Сети ЭВМ и телекоммуникации в АСУВ

1.

1

2.

Учебная дисциплина
«Сети ЭВМ и телекоммуникации в
АСУВ»
Тема 2: «Средства телекоммуникаций»
Занятие 9: «Виды беспроводной системы
связи»
2

3.

Сети ЭВМ и телекоммуникации в АСУВ
Учебные вопросы:
1. Наземная радиосвязь.
2. Радиорелейные линии связи.
3. Спутниковые системы связи.
4. Беспроводные сети на инфракрасных лучах.
3

4.

Сети ЭВМ и телекоммуникации в АСУВ
Вопрос 1.
Наземная радиосвязь

5.

Сети ЭВМ и телекоммуникации в АСУВ
Технические средства наземной радиосвязи:
радиостанции (РС) КВ- и УКВ-диапазонов;
терминальные сетевые контроллерырадиомодемы.
Радиомодем (РМ) управляет обменом данными по
радиоканалу и включается между ЭВМ и PC.
Функции РМ:
выбор скорости передачи;
установка адреса получателя;
регулировка чувствительности, предотвращающая
прием фонового сигнала в отсутствие
информативного.

6.

Сети ЭВМ и телекоммуникации в АСУВ
Для предотвращения приема фонового сигнала в
отсутствие информативного в РМ имеется регулятор
чувствительности, который задает пороговое
значение входного сигнала, при котором радиомодем
включается на прием.
Чувствительность - пороговое значение входного
сигнала, при котором РМ включается на прием.
Конструктивно РМ и PC обычно выполняются в виде
одного устройства.
радиомодем

7.

Сети ЭВМ и телекоммуникации в АСУВ
Достоинства наземной радиосвязи:
сравнительно невысокая стоимость передачи
данных, поскольку, несмотря на значительные
начальные вложения по сравнению с телефонной
связью, арендная плата за один радиоканал
значительно ниже арендной платы за выделенный
телефонный канал;
возможность работы на одном радиоканале
нескольких абонентов;
возможность организации мобильной связи.
Пример беспроводной наземной радиосвязи беспроводная телефония (сотовая связь),
обеспечивающая передачу не только речи, но и
других типов данных, включая мультимедийные, а
также выход в Интернет и другие ТКС.

8.

Сети ЭВМ и телекоммуникации в АСУВ
В последнее десятилетие всё более широкое
распространение получают беспроводные локальные
вычислительные сети, реализуемые в рамках
наземной радиосвязи.
Особенности таких сетей (по сравнению с
«традиционной» наземной радиосвязью):
используемые диапазоны частот 1 и более ГГц;
сравнительно небольшой территориальный охват
(до нескольких сотен метров);
специальные методы кодирования передаваемых
данных.

9.

Сети ЭВМ и телекоммуникации в АСУВ
Вопрос 2.
Радиорелейные линии связи

10.

Сети ЭВМ и телекоммуникации в АСУВ
Радиорелейные линии связи (PPЛC) - цепочка
приемно-передающих станций, отстоящих друг от
друга на расстоянии прямой видимости.
PPЛC использует принцип ретрансляции, когда
каждая станция принимает, усиливает и излучает
сигнал в направлении соседней станции.
Ri составляет 40-50 км.
ОС
λ1
λ2
ПС
λ3
λ4
Ri
D
ПС
λ1
λ2
ОС

11.

Сети ЭВМ и телекоммуникации в АСУВ
Для передачи сигналов по PPЛC применяются
остронаправленные антенны с большим
коэффициентом усиления 30-40 дБ (103- 104 раз по
мощности), что позволяет применять передатчики
небольшой мощности (не более 10-20 Вт).
Частоты PPЛC - от 1 до 30 ГГц.
Достоинства этих диапазонов:
высокая пропускная способность;
высокая помехоустойчивость и надежность.

12.

Сети ЭВМ и телекоммуникации в АСУВ
Для увеличения пропускной способности PPЛC на
каждой станции ставятся несколько комплектов
приемно-передающей аппаратуры, подключаемых к
одной общей антенне и использующих разные
частоты.
Цепочка станций с одним комплектом
высокочастотной приемно-передающей аппаратуры,
установленной на каждой станции, образуют так
называемый высокочастотный (ВЧ) ствол PPЛC или
радиоствол.

13.

