Радиосети

Во многих случаях использование проводных или оптоволоконных линий связи невозможно или экономически нецелесообразно. В этой ситуации одним из наиболее эффективных решений проблемы, а зачастую и единственно возможным, является использование передачи данных с помощью радиосетей. К отличительным свойствам беспроводных технологий передачи данных можно отнести мобильность (возможность пространственного перемещения пользователей), возможность организации сети там, где прокладка кабеля технически невозможна (например, в зданиях, являющихся памятниками архитектуры), возможность объединить в сеть удаленных абонентов. Если абоненты разбросаны по обширной малонаселенной или труднодоступной территории, то во многих случаях протягивать кабель оказывается экономически нецелесообразно. Также следует отметить такое важное достоинство, как срочность, когда надежные коммуникации нужны сейчас, немедленно, а для прокладки кабельной сети требуются колоссальные инвестиции и длительное время. Радиооборудование позволяет развернуть сеть всего за несколько часов или даже за несколько десятков минут. Радиооборудование может также использоваться для организации временных сетей, например, для проведения выставки, избирательной кампания и та далее. Мы рассмотрим радиооборудование, которое может быть использовано для создания радиосетей и задачи, которые позволяет решать тот или иной класс оборудования. Его можно классифицировать по используемой частоте. От того, в каком диапазоне работает оборудование, зависят такие показатели, как дальность связи, скорость передачи информации, зависимость от погодных условий, требование к обеспечению прямой видимости.

1.6 - 30 МHz (коротковолновый диапазон)

Системы, работающие в этом диапазоне, позволяют передавать данные и голосовые сообщения на расстояния до нескольких тысяч километров, что предоставляет уникальную возможность охвата значительных территорий, в том числе с гористым рельефом, что абсолютно невозможно для традиционных решений в диапазонах УКВ и СВЧ при соизмеримом вложении средств. Скорость передачи в КВ-системах очень невысокая - до 6 Kbps, - но, учитывая перечисленные преимущества, с такой медлительностью можно смириться. Для реализации радиосистем передачи данных в КВ-диапазоне может быть использован, например, комплекс "Barret 923", который производит компания Barret Communications Pty Ltd.

400 - 512 MHz

Скорость передачи данных до 128 Кbps, дальность связи до 50 км. Желательно наличие прямой видимости, но возможна работа и на отраженных сигналах. В этом диапазоне могут работать, например, узкополосные cинхронные радиомодемы RAN производства фирмы Wireless, Inc (ранее Мultipoint Networks) на скоростях 9.6, 19.2, 64 и 128 Кbps.

Выше 2 GHz

Возможна организация каналов передачи данных со скоростью более 2 Мbps, при этом обязательным является условие прямой видимости между антеннами. На этом участке радиочастотного спектра работает оборудование Radio-Ethernet (cтандарт IEEE 802.11). Стандарт Radio-Ethernet имеет два основных применения. Первое из них – беспроводная локальная сеть в стенах одного здания или на территории предприятия, таким образом решается проблема ограниченной мобильности в пределах одного предприятия (скажем, сотрудник с портативным компьютером, переходящий из одной комнаты в другую, отовсюду имеет доступ к сети). Второе применение стандарта Radio-Ethernet решает проблему подсоединения абонентов к большой сети передачи данных или, как говорят связисты, проблему последней мили. В Radio-Ethernet может применяться технология шумоподобных сигналов или широкополосных сигналов (ШПС). Узкополосные устройства излучают в эфир сигнал с шириной спектра 12.5-200 KHz, причем ширина излучаемого спектра увеличивается с увеличением скорости передачи информации. Узкополосные системы обладают очень существенным недостатком: если в частотном диапазоне такой системы появляются помехи, то качество связи резко падает. Именно эта незащищенность от помех узкополосных систем привела к разработке (сначала, как всегда, для военных применений) ШПС- технологии. Cистемы на основе шумоподобных сигналов обладают следующими преимуществами:

