Бездротова мережа

Класифікація бездротових мереж по площі охоплення

Термін бездротовий (також безпровідний) використовується відносно будь-якого виду електричної або електронної^{[джерело?]} дії, що виконується без використання дротового зв'язку.

Бездротовий зв'язок — це передача інформації на відстань без використання електричних провідників або «дротів». Ця відстань може бути як малою (декілька метрів, як у телевізійному дистанційному керуванні), так і дуже великою (тисячі або навіть мільйони кілометрів для телекомунікацій). Бездротовий зв'язок як правило розглядається як галузь телекомунікацій.

Термін бездротова технологія в загальному використовується для обладнання мобільних інформаційних технологій^{[джерело?]}. До їх складу входять^{[джерело?]} мобільні телефони, надолонники (PDA) та бездротові мережі. Інші приклади бездротових технологій включають пристрої глобальної системи позиціонування, пристрої дистанційного відкривання гаража, бездротові комп'ютерні миші та клавіатури, супутникове телебачення і мобільні і радіо телефони.

Розвиток бездротових технологій

Останніми роками напрям безпроводових комп'ютерних мереж та віддаленого доступу зазнав бурхливого розвитку. Це пов'язано з поширенням блокнотних комп'ютерів, систем пошукового виклику (так званих пейджерів) та появою систем класу «персональний секретар» (Personal Digital Assistant (PDA)), розширенням функційних можливостей стільникових телефонів. Такі системи повинні забезпечити ділове планування, розрахунок часу, зберігання документів та підтримку зв'язку з віддаленими станціями. Девізом цих систем стало anytime, anywhere, тобто надання послуг зв'язку незалежно від місця та часу. Крім того, безпроводові канали в'язку актуальні там, де неможливе або дороге прокладання кабельних ліній та значні відстані. Донедавна більшість безпроводових комп'ютерних мереж передавала дані зі швидкістю від 1.2 до 14.0 Кбіт/с, найчастіше тільки короткі повідомлення (передавання файлів великих розмірів чи довгі сеанси інтерактивної роботи з базою даних були недоступні). Нові технології безпроводового передавання оперують зі швидкостями в декілька десятків мегабітів за секунду.

Класифікація бездротових мереж

Залежно від технологій та передавальних середовищ, які використовують, можна визначити такі класи безпроводових мереж^{[джерело?]}:

• мережі на радіомодемах;
• мережі на стільникових модемах;
• інфрачервоні системи;
• системи VSAT;
• системи з використанням низькоорбітальних супутників;
• системи з технологією SST;
• радіорелейні системи;
• системи лазерного зв'язку.

Федеральна комісія з електрозв'язку США (FCC) визначила такі категорії PCS (Personal Communication Services) та відповідні смуги частот^{[джерело?]}:

• вузькосмугові PCS (діапазон 900—901, 930—931, 940—941 МГц) для швидкісних пейджерних мереж, двонапрямленого передавання повідомлень, передавання повідомлень мовлення;
• широкосмугові PCS (120, 1850—2200 МГц);
• стільниковий зв'язок;
• цифрове передавання мовлення та даних;
• неліцензовані PCS (40 МГц, від 1890 до 1930 МГц);
• безпроводові ЛМ та АТС організацій у найближчому радіусі дії;
• у межах одного будинку або групи будівель.

Неліцензовані PCS забезпечують передавання даних зі швидкістю до 10 Мбіт/с.

Мережі на радіомодемах

Для передавання даних використовують смуги частот радіо- та ультракороткохвильового діапазону. Кожен радіомодем має антену та передавач для напрямленого передавання сигналів. Найпопулярнішими технологіями безпроводового передавання цього класу є^{[джерело?]}:

• радіо Ethernet (IEEE 802.11);
• HIPERLAN;
• Bluetooth.

IEEE 802.11

IEEE 802.11 — це родина технологій безпроводового передавання в радіодіапазоні. Сьогодні найпопулярніша технологія стандарту IEEE 802.11b; вона дає змогу передавати дані зі швидкістю 11 Мбіт/с на відстань від кількох до десятків кілометрів. Вихідна швидкість залежить від рівня завад, обладнання. На базі IEEE 802.11b будують безпроводові локальні мережі Wireless LAN (WLAN)).

Група стандартів IEEE 802.11 фактично визначає фізичний та канальний рівень протоколів передавання. Стандарти відрізняються реалізаціями фізичних рівнів передавання, забезпечують різні швидкості.

