Радиосенсоры «Bluetooth».

Одним из примечательных достижений этого периода стало создание миниатюрных близкодействующих радиосенсоров «Bluetooth», разработка коммуникационного стандарта Bluetooth и внедрение в жизнь технологии передачи данных на небольшие расстояния с помощью радиосигналов. Эти разработки обеспечили условия эффективного беспроводного обмена информацией между компьютерами, мобильными телефонами, принтерами, видеокамерами и любыми другими приборами и устройствами, оснащенными радиосенсором Bluetooth. Это небольшое устройство (рис. 20) работает в частотном диапазоне от 2400 до 2483,5 МГц, который является открытым и не лицензируется в большинстве стран мира.

Рис. 20.Миниатюрный приемо-передающий радиосенсор Bluetooth (по сравнению с обычной спичкой)

Поскольку в этом диапазоне могут работать и другие источники радиоволн, для защиты от них выбран так называемый метод FHSS (Frequency-Hopping Spread Spectrum).

При таком методе несущая частота передачи информации скачками изменяется 1600 раз в секунду в соответствии с квазислучайным «шаблоном», составленным из 79 разных частот этого диапазона, с гауссовским (нормальным) распределением вероятностей. Поэтому «понять» друг друга могут лишь радиосенсоры, которые используют один и тот же шаблон изменения частот.

Такой алгоритм работы позволяет легко избежать «конфликтов» с другими приборами, работающими на той же частоте, поскольку находящиеся на связи сенсоры могут автоматически заменить данную частоту в своем шаблоне на другую, свободную.

При мощности миниатюрного радиопередатчика 4 дБм связь устанавливается на расстоянии до 10 м, при мощности 20 дБм – до 100 м.

Инфракрасные беспроводные сенсоры, которые применяются во всем известных телевизионных дистанционных пультах, обмениваются информацией, лишь «глядя глаз в глаз».

В отличие от них, радиосенсоры Bluetooth могут связываться, не видя друг друга, находясь в разных комнатах, будучи разделены стенами, дверями, мебелью или другими неметаллическими преградами.

Контакт между радиосенсорами Bluetooth устанавливается автоматически, как только они оказываются в зоне радиодосягаемости. Для этого при изменении окружения сенсор Bluetooth автоматически излучает радиозапрос. Если рядом находится другой активный сенсор Bluetooth, работающий в «открытом» режиме, то он всегда отвечает на этот запрос.

В режиме «ограниченных контактов» сенсор отзывается лишь в случае выполнения запрограммированных в нём условий.

Практика использования радиосенсоров Bluetooth показала, что защита передаваемой через них информации от несанкционированного перехвата и преступного использования пока еще недостаточна. Наиболее уязвим процесс установления первичного контакта между такими сенсорами, когда они обмениваются ключами и информацией о себе в незакодированном виде.

Конкуренцию радиосенсорам Bluetooth составляют радиосенсоры RadioEthernet IEEE 802.11, тоже предназначенные для создания беспроводных локальных компьютерных сетей под названием Wi-Fi. Они действуют на расстояниях до 100 м и обеспечивают более высокую скорость передачи данных – до 11 Мб/с. По этим важным параметрам и по уровню защиты информации радиосенсоры и вся технология RadioEthernet IEEE 802.11 выигрывают у технологии Bluetooth. Однако они проигрывают по размерам мини-сенсоров, по цене, энергопотреблению, уровню радиоизлучения.

3. Стандарт WiMAX: техническое описание, варианты реализации и специфика применения.

Под аббревиатурой WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) понимается технология операторского класса, которая основана на семействе стандартов IEEE 802.16, разработанных международным институтом инженеров по электротехнике и электронике (IEEE). В стандартах IEEE 802.16 определяются физический уровень и уровень управления доступом для систем фиксированного беспроводного широкополосного доступа масштаба города.

Основные параметры стандартов IEEE 802.16 и IEEE 802.16-2004 представлены в табл. 1.

Таблица 1. Основные параметры стандартов IEEE 802.16 и IEEE 802.16-2004

Описание стандарта.

На физическом уровне в стандарте IEEE 802.16-2004 определены три метода передачи данных: метод модуляции одной несущей (SC), метод ортогонального частотного мультиплексирования (OFDM) и метод множественного доступа на основе такого мультиплексирования (OFDMA).

Работает по принципу традиционной сети мобильной связи. То есть устанавливаются базовые станции, которые образуют покрытие беспроводной сети. Это покрытие обеспечивает непрерывную телекоммуникацию на определенной территории посредством постоянного радиоканала в СВЧ диапазоне.

Рис. 21. Сеть WiMax

Спецификация физического уровня WirelessMAN-OFDM является наиболее интересной с точки зрения практической реализации. Она базируется на технологии OFDM, что значительно расширяет возможности оборудования, в частности, позволяет работать на относительно высоких частотах в условиях отсутствия прямой видимости. Кроме того, в нее включена поддержка топологии «каждый с каждым» (mesh), при которой абонентские устройства могут одновременно функционировать и как базовые станции, что сильно упрощает развертывание сети и помогает преодолеть проблемы прямой видимости.

Метод доступа.

В стандарте IEEE 802.16-2004 используется технология множественного доступа с разделением по времени (TDMA), согласно которой базовая станция выделяет абонентским станциям временные интервалы, чтобы они могли передавать данные в определенной очередности, а не случайным образом.

Для реализации дуплексного режима обмена данными используются две технологии: дуплексный режим с разделением по времени (TDD) нисходящего и восходящего потоков и дуплексный режим с разделением по частотам (FDD).

Защита информации.

В соответствии со стандартом, для предотвращения несанкционированного доступа и защиты пользовательских данных осуществляется шифрование всего передаваемого по сети трафика. Базовая станция (БС) WiMAX представляет собой модульный конструктив, в который при необходимости можно установить несколько модулей со своими типами интерфейсов, но при этом должно поддерживаться административное программное обеспечение для управления сетью. Данное программное обеспечение обеспечивает централизованное управление всей сетью. Логическое добавление в существующую сеть абонентских комплектов осуществляется также через эту административную функцию.

Абонентская станция (АС) представляет собой устройство, имеющее уникальный серийный номер, МАС-адрес, а также цифровую подпись Х. 509, на основании которой происходит аутентификация АС на БС. При этом, согласно стандарту, срок действительности цифровой подписи АС составляет 10 лет.