Қазіргі заманғы сымсыз байланыс тораптарының технологиясы мен құрылымы

Лекция №1

1.1 Қазіргі заманғы сымсыз байланыс тораптарының технологиясы мен құрылымы

1. Сымсыз ақпаратты таратқыш желілерінің классификациясы

Қазіргі кезде  телекоммуникация өндірісінде және оның құрылғылары мен қызмет көрсету салаларында сымсыз ақпаратты тарату тораптары (CATT) үлкен қарқынмен дамып келе жатыр. Нарықта, оның көптеген сымсыз қосылу құрылғылары ұсынылады,білмейтін адамға олардың номенклатурасын және қолдануын түсіну қиынға соғады. Ол қарапайым локальдық сымсыз интерфейстен (Bluetooth, Home RF, UWB)басталып, глобальдық тораптар мен сымсыз компьютер желілерінің құрылғысымен (Wi-Fi, WiMAX, DECT, GSM) аяқталады. Жалпы алғанда,сымсыз байланыс тораптарын қолданудың 3 негізгі бағыты бар – жабық кеңседе жұмыс істеу, алыстағы локальдық тораптарды біріктіру және территорияда біркелкі орналастырылған сымсыз ақпаратты тарату торабы.  Алыстағы желілерді (немесе кемістікте үлкен қашықтыққа жайылған локальдық желілердің сегменттерін) қосу үшін арнайы бағытталған антенналар, күшейткіштер және биік орналастырылған антенналар қолданылады (1).

Сур.1. Алыстағы локальдық тораптарды қосу

Көптеген сымсыз технологияларды ретке келтіру үшін, алдымен олардың стандарттары және технологиялары бойынша классификациясын жасайық. Қазіргі уақытта қалыптасқан ерекшеліктері бойынша осы заманғы сымсыз технологияларды көбінесе ерекше класстарға бөлу көрсетілген. Оларды ранжирлеудің аса танымал әдістеріне тоқталайық. Әдетте, САТТ-ны былай жіктеу келісілген:

а) ақпаратты өңдеу мен таратуына байланысты - сандық және аналогтық деп бөледі

б) тарату жолағының кеңдігіне  байланысты - қысқа жолақты, кең жолақты, өте кең жолақты

в) абоненттің мобильділігіне байланысты - бір орында тұратын, мобильді және қозғалмалы

г) географиялық қамтылуына байланысты - дербес, локальдық, қалалық және глобальдық

д) таратылған ақпараттың түріне байланысты - бейне ақпарат және мәліметтерді тарату жүйесі

Кірісінде аналогтық ақпараты бар жүйені сандық ақпарат  жүйелеріне  жатқызады  (мысалы, дауыс, аналогтық бейнесигнал және т.б), біріншіден сандық (дискретті) түрге түрленетін  және сандық әдістермен өңделетін болса (фильтрация, скремблеу, коммутация функциясы).

Кең жолақты  және қысқа жолақты деп жүйелерді  бөлудің қатаң критериясы жоқ. Көбінесе берілген жүйенің кеңдігі F спектрлік жолағының центрлік жиілігінен өте аз болады, олай болатын болса онда бұл жүйені қысқа жолақты деп атайды, басқаша болған жағдайда (яғни F/ ) – жүйе кең жолақты.

Мобильді және қозғалмалы жүйе деп бөлінуінің себебі - абоненттердің қозғалуы кезінде ешқандай өзгеріссіз, тұрақты технологияларына сай өзін әр жерде қозғалыссыз ұстап тұруы (мобильді). Техникалық тұрғыдан қарағанда қозғалысты және мобильділікті шектейтін байланыс технологиясы абонентінің қозғалыс жылдамдығында бір қызмет көрсету зонасынан екінші қызмет көрсету зонасына өткендегі үзіліcі, қысқа уақыттағы байланыстың жоғалуындағы сезімталдығы және т.б

Қызмет көрсету  зонасының кеңдігіне қарай (географиялық қамтылуына) САТТ-ны мыналарға жіктейді:

