связи между собой удаленных объектов.

Стандарт ШЕЕ 802.11 является базовым стандартом для построения беспроводных локальных сетей (Wireless Local Network - WLAN). Стандарт IEEE 802.11 имеет ряд спецификаций с буквенными индексами a, b, с, d, е, g, h, i, j, k, 1, m, n, o, p, q, r, s, u, v, w. Термин WiFi был введен организацией Wi-Fi Alliance для обозначения продуктов серии стандарта 802.11b, однако сегодня он применяется к любому стандарту из семейства 802.11. 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 недавно 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 802.11 a/b/g/n на переходном этапе.

Недостатки 802.1 In:

• - исключительно широкополосный сигнал потенциально может создать помехи работе других беспроводных устройств - особенно в перегруженном диапазоне 2,4 ГГц;
• - усложнение антенных систем приводит к увеличению габаритов устройств;
• - увеличение числа передатчиков приведет к уменьшению времени работы от батарей портативных устройств;
• - существенное увеличение производительности беспроводных сетей доступно только в диапазоне 5 ГГц.

Во всех стандартах 802.11 предусмотрено три вида организации беспроводных сетей (рисунок 16) :

• - режим Peer-to-Peer ("точка-точка") или режим IBSS (Independent Basic Service Set);
• - режим Access Point (точка доступа) или режим BSS (Basic Service Set);
• - режим ESS (Extended Service Set), объединяет сети BSS.

Развитие протоколов Wi-Fi идет по нескольким направлениям. В

ближайшее время не только будет увеличена пропускная способность (стандарт 802.1 In), но и усовершенствованы протоколы, определяющие механизмы реализации качества (Quality of Service, QoS), повышенную безопасность и т.п.

Городские радиосети до недавнего времени стандарта не имели, и каждый производитель предлагал свою технологию передачи данных. В настоящее время, основанная на стандарте IEEE 802.16-2004 технология WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access), начинает играть ключевую роль в создании сетей Wireless MAN. На базе WiMAX возможна реализация альтернативного беспроводного решения проблемы «последней мили» для широкополосного подключения к Интернету.

Начальный вариант стандарта 802.16 работал в полосе частот 10-66 ГГц и обеспечивал соединение только в пределах прямой видимости. Расширение стандарта 802.16а работает на более низких частотах 2-11 ГГц, дальность действия до 50 км, расширенные возможности работы вне прямой видимости позволяют улучшить качество покрытия обслуживаемой зоны, максимальная скорость передачи данных на сектор базовой станции: до 70 Мбит/с.

Рис. 16.

Поскольку WiMAX используются в качестве стандарта беспроводного широкополосного доступа (Broadband Wireless Access, BWA), то технологию WiMAX также обозначают как BWA 802.16.

На данный момент актуальным является разработка возможности организации роуминга между разными базовыми станциями

• 802.16, чтобы сделать эту связь аналогом мобильной. Есть уже и специальная группа 802.16е, занимающаяся организацией роуминга между различными сетями, чтобы устройство могло переходить из беспроводной сети 802.1 lb в сеть 802.16 или даже из проводной сети 802.11 в
• 802.16.

Место технологии WiMAX в общей структуре сетей передачи данных хорошо иллюстрирует рисунок 17 .

Рис. 17.

Стандарты сотовой связи, относящейся к WWAN, принято делить на поколения: 1G, 2G 3G и т.д. Стандарты первого поколения (1G) были аналоговыми, и первый революционный скачок был совершен при переходе на цифровые стандарты второго поколения, среди которых следует выделить два главных направления - TDMA и CDMA.

Говоря о втором поколении, прежде всего следует сказать о GSM (Global Standard for Mobile Communications) - глобальном стандарте для мобильной сотовой связи с разделением канала по принципу TDMA (Time Division Multiple Access), подразумевающему множественный доступ с разделением по времени. При этом способе использования радиочастот в одном частотном слоте находится несколько абонентов, а разные абоненты применяют разные временные слоты для передачи. Одним из основных недостатков таких сетей является низкая скорость передачи (9600 бит/с).