• IEEE 802.11 — це попередня версія стандарту, відома як радіо Ethernet (Wireless Ethernet); сьогодні вже застаріла.
• IEEE 802.11b забезпечує максимальну швидкість передавання 11 Мбіт/с та використовує 14 каналів у діапазоні 2.4 ГГц.
• IEEE 802.11a забезпечує швидкість передавання 54 Мбіт/с. Працює в діапазоні 5 ГГц. Має 12 каналів передавання. У ній використовують два піддіапазони передавання 5.15-5.25, 5.25-5.35 ГГц.
• IEEE 802.11g — забезпечує швидкість передавання 22 Мбіт/с. Працює в діапазоні 2.4 ГГц. Повністю сумісний з IEEE 802.11b, однак пропонує три нові методи кодування, які дають змогу збільшити швидкість.

Організація Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA) сертифікує обладнання на відповідність IEEE 802.11b і ставить на ньому позначку Wi-Fi compatible (Wireless Fidelity).

HIPERLAN

HIPERLAN (High Performance Radio Local Area Network) розроблена Європейським інститутом стандартів з телекомунікаційних технологій (European Telecommunications Standards Institute). Вона є аналогом IEEE 802.11, який використовують у Європі, і буває таких різновидів:

• HiperLAN/1 — швидкість до 20 Мбіт/с у діапазоні 5 ГГц;
• HiperLAN/2 — швидкість до 54 Мбіт/с у діапазоні 5 ГГц.

Bluetooth

Bluetooth — це інтерфейсна безпроводова технологія. Діаметр мережі 10-30 м (у перспективі — 100 м). Працює в багатопунктовому режимі, не обов'язково в зоні прямої видимості. Головне призначення — створення побутових мереж, приєднання мультимедійної периферії, пральних машин, холодильників тощо. Концепцію мережі Bluetooth розробила 1994 р. шведська фірма Ericsson. Назва технології походить від прізвиська, що його дали вікінгу Геральду Блатанду, який у X ст. об'єднав розрізнені землі, створивши Данське королівство. В 1997 р. створено перші приймачі-передавачі. У 1998 р. сформовано групу SIG, у яку ввійшли Ericsson, IBM, Intel, Nokia, Toshiba. У 1999 p. випущено специфікації на обладнання. Детальніше про технологію Bluetooth. Нові технології безпроводового передавання (Ultra Wideband (UWB)) пропонують швидкості передавання, які перевищують 100 Мбіт/с, та потребують мінімальних витрат енергії.

Технологія SST

У технології SST (Spread Spectrum Technology) використано розподіл сигналу за спектром частот. Це дає змогу значно підвищити перепускну здатність каналу завдяки більшій завадостійкості. Технологію SST уже тривалий період застосовували для військових потреб. Є два різновиди мереж SST:

• FH-SS. Приймач та передавач синхронно перескакують з частоти на частоту;
• DH-SS. У кожний момент часу сигнал «розмазано» по широкому діапазону частот. Технологія SST дає змогу не тільки збільшити перепускну здатність мережі, а й ліпше реалізувати захист інформації від прослуховування. Зовнішній спостерігач таку інформацію сприймає як «білий шум».

Супутникові технології

Технологія VSAT

Технологія VSAT (Very Small Aperture Terminal) використовує для передавання даних геостаціонарні супутники, розміщені над екватором Землі на висоті 40 тис. км. Наземні станції для зв'язку зі супутником застосовують еліптичні антени діаметром 3 м. Канал VSAT:

• забезпечує швидкість передавання даних до 2 Мбіт/с;
• дає змогу реалізувати сполучення на великі відстані з переходом державних кордонів;
• сумірний за ціною з кабельними каналами такої ж перепускної здатності. Водночас цей канал відрізняється значними затримками передавання даних, зумовленими великою відстанню до супутника (затримка становить приблизно 250 мкс, тоді як для кабельних мереж — 15 мкс). Тому канал VSAT не можна використовувати у системах реального часу та оперативного зв'язку.

Оскільки вартість супутникового каналу велика, то постачальник послуг купує у власника супутника канал зв'язку великої ємності і продає частини перепускної здатності каналу. Отже, мережа з використанням ланок VSAT має зіркову структуру.

Системи низькоорбітальних супутників

Системи на базі низькоорбітальних супутників LEO (Low Earth Orbit), як і системи VSAT, для передавання використовують супутник. Супутник розміщено на висоті близько 100 км на звичайній, а не геостаціонарній орбіті. У цьому випадку зменшується затримка в передаванні даних. Крім того, вивести такий супутник на орбіту значно дешевше, ніж геостаціонарний. Водночас для підтримування постійного зв'язку треба використовувати велику кількість таких низькоорбітальних супутників. Серед наявних проектів LEO можна виділити систему Iridium, яка використовує 66 супутників.