1. Дербес сымсыз тораптар (WPAN-wireless personal area network) – жұмыс істейтін радиусы бірнеше сантиметрден бірнеше метрге (10-15м) дейін, олардың негізгі қызметі-компьютерге периферийлі құрылғыларды кабельсіз қосып алмастыру. Ондай интерфейсті құрылғылар таратқыштарының қуаты 10-мВт-тан аспайды. Дербес персоналды желілерды құрастырғанда мысал ретінде IEEE 802.15/1(Bluetooth), Home RF, IEEE 802.15.4 (ZigBee) және т.б негізгі технологиялар қолданылады.
2. Локальдық сымсыз тораптар (WLAN-wireless local area network). Мұнда әртүрлі құрылғылар бір-бірінен 100 м-ге дейін арақашықтықта жұмыс істей алады, таратқыштарының қуаты 100 мВт аспайды. Бұл желілер локальды зонадағы (ғимараттар тобы) көптеген құрылғыларды біріктіру үшін арналған. Осы локальды сымсыз тораптардың технологиялар стандарттарына сүйене отырып, қалалық масштабтағы тораптар құрылды. Мысалы: DECT және IEEE 802.11 (Wi-Fi) технологиялар негізінде локальды сымсыз тораптар құрылады.
3. Қалалық сымсыз тораптар (WMAN-wireless Metropolitan Area Network) – қала масштабындағы сымсыз байланысты ұйымдастыру түрі. Ол  WLAN-ның кеңейтілген түрі, үлкен жылдамдықпен мәліметтері таратып, өте кең облысты қамтып  тұрады. Әдетте осы тораптар екі үйдің арасындағы сымсыз байланысты ұйымдастырып тұрады және сымды тораптарды алмастыру альтернативасы болып келеді. Қалалық масштабтағы (регионалдық) желілерге көптеген әр түрлі технологияларды қолданатын  тораптарды жатқызуға болады, бұл жерлік теле және радиохабар, ұялы байланыс, транкты  жүйелер. Енгізіліп келе жатқан көпжолақты қалалық масштабтағы сымсыз тораптарға мына стандарттарды IEEE 802.16 және IEEE 802.20-ны жатқызуға болады. Wi-Fi, бұл технологияның коммерциялық атауы WiMAX (World Interoperability for Microwave Access) оның жұмысын WiMAX Forum ассоцияциясы қамтамасыз етеді.
4. Глобаьлдық сымсыз торабы WWAN (Wireless World Area Network).  Глобальдық сымсыз желілерді тарату негізінен жер серіктерінің байланыс жүйелерімен атқарылады. Бірақ, егер мысалы ұялы байланыс тораптарының практикалық жүзінде бір-бірімен байланысы бар деп ойласақ, онда оларды глобальдық ұялы тораптар деп айтуға болатынын ескеру қажет.

Кез келген ақпаратты сымсыз жүйелер арқылы таратуына байланысты градациялар белгіленген, мысалы, дауысты (немесе бейнеақпарат) және синхронды емес мәліметтер тарату жүйесі. Бір жағынан қарағанда адам дауысы негізгі ақпарат түріне жатады. Бірақ сандық қалыпқа түсіргенде, дауыс ағыны мәліметтерінің басқа сандық мәліметтерден айырмашылығы болмайды. Екінші жағынан қарағанда әр-түрлі ақпарат желілерінің қажеттілігі ақпараттың реальді интеграциясына алып келеді (телефония, теледидар, сандық мәліметтерді тарату жүйесі, телеметрия). Бір сандық канал арқылы табиғаты әр-түрлі ақпарат тасымалданады. Сондықтан келешекте барлық дауыс және бейне ақпарат тек қана сандық әдістермен өңделіп, таратылады. Осының барлығы САТТ-ға да қатысы бар. Олармен әр-түрлі ақпаратты ағынға біріктіріп, сандық түрде жеткілікті өткізу мүмкіндігін жасауға болады.

Технологиялардың  негізгі техникалық сипаттамасы  мен қатынастары 2ші суретте 2 және 1ші кестеде көрсетілген.

 

 

Сурет 2 САТТ технологияларының классификациясы

 

WPAN
IEEE 802.15.1 (Bluetooth),	64 Кб/с-1 Мб/с	10-100 м
Home RF	1(2) Мб/с – 10(20) Мб/с	До 50 м
IEEE 802.15.3	11, 22, 33, 44, 55 Мб/с	До 10 м
IEEE 802.15.4 (ZigBee),	20, 40, 250 Кб/с	До 10 м
IEEE 802.15.3a (UWB)	100 Мб/с – 1,3 Гб/с	5-10 м
WLAN
IEEE 802.11	1-2 Мб/с	300 м
IEEE 802.11a	6, 12, 24 (9, 18, 36, 48, 54) Мб/с	100 м
IEEE 802.11b	2, 5 – 11 Мб/с ( 33 Мб/с дейін)	100 м
IEEE 802.11g	11 – 54 Мб/с	100 м
IEEE 802.11n	160 Мб/с астам	100 м
DECT	70 Кб/с	30-70 м (кеңсе территорияда), 100-400 м (жергілікті территорияда)
WMAN
IEEE 802.11.16 2004 (WiMax)	30-40 Мб/с ( 70Мб/с дейін)	2,5-5 км (қозғалмалы а абоненттер (до 15 км/ч)) 40-50 км (стационарлық абоненттер)
IEEE 802.11.16e (WiMax)	15 Мб/с дейін	2-7 км
IEEE 802.11.16f(h) (WiMax) – перспективалық	10 Тб/с дейін	Мобильділікті ұстап  тұруы( 300 км/сағ дейін)
WWAN
IEEE 802.20 (WiMax)	Более 1 Мб/с	Мобильділікті және ұялы байланысты ұстап  тұруы
GSM	9,6 Кб/с	Сота 35 км дейін
CDMA	14,4 Кб/с	Сота  20 км дейін
IMT-2000	2 Мб/с (аз қозғалмалы абоненттер үшін) 384 Кб/с (  мобильді абоненттер үшін)	Сота 20-40 км

САТТ технологиясының  сипаттамасы                                                         Кесте 1.1