Возможности мобильного доступа в Интернет были значительно расширены с переходом на использование технологии GPRS (General Packet Radio Service - пакетная передача данных по радиосетям). Средняя скорость передачи данных при использовании GPRS примерно 48 кбит/с. GPRS подходит для приложений, основанных на протоколе (Wireless Application Protocol -WAP).

Разветвившись на этапе второго поколения, технологии сотовой связи пришли к единому протоколу WCDMA - стандарту третьего поколения, лежащего в основе сетей UMTS (Universal Mobile Telecommunications System).

UMTS способна предоставить скорость передачи данных 2 Мбит/с, но это возможно только для неподвижного пользователя. Пешеходы могут обмениваться данными со скоростью 384 Кбит/с, а пользователи, находящиеся в движущемся транспорте, - 144 Кбит/с.

Главным отличием WCDMA от GSM является то, что стандарт использует широкие диапазоны частот, в которых передается шумоподобный код, содержащий данные для всех абонентов.

4.3 Разработка структурной схемы интеллектуальной системы удаленного (беспроводного) мониторинга и управления опытным образцом зернохранилища с горизонтальными силосами инновационного типа

Структурная схема интеллектуальной удаленной (беспроводной) системы мониторинга и управления технологическим процессом хранения зерна в зернохранилище с горизонтальными силосами инновационного типа представлена на рисунке 18. Измерительные датчики Sensor 1 - Sensor N производят сбор информации о состоянии технологического процесса и технологического оборудования. Данные с датчиков, поступающие по аналоговым и цифровым интерфейсам в зависимости от типа первичного преобразователя, анализируются программируемым логическим контролером ПЛК160 (PLC) производства компании ОВЕН. Данный тип контроллера выбран исходя из соображений требуемой вычислительной мощности, наличия достаточного количества и типов интерфейсов, а так же надежности и эксплуатационных характеристик.

На основании анализа данных с датчиков по разработанному алгоритму ПЛК вырабатывает сигналы регулирования и управления на исполнительные устройства Device 1 - Device N для поддержания технологического процесса в пределах установленных норм и реагирования на обнаруженные системой диагностики критические (аварийные) состояния технологического оборудования.

Для удаленного контроля над зернохранилищем в системе используется архитектура сети передачи данных с доступом в интернет по стандарту 3G. Данный стандарт выбран из-за наиболее развитой сети покрытия как в Северо-Казахстанской области, так и Казахстане в целом.

Управление сетью передачи данных реализовано на маршрутизаторе tp-link wrl043nd с предустановленным дистрибутивом OpenWRT на ядре GNU/Linux. Это позволяет создать систему для решения конкретной задачи по мониторингу и управлению зернохранилищем.

Puc. 18. Структурная схема интеллектуальной системы удаленного мониторинга и управления процессом хранения зерна в зернохранилище с горизонтальными силосами инновационного типа

В частности в системе реализовано видеонаблюдение за объектом при помощи IP-камер Motion detection/IP cam 1 - IP cam N. Для этого в составе OpenWRT использовано ПО Motion - мощная бесплатная программа для обнаружения движения по камере. Данное ПО позволяет отслеживать движение в кадре и при его обнаружении включать запись на сетевое хранилище Data Base или производить посылку снимков обнаруженного объекта через интернет.

Доступ к PLC организован через протокол Modbus - открытого коммуникационного протокола, основанного на архитектуре ведущий- ведомый (master-slave). Используется для передачи данных через последовательные линии связи RS-485, RS-422, RS-232. Способ реализации протокола Modbus-RTU выполнен при помощи shell-скрипта и обвязки в виде j s-кода.

Так же посредством сети Ethernet и Web-камер Photogrammetry/lP cam 1 - IP cam N реализована система бесконтактных измерений на основе фотограмметрических методов.

