Коммерциялық емес акционерлік қоғам

АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС УНИВЕРСИТЕТІ

Телекоммуникациялық жүйелер кафедрасы

                                                                                            

                 

      

Ақпараттық жүйелердегі сымсыз байланыс технологиялары   

5В070300 – Радиотехника, электроника және телекоммуникация мамандықтары бойынша оқитын барлық оқыту түрінің  студенттері үшін  дәрістер жинағы

 

 

Алматы 2012 

Құрастырушылар: С.В. Коньшин, Г.Д. Демидова. Шугайып.У Ақпараттық жүйелердегі сымсыз байланыс технологиялары. 5В070300 – Радиотехника, электроника және телекоммуникация мамандықтары бойынша оқитын барлық оқыту түрінің  студенттері үшін дәрсітер жинағы – Алматы: АЭЖБУ, 2011. – 55 б.

 

Бұл дәрістер жинағында сымсыз байланыс жүйесінің мәліметтері қарастырылады. Қолданылатын аппараттар және оның негізгі стандарттық сипаттамалары, сымсыз байланыстың негізгі теориялары, осы сымсыз байланыс технологияларын студенттердің  оқығаннан кейінгі білуге қажетті барлық сұрақтар қамтылады

 

          Без . 5, әдебиеттер. – 15 атау.

  

Пікір беруші: канд. техн. наук, доц. В.В. Артюхин

  

 «Алматы энергетика және байланыс университеті» коммерциялық емес акционерлік қоғамының 2011 жылғы  жоспары бойынша басылады.

 

  ©    «Алматы энергетика және байланыс университеті» КЕАҚ, 2012 ж.­

2011 ж. жиын, жоспары, реті 365

 

 

Мазмұны

 

1 Дәріс. Кіріспе. Торлық технологиялардың даму тарихы	4
2 Дәріс. Сымсыз байланыс жүйелері. Жеке радиобайланыс	7
3 Дәріс. Сымсыз байланыс ұялы желілері	12
4 Дәріс. Аутентификация және идентификация	16
5 Дәріс. Көп станциялы рұқсат әдістері	20
6   Дәріс.Транкингті байланыс жүйесі	25
7   Дәріс  Дербес   спутникті   байланыс  жүйелері   (ДСБЖ)  туралы  жалпы мәліметтер	28
8 Дәріс. Оптикалық және радиобайланыс	31
9 Дәріс. Сымсыз байланыс жүйелерінің техникалық құрылу концепциясы	36
10 Дәріс. Сигналдардың жайылу әдісі	40
11 Дәріс. Спектрлі кеңейтілуі бар жүйелер	42
12 Дәріс. Сымсыз локальді байланыс	46
Әдебиеттер тізімі	55

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Дәріс. Кіріспе. Торлық технологиялардың даму тарихы

 

Байланыс - қазіргі қоғамның инфрақұрылымының динамикалық жақсы дамитын салаларының бірі.

 

Мәліметтер берілетін сымсыз желілер екі технология топтамаларының жиынтықтарында негізделеді - мәліметтің сымсыз берілуі және торлық өзара әрекеттесуі негізделеді.  Қазіргі уақытта сымсыз байланыс ақпараттық қызметтердің толық спектрін: телефон катынастарының берілуін, мәлімет алмасуын, глобалді ақпараттық желілерге қосуын,  телеарналардың, видеобейнелердің алынуын және берілуін жүзеге асыруға мүмкіндік береді.

 

Сымсыз байланыс жүйелерінің классификациясы үлкен, үнемі өсіп келе жатқан, тағайындаумен және мінездемелермен адам баласының барлық мұқтаждықтарын қанағаттандыруды қамтамасыз ететін айырмашылығы болатын түрлердің саны қосылады.

 

Аралық абоненттік жабдық және коммутатормен желі кіретін өткізгіштердің жоқтығы сымсыз байланыстың артықшылықтары. Адамдардың келешегі сымсыз линиялардан сипатталады, ал сымсыз коммутациялардың құралдары дамытылатың жобалармен сәйкес маңыздылау сандарды үнемдеуге мүмкіндік береді. Жылу, электр энергиясы және ыңғайлы ақпараттық кеңістіктегі табылулармен қамтамасыз етеді. Мұндай жобаларды іске асыруда Вluetooth, ZigВее, Wi-Fi, Wi-МАХ, DЕСТ және тағы да басқа технологиялар маңызды рөл ойнайды.

 

Сымсыз технологиялар 19 ғасырда шықты. 1892 жылы ағылшын ғалымы Вильям Крукс радиобайлайыстың қағидаларын сипаттап және мүмкіндіктерін теория жағынан көрсетті. 1893 жылы ғалым Никола Тесла сигналдардың қашықтыққа берілуін көрсетті. Бұл оқиға сонда тиісті
резонанс шақырмады, өйткені Тесланы мәліметтің емес, энергияның қашықтыққа сымсыз берілуі қызықтырды.

 

1878 жылдан бастап сымсыз байланыс мәселесінің үстінде Александр Степанович Попов жұмыс істеді. 1895 жылдың 7 мамырында Ресейлік физика-химиялық қоғамының физикалық бөлімшесінің мәжілісінде оның "Метал ұнтақтарының электр тербелістеріне қатынасы туралы" тарихи баяндамасы өтті. Сонда А.С.Попов өз құралын түнерген дәрежелердің тіркеулері үшін көрсетті және сымсыз байланыс үшін оның қолданудағы мүмкіндіктері туралы ойын айтып шықты. Барлық болашақ сымсыз жүйелердің түп тұлғасының бірінші ашық демонстрациясы сол физикалық-химия қоғамында 1986 жылдың 24 наурызында өтті, А.С.Попов 250 м қашықтыққа "Генрих Герцтің" екі қатардан тұратын әлемдегі бірінші радиограмманы өткізді.

 

1894 жылдан бастап Г.Маркони генерация және электромагнитті тербелістерді   тіркеу  үшін   физикалық   құралдармен   эксперементтеді,   ол

Атлантика арқылы байланыс орнатты.

1906 жылы Ли де Форест бірінші электрон лампасын жасады -сигналдардың электрондық күшейткіштерін жасау мүмкіндігі пайда болды. Содан бері сымсыз байланыс жылдамырақ екпінмен дамуда.

 

20-шы жылдардан бастап коммерциялық радиохабар басталды (амплитудалық модуляцияның құралдары бойынша). 1933 жылдан бастап Э.Армстронг жиілік модуляциясын ойлап шығарды, ЖМ - радиохабар басталды.

 

1946 жылы Веll system және АТ&Т компаниялары жылжымалы телефон байланыс жүйесінің пайдалануларында қатысты (МТS). Жартылай дуплексті байланыс үшін 150 МГц-ті жиілікте 60 кгц-тен ені бойынша 6 арна қолданылды, дегенмен арна аралық интерференциясынан арналар санын үш есе қысқартты. Жүйе қалалық телефон желісімен жалғастыруға мүмкіндік берді.

 

1960 жылдың 12 тамызы байланыстың бірінші серігі 1500 км биіктікпен орбитаға шығарылды - американдық ғарыштық аппарат (КА) «ӘХО - 1». Бұл енжар ретранслятордың функцияларын орындайтын диаметрі 30 м қабығы металданған үрмелі шар болды.

 

1962 жылы АҚШ-та аласа орбиталарда белсенді ретрансляторлары бар алғашқы жерсеріктер іске қосылды. Олардың хабарлағыштарының қуаты 2 Вт-тан аспады. 1964 жылы байланыстың серігі тұңғыш рет геотұрақты орбитаға шығарылды. Жерсерікті байланыстың төңірегіндегі ең ірі халықаралық ұйымы болған Intelsat (International Telecommunications Sattelite Organization), жерсеріктік байланыстың халықаралық консорциумы жасалады. Оның қызметтерімен бүгінгі таңда 200-ден аса елдер пайдаланады.

 

1965 жылы бірінші отандық байланыс жерсерігі - «Молния - 1» орбитаға шығарылып және сәтті жұмыс жасады. Жерсеріктік байланыс дәуірі басталды. Кезекті кезең торлық технологияларының тарихында өткені жүз жылдықтың 60-шы жылдарында басталды және компьютерлердің жаппай пайда болуымен байланысты. Мәліметтердің көлемінің кең берілуінде қажеттік пайда болды, жергілікті есептеуіш желінің үғымы түзілді. Хабарлар (пакеттер) коммутациясының механизмі жасалған. Бұл облыста         Л.Клейнрогтің "үлкен коммутацилық желілердегі ақпараттық ағын" диссертациясы үлкен жұмыс болып табылды.

 

1964 жылы "коммутацияларда таралуы туралы" П.Баранның жұмысы жарияланды. Онда мол үйлесімділіктің қағидаларын сипаттап және коммуникациялық жүйенің құрастыруының ойдағыдай түбегейлі бұзылулар

болған жағдайда жұмыс істеуге қабілетті әр түрлі үлгілері көрсетілді. Дәл осылай бірінші шектеусіз компъютер желісі жасалды.

 

1962 жылы А.Харкевичпен әлемде тұңғыш рет біртұтас байланыс желісі жасалуының негізгі қағидалары ұйымдастырылған, цифрлық қалыптағы мәліметтің әр түрлі түрлерінің коммутацияларын және цифрлық берілу әдістерінің маңыздылығын тапқан. 1967-1968 жылдары торлық технологиялары үшін таңбалы, пакетті коммутациясы бар бірінші жергілікті есептеуіш желі жасалды. Тор пиктік жылдамдықтан 768кбит/с дейін жұмыс істеді. АRPANET-тің желісінің бастапқы жоспары ұсынылған. Клейнрок Леонард болашақ интернеттің түрі - АRPANET-тің бірінші түйінін құрастырды. 1970 жылы АLOHA-ның деректерді беретін (жер серік арқылы) бірінші пакетті радио желісі пайда болды. Оны Н.Абрамсон жасап, құрастырды. 1972 жылы АLOHA-ны АRPANET желісімен қосты.

 

1977 жылы К.Тамару растауларды тетік арқылы деректерді радиоарна  арқылы беруге Еtһеrnet технологиясының бейімделу әдісін ұсынды. Бұл жұмыстар келешек сымсыз жергілікті есептеуіш желілерінің негізін қалады. 1978 жылы Бахрейнде телефон серіктестігі ұялы байланысты нақты жүйенің бірінші әлемінде болып есептелетін сымсыз телефон байланысының коммерциялық жүйесінің пайдалануын бастады.

 

Екі аймақта 20 арналармен 400 МГЦ аралығында 250 абоненттерге қызмет көрсетті. Сымсыз технологиялардың төңіректеріндегі әрбір оқиғаға қайнаған жұмыс және дүние жүзінің  мамандарының  шығармалары тұрады.

 

Барлық сымсыз технологиялар жылдам және мәліметтің берілуі, интеграцияланған деректерді беру мүмкіндігі, дауыс және видеомәліметтің желілерінің сенімділіктері үздіксіз жоғарыға қарай дамуда.

 

Сымсыз желілер үшін негізін қалаған дербес компьютерлердің жаппай пайда  болуы,   телефонияның  дамуы,  сонымен  бірге жартылай өткізгіш технологиялардың шапшаң  дамуы болды (арзан сигналдық процессорлар және микроконтроллерлер жасау). Мәліметтің берілуінің сымсыз желілерінің дамуы олардың кеелесідей құндылықтарымен байланысты:

1)          архитектураның    иілгіштігі, желінің динамикалық топология өзгеруінің қосудағы мүмкіндігі, орын ауыстыру және жылжымалы қолданушылардың ажыратуында түбегейлі уақыт жоғалтулары;

2)    мәліметті  берудегі  жоғары жылдамдық (1-10МБит/с және одан жоғары);

3)          жобалау және жазудағы тездік;

4)    рұқсат етілмеген рұқсаттан жоғары қорғаныс дәрежесі;

5)    қымбат бағалыдан бас тарту және әрдайым өсім бола алмайды немесе оптоталшық және мыс кабелінің жалдауы болуы мүмкін;

 

«Сымсыз байланыс технологиясы» пәні профильді пәндер циклының міндетті пәні болып табылады. Курстың мақсаты – ұйымның қағидаларына және сымсыз байланыстың (СБ) технологияларына студенттерді үйрету, арналардың бөліну әдістерін көрсету; оптикалық және радиобайланыс, СБ жүйелерінің құрастыруының техникалық тұжырымдамаларына қолдануы бар сигналдардың тарату әдістеріне үйрету; спектрлі кеңейтілуі бар жүйені, сонымен бірге  сымсыз жергілікті жүйелердің құрастыру қағидаларын қарап шығу.