• Помехозащищенность
• Не создаются помехи другим устройствам (низкая мощность сигнала)
• Конфиденциальность передач
• Низкая стоимость при массовом производстве (низкая мощность сигнала – дешевые высокочастотные компоненты оборудования)

• Шумоподобный сигнал обеспечивает возможность работы в диапазоне, уже занятыми другими системами радиопередач
• Высокая скорость передачи (до 10 Mbps)

Идея технологии широкополосного сигнала состоит в том, что для передачи информации используется значительно более широкая полоса частот, чем это требуется при передаче в узкополосном канале. Стандарт 802.11 для получения шумоподобных сигналов предусматривает метод прямой последовательности (Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS) и метод частотных скачков (Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS). В методе со скачками по частоте (FHSS) весь диапазон от 2400 МHz до 2483.5 МHz разбит на 79 подканалов. Приемник и передатчик сихронно каждые несколько милисекунд перестраиваются на различные несущие частоты в соответствии с алгоритмом, задаваемым псевдослучайной последовательностью. Лишь приемник, использующий ту же самую последовательность, может принимать сообщение. При этом предполагается, что другие системы, работающие в том же частотном диапазоне, используют иную последовательность и поэтому практически не мешают друг другу. Для тех случаев, когда два передатчика пытаются использовать ту же самую частоту одновременно, предусмотрен протокол разрешения столкновений, по которому передатчик делает попытку повторно послать данные на следующей в последовательности частоте. Надо отметить, что такая же технология используется в стандарте сотовой связи CDMA, который собственно поэтому так и называется (CDMA означает Code-Division Multiple Access, или кодовое разделение множественного доступа). В последнее время отечественный рынок начинает испытывать все больший интерес к FHSS (и к CDMA, кстати, тоже, хотя этому и противятся в определенной степени российские спецслужбы, для которых это означает дополнительные расходы на нововое оборудование). Основная причина этому - перенаселенность эфира.

Cогласно методу с прямой последовательностью(DSSS) диапазон от 2400 МHz до 2483.5 МHz разбит на три широких подканала, которые могут использоваться независимо и одновременно на одной территории. Принцип работы DSSS-систем состоит в следующем: в передаваемый радиосигнал вносится значительая избыточность путем передачи каждого бита информации одновременно в нескольких частотных каналах. Если на каком-либо из них (или сразу на нескольких) появляются помехи, система определяет правильный поток данных путем выбора наибольшего количества одинаковых потоков. На одном и том же пространстве могут сосуществовать, не мешая друг другу, не более трех сетей DSSS. При попытке увеличить число пользователей, такое неэкономное использование эфира может оборачиваться проблемами. FHSS же позволяет определить для каждой сети свой набор и последовательность дискретных частот.

Наиболее крупными производителями обрудования Radio-Ethernet являются Proxim, BreezeCom, Aironet, Cylink, Lucent Technologies, Solectek, WaveAccess. Приятно отметить, что в последнее время стали появляться и отечественные разработки. Например, предприятие "Импульс" выпускает беспроводный Ethernet-бридж "Кросс-8" для конфигурации точка-точка, который работает в относительно незагруженном диапазоне 37.0-39.5 GHz, обеспечивая скорость передачи 10 Мbps и дальность действия 10 километров.

Оборудование Radio-Ethernet обычно имеет исполнение для использования внутри помещений и может применяться только в нормальных климатических условиях. Поскольку высокочастотный радиосигнал испытывает значительное затухание в кабеле, это накладывает серьезное ограничения на максимальную длину кабеля между устройством и антенной. Оборудование для внешнего применения имеет погодозащитное исполнение и устанавливается в непосредственной близости от антенны, что позволяет без потерь сигнала размещать высокочастотный блок на расстоянии до 100 m от физической точки входа в сеть. Такая техника может быть очень полезна для расширения или соединения уже существующих сетей, когда дальнейшее наращивание длины кабеля невозможно в связи накладываемыми на проводной стандарт ограничениями, то есть, как говорят связисты, преодоления "последней мили".