Текущие данные контроля через дискретные промежутки времени передаются на удаленный сервер в сети интернет, где аккумулируются в базе данных и доступны для просмотра и мониторинга пользователем. В случае возникновения критической ситуации (нарушение производственного процесса, срабатывание охранной сигнализации и т.д.) данные по тревоге доставляются пользователю в виде push- уведомлений.

Находясь непосредственно вблизи объекта, пользователь User получает доступ к накопленным данным и системам управления зернохранилищем через беспроводное соединение по Wi-Fi. Для этого на базе ядра OpenWRT развернут веб сервер Lighttpd и РНР5 с базами данных SQLite3.

Для сохранения конфиденциальности данных и предотвращения несанкционированного доступа в сети Wi-Fi необходимо использовать современный алгоритм шифрования AES/CCMP - алгоритм, основанный на AES256 с дополнительными проверками и защитой. Кроме того при работе с Internet предусмотрено использование протокола HTTPS - расширение протокола HTTP, поддерживающее шифрование. Данные «упаковываются» в криптографический протокол SSL или TLS.

Удаленный сервер, находящийся на хостинге в сети интернет, контролирует прием данных через строго определенные промежутки времени и если через указанный промежуток времени данные не поступают, сервер генерирует тревожное push-уведомление для клиента. Таким образом, обеспечивается контроль за исправностью системы безопасности, и электроснабжения объекта.

Выводы по четвертому разделу:

• 1. Основываясь на проведенном обзоре, мы пришли к выводу о целесообразности применения беспроводных технологий при разработке и внедрении интеллектуальных систем удаленного мониторинга и управления на предприятиях АПК и, в частности, для совершенствования технологии хранения зерна в зернохранилищах с горизонтальными силосами инновационного типа.
• 2. В ходе проведения исследований разработана структурная схема интеллектуальной системы удаленного мониторинга и управления процессом хранения зерна в зернохранилище с горизонтальными силосами инновационного типа. Описание структурной схемы содержит конкретные технические решения и рекомендации по применению беспроводных технологий. Определены функциональные задачи основных узлов интеллектуальной системы.

Электроника лежит в основе практически всей коммуникации. Все началось с изобретения телеграфа в 1845 году, за ним в 1876 году последовал телефон. Связь постоянно совершенствовалась, а прогресс в электронике, который произошел совсем недавно, заложил новый этап в развитие коммуникаций. Сегодня беспроводная связь вышла на новый уровень и уверенно заняла доминирующую часть рынка связи. И ожидается новый рост сектора беспроводной коммуникации благодаря развивающейся сотовой инфраструктуре, а также современным технологиям, таким как . В данной статье мы рассмотрим наиболее перспективные технологии на ближайшее время.

Состояние 4G

4G в переводе с английского означает долговременную эволюцию (Long Term Evolution (LTE). LTE – это технология OFDM, которая на сегодняшний день является доминирующей структурой сотовой системы связи. Системы 2G и 3G все еще существуют, хотя внедрение 4G началась в 2011 – 2012 годах. Сегодня LTE в основном реализуется крупнейшими операторами в США, Азии и Европе. Его развертывание еще не завершено. LTE получила огромную популярность у владельцев смартфонов, так как высокая скорость передачи данных открыла такие возможности, как потоковая передача видео для эффективного просмотра фильмов. Тем не менее, все не так идеально.

Хотя LTE обещал скорость загрузки до 100 Мбит / с, это не было достигнуто на практике. Скорости до 40 или 50 Мбит / с могут быть достигнуты, но только при особых условиях. При минимальном количестве подключений и минимальном траффике такие скорости очень редко могут достигаться. Наиболее вероятные скорости передачи данных находятся в диапазонах 10 – 15 Мбит / с. В пиковые часы скорость проседает до нескольких Мбит / с. Конечно, это не делает реализацию 4G провальной затеей, это означает, что пока его потенциал реализован не полностью.

Одной из причин, почему 4G не обеспечивает заявленную скорость – слишком большое количество потребителей. При слишком интенсивном его использовании скорость передачи данных существенно снижается.