 

Студент пәндерді зерттеудің нәтижесінде міндетті:

- СБ технологияларының даму үрдісі туралы, заңдылықтар туралы, арналар   сапасы   көрсеткіштерінің   арасындағы   анықтайтын   байланыстар, энергетикалық көрсеткіштер, жиілік жолақтарының және қуаттарды тиімді қолдануыдың көрсеткіштері, экономикалық көрсеткіштері туралы түсінік қалыптастыру;

- сымсыз байланыс жүйелерін құрастырудың техникалық  тұжырымдамаларын; радиоарналардың негізгі параметрлері және бұл параметрлерді анықтау әдістерін; СБ жүйелердің энергетикалық  параметрлерінің есептелуінің негізгі әдістерін және желілердің техникалық  параметрлерін; тағайындалу және СБ орталығының функционалдық сұлбалары; торлық басқару жүйесіңің құрастыру қағидаларын; көп бекетті рұқсат және оларды қолдану аясының әдістерін; СБ жүйелердің стандарттарының техникалық параметрлерін, сигналдарды таратудың әдістерін; спектр кеңейтілуі бар жүйелердің құрылымдық сүлбасын; арналар,ұрылымдар және жүйелердің негізгі мінездемелерінің өлшеу әдістерін; сымсыз жергілікті жүйенің құрастыру қағидаларын білу;

          - аппаратураның негізгі энергетикалық параметрлерін бағалауға икемі болып таңдау: ұяшықтың радиусы, қабылдағыштың сезгіштігі арнаның сапасына қазіргі нормаларынан және СБ күрежолының нақты параметрлеріне тағы сол сияқтылар; топталған жер үшін БС жүйенің стандарттардың топталған күйіндегі жиілік - аймақтық жоспар өндеу; тиімділіктің кешенді белгілері бойынша БС желінің архитектурасын оптимизациялау.

  

2       Дәріс. Сымсыз байланыс жүйелері. Жеке радиобайланыс

 

Дәрістің мақсаты: сымсыз байланыс жүйелер классификациясын оқып үйрену және транкинг жүйесінің, жерсерікті байланыстың, дербес шақыру жүйелерінің және жылжымалы компьютерлердің стандарттарымен танысу.

Мазмұны:

а) сымсыз байланыс жүйесінің классификациясы;

б) жеке радиобайланыс.

 

Классификациялар өлшемін жеткілікті көп өңдеуге болады, олар нақтылы кластың айқын шекараларына жатқызыла алмайды, және де жүйелер дамуына қарай ескіре алады. Сондықтан әр түрлі сымсыз жүйелер  беруінің өте әйгілі әдістеріне тоқталамыз.

 

Келесі бірнеше белгілер бойынша сымсыз байланыс жүйелерінің классификациясы:

а) алғашқы мәліметтердің өңделу әдісі бойынша:

1) аналогтық;

2) цифрлық.

о) тағайындалуы бойынша:

1) ұялы;

2) кәрез (сымсыз телефонды);

3) транкингті;

4) жер серікті;

5) оптикалы;

6) пейджингті;

в) көп бекетті рұқсаттың әдістері бойынша:

1) FDMA арналардың жиіліктік бөлінуімен;

2) TDMA арналардың уақытша бөлінуімен;

3) СDМА арналардың кодтық бөлінуімен;

4) құрамы;

г ) байланыс арнасының ұйымдастыру әдісі бойынша:

1) симплексті;

2) дуплекс;

3) жартылай дуплексті.

д ) берілу жолағының жалпақтығы бойынша:

1) тар жолақты;

2) жалпақ жолақты;

3) өте кең жолақты.       ,
е ) абоненттердің оқшау бөлігі бойынша:

1) жылжымалы;

2) бекітілген.

ж) географиялық созылымы бойынша:

1) дербес;

2) жергілікті;

3) аймақтық (қалалығы);

4) глобалді.

и) берілетін мәліметтің түрі бойынша:

1   ) сөздің берілуінің жүйелері;

2   ) видеомәліметтер;

3) деректерді беру.

 

1998-1999 жылдары жасалған әмбебап жылжымалы телекоммуникациялық жүйелердің (UMTS) жаңа стандарты бір терминалға түгелдей барлық технологияларды қатар қолдануға мүмкіндік береді.

 

UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) тұжырымдамасы 3-ші ұрпақтың жылжымалы телекоммуникациялық радио жүйелерін жасау шеңберінде қазір жүзеге асырылады. Бір диапазоннан басқасына, стандарттан стандартқа өту немесе жерсеріктік арнаны  абонент арқылы ауыстырып қосу мүмкіндігі, оған ең үлкен дәрежеде жақындайтын қызметтердің сол түрін таңдауға мүмкіндік береді. Сондықтан UMTS терминалдары бірнеше стандарттар желісінде жұмыс істейтін көп режім болып табылады.

 

GSM сияқты UMTS-те басқа сымсыз байланыс жүйелеріне қосылу мүмкіндігі бар, көп режімді абоненттік аппараттар UMTS абоненттеріне, UMTS қызметтеріне қосылу мүмкіндігі болмаған жерлерде GSM-стандарты ұялы байланысқа қосылу мүмкіндігін сақтайды.

 

Транкингтік жүйенің ерекше айырмашылығы бұл - бір-бірімен ортақ басқару  байланысқан, бірнеше ретрансляторлардан тұратын ретрансляторлық пунктін ортақ жиіліктік ресурсына қосылуды ұйымдастыру арқылы жиілік жолағын тиімді түрде пайдалану мүмкіншілігі болады. Транкингтік жүйенің созылмалы архитектурасы жекеше шақырулармен қоса, бірнеше абонент тобының шақыруларын немесе бірден желінің барлық абоненттер шақыруларын тарата алады. Бүндай жүйелерде сәулеленуге бағытталған станция жұмысы, әдетте үздіксіз орындалады, ал тек радиотелефон тангентіне басқанда эфир жүктемелігін азайтады

 

Дегенмен, қазіргі бірінші ұрпақтың профессионалды транкингті байланыс желілері жоғары құпиялықты және соционирленген рұқсаттан сенімді қорғаушылықпен қамтамасыз етуге кепілдік бермейді, әсіресе олар абоненттер аутентификациясын және абоненттік құрылғының идентификациясын   да қамтамасыз ете алмайды. Бұл мәселелер бір-біріне ұқсамайтын екінші ұрпақтың кәсіби байланыстың сандық жүйесінде шешімін тапты (АРСО, ТЕТRА). ТЕТRА ерекшеленетін байланыс протоколы бар және жиіліктің әр түрлі диапазондарында минималды шығынмен жүйе құра алатын, әмбебап техникалық мәселелер қарастырылған. Жиілікті ресурстардың үнемділігі ғана емес, сонымен қатар ТЕТRА жүйесі, үшінші ұрпақтың қызмет көрсету перспективасы және әртүрлі енгізу сценарилерін құрай отырып, техникалық мүмкіндіктерді ұлғайтуды қамтамасыз етеді.

 

Бірінші ұрпақтың сымсыз жерсеріктік байланысының (стандартІnmarsat-А) жер станциялары негізінен ведомствалық және үлкен орталық станциясы бар радильді - түйінді құрылымды корпоративті желілерді құруға тағайындалған мобильді жерсеріктібайланыс саласындағы серпінді түрлену 90-жылдың басында шығып, үш фактормен негізделген еді: төмен және орта орбитаны қолданатын және сандық сигналдық процессорларды
қолданатын сандық байланысқа жергілікті ауысатын космостық
бағдарламалардың жекешеленуі  Қорытындысында орта биіктіктегі (ІСО) және төмен орбиталарда жұмыс істейтін сымсыз байланыс жүйелерінің бірнеше глобальді жобалар және екі рационалды жүйе (AceS және Thuraya) құрылды.

 

Транкинг - бұл үлкен көп абоненттердің шектелген арнаға еркін кіру әдісі (жиынға, стволға немесе шет ел терминологиясы - транкқа). Уақыттың кейбір мезеттерінде барлық абоненттер активті болмағандығынан, керекті арна саны жалпы абоненттер санынан біршама аз. Мысалы, арна саны 5 тең болғанда (4 сөзді арна және 1 басқару арнасы), транкингті байланыс шамамен 300 абонентке қызмет көрсете алады.

 

Ұялы жүйелермен салыстырғанда транкингті радиожүйелердің артықшылығына мыналарды жатқызуға болады:

- шақыру жүйесінің оңайлығы - жеке, топтық, приоритетті, апаттық,
хабарлық және т. б.;

- нөмірлеу жүйесінің оңайлығы - жай екі таңбалы саннан бастап, толық дыбысты нөмірлерге дейін;

        - қосылыс орнату - ұялы жүйеде бірнеше секунд болса, мұнда ол жарты секундта төтеп бере алады;

 - тиімділігі-құрылғы бағасы бойынша және пайдалану шығыны бойынша қарапайым транкингті радио желі ұялы желіден бірнеше есе тиімді.

 

Абоненттер арнасындағы ретранслятор байланысындағы арналарды Автоматты түрде бөлуді орындайтын жер бетіндегі жылжымалы радиалды зоналы жүйе қағидасы қарапайым SmarTrank, МРТ 1327 қазіргі ТЕТRА транкингті жүйелеріне дейін барлық транкингті жүйелерді құрамына енгізеді.

 

ТЕТRА сандық радио байланыс еуропалық стандарт болып табылады. Бұл стандарт біріншіден қоғам қауіпсіздігінің, транспорт, коммуналды қызмет сферасының тұтынушыларына бағытталған. Уақытты бөлуі бар көп кірулі технологияны; қолданатын ТЕТRА стандарты Еуропаның солтүстік-батыс мемлекеттеріне тән, тұрғындар санының тығыздығы жоғары қалалық аудандарындағы байланыс үшін өте қолайлы. Бұл стандарт жұмысын тек транкингті байланыста ғана атқаруды қарастырады, ол қуаттың шектеулі деңгейін және тар жиілік диапазонды қолданады.

 

Жеке радиошақыру жүйесі қазіргі кезде негізінен екі негізгі стандартта жұмыс істейді POCSAG және FLEX. Қазақстанда және ТМД мемлекеттеріндегі пейджингті компаниялары көбінесе мәліметтерді тарату жылдамдығы 512 және 1200 бит/сек, 435-480 МГц диапазонында жұмыс істейтін POCSAG жүйесін қолданады. Бұл компаниялардың жиілік диапазоны   138-174,   бірақ   та   435-480   МГц   диапазонында   да   қызмет көрсететін компаниялар бар. Алыс шет мемлекеттерде 929-932 МГц диапазондары кең таралған. Пейджингті жүйелердің басты артықшылығы - ол спектрді шамамен тиімді қолданады және де бір жиілікте он мың абонентке қызмет көрсете алады. Алайда, сандық ұялы жүйенің арзандауы және дамуы пейджингті жүйелерге деген сұранысты түсіріп жіберді.

 

Мобильді компьютерлер - бұл офистік столдағы компьютерлер арасында қолданылатын қарапайым портативті аса үлкен емес құрылғылар. Олар компьютерлер индустриясының тез өсетін сегментін көрсетеді. Олардың барлығы аз дегенде сымсыз инфрақызыл байланысымен қамтамасыздандырылған. Laptop (тізеге қойылатын) класының компьютерлеріне қарағанда одан да кіші және біршама мобильді компьютерлер бар. Ноутбуктер, субноутбуктер, қолда ұстайтын (palmtops) және қалталы (handholds), пейджердің және ұялы телефондардың органайзер функцияларын біріктіріп, жеке санды секретарлары (personal digital assistans) - бұның бәрі аса жетілдірілген компьютерлер.

Сарапшылар PDA деп аталатын коммуникаторлар мен смартфондар нарығының үлкен өсуін болжауда. Портативті болса да lарtор класының компьютерлері негізінен столды компьютерлер ретінде қалып және үлкен ыңғайсыздықты тудырады, ал осы уақытта жылжымалы тұтынушыларға арналып, жобаланған компьютерлер шығып жатқанда, бұл класс компьютерлері аса сұраныста емес.

 

Мобильді компьютерлер көбінесе адам түрғанда немесе қозғалыста болғанда ғана жұмыс істейді. Тұтынушы компьютерді бір қолында папка, блокнот немесе ұялы телефон сияқты ұстап түрып, келесі қолымен жұмыс істеуге мүмкіндігі бар. Laptop класының компьютерлерінде мұндай үрдіс мүмкін емес. Ыңғайлы және осы компьютерлерде жұмыс істейтін тұтынушылардың ойынан шыға білетін мобильді компьютер болуы үшін, олар әлдеқайда кішкентай, жеңіл, берік және онымен жұмыс істеу оңай болуы қажет. Тең дәрежелі тұтынушылар үшін, әдетте, жылжымалы, алыстатылған мәліметтер базасына, ұлттық және халықаралық коммутацияланатын қолданыстағы телефон желілерімен байланысқан, әдетте жылжымалы радиожелі формасындағы сымсыз желі көмегімен байланысқан орталық ӘЕМ тез және жылжымалы кіру өте қажет.

 

Мобильді компьютерлерді ыңғайлы ету үшін көптеген компьютерлік және аралас (компьютер-жылжымалы байланыс) технологиялары бар:

- тез ену және сөзді тану барысында перне тақтаны ауыстыруға тура келеді және компьютерлерді өте ыңғайлы әрі әмбебап етуге мүмкіндік туындайды;

- радиобайланыс тұтынушыларына ақпаратпен бөлмелер, мекемелер, қала, мемлекет арасында және бүкіл әлем бойынша ақпарат алмасуға мүмкіндік бере алады;

- аз габаритті, үлкен көлемді, ақпараттарды сақтау үшін арналған (үлкейтілген) кеңейтілген шағын жадылы қазіргі таңдағы микропроцессорлар және қазіргі радиобайланыстың сандық жүйелері мәліметтерді біршама тиімді тарату және өңдеу мүмкіндіктері бар;

- Қоректену элементтерін шығаратын жаңа технологиялар және қуатты басқару үшін арналған тиімді қамтамасыздандырылған бағдарламалар компьютерлер мен смартфондардың ұзақ уақыт периодында батареяның бір қуатында жұмыс істейтін мүмкіндігін береді.