У першому варіанті передбачали, що в системі буде 77 супутників. Саме стільки електронів містить атом іридію. Пізніше виявилось, що достатньо 66. Однак назву вирішили залишити (назва елемента з 66 електронами диспрозію походить від латинського disprosius — важкодосяжний).

Корпорація Teledesic, власниками якої є Bill Gates та Greg MacCaw, планує створити всесвітню систему передавання мультимедійної інформації на основі LEO-технології. Планують, що така мережа використовуватиме 840 супутників і надаватиме користувачам канали пере¬пускної здатності від 62 Кбіт/с до 2 Мбіт/с.

Мережі на стільникових модемах

Мережі на стільникових модемах використовують наявну інфраструктуру стільникової телефонії. Вони працюють в особливо важких умовах великих завад, періодичного зникнення сигналу.

Серед методів доступу виділяють аналогові, які використовують для передавання аналоговий сигнал. Це класичні методи доступу у стільникових мережах FDMA (Frequency Division Multiple Access), TACS (Total Access Communication System).

Головний ресурс стільникової мережі — це призначений для неї діапазон частот. Аналогові методи доступу виділяють для кожного передавання окремий канал — смугу частот у призначеному для мережі діапазоні. У цьому випадку сусідні стільникові комірки не можуть працювати в одному й тому ж діапазоні частот (інакше передавання в сусідніх комірках заважали б одне одному). Частотний діапазон поділяють на сім частин.

Серед методів доступу, які використовують цифрове передавання, популярні різні модифікації TDMA (Time Division Multiple Access). Вони застосовують відомий принцип розподілу часу передавання на окремі часові слоти. До цієї групи методів належать AMPS (Advanced Mobile Phone Service) (частотні канали завширшки 30 кГц поділяють на три часові слоти), NAMPS (Narrowband AMPS), PDC (канали по 25 кГц, три слоти), GSM (діапазон 200 кГц, вісім слотів).

CDMA

Найпередовішою сьогодні є технологія CDMA (Code Division Multiple Access), що використовує цифрове передавання.

CDPD

Технологія CDPD (Cellular Digital Packet Data) реалізує як пакетне передавання (протокол TCP/IP), так і модемний інтерфейс (АТ-команди). На відміну від радіомодемів, стільникові модеми використовують не спеціальні антени та приймачі-передавачі, а відповідні пристрої стільникового телефону. Під час передавання даних застосовують протоколи MNP-10 або ETC. Протокол MNP-0 динамічно оптимізує швидкість передавання даних та рівень сигналу, має розвинуті засоби працювання помилок.

ETC

Протокол ETC запропонувала 1993 р. фірма AT&T Paradyne. Він ґрунтується на стан¬дарті V.32bis (14.4 Кбіт/с) і дає змогу підтримувати зв'язок з іншими модемами стандарту ETC та іншими протоколами. Порівняно з MNP-10 досконаліший технічно. Розвиток технологій на вищих рівнях протоколу виражений в організації доступу до Internet. Цей доступ можливий завдяки використанню WAP-технологій.

Системи на базі інфрачервоних каналів

Системи на базі інфрачервоних каналів відрізняються невеликою вартістю приймачів та передавачів (від 1.5 до 4.5 дол. США), високими швидкостями передавання. Однак інфрачервоні канали працюють тільки в умовах прямої видимості. Асоціація Infrared Data Communications розробила стандарт передавання інфрачервоним каналом зі швидкістю 115.2 Кбіт/с.

Радіорелейний зв'язок

Радіорелейні станції (РРС) використовують для передавання аналогового сигналу в телебаченні та цифрового в послідовному коді за стандартом ITU G.703 в телефонії. Канал G.703 має перепускну здатність 2 Мбіт/с. Його можна використати, наприклад, для сполучення сегментів Ethernet. Сучасні цифрові РРС мають смугу перепускання 2-34 Мбіт/с. Тому часто її розділяють на декілька каналів. Максимальна відстань для зв'язку РРС — 60-80 км. Для наземних РРС використовують частотні діапазони 1, 5, 7, 15 ,23, 34 ГГц. Взаємодії маршрутизатора та РРС осягають за допомогою конвертера V.35/G.703.

Див. також

• Wi-Fi
• WiMAX