Частотные диапазоны беспроводной связи

Лекция 24. (+)Беспроводная передача данных. Спутники.

Беспроводная разделяемая среда

Беспроводная линия связи строится в соответствии с достаточно простой схе­мой: каждый узел оснащается антенной, которая одновременно является передатчи­ком и приемником электромагнитных волн. Электромагнитные волны распро­страняются в атмосфере или вакууме со скоростью 3 х 10⁸ м/с во всех направле­ниях или же в пределах определенного сектора.

Направленность или ненаправленность распространения зависит от типа антенны. Параболическая антенна является направленной. Изотропные антенны, представляющие собой вертикаль­ный проводник длиной в четверть волны излучения, являются ненаправленными. Они широко используются в автомобилях и портативных устройствах. Распро­странение излучения во всех направлениях можно также обеспечить нескольки­ми направленными антеннами.

Так как при ненаправленном распространении электромагнитные волны запол­няют все пространство (в пределах определенного радиуса, определяемого зату­ханием мощности сигнала), то это пространство может служить разделяемой сре­дой – использоваться многими пользователями.Разделение среды передачи порождает те же проблемы, что и в локальных сетях, однако здесь они усугубляются тем, что пространство в отличие от кабеля является общедоступным, а не принадлежит одной организации.

Кроме того, проводная среда строго определяет направление распространения сиг­нала в кабеле, а беспроводная среда является ненаправленной.

Характеристики беспроводной линии связи — расстояние между узлами, терри­тория охвата, скорость передачи информации и т. п. — во многом зависят от час­тоты используемого электромагнитного сигнала.

На рис. 1 показаны диапазоны электромагнитного спектра. Можно сказать, что они и соответствующие им беспроводные системы передачи информации де­лятся на четыре группы.

Рис. 1 Диапазоны частот электромагнитного спектра

□ Радиодиапазон – это диапазон до 300 МГц. Он разделен на несколько поддиапазонов (они показаны на рисун­ке), от сверхнизких частот до сверхвысоких. Привычные для нас радиостанции работают в диапазоне от 20 кГц до 300 МГц Они называются широковещательное радио. Примером могут служить радиомодемы, которые соединяют два сегмента локальной сети на скоростях 2400, 9600 или 19200 бит/с.

□ Микроволновые системы это несколько диапазонов от 300 МГц до 3000 ГГц., объединяющие радиорелейные линии связи, телевизионные, мобильные и спутниковые каналы, беспроводные локальные сети. Т.е. это самый используемый диапазон.

□ Системы инфракрасных волн располагаются выше микроволновых диапазонов. Они также широко используются для бес­проводной передачи информации. Так как инфракрасное излучение не может проникать через стены, то используются для образования небольших сегментов локальных сетей в пределах одного помещения.

□ Системы видимого света В последние годы видимый свет тоже стал применяться для передачи инфор­мации (с помощью лазеров). Используются как высокоскоростная альтернатива микроволновым двухточечным каналам для ор­ганизации доступа на небольших расстояниях.

Распространение электромагнитных волн

Перечислим некоторые общие закономерности распространения электромагнит­ных волн, связанные с частотой излучения.

■ Чем выше несущая частота, тем выше возможная скорость передачи информации.

■ Чем выше частота, тем хуже проникает сигнал через препятствия. Низкочастотные ра­диоволны АМ-диапазонов легко проникают в дома, позволяя обходиться комнатной ан­тенной. Более высокочастотный сигнал телевидения требует, как правило, внешней антенны. И наконец, инфракрасный и видимый свет не проходят через стены, ограничивая передачу прямой видимостью.

■ Чем выше частота, тем быстрее убывает энергия сигнала с расстояниям от источника т.е. сильнее затухание сигнала.

■ Низкие частоты (до 2 МГц) распространяются вдоль поверхности земли на расстояния всотни километров.

■ Сигналы частот от 2 до 30 МГц отражаются ионосферой земли, поэтому они могут распространяться даже на более значительные расстояния, в несколько тысяч километров (при достаточной мощности передатчика).

■ Сигналы в диапазоне выше 30 МГц распространяются только по прямой, то есть являются сигналами прямой видимости.

■ При частоте свыше 4 ГГц их подстерегает неприят­ность — они начинают поглощаться водой, а это означает, что не только дождь, но и туман может стать причиной резкого ухудшения качества передачи микроволновых сис­тем. Недаром испытания лазерных систем передачи данных часто проводят в Сиэтле, городе, который, известен своими туманами.

Потребность в скоростной передаче информации является главной, по­этому все современные системы беспроводной передачи информации работают в высокочастотных диапазонах, начиная с 800 МГц, несмотря на преимущества, которые сулят низкочастотные диапазоны благодаря распространению сигнала вдоль поверхности земли или отражения от ионосферы.

Дата добавления: 2014-12-07