Однако, существует надежда, что это удастся исправить. Большинство операторов, предоставляющих услуги 4G, еще не реализовали технологию LTE-Advanced, усовершенствование, которое обещает повысить скорость передачи информации. LTE-Advanced использует «объединение несущих» (carrier aggregation (CA)) для увеличения скорости. «Объединение несущих» подразумевает объединение стандартной полосы пропускания LTE до 20 МГц в 40 МГц, 80 МГц или 100 МГц части, для повышения пропускной способности. LTE-Advanced также имеет конфигурацию MIMO 8 x 8. Поддержка этой функции открывает потенциал для увеличения скорости обмена данными до 1 Гбит/с.

LTE-CA известно еще как LTE-Advanced Pro или 4.5G LTE. Эти сочетания технологий определенны группой разработки стандартов 3GPP в версии 13. Она включает в себя агрегацию операторов, а также лицензионный доступ с поддержкой (LAA), метод, который использует LTE в нелицензированном Wi-Fi-спектре 5 ГГц. Он также развертывает агрегацию каналов LTE-Wi-Fi (LWA) и двойное подключение, позволяя смартфону «разговаривать» одновременно с узлом небольшой точки доступа, и точкой доступа Wi-Fi. В данной реализации слишком много деталей, которые мы не будем рассматривать, но общая цель — продлить срок службы LTE за счет снижения задержки и увеличения скорости передачи данных до 1 Гбит / с.

Но это не все. LTE сможет обеспечить более высокую производительность, так как операторы начинают упрощать свою стратегию небольшими ячейками, обеспечивая более высокую скорость передачи данных для большего числа абонентов. Маленькие ячейки — это просто миниатюрные сотовые базовые станции, которые могут быть установлены где угодно для заполнения пробелов охвата макроячейки, добавляя, где это необходимо, производительность.

Еще одним способом повышения производительности является использование Wi-Fi. Этот метод обеспечивает быструю загрузку в ближайшую точку доступа Wi-Fi, когда она доступна. Лишь несколько операторов сделали это доступным, но большинство из них рассматривают усовершенствование LTE под названием LTE-U (U для нелицензионного (unlicensed)). Это метод, аналогичный LAA, который использует нелицензированный диапазон 5 ГГц для быстрой загрузки, когда сеть не может справиться с нагрузкой. Это создает конфликт спектра с последней , которая использует диапазон 5 ГГц. Для реализации этого были разработаны определенные компромиссы.

Как мы видим, потенциал 4G все еще не раскрыт до конца. В ближайшие годы будут внедрены все или большинство из перечисленных усовершенствований. Стоит отметить и то, что производители смартфонов также внесут изменение в аппаратное или программное обеспечения для усовершенствования работы LTE. Данные улучшение, скорее всего, произойдут тогда, когда начнется массовое внедрение стандарта 5G.

Открытие 5G

Как такового 5G пока нет. Так, что громкие заявление об «абсолютно новом стандарте способном изменить подход к беспроводной передаче информации» пока рано. Хотя, некоторые поставщики интернет услуг уже начинают споры, кто же первым внедрит стандарт 5G. Но стоит вспомнить спор недавних лет о 4G. Ведь реального 4G (LTE-A) еще нет. Тем не менее, работа над 5G идет полным ходом.

«Проект партнерства третьего поколения» (3GPP) работает над стандартом 5G, который, как ожидается, будет внедрен в ближайшие годы. Международный союз электросвязи (ITU), который будет «благословлять» и администрировать стандарт, заявляет, что окончательно 5G должен стать доступен к 2020 году. Тем не менее, некоторые ранние версии стандарта 5G все же будут появляться в конкурентной борьбе провайдеров. Некоторые требования 5G появятся уже в 2017 – 2018 годах в той или иной формах. Полное внедрение 5G будет задачей далеко не из легких. Такая система будет одной из самых сложных, если не самой сложной, из беспроводных сетей. Полное ее развертывание ожидается к 2022 году.

