Лекция 1 Концепции беспроводной связи

Беспроводные технологии

Беспроводная связь используется в различных профессиональных областях.

Хотя диапазон беспроводных технологий постоянно расширяется, основным предметом рассмотрения в данном случае являются беспроводные сети, обеспечивающие мобильность пользователей. Беспроводные сети в целом можно разделить на следующие категории:

· Беспроводная персональная сеть (WPAN).Радиус действия данной сети составляет несколько метров. В сетях WPAN используются устройства с поддержкой Bluetooth или Wi-Fi Direct.

· Беспроводные сети LAN (WLAN).Сети данного типа работают в диапазоне нескольких сотен метров (например, в комнате, в доме, в офисе и даже в сетях комплекса зданий).

· Глобальные сети (WWAN).Эти сети действуют в радиусе нескольких километров (например, в муниципальной сети, сети сотовой связи или даже в каналах междугородней связи посредством СВЧ-реле).

Нажмите на компоненты на рисунке, чтобы отобразить дополнительные сведения о различных беспроводных технологиях, поддерживающих подключение устройств к описанным выше беспроводным сетям:

· Bluetooth. Изначально является стандартом WPAN IEEE 802.15, который использует процесс сопряжения устройств для обмена данными на расстояниях до 100 метров (0,1 км). Более поздние версии Bluetooth стандартизированы в соответствии с Bluetooth Special Interest Group (https://www.bluetooth.org/).

· Wi-Fi (wireless fidelity, беспроводная достоверность).Стандарт сетей WLAN IEEE 802.11, обычно развертываемых в целях предоставления доступа к сети для пользователей домашней и корпоративной сети (включая передачу данных, голоса и видео) на расстояниях до 300 м (0,18 мили).

· WiMAX (протокол широкополосной радиосвязи).Стандарт сетей WWAN IEEE 802.16, который обеспечивает беспроводной широкополосный доступ на расстояниях до 50 км (30 миль). WiMAX является альтернативой кабельному и широкополосному DSL-подключению. В 2005 году в стандарт WiMax были добавлены мобильные функции, благодаря чему этот стандарт могут использовать операторы связи для предоставления сотового широкополосного доступа.

· Сотовый широкополосный доступ.Состоит из нескольких корпоративных, государственных и международных организаций, использующих сотовый доступ к сети оператора связи в целях предоставления широкополосного мобильного подключения к сети. Впервые использован для сотовых телефонов 2-го поколения в 1991 году (2G). В 2001 и 2006 гг. в рамках технологий мобильной связи третьего (3G) и четвертого (4G) поколений стали доступный более высокие скорости.

· Спутниковый широкополосный доступ.Предоставляет сетевой доступ к удалённым объектам за счёт использования направленной спутниковой антенны, отрегулированной по геостационарному спутнику (GEO). Как правило, эта технология отличается более высокой стоимостью и к тому же требует обеспечения прямой видимости.

Доступно множество различных типов беспроводных технологий. Однако в этой главе основное внимание уделяется сетям WLAN стандарта 802.11.

Радиочастоты

Все беспроводные устройства работают в диапазоне радиоволн электромагнитного спектра. За регулирование выделения радиочастотного (РЧ) спектра отвечает Международный союз электросвязи, сектор стандартизации электросвязи (ITU-R). Для различных целей предусмотрены частотные диапазоны, которые называют полосами. Некоторые полосы в электромагнитном спектре жестко регулируются и используются в таких областях, как контроль трафика и сети связи аварийно-спасательных служб. Другие полосы не подлежат лицензированию (например, промышленные, научные и медицинские частотные диапазоны, а также частотные диапазоны национальной информационной инфраструктуры).

Примечание. Сети WLAN работают в диапазоне промышленных, научных и медицинских частотных полос 2,4 ГГц, а также в диапазоне полосы национальной информационной инфраструктуры на частоте 5 ГГц.

Как показано на рисунке, беспроводная связь осуществляется в диапазоне радиоволн (т. е. 3–300 ГГц) электромагнитного спектра. Диапазон радиоволн разделяется на сектор радиочастот и сектор СВЧ. Обратите внимание, что сети WLAN, Bluetooth, сотовой связи и спутниковой связи работают в диапазонах УВЧ, СВЧ и КВЧ.

Устройства беспроводной сети LAN оснащены передатчиками и приемниками, настроенными на конкретные частоты диапазона радиоволн. В частности, для беспроводных LAN стандарта 802.11 выделяются следующие частотные полосы:

· 2,4 ГГц (УВЧ): 802.11b/g/n/ad

· 5 ГГц (СВЧ): 802.11a/n/ac/ad

· 60 ГГц (КВЧ): 802.11ad