 

3 Дәріс. Сымсыз байланыс ұялы желілері

 

Дәрістің мақсаты: ұялы байланыс желісін, сымсыз өткізу жүйелерін оқып үйрену және мобильді және базалық станциялардың құрамымен танысу.

Мазмұны:

а) аймақтық жоспарлау және кластер туралы түсінік;

б) ұялы байланыс желі элементтері.

 

Радиотелефон байланысының жүйелері техникасының дамытуымен келесідей мінсіздікке жетті: құрылғылардың габариттері азайды, жаңа жиіліктік ауқымдар жерсеріктігі, базалық және коммутацилық жабдық жақсарды.

1940 жылдардың ортасында Веll Labs зерттеу орталығы АТ&Т америкалық компаниясына ұяшықты (сеll - ұяшық) - қызмет көрсетілетін аумақтық бөлігін бөлімшелерге бөлуді ұсынды. Әрбір ұяшық нақтыланған жиілікпен және әрекет радиусы шектелген хабарлағышпен жұмыс жасауы керек еді. Бұл сол жиілікті қайтадан басқа ұяшықта бөгетсіз қолдануға мүмкіндік берді. Бірақ, байланыс ұйымының қағидасы аппаратты деңгейде іске асырылғанына 30 жыл өтті.

Барлық  қызмет  көрсететін  аймақтық  бөлікті  ұяшыққа  екі  әдіспен бөлуге болады:

1)     байланыс жүйесінде сигналдар статикалық сипаттамаларының өлшеуінің негізінде;        

2)     нақты аудан үшін сигналдардың таратулары параметрлерінің есебінің немесе өлшеуінің негізінде.

 

Бірінші амалды қолдануда барлық қызмет көрсетілетін аумақты біркелкі ұяшыққа бөледі, ал сосын радиофизиканың статикалық заңмен оның әсер етуі орындалатын шегінің өлшемін және басқаларға дейінгі арақашықтықты анықтайды.

Аумақты ұяшықтарға ең тиімді бөлу үшін үш геометриялық

фигуралар қолданылуы мүмкін: үшбұрыш, шаршы және алтыбұрыш. Олардың ең тиімдісі алтыбұрыш болып табылады, өйткені егер антеннаны домалақ диаграмма бағытымен оның центріне орналастырса, онда барлық ұяшыққа түгел рұқсат болады.

Егер ұяшықтардың аралығында біркелкі жұмыс арналарын қолданылатын бірінші әдісті қолданса, әдетте өзара бөгеттердің мүмкін деңгейінің қамтамасыз етулері үшін көбірек тиісті болады.

Қызмет көрсету аймағына бөлінудің екінші әдісі қолайлы болып келеді. Бұл жағдайда абоненттердің барлық аумаққа қанағатты қызмет көрсетуін қамтамасыз ететін базалық станциялардың минималды саны үшін жүйенің көрсеткішін есептейді немесе өлшейді, жер бетін есепке алып, базалық станцияларының ұтымды қоныстарын, бағытталған антенналардың қолдану мүмкіндігін, пиктік қуат кезіндегі жақын орталық станциялары және пассив ретрансляторлар және т.с.с. анықтайды.

Әр түрлі жиіліктердің жиынынан тұратын ұяшықтардың тобы кластер деп аталады. Кластердің анықтайтын параметрі өлшем болып табылады - көрші ұяшықтарда қолданылатын жиіліктердің саны. Кластердің өлшемі жетіге тең (1 суретті қара).

Жиіліктердің ерекшеленген жиындарын қайтадан қолдануға рұқсат етілген базалық станциялар қорғайтын аралық деп аталатын Б аралықта бір-бірінен алып талданған.

Әр түрлі жиіліктік арналарды қолданатын жақын базалық станциялар С станциясынан топ құрайды. Егер әр базалық станциядан Ғ_к жолағының ені бар арналардың m жиыны ерекшеленсе, онда осы ұялы байланыс жүйесін атқаратын жалпы жолақ ені F_с құрайды:

 

F_с = F_к ·m·С;

m=1·F_c/C·F_k.

 

Осылайша С көлемі жүйе арналарының кіші саны болуы мүмкіндігін анықтайды, сондықтан жүйенің жиілік көрсеткіші немесе жиіліктің қайталану коәффициенті деп аталады. С коэффициенті қолданылатын арналар санына тәуелді емес және ұяшық радиусының кішіреюінен үлкейеді.

Осылайша өлшемі кішірек ұяшық қолдануда жиіліктің қайталануын үлкейтуге болады. С және Б арасындағы ең жақсы арақатынас ұяшықта қамтамасыз етілген.

R ұяшығының өлшемі бір жиілік қайталанып қолдауға болатын ұяшық арасындағы қорғау аралығын D анықтайды. D мані жіберілетін бөгет дәрежесіне де және радиотолқынның таралу шартынан да тәуелді. К. өлшемі қызмет көрсету аумағында сүхбат жүргізе алатын абоненттер N санымен де анықталады.

q=D/R

 

көрсеткіші арналар бөгеуілдерінің кішірею коэффициенті немесе арналар қайталану коэффициенті деп аталады.

 

 

(R - ұяшық өлшемі; D - қорғаныш аралығы)  

1 сурет - Жеті ұяшық үшін жиілікті қайта қолдану моделі

Дәл келетін жиілік арналары бойынша бөгеуілді деңгейдің төмендетулері тиімді әдіспен, қолдану сектор антенналары бола алады.

Сигнал бағытталған антенналар секторда біртарапқа сәуле таратады, қарама-қарсы бағыттағы шығару деңгейі минимумға дейін қысқарады.

Жылжымалы байланыстың ұялы жүйелерінің дамытуын келесі адым цифрларға технологияның кіріспесінен кейін - желілердің микроұялы құрылымына ауысу. Макроұяшықтармен салыстырғанда ұяшықтар бірнеше жүздік метр радиусында олардың сыйымдылығы 5-10 есе үлкейеді.

Дербес байланыс жүйесінің (РС8) микроұялы құрылымы макроұяшықтармен тығыз байланысты. Микроұяшықтар ғимарттардағы бөлмелерде, көше бөліктерінде қызмет көрсететін болмашы қуатты БС негізінде қүрылады. Микроұяшықты құрылым бір контроллердің басқаруы бар және тасымалдау жылдамдығы 64 кбит/с линиялардың көмегімен өзара қосылуы бар макроұяшықты БС ретінде қарастыруға болады. Микроұяшықтар баяу жылжымалы абоненттердің, мысалы, жаяу жүрушілердің және жылжымайтын автокөліктердің қуатын өзіне алады.

Жылжымалы байланыс микроұялы желілерін құрайтын қүрастыру қағидалары макроұялы желілер үшін қазіргілерден айырмашылығы бар. Осындай айырмашылығына жиіліктік жоспарлауының жоқтығы және «астафеталық тасымалдау» жатады (һапсіоуег).

Бірінші айырмашылығы микроұяшық шарттарында радиотолқындар таралу шартын болжау қиын және арналар бөгеуіл деңгейіне баға беруіне байланысты. Сондықтан микроұяшықтардың жиіліктік жоспарлау қағидасын қолдану мүмкін емес. Арналардың фиксирленген бөлінуі жиілік спектрінің қолдануын төмен тиімділігіне алып келеді. Микроұялы байланыс желілерінде осы себептерге байланысты ортақ пайдаланудағы сымсыз телефондардың цифрлық жүйелеріне БЕСТ еуропалық стандартта жүзеге асырылған байланыстардың автоматты адапттивті арналарды тарату (АКТ) процедурасы жұмыс істейді.

Микроұялы құрылымы дербес байланыстың тұжырымдамасы (РСІМ) Еуропда О8М стандартына интерфейстің сәйкестігі ескерілетін ОС8-1800 стандартының негізінде жасалған желілердің іске асыруының үлкен шеңберінде қолданылады. Желілердің құрылымына халықтың тығыздығы бар қалалық аудандар және жабулы аймақтардағы абоненттердің қызмет көрсетулері үшін қолайлы 10-60 м әсер радиусымен пикоұяшықтар енгізіледі'(жер асты гараждар, вокзалдар және т.б.).

Ұялы байланыс жүйелері қызмет көрсетілетін аумақ жамылатын ұяшықтардың жиынтығы түрінде құрылады. Әр ұяшықтың ортасында өз ұяшығының шеттеріндегі барлық жылжымалы станциялары (ЖС) қызмет ететін базалық станция (БС) орналасқан. Абоненттің бір ұяшықтан басқасына орын ауыстыруында басқаға бір БС-дан оның қызмет көрсетуін тасымалдау болады. Барлық БС жылжымалы байланыстың ерекшеленген өткізгіш бойынша немесе радиорелелік байланыс арналары коммутация орталығымен (КО) байланысқан. Ұялы жылжымалы байланыс желісінің құрамының ықшамдалған сұлбасы 2 суретте көрсетілген.

Ұялы байланыс жүйесі желінің дамыу кезеңімен немесе коммутацилық жүйенің сыйымдылығының өзгерусіздігімен шартталатын бір немесе бірнеше КО-тан қоса алады. Бірнеше басты КО-ның бірін шартты шлюзді немесе транзиттік деп атауға болады.

 

 

 

 

 

 

 

             

                

                 2 сурет - Ұялы жылжымалы байланыс желісінің құрамы

 

Жүйе ең оңай жағдайда үй жанындағы регистрінде болатын КО- та, ол басқа жүйеге қызмет көрсетуге шектеспейтін аймақтарда және көптеген тұйықталған  аумақтарда қызмет көрсетуге болады. Егер жүйе үлкен аумақта қызмет көрсетсе, бірақ жүйе қызмет көрсетілетін аумақ басқажүйелердің аумақтарымен бұрынғыша шектеспесе, онда ол екеу бола алады және жанында тек қана алдағы үй регистрінде болатын КО- та көп болады. Бір жүйе ұяшықтарының арасындағы бұл екі жағдайда абоненттің орын ауыстыруында қызмет көрсетуді, басқа жүйенің аумағына орын ауыстыруда - роуминг берілуге болады.

Жылжымалы станция (ЖС) құрамына: басқару блогы; қабылдау- тарату блогы; антенна блогы кіреді.

БС контроллер (компьютер) станцияның жұмысымен басқаруды, сонымен қатар соған кіретін барлық блоктар және түйіндердің жұмысқа қабілеттіліктерін бақылауды қамтамасыз етеді.

 

4 Дәріс. Аутентификация және идентификация

 

Дәрістің мақсаты: ҰБЖ-нің жүмыс істеу алгоритмін, аутентификация және идентификация процедураларын оқьш үйрену.

Мазмұны:

 а) ұялы байланыс жүйелерінің жүмыс істеу алгоритмі;

           б) аутентификация және идентификация сұлбасы.

 

Радиотелефон барлық, не тек қана бағдарлаушы арналарды үнемі сүзіп

шығаратын қабылдайтын құрылғы.

Радиотелефон нөмірлерді тергенде БС сигналының деңгейі осы уақытта барынша көп еркін арналардың біріне орналасады. БС-дан абонентті жою шарасы бойынша, немесе радиотолқындардың таралу шарттарының нашарлауында, немесе бөгеуіл ықпалдарының артында, немесе коммутациялық жабдық ақаулықтарының пайда болуынан сигналдың деңгейі азаяды, байланыс сапасы нашарлайды.

Әңгімелесу сапасын жақсартуға абонентті басқа байланыс арнасына автоматты түрде ауыстыру жолымен жетеді. Арнайы тәртіп: тасымалдау шақырудың басқарулары немесе тасымалдау эстафетасы (handover немесе һаndoff), абонент осы уақытта болған әрекет ету аймағында әңгімені басқа БС еркін арнасына ауыстырып қосуға мүмкіндік береді. Мұндай БС -ахуалдарының бақылауы үшін сөйлесетін абоненттің жылжымалы телефонының мерзімді өлшейтін сигналының деңгейі және оның мүмкін шекпен салыстыратын арнайы қабылдағышпен жабдықталған. Егер бүл шектен сигналдың деңгейі аз болса, онда бүл туралы мәлімет байланыстың қызметтік арнасы бойынша КО-на автоматты түрде беріледі. КО өзіне жақын орналасқан БС-ға абонент радиотелефонының сигнал деңгейінің өлшемі туралы команданы береді. БС-дан осы сигналдың деңгейі туралы мәліметті алған соң КО радиотелефонды сигналдың деңгейі ең үлкен болатынын олардың ішінен ауыстырып қосады.

Еркін арналардың сандары тапсырыс ағынынан асып кеткенде уақытша шара ретінде ұялшықтың ішінде тасымалдау эстафетасы қолданылады.