Основанием внедрения 5G является преодоление ограничений 4G и добавление возможностей для новых приложений. Ограничения 4G — это в основном пропускная способность абонента и ограниченные скорости передачи данных. Сети сотовой связи уже перешли от голосовых технологий к центрам данных, но необходимы дальнейшие улучшения производительности в будущем.

Более того, ожидается бум новых приложений. К ним относят видео HD 4K, виртуальную реальность, интернет вещей (IoT), а также использование структуры «машина-машина» (М2М). Многие по-прежнему прогнозируют от 20 до 50 миллиардов устройств онлайн, многие из которых будут подключаться к сети интернет через сотовую связь. В то время, как большинство устройств IoT и M2M работают на низких скоростях передачи данных, то для работы с потоковыми данными (видео) необходима высокая скорость интернет. Другими потенциальными приложениями, которые будут использовать стандарт 5G, могут стать умные города и средства связи для обеспечения безопасности автомобильного транспорта.

5G, вероятно, будет более революционным, чем эволюционным. Это будет связано с созданием новой сетевой архитектуры, которая будет накладываться на сеть 4G. Новая сеть будет использовать распределенные мелкие ячейки с волоконным или миллиметровым обратным каналом, а также будет экономной, энергонезависимой и легко масштабируемой. Кроме того, в сетях 5G будет больше программного, чем аппаратного обеспечения. Также будет использоваться программная сеть (SDN), виртуализацию сетевых функций (NFV), методы самоорганизующейся сети (SON).

Также имеется еще несколько ключевых особенностей:

• Использование миллиметровых волн. В первых версиях 5G могут использоваться полосы в 3,5 ГГц и 5 ГГц. Также рассматриваются варианты частот от 14 ГГц до 79 ГГц. Окончательный вариант пока выбран не был, однако FCC заявляет, что выбор буден сделан в ближайшее время. Тестирование ведется на частотах 24, 28, 37 и 73 ГГц.
• Рассматриваются новые схемы модуляции. Большинство из них – это некоторые вариант OFDM. Две или более схем могут быть определены в стандарте для различных приложений.
• Несколько входов с несколькими выходами (MIMO) будут включены в некоторую форму для расширения диапазона, скорости передачи данных и надежности связи.
• Антенны будут иметь фазированные решетки с адаптивным формированием луча и управлением.
• Более низкая латентность — главная цель. Менее 5 мс задано, но менее 1 мс является целью.
• Скорости передачи данных от 1 Гбит / с до 10 Гбит / с ожидаются в полосах пропускания 500 МГц или 1 ГГц.
• Микросхемы будут изготавливаться из арсенида галлия, кремния-германия и некоторых КМОП.

Одной из самых больших проблем во внедрении 5G ожидается интеграция данного стандарта в мобильные телефоны. В современных смартфонах и так полным-полно различных передатчиков и приемников, а с 5G они станут еще сложнее. Нужна ли такая интеграция?

Путь развития Wi-Fi

Наряду с сотовой связью находится одна из наиболее популярных беспроводных сетей – Wi-Fi. Как и , Wi-Fi является одной из наших любимых «утилит». Мы рассчитываем на подключение к сети Wi-Fi практически в любом месте, и в большинстве случаев мы получаем доступ. Как и большинство популярных беспроводных технологий, он постоянно находится в стадии разработки. Последняя выпущенная версия называется 802.11ac и обеспечивает скорость до 1,3 Гбит / с в нелицензированной полосе частот 5 ГГц. Также идет поиск приложений для стандарта 802.11ad со сверхвысокой частотой 60 ГГц (57-64 ГГц). Это проверенная и экономически эффективная технология, но кому нужны скорости от 3 до 7 Гбит / с на расстоянии до 10 метров?