Сети ЭВМ и телекоммуникации в АСУВ
Цифровые радиорелейные линии связи (ЦРРЛС)
предназначены для передачи высокоскоростных
потоков цифровых данных с широким спектром
частот, требующих широких полос пропускания
приемно-передающей аппаратуры.
ЦРРЛС работают на частотах более 10 ГГц и в
миллиметровом диапазоне волн с частотой от 30 ГГц
до 300 ГГц.
ЦРРЛС используются в многоканальных цифровых
сетях связи и характеризуются высокой скоростью
передачи данных.

14.

Сети ЭВМ и телекоммуникации в АСУВ
Вопрос 3.
Спутниковые системы связи

15.

Сети ЭВМ и телекоммуникации в АСУВ
Спутниковая связь - связь между земными станциями
(ЗС) через космические станции (КС) - искусственные
спутники Земли (ИСЗ), являющимися
ретрансляторами.
Спутниковая система связи (ССС) - совокупность ЗС
связи, КС и АСУ.
Спутники обеспечивают прямые каналы связи с
частотным или временным уплотнением.

16.

Сети ЭВМ и телекоммуникации в АСУВ
Принцип спутниковой связи
3C1 передаёт пакет космической станции КС1 на
частоте f1, которая ретранслирует полученные
данные на частоте f2 ≠ f1. Все станции ЗС1, ЗС2, ЗС3 в
зоне видимости КС1, включая станцию-отправитель
ЗС1, получают передаваемый пакет.
ЗС, адрес которой указан в
пакете, заносит этот пакет
в буфер. Остальные ЗС
игнорируют этот пакет.
Для передачи данных для
ЗС4 (вне зоны видимости
КС1) используют ещё один
спутник КС2, который на
частоте f3 ≠ f2
ретранслирует пакет,
поступивший от КС1.
KC1
f2 ≠ f1
f1
ЗС1
KC2
ЗС2
ЗС3
ЗС4
f3 ≠ f2

17.

Сети ЭВМ и телекоммуникации в АСУВ
Спутники-ретрансляторы могут быть пассивными и
активными. Активные - принимают, обрабатывают,
усиливают и ретранслируют сигнал; пассивные просто отражают радиосигнал.
Нерегенеративный спутник, приняв сигнал от одной
ЗС, переносит его на другую частоту, усиливает и
передает другой ЗС.
Регенеративный спутник производит демодуляцию
принятого сигнала и заново модулирует его.
Благодаря этому исправление ошибок производится
дважды: на спутнике и на принимающей ЗС.
Недостаток этого метода сложность и отсюда высокая стоимость, а
также увеличенная
задержка сигнала.
Пассивные
Активные

18.

Сети ЭВМ и телекоммуникации в АСУВ
Основные достоинства ССС:
высокая пропускная способность;
возможность перекрытия больших расстояний:
возможность обеспечения связью
труднодоступных районов;
независимость стоимости и качества спутниковых
каналов от их протяженности.

19.

Сети ЭВМ и телекоммуникации в АСУВ
Орбита - траектория движения спутника связи.
Высокоорбитальные ССС используют высокие
орбиты (диаметром десятки тысяч км).
Низкоорбитальные ССС используют низкие круговые
орбиты, имеющие сравнительно небольшой диаметр
(от нескольких сотен до нескольких тысяч км),
наклоненные под некоторым углом относительно
экватора.
Высокоорбитальные
Низкоорбитальные

20.

Сети ЭВМ и телекоммуникации в АСУВ
Геостационарная орбита круговая экваториальная
синхронная орбита с
периодом обращения 24 ч, с
движением ИСЗ в восточном
направлении.
Геостационарный спутник
«висит», неподвижно
относительно земли над
экватором на высоте 35 875
км.
КС
а)
NN
КС
КС
Т=240-270 мс
б)
N
КС
S

21.

Сети ЭВМ и телекоммуникации в АСУВ
Достоинства геостационарных орбит:
связь осуществляется непрерывно, круглосуточно,
без переходов с одного ИСЗ на другой;
ослабление сигнала между
КС
ЗС и КС стабильно из-за
а)
неизменности расстояния от
ИСЗ до ЗС;
нет сдвига частоты сигнала
со спутника связи,
NN
вызываемый его движением
(эффект Доплера);
зона видимости спутника КС
КС
Т=240-270 мс
треть земной поверхности:
N
достаточно трех ИСЗ для
б)
создания глобальной
системы связи (рис.а).
КС
S

22.