Сонымен бірге барлық абоненттерді байланыспен қамтамасыз ету үшін ылғи БС шеттеріндегі арналардың кезекпен ауыстырып қосуында болады.

Ұялы байланыстың маңызды қызметтерінің бірі - елді басқа қалаға сапарға шыққанда жанында радиотелефонды пайдалануға мүмкіндік беретін роуминг. ЖС жұмысында бір ұяшық шектерінде төрт кезеңге бөлінеді, сәйкесінше төрт жұмыс тәртібі: қосу және инициализация, тәртіп, байланысты орнату тәртібі (шақыру), байланысты жүргізу тәртібі (телефон әңгімесі).

ЖС қосылады (қоректену тізбегі тұйықталады), инициализация өтеді -бастапқы іске қосу, яғни жүйенің қүрамда жұмыс істеуіне ЖС кұйге келтіруге болады - ЖС кейін арналған БС үнемі берілетін сигналдар бойынша күтуді тәртіпке өтеді. Нақтысы инциализация кезеңнің мазмұны ұялы байланыс қолданылатын стандартқа тәуелді болады.

ЖС күту тәртібінде зерттеп отырады: жүйенің мәліметтері өзгерістері - бұл өзгерістер ЖС орын ауысуы сияқты жүйенің жұмыс істеу тәртібімен де байланысты; жүйенің командалары – команданың мысалы өзінің жұмысқа қабілеттілігін растау; шақыруды жүйе жақтан алу; шақырудың инициализация меншікті абонент жақтан.

ЖС өзінің жұмысқа қабілеттілігін мерзімді (10-15 минутта 1 рет) БС-ға (тіркеудің растауы немесе тұрған орның түзетуі) тиісті сәйкес сигналдарды тасымалдап растай алады. Қосылған ЖС-дың әрбірі үшін КО-да оған мобильді аппараттың шақыру процедурасын жеңілдететін "тіркелген" ұяшық бекітеді. Егер ЖС нақты уақыт аралығында өзінің жұмысқа қабілеттілігін растамаса, КО оны өшірілген деп санайды және оның нөміріне түсетін шақырулар тасымалданбайды. 

Күту тәртібінде болатын ЖС шақыру алады және оған өз БС-ы арқылы аутентификацияның процедурасының өткізуі үшін қажетті мәліметтерді бір уақытта алып беріп жауап береді. Аутентификациялар оң нәтижеде ТК (трафиктің арнасы) және ЖС белгіленетін тиісті жиілік арнасының нөмірін хабарлайды. ЖС ерекшеленген арнаға көңілі ауады және байланыс сеансының әзірлеуі бойынша қажетті әсерлерді БС бірге орындайды. ЖС қазіргі жағдайда кадрдағы қалған нөміріне ауады, уақыт бойына кешеуілдетуді айқындайды, шығарып жатқан қуаттың деңгейін үндестіреді, т.с.с. Уақытша тоқтауды таңдау ЖС-пен байланыстың ұйымының жанында кадрдағы (БС-ға қабылдауға) слоттардың уақытша келісуінің БС әртүрлі алыстық болатын мақсаттарымен өндіріп алады. Пәшкенің берілетін ЖС-тің уақытша тоқтауы сонымен бірге БС-тың командаларымен реттеледі.      

Содан соң БС абонент шақыруға жауап беруге шамданған ЖС расталатын шақыруды (қоңырау) сигналдың беруі туралы хабары ЖС қосу аяқтауына сүрау салуды береді. Қосу аяқтауымен байланыс сеансы шындығында басталады - абоненттер әңгімелеседі.

ЖС әңгіме процесінде сөздің берілетін және қолданылған сигналдары, басқарудың сөзбен бірге берілетін сигналдарының өңдеуін өндіріп алады. Әңгіменің аяқталуы бойынша ЖС және БС-тың (растаумен ажыратуға сүрау салу немесе команда) аралығында қызметтік қатынастармен айырбаста болады, хабарлағыш ЖС кейін не сөндіріледі және станция күтулі тәртіпке өтеді.

Байланыс арнасына ортақ жүктеме Эрлангах-та анықталады:

Мұндағы n-сағаттағы байланыс сеанстарының саны;

Т - секундттардағы байланыс сеансының орташа уақыты.

 n=100;Т=10;А=0,28 Эрл.

Аутентификация - ҰБЖ абоненттің (шындық, заңдылық, ұялы байланыс қызметтерімен пайдалануға дұрыс) пайдалану шындығын растау процедурасы. Әрбір қозғалатын абонент байланыс жүйесін пайдалану уақытында абонент стандарт үйреншікті нөмір (SІМ - картаны) алады, ішіндегісі:

- жылжымалы абоненттің халықаралық теңестіру нөмірі (ІМSІ);

- аутентификацияның өз жеке кілтІ (Кі);

- аутентификация алгоритмі (АЗ).

ЖС және ҰБЖ-ның аралығында мәліметтердің ауыс-түйіс мәліметтер салған SІМ көмегімен нәтижеде аутентификацияның толық циклі іске асады және желіге кіруге абонентке рүқсат етіледі.

Абоненттің шындық желісін тексеру процедурасы төмендегідей жүзеге асырылады.

Желі жылжымалы станцияға кездейсоқ нөмірді (RAND)жібереді. Жылжымалы станция RAND, Кі және АЗ-ды пайдаланып үн қосудың (SRES) мәнін анықтайды:

SRES = Кі[RAND].

ЖС SRES қабылданған SRES-тың мәнін есептелген желімен мәнін салыстыратын желіге SRES-тың есептелген мәнін жібереді. ЖС сәйкес келуде екі мәндермен хабар беруді жүзеге асыра алады. Байланысқа бөлінетін және жылжымалы станцияның индикаторы тануда өтпейтінін көрсетуі керек.

SRES-тың есептеуі құпиялықтар сылтаумен SІМ шеңберінде болады. Құпия емес мәлімет SІМ-нің модулында өңдеуге душар болмайды.

Аутентификация процедурасы 3 суретте көрсетілген.

 

 

3 сурет - Аутентификация процедурасының сұлбасы

Идентификация - ЖС-тің теңестіру процедурасы, яғни, айқын белгіге ие болатын топтардың біріне тиістілікті анықтайтын процедура. Бүл процедуралар аппараттардың жоғалған, жымқырылған немесе дүрыс емес анықталуы үшін қолданылады.

ЖС-тің аутентификациясының жанында бірінші ұрпақтың аналогты ҰБЖ-де өз идентификаторын (электрондық сериялы нөмір – Electronic Serial Number,ESN)алып берді және оны егер тіркеулі үй регистрлеріндегі       арасында табылып қалса,ондаойдағыдай істелінген аутентификацияның процедурасы болып есептеледі.

ҰБЖ цифрлық аутентификациясының процедура идеясы ЖС және КО мерзімді берілетін кездейсоқ сандардың қолдануымен кейбір параметрлердің, шифрлауында және шифрлауды алгоритмді әрбір ЖС үшін жеке болады.

Егер екі нәтиже дәл келсе, мұндай шифрлау, ылғи бір бастапқы деректер және алгоритмдерді қолданумен ЖС сияқты өндіріп алады, сол сияқты КО-ды (немесе аутентификацияның ортасында) да және аутентификациясы ойдағыдай біткен болып есептеледі.

Мәліметтерді тасымалдау құпиялылығы:

Қорғаудың тетігі барлық оңаша қатынастар ақпарат қорғауды тәртіпте, жұғысуы керек болғандығында. Шифрлаудың (А8) кілттерінің құрастыру алгоритмі SIM модулында сақталады. RAND, А8, Кі және алгоритмді пайдалана шифрлаудың кілті (ШК), сонымен бірге SRES-тың үн қосуынан басқа ЖС КАЖ)-тың кездейсоқ нөмірінің қабылдауынан кейін есептейді.

Кс = Кі[RAND].

Шифрлаудың кілті радио арна бойынша берілмейді Желіде, жылжымалы станцияда басқа жылжымалы объекттер мен қолданылатын шифрлаудың кілті есептейді Ксесептеу құпиялық сақтау мен SІМ де болады.

 

 

 4 сурет - Шифрлау кілтінің есептеу сұлбасы

 

ҰБЖ RAND-тың кездейсоқ санынан басқа шифрлау кілттің санмен көрсетілген тізбегін ЖС жібереді. Бұл сандар Кс нақты мәнмен байланған және теріс кілттің құрастыруы құтылуға мүмкіндік береді. Сан ЖС-те сақталады және желі берілетін әрбір бірінші қатынаста болады. Егер алдын ала тану дұрыс шифрлау кілтін қолдана орындалса, бұл жағдайда жұмыс істейтін шифрлаудың кілтінің санмен көрсетілген тізбегінде, кейбір желілерді тануға бастауға керек кезде бар болу туралы шешім қабылдайды немесе:

-   шифрлау тәртібін орнату;

-   абонент қүпиялығын қамтамасыз ету;

-   түрған орнын түзету процедурадағы қүпиялықты қамтамасыз ету;

-   қызмет көрсетуді тасымалдау.

 

5       Дәріс. Көп станциялы рұқсат әдістері

 

Дәрістің мақсаты: басты сипаттамаларын және классификациясын оқып үйрену.

Мазмұны:

а)көп станциялы рұқсат стандарттарының классификациясы;

б) көп станциялы рұқсат арналарды жиіліктік бөлу негізінде;

в) көп станциялы рұқсат арналарды уақыттық бөлу негізінде;

г) көп станциялы рұқсат арналарды кодтық бөлу негізінде.

 

          Көп станциялы рұқсаттың үш базалық әдісін қарастырамыз: FDMA, TDMA, CDMA.

  FDМА — арналары жиіліктік бөлінуі бар көптік рұқсат.

  Барлық кездесетін  диапазондар ішінен абоненттердің өзіне жиілік жолағы беріледі, бұл жолақты барлық уақытта қолдануға болады. Сондықтан да уақытты емес, тек жиіліктегі   ерекшелігі бар абоненттерді бөлуге қолданылады. Мұндай әдіс келесі мүмкіндіктерге әкеледі: барлық ақпарат «нақты уақытта» таралады, және абоненттерге оған бөлінген сегменттің барлық өткізу жолағын қолдануға мүмкіндігін береді. Сегмент жүйесі  жолағының қолданылатын екі байланыс жүйесінің өзгеруіне байланысты.

  TDМАарналары уақыт бойынша бөлінуі бар көптіккіру. TDМА стандарты сымсыз байланыс тың қазіргі санды жүйелерін кеңінен қолдануда. Жиілікті бөлінуі бар жүйелерге қарағанда, TDМА жүйесінің барлық абоненті бір диапазонда жұмысістейді, бірақ жоғары абонентке кіру уақытпен шектеледі. Әр абонентке уақыт аралығы (кадр) бөлінеді, осы уақыт ішінде абонентке  хабарласу ға болады. Бір абонент хабарласу- ды аяқтағансоң, рұқсат келесі екінші абонентке, одан соң үшінші абонентке беріледі. Абоненттердің барлығына қызмет көрсету біткен соң,қағида кайтадан басталады. Абоненттердің көзқарасы бойынша оның активтілігі пульсациялы сипатты. Абонент көп болған сайын, абоненттің өзінің мәліметтерін тарату мүмкіндігі азаяды, осыған байланысты, ол аз мәлімет таратады. Егер абоненттер сұранысын (мүмкіндігін) белгілі шамамен шектесек, тұтынушылар санын бағалауға болады. Уақыт бойынша бөлу жиілікті бөлумен беттеседіде хабарлауа бөлінге жиілік жолағында жүреді.Тұтынушылардың үлкен тобына көрсетілген біріккен қолданыстағы радио қосылыс ресурстарының себебінен шектелген радио ресурсын басқару әдісі радио ресурстарды бөлік санының максималды мүмкіндігінше бөле алуы керек. GSМ стандартымен таңдалған әдіс уақытпен жиілік (Time-Division-Multiple-AccessжәнеFrequency-Division-Multiple-Access–TDMA/FDMA) әдістерінің құрандысынан тұрады. FDMA белгілі жиілік жолағы бойынша, 25Мһz дейін бойынша, 200kHz бойынша жолақпен өзара бөлінген 124 тасушы жолақтан тұрады. Бір немесе бірнеше тасушы жолақ әр базалық станцияға қосылады. TDMA сұлбасын қолдана отырып, әр осы тасушы жиілікке уақытты бөлу механизм қолданады TDMA сұлбасының негізгі уақыт бірлігіде степериоды (burstperiod) болып 15/26msтең уақыт аралығы табылады (шамамен0.577msқұрайды).Логикалық арналарды анықтайтын негізгі бірлік болып табылатын сегіз осындай уақыт аралығы TDMA фреймде (frame-120/26/ms немесе 4.615ms) топталады. Физикалық арна ретінде TDMAфреймдегі дестені айтады.

Арналар сәйкес дестенің нөмірі бойынша және орналасуы бойынша анықталады. Барлық бұл анықтаулар циклді, шамамен 3 сағатты құрайтын циклы бар. Арналар екі негізгі топқа бөлінеді: бөлінген (dedicated channels) - әр мобильді станция үшін динамикалық бөлінетін және жалпы тағайындалған (common channels)- пассивті жағдайдағы мобильді станциямен қолданылады.