На данный момент существует несколько проектов развития стандарта 802.11. Вот несколько из основных:

• 11af — это версия Wi-Fi в белых полосах телевизионного диапазона (54 до 695 МГц). Данные передаются в локальных полосах пропускания 6- (или 8) МГц, которые не заняты. Возможна скорость передачи данных до 26 Мбит/с. Иногда его называют White-Fi, а главная привлекательность 11af заключается в том, что возможный радиус действия на низких частотах составляет много километров и отсутствие прямой видимости (NLOS) (работа только на открытых площадях). Эта версия Wi-Fi еще не используется, но имеет потенциал для приложений IoT.
• 11ah — обозначенный как HaLow, является еще одним вариантом Wi-Fi, который использует нелицензированный диапазон ISM 902-928 МГц. Это маломощная низкоскоростная (сотни кбит / с) служба с дальностью до километра. Целью является применение в IoT.
• 11ax — 11ax — это обновление до 11ac. Его можно использовать в диапазонах 2,4 и 5 ГГц, но, скорее всего, он будет работать в полосе частот 5 ГГц исключительно для использования полосы пропускания 80 или 160 МГц. Ожидается, что наряду с 4 x 4 MIMO и OFDA / OFDMA, ожидается пиковая скорость передачи данных до 10 Гбит / с. Окончательной ратификации не будет до 2019 года, хотя предварительные версии, вероятно, будут полными.
• 11ay — это расширение стандарта 11ad. Он будет использовать полосу частот 60 ГГц, а целью является, по меньшей мере, скорость передачи данных 20 Гбит / с. Еще одна цель — расширить дальность до 100 метров, чтобы иметь больше приложений, таких как обратный трафик для других услуг. Выход этого стандарта не ожидается в 2017 году.

Беспроводные сети для IoT и М2М

Беспроводная связь, безусловно, является будущим интернет вещей (IoT) и межмашинных связей (Machine-to-Machine, M2M). Хотя проводные решения тоже не исключаются, но стремление к беспроводной связи все же является предпочтительней.

Типичным для устройств интернет вещей является небольшое расстояние действия, малая потребляемая мощность, небольшая скорость обмена данными, питания от аккумулятора или батареи с датчиком, как показано на рисунке ниже:

Альтернативой может стать какой-то удаленный исполнительный механизм, как показано на рисунке ниже:

Или же возможна комбинация этих двух устройств. Оба, как правило, подключаются к интернету через беспроводной шлюз, но также могут подключаться и через смартфон. Соединение со шлюзом также беспроводное. Вопрос в другом, какой беспроводной стандарт будет использоваться?

Очевидным выбором становится Wi-Fi, так как трудно представить себе место, где его нет. Но для некоторых приложений он будет излишен, а для некоторых слишком энергоемок. Bluetooth – еще один неплохой вариант, особенно его версия с низким энергопотреблением (BLE). Новые дополнения к сети и шлюзу Bluetooth делают его еще более привлекательным. ZigBee — еще одна готовая и ожидающая альтернатива, и не забываем о Z-Wave. Так же есть несколько вариантов 802.15.4, например 6LoWPAN.

Добавьте к ним новейшие варианты, являющиеся частью энергоэффективных сетей дальнего радиуса действия (Low Power Wide Area Networks (LPWAN)). Эти новые беспроводные варианты предлагают сетевые соединения большей дальности, что обычно невозможно при использовании традиционных технологий, упомянутых выше. Большинство из них работают в нелицензируемом спектре ниже 1 ГГц. Некоторые из новейших конкурентов для приложений IoT:

• LoRa — изобретение Semtech и поддерживается Link Labs. Эта технология использует линейную частотную модуляцию (ЛЧМ) при низкой скорости передачи данных, чтобы получить диапазон до 2-15 км.
• Sigfox — французская разработка, использующая ультра узкополосную схему модуляции при низкой скорости передачи данных для отправки коротких сообщений.
• Weightless – использует телевизионные белые пространства с методами когнитивного радио для более длинных диапазонов и скорости передачи данных до 16 Мбит / с.
• Nwave — это похоже на Sigfox, но на данный момент нам не удалось собрать достаточно информации.
• Ingenu — в отличие от других, этот использует диапазон 2,4 ГГц и уникальную схему множественного доступа с произвольной фазой.
• Halow — это 802.11ah Wi-Fi, описан выше.
• White-Fi — это 802.11af, описан выше.