Сети ЭВМ и телекоммуникации в АСУВ
Геостационарные спутники
связи работают с 1965 г. Эту
орбиту используют ССС:
ГОРИЗОНТ, ЭКРАН-М
(Россия), INTELSAT;
EUTELSAT и другие.
Недостаток геостационарных
орбит – в в ысоких широтах
(больше 75 градусов) спутник
практически не виден (рис.б).
КС
а)
NN
КС
КС
Т=240-270 мс
б)
N
КС
S

23.

Сети ЭВМ и телекоммуникации в АСУВ
Высокоэллиптическая орбита - эллипсообразная
орбита с ненулевым наклонением (угол между
плоскостями орбиты и экватора отличен от 0) с
периодом обращения 12 ч. Земля расположена в
плоскости орбиты близко к одному из концов
эллипса.
АПОГЕЙ
а)
N
ПЕРИГЕЙ
N
N
α≠0
б)
S

24.

Сети ЭВМ и телекоммуникации в АСУВ
Апогей - наиболее удалённая точка орбиты; перигей наименее удалённая точка орбиты.
Высота орбиты - от 200 до 30 000 км в перигее; до 150
000 км в апогее.
Эта орбита используется с 1965 года системами связи
и вещания типа «Молния».
Обслуживание всей территории РФ возможно в
течение примерно 8 часов, поэтому 3 - 4 ИСЗ,
сменяющих друг друга, достаточно для организации
круглосуточной радиосвязи.
Основное достоинство высокоэллиптической орбиты
- организация связи для территорий, находящихся в
высоких широтах.

25.

Сети ЭВМ и телекоммуникации в АСУВ
Низкоорбитальные ССС - для обеспечения связью
потребителей с небольшим трафиком, используются
две концепции построения:
использование малых низкоорбитальных
спутников связи;
технология малоапертурных (малоразмерных)
спутниковых терминалов (VSAT- технология).
Система малых низкоорбитальных спутников связи многоспутниковая (от десятка до нескольких сотен
спутников) группа малых космических аппаратов на
круговых орбитах высотой от 600 до 2000 км и
наклонением от 30 до 85 градусов.
При этом для любой точки земной поверхности в зоне
ее радиовидимости будет находиться хотя бы один
космический аппарат.

26.

Сети ЭВМ и телекоммуникации в АСУВ
Достоинства системы малых низкоорбитальных
спутников связи:
1) сравнительно небольшие расстояния от ЗС до
спутников-ретрансляторов приводит к:
значительному энергетическому выигрышу по
сравнению с высокоорбитальными спутниками;
малой мощности передатчика ЗС;
упрощению конструкции ретранслятора;
снижению массы и габаритов спутника;
2) стоимость системы связи на порядок ниже, чем
связь через геостационарные ИСЗ.
Примеры систем малых низкоорбитальных
спутников связи: IRIDIUM, GLOBALSTAR, TELEDESIC.

27.

Сети ЭВМ и телекоммуникации в АСУВ
Технология малоапертурных спутниковых
терминалов (VSAT - Very Small Aperture Terminal) использование ЗС с очень малыми антеннами
(диаметром 0,9-2,4 м) и усилителем небольшой
мощности (1-5 Вт), находящимися у абонента.
Это уменьшает габариты и стоимость таких станций и
делает их доступными мелким и средним фирмам и
компаниям.

28.

Сети ЭВМ и телекоммуникации в АСУВ
Вопрос 4.
Беспроводные сети на инфракрасных лучах

29.

Сети ЭВМ и телекоммуникации в АСУВ
Беспроводные сети на ИК-лучах предназначены для
быстрого развертывания сетей и ноутбуков.
Особенности сетей на ИК-лучах:
нет необходимости тянуть кабели, когда нет таких
возможностей, например, в полевых условиях;
небольшой радиус действия: 5-10 м - в пределах
одного помещения, что обеспечивает
конфиденциальность;
излучаемая мощность невысока, а воздействие ИКизлучения на организм, в отличие от СВЧ, изучено
предельно хорошо;
устойчивость к радиопомехам;
не требуется лицензирование частот.

30.

Сети ЭВМ и телекоммуникации в АСУВ
Технические характеристики:
1) дальность работы приемо-передатчика (П):
внутри помещения: 10 м-20 м;
между зданиями или внутри длинных коридоров:
до 500 м;
2) длины волн: 800 - 900 нм (частоты 300 - 400 ТГц);
3) скорость передачи данных: до10 Мбит/с;
4) концентратор (К) с охватом 360° обеспечивает
одновременную работу с 255 станциями.
П
П
K
П
П
90°

31.

Сети ЭВМ и телекоммуникации в АСУВ
Благодарю за внимание!
31