Трафик арна (traffic channel - ТСН) – мәліметтер мен сөзді тарату үшін қолданылады. Трафик арна мультифреймнің 26 TDMA фреймінен тұрады. Бұл мультифреймнің ұзындығы 126 ms. 24 фрейм — тек жеке өзінің трафигі үшін қолданылады, бір Ақырын Ассоцирленген Басқаратын Арна үшін (SАССН – Slow Associated Control Channel) және тағы бір фрейм әлі іске қосылған жоқ (2nd). Шыққан және кірген мәліметтер үшін трафикті арна уақыт бойынша және уақыт периоды бойынша үш десте болып екіге бөлінеді, сондықтан да әр екі жақ тарату және қабылдауды бір уақытта орындамау керек, өз кезегінде бүл электрониканы жеңілдетеді. Осы толық жылдамдықты арналармен қосымша жартылай жылдамдықты арналарда бар (half-rate) ТСН. Жартылай жылдамдықты арналар мәліметтерді тарату жүйелерінің мүмкіндіктерін екі есе өсіруге шақырылған арналар (яғни сөзді 13kbps орнына 7kbps кодтау). Сонымен қатар сегіз жылдамдыдықты ТСН ерекшелінген, бірақ олар сигналдармен алмасуға ғана арналған. Ұсыныстарда олар - бөлек тұратын шығарылған басқарушы арналар деп аталады ( SDCCH – Stand Allow Dedicated Control Channels).

CDMA - арналары кодты бөлуі бар көптік арна.Трафик арналары мүндай арнаны бөлу әдісінде түтынушыға жолақтың барлық ені бойынша таралатын бөлек кодты беру арқылы қүрылады. Айтылған жағдайда уақыт бойынша бөлу жоқ, сондықтан барлық абонентер әр уақытта арнаның барлық енін қолДанады. Бір арнаны ұйымдастыру үшін бөлінетін жиілік жолағы өте кең. Абоненттердің хабарласуы бір-біріне беттеседі, дегенмен олардың коды өзара ерекшеленетіндіктен, олар оңай диференциялдануы мүмкін.

CDMA стандарты қолданылған жағдайда жоғары деңгейлі бөгеуіл бар кезде ғана сигнал қабылданады, бірақ таратудың сол немесе одан да жоғары сапасы сақталынып қалады. Барлық абонент бір жиілік диапазонын қолданады. CDMA стандарты әр ұяшықта да және әр секторланған ұяшық секторында да бір жиілік жолағы қолданылады. Бүл жағдайда қайталап қолдану моделі N=1 түрінде болады. Бүл модель N=1 CDMA стандарты үшін басқа технологиялармен салыстырғанда жоғары өткізу жолағын қамтамасыз ететін шарт болып табылады. Басқа абоненттермен және басқа базалық станциялар әсерінен пайда болатын бөгеуілдер қорытындысында CDMA стандарты өткізу жолағының жоғары парағын анықтайтын фактор болып табылады. Біріншілік желіні өңдеудегі мақсат бөгеуілдің жалпы деңгейін төмен мәнге жеткізу. CDMA стандарты бөгеуілдің деңгейін төмендететін және желі сыйымдылығын жоғары мәнге жеткізетін көптеген әдістер бар. Арнаның кодтық бөлінуі бар жүйенің негізіндегі көпстанциялы рұқсатты жүйелер жұмыстық желіні қайта құру жолы арқылы спектрдің кеңеюі бар жүйелер және кездейсоқ тізбектілік көмегімен спектрдің тура кеңеюі бар жүйелер болып табылады. Олар көп станциялы байланыс негізін қалайды.

Көп станциялы рұқсатты арнаның кодты бөлінуі (КРАКБ) жүйесіне әр тұтынушыға кез-келген мүмкін болатын тізбектіліктен ерекшеленетін бөлек кез-келген мүмкін болатын тізбектілік бөлінген. Егер бұл кездейсоқ тізбектілік өзара корреляциаланған болса, бір ұя аумағында кез-келген мүмкін болатын тізбектіліктегі тәуелсіз абоненттер бір ғана радиожиілігін ала отырып, хабарды тарата алады, қорытындысында берілген хаттардың қалпына келуі болады. Тікелей кеңеюі бар спектрлі он тасушыға тең кез-келген мүмкін болатын тізбектілік мысалында КРАКБ жүйесіндегі спектрді бірігіп қолдану концепциясы көрсетілген (5 суретті қара).

 

 

5 сурет - КРАКБ спектрдің бірігіп қолданылуы

 

Егер де оң мобильді таратқыштар мәліметті бір уақытта таратты деп қарасақ, онда базалық станция қабылдағышының шығысында уақыт бойынша және жиілігі бойынша 10 бітеуші сигнал болады. Мобильді станция қабылдағышы да осы қағидамен жүмыс істейді. Егер қабылданатын сигналдар қуаты Рз тең және тек пайдалы сигнал құуатқа тең басқа тоғыз КРАКБ сигналымен интерференцияланатын болса, онда қабылдағыштың радиожиілікті шығысында сигнал/бөгеуіл қатынасы 1/9 (С/JT) = -9,54 дБ тең болады. Мұндай сигнал бөгеуіл қатынасының теріс мәні пайдалы сигналдың тасушысы сияқты бір уақытта бір жиілік жолағын алатын тікелей кеңеюі бар спектрлі тоғыз тасушыларымен құрылатын ішкі жүйелі бөгеуілмен бекітілген. 

Корреляционды өндеу қорытындысында (спектрді сығу)  радиожиіліктің кең жолағындағы тасушы/бөгеуілінің (С/І) қатынасының теріс мәні тар жолақтағы модуляцияланатын жиілікте сигнал/бөгеуіл (S/I) қатынасьшың оң мәніне айналады. Ре қатысты төмен мәніне жетуге кепіл беру үшін, модуляцияланатын жиілік жолағындағы сигнал/бөгеуіл қатынасы жоғары болуы керек. Сигнал/шу (S/N) қатынасына қарағанда модуляцияланатьын жиілік жолағы сигнал/бөгеуіл (S/I) қатынасының мәні бірнеше децибелге жоғары алынады.

Спектрдің тікелей кеңейтілуі бар жүйелерде барлық хабар тарату арналары (трафик арналары) бір ұя аумағында бір радиожиіліктің жолағын бір уақытта бірге қолданады, яғни радиоарна. Көрші ұялар не сол, көрші жиілік арналарды қолдана алады. Кейбір жылжымалы объектілер базалық станцияға орналасуына болады, ал қалғандары одан алыс орналасуы мүмкін. Жақын орналасқан жылжымалы объектіден базалық станцияға келіп түскен күшті сигнал, алыс орналасқан жылжымалы объектілер қабылданған әлсіз сигнал кейпін қабылдайды. Бұл кейпін қабылдау немесе жақын орналасқан жылжымалы объектілер КРАКБ жүйесін қолдану кезінде немесе жобалау кезінде қауіпті мәселе тудырады.

Қуатты басқару «алыс-жақын» бөгеуілінің деңгейін төмендетуге мүмкіндік береді. Қуатты басқарудың идеалды сүлбасы көрсетілген ұяда орналасқан жылжымалы объектінің базалық станциясын барлық қабылданатын сигналдар қуатының теңдігін қамтамасыз етеді. Жылжымалы объектідегі қабылданатын пилот-сигналдың өлшенген деңгейі базалық станцияның таратқышынан жылжымалы обьектінің қабылдағышына дейін радиотолқынның таралуы кезіндегі шығындарды бағалауға мүмкіндік береді. Шығынды бағалау қорытындысы бойынша жылжымалы объектіде берілетін қуат арқылы басқару сигналы қүрылады және таратқыштың керекті қуаты енгізілді. мұнда тікелей немесе кері радиолинияларда таралудағы шығындар бірдей деп болжанады.

          Бітеулі түйін көмегімен қуатты басқарудың нақтылығы 1,5 дБ. Мінсіз жағдайда ол 0 дБ тең болуы керек. Бұл әр түрлі жылжымалы объектілерден таралған барлық сигналдар бірдей қуатпен қабылдануы керек, яғни олардың деңгейінің айырымы 0 дБ. Бұл алыс және жақын тұтынушылар мәселесін шешуге мүмкіндік береді және КРАКБ жүйелерінің сыйымдылығын үлғайтады.

6       Дәріс. Транкингті байланыс жүйесі

 

Дәрістің мақсаты: транкингтік жүйені оқып үйрену; классификациясы және оның құрамымен танысу.

Мазмүны:

          а) транкингтік жүйенің оңайлатылған құрылымы;

          б) транкингтік жүйенің жіктеліуі.

 

Барлық елде әкімшілік және өнімділік-техникалық жүйелердің тағайындалу транкингтік және шартты жүйе базасында құрылады. Транкингті байланыс жүйесі жалпы кәсіби байланыс құрылымында тұрақты орын алады.

Кәсіби жүйе абоненттердің бірлескен тобы үшін арналған - жедел жәрдем бригадасы, милиция, өрт сөндірушілер және т.б.

Бос арналарды іздеу әр түрлі жолдармен іске асады. Еркін арнаның іздестіруі және шақыру сигналының функциялары бірінші жағдайда шақыру арнасының автоматты іздестіруінің (ШКАІ) құрылымдары барлық ерекшеленген жиілік ауқымындағы қолы бос арнаның біртіндеп іздестіру орындайтын абоненттік станцияға қолдану есебінен тапсырылады. Байланыс арналарының бос еместігінің талдауы өзге жағдайда РМR (Professional Mobile Radio) басқаруының шағын жүйесіне тапсырылады. Бұл тағайындауда еркін (шақыру) абоненттік станцияның байланыс арналары басқару арнасы бойынша іске асады.)

Бірінші жағдайда әрбір арнаның байланысына кіруді барлық тәртіп, ырғақтық және циклдік синхрондауды қоса отырып, іске асырылады. Сайтта арналардың бекітілуі байланыс арнасының анықтауын уақыт арқылы дүркін-дүркін үлкейді. Сондықтан ШКАІ-де байланыс келгенде, байланыс арнасының анықтауын уақыт абоненттердің жеке топтарына арналар саны (5-8) аз болғаны тиімді.

Қамтамасыз ету мақсатында бүгінгі РМR и РАМR-дағы Public Access Mobile Radio - жалпы қолданудағы телефон желісі) басқару жарамдылығы байланыс арналарының бос еместігінің талдауы арқылы желінің жүмыс жасауымен толық басқару қамтамасыз етілген арнайы арнаның қолдануының негізінде анықтауды процедура және байланыстың тоқтатылуымен қоса байланыстың басқаруы жүйесімен іске асады. Байланыс желілерінде ұйымдастырылған арнаға бөгеуіл пайда болғанда басқа жиілікке жедел ауыстырып қосуға мүмкіндік болу үшін маңызды, сонымен бірге жұмыс істейтін байланыс арнасы немесе оның тоқталған қуатының төмендеуі әр сала дұрыс арнаға автоматты түрде қосуға мүмкіндік береді.

Жеке басқару арнасы бар байланыс ұйымдарының әр орталықтандырылған қағидасын қолдану шығарылған қабылдау-жіберу (базалық) станциялары арқылы хабар алмасуы қажеттілігін анықтайды. Бұл кемшілік перспективалық жалпы еуропалық транкингтік, байланыс стандарты абоненттердің байланыс түзу тәртібі орталықты ескермейтін «ТЕТRА»-да жойылған. Ол үшін мобильді станцияға оларға желінің бағдарламаланған жиілігін көшіруге, әр эфирге шығу кезінде жеке кодтарын таратуға, жүйеге кірудегі код және шақырылатын абонент нөмірі, мүмкіндік беретін арнайы микропроцессорлар қондырылған.

 

МС - мобилді станция;

БҚЖС - базалық қабылдау-жіберу станциясы;

ТК - телефон арнасы;

          БКО - байланыс коммутация орталығы;  

ЖҚТЖ - жалпы қолданыстағы телефон желісі.

 

6        сурет – Мобильді байланыстағы транкингтік байланыстың жеңілдетілген құрылымы

 

Жылжымалы байланыс жүйелері өз абоненттерін сапалы байланыспен бөлек алынған аумақ шеттерінде ғана емес (қала, облыс), сонымен бірге глобалді масштабта да қамтамасыз етеді (ел, континент). Жұмыстың бұл тәртібі роуминг деп аталады. Роумингті ұйымдастыру үшін жүйелер бір стандартты пайдалануы немесе әр стандарттың абоненттерін бір-бірімен байланыстыратын арнайы құрылғы болуы қажет.

Ұйымдар қағида бойынша роумингтің үш түрін танып біледі;

-   қолдық - бір байланыс құралының басқаға қарапайым ауысуы;
- жартылай   автоматты  -  абонентке   алдымен   жергілікті

операторға тіркелуі керек болған жағдайда;

-   автоматты - қалаған уақытта кез келген жерде абонентке байланысуға мүмкіндік болғанда.