Cellular определенно является альтернативой IoT, поскольку является основой межмашинных связей (М2М) уже более 10 лет. Межмашинные связи используют в основном 2G и 3G беспроводные модули для мониторинга удаленных машин. В то время, как 2G (GSM) в конечном счете будет постепенно сокращаться, 3G все еще будет «жить».

Теперь доступен новый стандарт: LTE. В частности, он называется LTE-M и использует сокращенную версию LTE в полосе пропускания 1,4 МГц. Другая версия NB-LTE-M использует полосу пропускания 200 кГц для работы с более низкой скоростью. Все эти варианты смогут использовать существующие сети LTE с обновленным программным обеспечением. Модули и чипы для LTE-M уже доступны, как и на устройствах Sequans Communications.

Одна из самых больших проблем интернет вещей – отсутствие единого стандарта. И в ближайшее время, скорее всего, он не появится. Возможно, в будущем, появится несколько стандартов, только как скоро?

Беспроводные технологии служат для передачи информации на расстояние между двумя и более точками, не требуя связи их проводами. Для передачи информации может использоваться инфракрасное излучение, радиоволны, оптическое или лазерное излучение.

В настоящее время существует множество беспроводных технологий, наиболее часто известных пользователям по их маркетинговым названиям, таким как Wi-Fi, WiMAX, Bluetooth. Каждая технология обладает определёнными характеристиками, которые определяют её область применения.

Существуют различные подходы к классификации беспроводных технологий.

Классификация по дальности действия:

• Беспроводные персональные сети WPAN (Wireless Personal Area Networks). К этим сетям относятся Bluetooth.
• Беспроводные локальные сети WLAN (Wireless Local Area Networks). К этим сетям относятся сети стандарта Wi-Fi.
• Беспроводные сети масштаба города WMAN (Wireless Metropolitan Area Networks). Примеры технологий - WiMAX.

Классификация по применени ю :

• Корпоративные (ведомственные) беспроводные сети — создаваемые компаниями для собственных нужд.
• Операторские беспроводные сети - создаваемые операторами связи для возмездного оказания услуг.

Кратким, но ёмким способом классификации может служить одновременное отображение двух наиболее существенных характеристик беспроводных технологий на двух осях: максимальная скорость передачи информации и максимальное расстояние.

Краткий обзор самых популярных технологий беспроводной передачи данных

Wi- Fi

Разработан консорциумом Wi-Fi Alliance на базе стандартов IEEE 802.11, «Wi-Fi» - торговая марка «Wi-Fi Alliance». Название технологии - Wireless-Fidelity («беспроводная точность») по аналогии с Hi-Fi.

В начале использования установка Wireless LAN рекомендовалась там, где развертывание кабельной системы было невозможно или экономически нецелесообразно. В настоящий момент во многих организациях используется Wi-Fi, так как при определенных условиях скорость работы сети уже превышает 100 Мбит/сек. Пользователи могут перемещаться между точками доступа по территории покрытия сети Wi-Fi.

Мобильные устройства (КПК, смартфоны, PSP и ноутбуки), оснащенные клиентскими Wi-Fi приёмо-передающими устройствами, могут подключаться к локальной сети и получать доступ в Интернет через точки доступа или хот-споты.

История

Wi-Fi был создан в 1991 году NCR Corporation/AT&T (впоследствии - Lucent Technologies и Agere Systems) в Ньивегейн, Нидерланды. Продукты, предназначавшиеся изначально для систем кассового обслуживания, были выведены на рынок под маркой WaveLAN и обеспечивали скорость передачи данных от 1 до 2 Мбит/с. Создатель Wi-Fi - Вик Хейз (Vic Hayes ) работал в команде, участвовавшей в разработке стандартов IEEE 802.11b, IEEE_802.11a и IEEE_802.11g. Стандарт IEEE 802.11n был утверждён 11 сентября 2009 года. Его применение позволяет повысить скорость передачи данных практически вчетверо по сравнению с устройствами стандартов 802.11g (максимальная скорость которых равна 54 МБит/с), при условии использования в режиме 802.11n с другими устройствами 802.11n. Теоретически 802.11n способен обеспечить скорость передачи данных до 480 Мбит/с.