Жылжымалы радиобайланыстың кәсіби жүйелерінің ортақ даму беталыстары аналогтық стандарттардың бірыңғай халықаралық цифрлық стандартқа ауысуы болып табылады, оның қамтамасыз ететіндері: құпиялық және байланыс сапасының жоғарылауы, жиілік диапазонын тиімді пайдалану, барлық абоненттер үшін роуминг және мәліметтерді жоғары жылдамдықта тасымалдау мүмкіндігі.

Бірінші цифрлық транкингтік жүйе EDACS (Enchanced Digital Access Communication System) Скандинавия елдерінде полиция қызмет көрсетуі үшін жасалған және енгізілген.

Цифрлық әдіске ауысу тасымалдауға мүмкіндік береді:

-хабарламаларды және стандартты цифрлық сигнал түріндегі мәліметтерді бір уақытта тасымалдауға;

          -ақпараттық хабарламаларды және өзара кедергісіз басқару сигналдарымен бірігіп тасымалдау;

- радиобайланысының қазіргі желілерінің қайта жасалатынымен ықпалдастығы;

- байланыстың ұзақтығының барлық диапазон шарттарындағы қатынастардың берілетін дауысты хабарламаның тұрақты жоғары деңгейі;

- жасырын тыңдаулар берілетін қатынастардың сенімді және техникалық оңай қорғауын;

- байланыс арналарының жұмыс жасау сапасының үздіксіз бақылауы.Жылжымалы байланыстың кәсіби жүйелеріне абоненттермен және

оператор көрсететін негізгі талаптар болып табылады:

-   абоненттердің түрған орнынан ескелілмей қалған қызмет көрсету аймағындағы байланыспен қамтамасыз етуі;    

-   абоненттердің жеке топтарының және байланыс айналым ұйымының өзара әрекеттесу мүмкіндігі;

-   байланыспен жедел басқару, соның ішінде әр түрлі деңгейлерге;

-   басқару орталығы арқылы байланыстың қамтамасыз етілуі;

-   байланыс арналарын орнату басымдылығы;

-   жылжымалы станцияның төмен энергетикалық шығындары;

-   келіссөздердің құпиялығы.

Радиобайланыс транкингтік жүйесінің классификациясы.

Транкингтік жүйені бірнеше  белгілері бойынша топтастыруға болады. Жалпы алғанда қазіргі транкингтік жүйелерді келесі көрсеткіштері бойынша бөлуге болады:

а) дауыстық хабарламаны тасымалдау әдісі;

1)       аналогтық;

2)   цифрлық;        

б) жүйеге рұқсатты ұйымдастыру;

1) ерекшеленген басқару арнамен;
2) таралған басқару арналарымен;

в) арнаның бөлу (ұстап қалу) әдісі;
1) тұрақтандырылған уақытқа;

2) барлық сөйлесу уақытына;

г) радиожүйенің сырт пішіні;

1) бір зоналық;

2)       көп зоналық;

д) радиоарнаны үйымдастыру әдісі;

1)       симплексті;

2)       жартылай дуплексті;

3)   дуплексті;

е) тағайындалуы;
1) ведомстволық;

2) жалпы қолданыстық;

         3)аралас;

ж) абоненттердің саны;

1) аз;

2)       орташа;

3)       көп;

и) қолданылатын хаттамалар;

1)       ашық;    

2)       жабық.  

Ерекшеленген жиілік басқару арнасы бар жүйе және таралған басқару арнасы бар жүйелерді таниды. Басқару арнасындағы деректерді беру бірінші түр жүйелерінде 9,6 кбит/с дейін жылдамдықпен өндіріп алады, мәселенің шешілуі үшін АLОНА-ның түрінің хаттамаларын қолданады.

7 Дәріс. Дербес жерсеріктік байланыс жүйелері (ДЖБЖ) туралы жалпы мәліметтер

Дәрістің мақсаты: жерсеріктік байланыс жүйелерінің құрылымдарын және түрлерін зерттеу.

Мазмұны:

            а) классификация ұсынылатын қызметтердің түріне байланысты, ЖБЖ құндылығы;

            б) ЖБЖ үшін құрылымы және қарсылық білдіретін жиілік диапазондары.

 

Дербес жерсеріктік байланыс жүйелері бұрын қарастырылған жылжымалы байланыс жүйелерімен салыстырғанда біршама артықшылықтарға ие. Байланыстың осы түрі жерді нақты жерге байлануы бойынша шектей алмайды, сонымен қатар әлем өлкелерінің көпшілігінде байланыс қызметіндегі сұранысты тек қана жерсеріктік жүйелер көмегімен қанағаттандыра алады, мысалы:

          - глобалді масштабта мәліметтерді тасымалдау кезінде;

-   әлемдік мұхит айдындарында;      

-   тұрғындардың тығыздығы аз аудандарда;     

-   жер бетіндегі инфрақұрылым үзілулерінің орындарында.

Ұялы байланыс жүйесін (ҰБЖ) тарататын қызметтерінің түріне байланысты үш негізгі класқа бөлуге болады: сөйлеу (радиотелефондық) байланысы; мәліметтерді пакетпен тасымалдау (МПТ); тұтынушының орналасқан жерін (координатын) анықтау.

Сонымен бірге, қатынастардың цифрлық тапсыруы ҰБЖ-ға радиотелефон байланысының жанында міндетті түрде халықаралық стандарттар орындалуы керек. Күрежолда сигналдың тоқтауының мүндай жүйелерінде 0,3 с ауысуы және абоненттердің келіссөздері байланыс сеансы уақытында бөлінуі керек.

Абоненттердің қызмет көрсетуі және нақты масштабта уақыт (НМУ) болуы керек. Оны ұстап қалу үшін бағыттың өте дәл жұйесінің серіктері, қалған бағыттағы антеннасын жабдықтау керек; серіктерінің жүйесіндегі көптеген аймақты және қызмет көрсетуді үздіксіз қамтамасыз ету үшін жетуі керек; байланыс арналарының жеткілікті санының қамтамасыз етулері үшін көп сәулелі антенна жүйелері қолданылуы керек. Сонымен бірге коммутациялық жабдықпен торапты (шлюз) станцияларының (ШС) үлкен саны керек болады. Мәліметтердің пакетті тасымалдау (МПД) жүйелері секундына килобайттың бірлік жүздіктері жылдамдықпен жүмыс істейді. Қатаң талаптардың көрсетпейтінқатынастарының жеткізуінің жедел қимылдаушылықтарыэлектрондық почта осындай режимде істейді (түскен мәлімет белгілі бір тәулік уақытында тұтынушыға алдын-ала бүйір компьютермен есте калып жеткізіледі).

Абоненттің тұрған орнының анықтау үшін тұтынушының координаталарының анықтауын дәлдік және дербес байланыс серіктерінің сигналдары немесе ШС тұтынушының координатасын анықтауға мүмкіндік бергетін арнайы аппаратура өте жоғары болатын GPS-тың (Global Positioning System - анықтаудың глобалді жүйесі) үйреншікті навигациялық аппаратурасы кішірек дәлдікпен қолданылады.

Жерсерікті байланыс ұйымдарының негізіне салынған оңай идея жеткілікті. ДЖБЖ белсенді ретрансляторы жерсеріктікте орналасады.

          Ретранслятор-жерсеріктігінде арнайы антенна жүйесі және меншікті байланысты қамтамасыз етуі үшін қолайлы жер бетінде орналасқан радиобайланыс станцияларының жергілікті станциялар (ЖС) бағытымен сигналдарының түрлендіруін, қабылдауын, өңдеуін және берілуін орындайтын қабылдау-жіберу аппаратурасы орналасқан. 7-суретте жерсеріктік байланыс жүйелерінің қүрылымы келтірілген.

Жылжымалы жерсеріктік байланыстың жүйелерін екі белгісі бойынша классификациялайды: қызмет көрсету аймақтарындағы ЖС орналасуы мен айырмашылығы және қолданылатын орбиталардың түрі.

Төменгі орбиталық жерсеріктіктерде жылжымалы байланыс жүйелері қуат ағынының тығыздығы телефон желісімен өлшемді жеңіл абоненттік станциялармен жүмыс үшін жеткілікті жердің бетінде құруға мүмкіндік береді және ұялы желілерді толықтырады. Кең таралған халықаралық жылжымалы жерсерікті байланыс жүйесі ғаламдық байланыс желісі негіз болып табылады. Бұл жүйенің стандарттары қатарының арасындағы жылжымалы абоненттік станциялардың қызмет көрсетуі үшін қолайлы желі Inmaarsat-М ерекшеленеді. Inmarsat-М жерсерікті жүйесі әлемнің кез келген нүктесін іс жүзінде байланыспен қамтамасыз етеді, негізінен: компъютер желісін, факс және цифрлық мәліметтерді тасымалдайтын басқа қүрылғылардың қатарын қосуға мүмкіндік береді. Бүл байланыс жүйесінің ғарыштық сегменті Атлантикалық, Тынық және Үнді мұхиттарының үстінде орналасқан геотұрақты серіктерге негізделеді.

 

 

  

7   сурет - Жерсерікті байланыс жүйесінің құрылымы

 

Жылжымалы абоненттердің дербеc қызмет көрсету жерсеріктік байланысы соңғы жылдары белсенді дамуда. жерсеріктік байланыс тораптарының энергетикалық балансы ұялы телефонның өлшемдеріне дейін абоненттік станциясын соңғы уақытқа дейін кішірейтуге мүмкіндік бермеді. Төмен орбиталық серіктердің қолданылуы геотұрақтының алдында артықшылық құрады және бағытталған антенналармымен жабдықталған ұялы типті дербес радиотелефондары бар ДСБЖ өндеуге мүмкіндік береді. Сонымен бірге күрежолдағы сигналдың басылуы айтарлықтай азаяды "жер -серік" және "серік - жер" және байланыс арналарында оның кешігуі. Сигналдың жерсеріктік байланыс геотұрақтылық жүйелерінде тоқтап қалу уақыты шамамен 300 мс құрайды, ал төменгі орбитада 200 мс-аспайды. Мұндай кішірейту сигналдардың кешігуі  екі (екі  есе) әдісімен сигналды жерсеріктік арқылы тасымалдауға мүмкіндік туғызады.

          Төмен орбиталық жерсеріктігі бар ДСБЖ, ұялы және қалған телефон аймағынан тыс болатын жылжымалы абоненттері бар телефондық дербес байланысын ұйымдастыруға мүмкіндік береді. Бұдан басқа олар объектінің тұрған орнының анықталуы, пейджинг,  электрондық почта  және т.б. құтқарудың теңіздегі қызметтерінде кең енгізілген.

Төмен орбиталық жерсеріктігі бар ДСБЖ қатарының өңдеу жұмыстары шетелде және Ресейде жүріп жатыр. Бұл шетелде Inmarsat Globalstar.

Қазіргі жерсеріктік жобалар ресейлік серіктестіктер де қатысатын кең халықаралық бірлестікте негізделген. Іс жүзінде кез келген жерсеріктік байланыс жүйелерінде орбиталық топтауда 4...8 орбита орналасқан 70 серіктерге дейін қолданылады. Өз сәулелерінің орбиталық топтауының кез- келген жерсеріктік бірнеше жергілікті байланыс ұяшықтарын қалыптастырады. Біріккен бір ретранслятор жерде шамамен 4500 шақырым диаметрмен жерсеріктік аймағын құрады. Толық орбиталық топтау барлық жер бетін жамылатын тұтас байланыс аймағын іс жүзінде қалыптастырады.

           Сигнал жұйесі ғарыштық байланысының орталық желілері  перспективалы ендірілу болып табылады. Сигналдың байланыс жұйесінің ғарыштық сегменті серіктер 700...1500 шақырым биіктіктегі орбиталарда антенналарының бағыттары кішкентай диаграммаларымен, орбиталар бойынша қозғалыста қалған қызмет көрсету аймағының қүрылымдарын қалыптастырып жинайтын нақтылы жазықтықтарындағы (3...5 даналар) төбелерді' орналастыруға болатын 45...55 серіктерін қосады.

Бір-бірінің өзара бөгеттерінің жоқтығын қамтамасыз ететін орбиталарда техникалық сұрақтар, қолдануға қатысты жиіліктері және орналастырылумен  ХКРК (халықаралық консультациялық радио комитет) және ЖТХК (жиіліктердің тіркеуі бойынша халықаралық комитет) шеңберінде ұйғарылады. Жерсерікті жүйелер үшін жиіліктердің 1 кестеде көрсетілген жолақтары ерекшеленген.

1 кесте

Диапазон	С	S	С	Кu	Ка	К
Жиілік жолағы,  ГГц	1,452-1,500; 1,61-1,71	1,93-2,70	3,40-5,25; 5,725-7,075	10,70-12,75; 12,75-14,80	14,40-26,50; 27,00-50,20	84,00-86,00

8 Дәріс. Оптикалық және радиобайланыс

 

Дәрістің мақсаты: сымсыз оптикалық байланыс технологиясымен, оптикалық және радиобайланыс басты ерекшелігімен, оптикалық байланыс параметрлерімен танысу.

Мазмұны:

     а) сымсыз оптикалық байланыс технологиясының қолданылуы;

     б)   сымсыз оптикалық байланыс технологиясын басқалармен салыстыру;

     в)   оптикалық жүйенің негізгі техникалық сипаттамалары.

 

Оптикалық байланыс техникасына деген сүраныс мынадай:  қабылданған радиожиілік (400 МГц) диапазонынан алыс инфрақызыл диапазонының толқын үзындығы өте жоғары жылдамдықпен үлкен көлемді хабарларды тарату мүмкіндігі, бұл әкімшілік тежеулерді азайтады. Әлемге әйгілі операторлар және сымсыз оптикалық технологиямен қаруланған телекоммуникация жүйелерін жетілдірушілер қатарына мыналар кіреді: Sprint, Nexvel, Verizon (Bell Atlantic), Вымпелком, Motorola, Siemens.

Интерференциялық жүйе сигналы оптикалық арнада сигналды модуляциялау үшін колданылады. Тарату техникасының өзі атмосфера арқылы спектрдің инфрақызыл бөлігіндегі модулденген мәліметтерді таратуға негізделеді. Таратқыш ретінде жартылай өткізгіш сәулелену диоды қолданылады. Қабылдағыш ретінде жоғары сезгіш фотодиод қызмет етеді. Сәулелену фотодиодқа әсер етеді, қорытындысында бастапқы модулденген сигнал регенерацияланады. Ары қарай сигнал демодуляциаланады, шығыстағы интерфейстің сигналына айналады. Екі жағынан да линза жүйесі қолданылады, таратушы жағында коллимирленген сәуле алу үшін, ал қабылдау жағында - қабылданған сәулеленуді фотодиодқа тіркеу үшін қолданылады. Дуплексті тарату үшінде дәл осындай, бірақ кері арна ұйымдастырылады.

Атмосфералық оптикалық линиялар (Free Space Optics) - термині телекоммуникациялар жүйелерінде бұрыннан бар. FSО линияларында, талшықты оптикалық линия  байланысындағыдай ақпарат модуляцияланған жарық толқындарының көмегімен таралады. Бүндай FSО линиялары ашық атмосферада таралатын аса жоғары жиілікті диапазондағы электромагнит толқындар сияқты байланыстың радиорелелі линияларына үқсас, Дегенмен жарық тербелістерінің таралу ортасы үшін оптикалық-талшықты емес, тікелей көру аумағындағы ашық атмосфералық қызмет көрсетеді.

FSO линиясының маңызды ерекшелігі - РРЛ байланысына қарағанда іске қосу және қондыратын кезде жиілікті рұқсатсыз алу мүмкіндігі, қарапайым сөзбен айтқанда, ұзақ және өте қымбат тұратын радиожиілікті алу қағидасы алынып тасталынады. Сонымен қатар, электромагнитті сәулеленудің өлшеу деңгейін және радиорелелі станция орнатуға рұқсат алу жүргізілетін есептеулер үшін біршама шығын қажет.

FSО желілерінде 1 мкм ретті толқын ұзындығына сәйкес келетін шамамен 200 ГГц диапазонында жарықты генерациялайтын инфрақызыл лазерлер қолданылады.

Нарықтғы қолданыстағы қүрылғы 850 немесе 1550 нм толқын ұзындықтарының бірінде ғана жұмыс істейді. Толқын ұзындығы 850 нм сәулелендіретін лазерлер 1550 нм толқынды сәулеленетін лазерлерге қарағанда әлдеқайда арзан, сондықтан да олар 100 м арақашықтықтағы байланыс үшін қолайлы. Дегенмен, егер қуатты және көз үшін қауіпсіз сәулелену және де әлдеқайда ұзақ арақашықтықта қозғалса, онда, әрине, жобаға біріншіден ұзын толқынды лазерлер енеді. 1550 нм толқын ұзындығындағы инфрақызыл сәулелену көздің қарашығымен жұтылады да, көз торына жетпейді. 850 нм лазерлерге арналған қуатқа қарағанда, екі есе үлкен қуат нормаларын қолдану мүмкіндігі бар. Бүл түрғылықты байланысты сақтау кезіндегі арнаның ұзындығын шамамен бес есе үлкейтуге, ал жақын аралықта қолданылатын кезде - мәліметтерді тарату жылдамдығын біршама ұлғайтуға мүмкіндік береді.

          Мекеме қажеттілігіне байланысты FSО желілерінің архитектурасы және қолданылатын қосымшалар әр түрлі топологиялық конфигурациялы бола алады. Олардың негізгісі қосылыстың «нүкте-нүкте», «нүкте-көп нүкте» типті және торлы құрылымы болып табылады. Үш топология комбинациясын да қолдануға болады.

«Нүкте-нүкте» қосылысы өткізу қабілеті жоғары шығарылған арнаны

қамтамасыз етеді, дегенмен бүндай нүсқа қиын масштабталады. Арзандау қосылыс түрі «нүкте-көп нүкте», дегенмен бұл аз өткізгіш қабілетімен қамтамасыз етеді. Масштабталудың жоғары деңгейін қамтамасыз ету қажеттілігінде сақиналы және торлы топологияларға немесе болмаған жағдайда жүлдызша топологиясын қолданған жөн. Олар түйіндерді оңай қосу және желіні реконфигурациялау мүмкіндігін береді.

Қазіргі кезде ақпаратпен сымсыз байланысты айырбастау үшін радио кеңінен қолданылады (радиорелейлі линиялар мен радиомодемдер). Дегенмен, радио эфирінің бұрмалану жағдайы немесе радиоэфирдің ластануынан сигналдың жоғалу жағдайы кездеспеген тұтынушыны табу қиын. Арнайы рұқсатты алу және осымен байланысты іс қағаз жұмыстары ұлкен қалаларда радионы қолдану мүмкіндігін қиындатады. Қазіргі кезде шыққан радио жиіліктің тез ауысуы және шу тізбектілігінің кездейсоқ қолданатын сигналды орау жолымен сандық кодтау сияқты техниканың өзі бұл  мәселелерді шеше алмайды.

Лазерлік жүйе ашық жүйе болып табылады және таратушы жүйенің физикалық ерекшелігінен кез келген протоколды пайдалана алады.

Кабельді және талшықгы - оптикалық құрылғылар сәйкестенуі лазерлі қабылдағыш - таратқышқа желілік трафик көрсетеді, сосын қабылданған сигнал оптикалық лазерлік сәулеленумен модуляцияланады және линза жүйесін қолданатын таратқышта мөлшерлегіш тар жарықтық сәулеге фокусталады. Қабылдағыш жағында оптикалық түйін модуляцияланған сигналды регенерациялай алатын фотодиодты қоздырады. Сигнал демодуляциясып, желімен қамтамасыз етілетін коммуникациялық протоколға түрленеді. Басқаша айтқанда, желі талшықты - оптикалық кабельдерге арналған модемдер қағидасы бойынша жұмыс істейді. Жарық сәуленің басқа ортадан және осыдан шығатын конструктивті ерекшеліктеріне байланысты бір-бірінен айырмашылығы болады.

Дуплексті конфигурациялар үшін байланыстың екілік нүктелі Линиясының соңында қабылдағыш және таратқыш керек (әдетте, моноблокта жиналады).

Қазіргі кездегі коммерциялық лазерлер 100 мВт төмен сигналдың шығыс қуатын қамтамасыз етеді және қауіпсіз басқару және жүмыс үшін арнайы техникалық лицензиялануды қажет етпейді. Олар 1,2 км аралығында таралатын мәліметтердің өте жоғары жылдамдығын камтамасыз етеді, дегенмен олардың өткізу жолағы бар, таратудың аралығы аз болады. Мысалы, өткізу жолағы 34-52 Мбит/с мәліметгерді 1200м аралықта таратуға болады, ал өткізу жолағы 100- 155 Мбит/с болғанда І000 м дейін таратуға болады. Сонымен қатар лазер қуаты қанша үлкен болса, сонша арақашықтықты жабады. Мысалы, шығыс қуаты 20 мВт -40 мВт Freesрасе немесе Omnibeam лазерлі таратқыштар сигналды 1200 м аралықта тарата алады. Егер де шығыс қуаты І0 Вт әскери лазерлерді қолдансақ, онда ақпаратты бірнеше километр аралығында таратуға болады. Дегенмен, сәулеленгіштің қуаты қанша үлкен болса, лазердің қызмет көрсету мерзімі сонша аз болады. Сондықган да, қазіргі кезде, негізінен шығыс қуаты 50 мВ дейінгі коммуникациялық лазерлер қолданылады (көбінесе, Gаaias қосылысьның негізіндегі гетероқүрылымды және толқын ұзындығы 820 нм диодты лазерлер қолданылады). Бұндай лазерлер мәліметтерді 1200 м аралықга тарату кезінде 155 Мбит/с дейінгі өткізу жолағын қамтамасыз етеді және Е1, ЕЗ, ОСІ, ОСЗ және т.б. стандарттарымен жүмыс істейді.

Лазерлі байланыстың ақпаратты қорғау деңгейі өте жоғары, ал радио бойынша таратылған ақпарат, тартып алынып, сонымен қоса көшіріп алынуы мүмкін.

Инфроқызыл (ИҚ) диапазонында функцияланатын жүйелер альтернативті өңдеулер алдында бірнеше артықшылықтары бар. Біріншіден, толқын ұзындығы оптикалық облысқа ауысуының есебінен бұндай жүйелер қандайда бір диапазон бөлігіне үміттенбейді және радиожиілікті спектрде бөгеуіл туғызбайды, сонымен бірге осыған ұқсас бөгеуілдерге төтеп бере алады. Бүл жүйелердің іске қосылуы тапшы радиожиілікті ресурсын қолдану үшін рұқсат алудың қажеті жоқ. Екіншіден, байланыстың инфроқызыл арналары жіберілетін акпараттың жоғары корғанысын қамтамасыз етеді. Ол бойынша берілетін ағындар спектр анализаторлары арқылы немесе радиожиілікті тексергіш құрылғыларымен сканирленуі мүмкін емес.Сонымен қатар, олар әдетте патентті алгоритмдер көмегімен кодталады.Үшіншіден, сымсыз оптикалық жүйелер өздігінен мәліметтерді транспортты тасымалдау жылдамдығына ешқандай ұстанымды шектеу қоймайды, және аз жаймалану уақыты олардың маңызды факторларының бірі болып табылады.

Таратушылар соңғы жылдары ИҚ жүйелердің ақпаратты тарауына операторлар, Internet өткізгіш (проводиость) және корпоративті тапсырушылардың қызығушылығы туындады. Оларды қолданудың мүмкін нұсқалары мәліметтерді таратудың корпоративті желілерінде (Ethernet/Fast Ethernet, АТМ, FDDІ) және жер үстіндегі магистраль желілерінде физикалық қосылыстардың құрылымында резервті арнаны қүру (SDН, РDН), «соңғы милья» мәселесін шешу үшін кіру арналарын құру, базалық станциямен және олардың мобильді байланыс желілердегі контроллермен қосылысты қамтамасыз ететін, негізгі кабельді инфрақұрылымның жаңарту периодындағы немесе апатты аудандардағы уақытты желілердің жойылуы, кабельді төсеу мүмкіндігінің жоқтығында видеобақылау немесе телерадио жүйелерінен таралатын мәліметтер жатады. Барлық оптикалық жүйелердің ортақ қасиеттеріне лазерлі сәуленің жоғары энергиясы (орта қуат 300 мВт, инфрақызыл сәулелену деңгейі 7 Вт/м²) және бас тарту үщін қолданылатьн аз уақыт болып табылады (лазерлер үшін ол 130 000 сағатты құрады, яғни, шамамен он бес жыл). Әр қүрылғымен қолданылатын қуат шамамен 20 Вт, сондықтан да желідегі электрқоректенудің істен шығуында да қабылдағыш-таратқыш бірнеше сағат аралығында үздіксіз қоректендіру көзінің көмегімен жүмыс істей алады.

Инфрақызыл-құрылғысының ерекшелігі оның тез жаймалануында: инсталляцияға кететін орташа уақыт 4 секундтан аспайды. Кабельді инфрақұрылымға деген байланысушылықтың болмауынан бір жүйені монтаж жолымен қайта-қайта қолдануға және жаңа орында орнатуға болады. Бүл құрылғының жөндеуге жоғары жарамдылығы оның ең негізгі ерекшелігі болып табылады. Құрылғы жобасының маңыздылығы, егер 860-920 нм диапазонынан жаңа толқын ұзындығына өтуімен еріп жүретін таратқышты ауыстырғанда, қабылдағышты жетілдіру қажеттілігі жоқ (немесе соңғы 750 ден 950 нм дейінгі толқын үзындығында жүмыс істеұ керек).

Атмосфералық кұбылыстардың әсері байланыс арнасының максималды ұзындығы(тіркелген деңгейдегі жеткілікті).

Тікелей көру талаптары таратушы құрылғының биіктігіне қосымша шектеу береді және олардың бағытталуын көрсетеді.       

Ауа райы құбылыстарының тарату сенімділігіне әсер ететіндігінен, әр нақты жергілікті іске қосу жүйесінің алдында оны бақылаған жөн. Жалпы ереже тек жауын-шашын ғана емес, оның қанша уақыт үздіксіз арнаға әсер етуінде, сондықтан да қар және жауынға қарағанда түманда ИҚ арнаның жағдайына үлкен дәрежеде әсер етеді.