Bluetooth

Bluetooth - производственная спецификация беспроводных персональных сетей (англ. Wireless personal area network, WPAN ).

Спецификация Bluetooth была разработана группой Bluetooth Special Interest Group, которая была основана в 1998 году. В неё вошли компании Ericsson, IBM, Intel, Toshiba и Nokia. Впоследствии Bluetooth SIG и IEEE достигли соглашения, на основе которого спецификация Bluetooth стала частью стандарта IEEE 802.15.1 (дата опубликования - 14 июня 2002 года). Работы по созданию Bluetooth компания Ericsson Mobile Communication начала в 1994 году. Первоначально эта технология была приспособлена под потребности системы FLYWAY в функциональном интерфейсе между путешественниками и системой.

Радиус действия Bluetooth может достигать 100 метров.

WiMAX (англ. Worldwide I nteroperability for Microwave Access ) - телекоммуникационная технология, разработанная с целью предоставления универсальной беспроводной связи на больших расстояниях для широкого спектра устройств (от рабочих станций и портативных компьютеров до мобильных телефонов). Технология разработана на основе стандарта IEEE 802.16, который также называют Wireless MAN.

Область использования

WiMAX разработан для решения следующих задач:

· Соединение точек доступа Wi-Fi друг с другом и другими сегментами Интернета.

· Обеспечение беспроводного широкополосного доступа как альтернативы выделенным линиям и DSL.

· Предоставление высокоскоростных сервисов передачи данных и телекоммуникационных услуг.

• Создание точек доступа, не привязанных к географическому положению.

WiMAX позволяет осуществлять доступ в Интернет на высоких скоростях, с гораздо большим покрытием, чем у Wi-Fi сетей. Это позволяет использовать технологию в качестве «магистральных каналов», продолжением которых выступают традиционные DSL- и выделенные линии, а также локальные сети. В результате подобный подход позволяет создавать масштабируемые высокоскоростные сети в рамках целых городов.

Спецификации стандартов WiMAX

IEEE 802.16-2004 (известен также как 802.16d или фиксированный WiMAX) . Спецификация утверждена в 2004 году. Поддерживает фиксированный доступ в зонах с наличием либо отсутствием прямой видимости. Пользовательские устройства: стационарные модемы для установки вне и внутри помещений, а также PCMCIA-карты для ноутбуков. В большинстве стран под эту технологию отведены диапазоны 3,5 и 5 ГГц. По сведениям WiMAX Forum, насчитывается уже порядка 175 внедрений фиксированной версии. Многие аналитики видят в ней конкурирующую или взаимодополняющую технологию проводного широкополосного доступа DSL.

IEEE 802.16-2005 (известен также как 802.16e и мобильный WiMAX ). Спецификация утверждена в 2005 году и оптимизирована для поддержки мобильных пользователей и поддерживает ряд специфических функций, таких как хэндовер(англ.), idle mode и роуминг. Планируемые частотные диапазоны для сетей Mobile WiMAX таковы: 2,3-2,5; 2,5-2,7; 3,4-3,8 ГГц. В мире реализованы несколько пилотных проектов, в том числе первым в России свою сеть развернул «Скартел». Конкурентами 802.16e являются все мобильные технологии третьего поколения (например, EV-DO, HSDPA).

Основное различие двух технологий состоит в том, что фиксированный WiMAX позволяет обслуживать только «статичных» абонентов, а мобильный ориентирован на работу с пользователями, передвигающимися со скоростью до 120 км/ч. Мобильность означает наличие функций роуминга и «бесшовного» переключения между базовыми станциями при передвижении абонента (как происходит в сетях сотовой связи). В частном случае мобильный WiMAX может применяться и для обслуживания фиксированных пользователей.