Атмосфераға тәуелділік арнаның рұқсаттылығының тарату ұзақтылығына кері пропорционалдыққа әкеп тірейді. 40 км үзақтыққта бір жыл ішіндегі орташа рұқсат жіберілуі 40-50 % құрайды, алайда жазда бұл көрсеткіш мәні бірнеше есе жоғары болып және керісінше, таратқыш пен қабылдағыштың 500 м жақындығында 99,9 % рұқсатты қамтамасыз етеді.

Дегенмен, тәжірибеде бірнеше километрге жайылған түйіндерді қосу үшін   сымсыз   арналар   үйымдастырылады:'  байланыстың   үш   километр ұзақтылғында Е1 жалғыз ИҚ арналарының рұқсаты 99,1% құрайды, ал бір милья үшін ол 99,7 % тең. Таратқыш пен қабылдағышты далаға шығару қажеттігі жоқ, олар бөлме ішінде де орнатылуы мүмкін. Шынылы тосқауылдың бар екенін монтаждалған жүйенің техникалық сипаттамасы есептеулерінің кезеңінде анық көруге және де қауіпті мәселелер жарық сүзгілердің немесе арнайы күнге қарсы тұтылу кезінде пайда болады.

 

9 Дәріс. Сымсыз байланыс жүйелерінің техникалық құрылу концепциясы

 

Дәрістің мақсаты: абоненттік   станциялар   арасындағы   және   сымсыз радиобайланыс жүйесінің базалық станциялырының арасындағы байланыс

линияларын ұйымдастыру заңдылықтарын оқып үйрену.

Мазмүны:

а) ұялы жүйенің өткізу линияларын тағайындау және әрекет ету қағидасы;

б) радиотолқындардың қалалық жағдайларда қозғалыс кезінде таралуы;

в) радиотолқындардың таралу кезінде орташа жоғалтуларын болжау.

 

Жылжымалы радиобайланыс құрғақ линиялы жүйесінің типті моделі немесе ұялы жүйелерінің тарату линиялары базалық станцияның жоғары көтерілген антеннасын (немесе бірнеше антенна) және тікелей көру (LOS) линиясынын таралуын қысқа аймағынан тұрады. Сонымен қатарқайта шағылысуы бар көптеген күрежолдан және жылжымалы немесе тасушы радио станция таратқыштарында немесе автомильде (көп кездесетін жағдай) бірнеш жылжымалы антеннадантұрады.Көп жағдайда табиғи және жасанды бөгеуілдер үшін арналған жылжымалы радио станция антенналары арасында, базалықстанция антенналар арасыңда немесе рұқсат нүктесінің арасында тікелей кірушегінде радио толқынның жайылуының толық емес аумағы орыналады (8-суретке қараңыз). Мұндай жағдайларда радио тарату күре жолдары кездейсоқ өзгеретін жайылу күрежолы сияқты моделдене алады. Суретпен сипаттап көрсетілген (8 суретке қараңыз) мысалында базалық станция антенналары 70 км биіктікте, яғни ең биік мекеме төбесінде орнатылған. Бос кеңістікте жайылған тікелей LOS күрежолы (does) бірінші ғимаратпен базалық антенна арасында жатады. Оның әсері үшін тікелей күрежолға өшу енгізіледі, Алыстағы орналасқан төбелер сигналды шағылыстырады. Шағылған, бөгелген сигналдарды, қуаты қабылдаған кезде тікелей күрежолдың әлсізденген сигналының қуатымен салыстыруға болады.

Көп жағдайда радио толқындардың жайылуының бірақ жолы бар, және бұл ситуация көпсәулелі таралу деп аталады. Таралу күрежолы базалық құ-рылғының жылжымалы обьектілерінің ауысуы және қоршаған заттардың және ортаның қозғалуы кезінде өзгереді.

        Тіпті аздаған, ең жай ауысу көпсәулелі таралу шартының уақыт бойынша өзгеруіне алып келеді, осының салдарынан қабылданатын сигнал параметрлерінің өзгеруі де болады. Мысалы, ұялы жүйелер абоненті авто тұрағында, автомобильде отырған жағдайда кездеседі.

          Әдетте, абонентке қатысты жылжусыз, бірақ қоршаған ортаның бөлігі 10 км/с жылдамдықпен қозғалуда. Автостанцияда автомобильдердегі радио сигналдар «шағылғыштар» болып табылады. Егер таратқыш немесе қабылдағыш уақытында бұл абонент қозғалыста болса (мысалы, 100 км/с жылдамдықпен), онда кездейсоқ мақсатпен шағылған сигналдар параметрлері үлкен жылдамдықпен өзгереді. Сигнал деңгейінің өзгеру жылдамдығы доплерлік жайылуы арқылы сипатталады.

 

 

 

8 сурет – Радиотолқындардың таралу ортасы

Осыған ұқсас жағдайлардағы радио толқындардың таралуы үш эффектімен сипатталады: таралу кезіндегі шығындар, көлеңкелену (немесе экранирлеу) және таралудың көпсәулеленуінің әсерінен қатаю. Таралудың көпсәулеленуінен қатаюы ораушының қатаюымен доплерлік таралумен (уақыт бойынша селективті немесе уақыт бойынша өзгеруші кездейсоқ фазалы шу) және уақыттық таралуы (шағылған сигналдың таралу күрежолының ұзындығының уақыт бойынша өзгеруі сол сигналдың уақыттық өзгеруіне әкеп тірейді) сипатталады. Қабылдағыш, таратқыш немесе қоршаған орта, тіпті байқалмайтындай ауысса, эффективті ауысу толқын ұзындығының бірнеше ұясынан асады. Мысалы, 2 ГГц диапазонындағы радиобайланыс жүйелеріндегі толқын ұзындығы 15 см тең. Сондықтан да егер қабылдағыш тек 1,5 см ғана ауысса, ол 1,5/15=0,1 толқын ұзындығына ауысады.

Күрежолдағы қатаюдың ұзақ уақытта, орташаланған, қатайған және қысқа уақытты немесе тез қатайған, сонымен қатар көпсәулелену әсерінен болатын деп бөлуге болады.

Көпсәулелену әсерінен болатын тез қатаюлар жүздеген толқын ұзындықтарының интервалындағы орташалаумен алып тасталынады, бірақ тағы селективті емес көлеңкелену қалады. Көлеңкеленудің болу себебі негізінен жылжымалы жүйелердің радио сигналының таралу күрежолының бойындағы жергілікті рельеф ерекшеліктерінің әсерінен болады. Бұл құбылыс рельефті қатаюлардың параметрлерінің орташа мәндерінің ақырын өзгеруін тудырады. Дегенмен, көлеңкелену үшін таратудың сәйкес математикалық модемі жоқ, бірақ қала типті аудандағы ең жақсы сәйкес экспериментальді мәлімет лог-нормальді дисперсиялы 5 тен 12 дБ дейінгі таралуы болып табылады.

Бір-бірінен г метр арақашықтықта орналасқан бірлік коэффициент (G =1) күшейткішті барлық бағытталған таратушы және қабылдағыш антенна үшін бос кеңістікте таралғандағы (немесе таралу кезіндегі шығын) шығын формуласы.

күшейту   коэффициенті   бар   таратушы   антеннаның   бір-бірінен   г  метрге алшақтатылған екі антенна үшін

GT=4πA/λ²

және күшейту коэффициенті бар қабылдаушы антенна үшін

GR=4πA/λ²

бос кеңістіктегі таралу кезіндегі шығын формуласы мынадай

 .

бір бикте қателесу ықтималдығының жарамды мәніне келтіретін, тасушының төмен қуатын сипаттайды деп қарастырамыз. Сөзді байланыс үшін «жарамды және табалдырықты сипаттамалар» ретінде әдетте, кодсыз және алдын ала өңдеу кезінде ВЕR = 3 • 10^-2 мәні қолданылады.

мұндағы dmax метрде көрсетілген.

Жүйенің күшейту коэффициенті сипаттамаларын бағалаудағы пайдалану көрсеткіші болып табылады, себебі ол көптеген параметрлерді біріктіреді, сондықтан да ол радио жүйелерді жобалаушылардың қызығушылығын тудырады. Қарапайым түрдегі аппаратураға ғана қолданылатын жүйенің күшейту коэффициенті, бұл таратқыштың шығыс қуаты мен қабылдағыштың сезімталдығы арасындағы айырымы.

Қабылдағыштың сезімталдығы бұл бір битке қателесу ықтималдығының жоғарғы мәні сияқты сипаттаманың жарамды деңгейіне жету үшін қажетті қабылданатын қуат (BER), Жүйенің күшейту коэффициентінің қосындысынан  басым, не болмаса тең болуы керек.

Таралудағы орта шығынды болжау үшін жан-жақты нақты өлшеулерге негізделген эмпирикалық моделдер қолданылады. Күрежол базалық станция антеннасына жылжымалы обьект антеннасына дейін созылып жатыр. Таралу кезіндегі шығынға арналған эксперименттік қисықтар қабылданған сигналдың (радиожиілікті тасушы) қуат деңгейінің өлшеуінен және таралған сигнал куатынан алынып тастауынан түрады. Мысалы, егер бізде таратушы қуаты 30 дБм тең күшейту коэффициенті бірге тең жан жаққа бағытталған антенна болса және кей жерлерде тасушының қабылдағыш куаты Рк= -105 дБм болса, онда таралу кезіндегі шығындар мынадай:

Lр = РТ - РR = + 30 дБм - ( -105 дБм) =135 дБм.

Рт және Рr бірдей бірлікте көрсетілгендіктен, Lр шығындар децибелде
көрсетіледі.

Окомура (Okomurа), орындаған көптеген өлшеулер базалық станция және жылжымалы объект антеннаның изотропты жағдайдағы базалық станция және жылжымалы станциялар антенналарының таралуының орташа шығынына Lр, дБ, арналған эмпирикалық формуласын алуға мүмкіндік береді. Бүл формула, Окомура болжауы деп те аталады, ол мынадай түрде жазылады:

мүндағы r- базалық және станция антенналарының арақашықтығы, км Тасушы радиожиілік Fo, МГц, базалық станция антенналарының биіктігі һь, м, және жылжымалы станциялар антенналары А, В, С және D шамалары мына түрде беріледі:

 

мұндағы а(h_m)=[1,1∙lg(f₀)-0,7]∙h_m-[1,56∙lg(f₀)-0,8] орташа және кіші қалалар үшін;

а(h_m)=3,2[lg(11,75∙h_m)]² -4,97 ірі қалалар үшін көрсетілген формуламен мына шарттар орындалады:

- fo: 150 МГц ден 1500 МГц дейін;

- hb: 30 м ден 200 м дейін; диапазонның кеңеюі мүмкін (1,5 м ден 400 м
дейін);

-   һm: 1 м ден 10 м дейін;

-r: 1 км ден 20 км дейін; диапазоннң кеңеюі мүмкін (2м ден 80 км дейін).

Көпсәулелі таралу мен шартталған қатаюы бар радиосигналдар моделі қатаюы бар тасушының (сигнал деңгейі) орала таралуының келесі анализі, сигналдың шығып кету жиілігі және қатаюдың ұзақтылығы үшін пайдалы [12]. Бұл параметрлер мен олардың көріністері линия және байланыс жүйесінің жобалануының кейбір спектілер таралу кезінде қажет (қате мен рұқсатты дұрыстау әдісін таңдау сияқты). Мысалы, қатаю ұзындығы мен шығарып тастау жйілігі бір битке қателесу ықтималдығымен (ВЕR) сөздегі қатаю ықтималдығының (ВЕR) арасындағы байланысты орнату мүмкіндігін береді.

Жылжымалы радиобайланыстың жоғарғы жылдамдығының сандық жүйелерін жобалау кезінде қателерді дестелеу жағдайын туғызатындықтан көп сәулеленулік әсерінен болатын қатаю сипаттамасын білген жөн. Ораушы сигналдың деңгейі белгілі бір табалдырық деңгейінен төмен түскен кездегі қателер дестесінің пайда болған жағдайындағы шығарып тастау жиілігі қателер дестесінің пайда болуының жиілік өлшемі сияқты қолданыла алады.

 

10 Дәріс. Сигналдардың жайылу әдісі

 

Дәрістің мақсаты: негізгі сигналдың жайылу әдістеріне кеңінен көңіл бөле отырып, оның әсеріне, қолданылуына_;түрлеріне тоқталады.

Мазмүны:

            а) жылжымалы   радиобайланыс    жүйелеріндегі    тармақталған   таратуды құрастыру әдістерінің классификациясы;

б) қабылдаудың бөгеуілге шыдамдылықтарының және сымсыз байланыс жүйелерінің сенімділігі сипаттамаларының жақсаруы.

 

Таратқыш қуаты сияқты және де интервалдың қайта қолдануы сияқты мәліметтерді шамадан тыс үлкейтпей, таратудың жоғары сенімділігін қамтамасыз ету үшін көпсәулелену әсерінен болатын тез қатаю әсерімен күресудің басқа әдісін қолданған жөн. Бүл мәселені шешуге арналған жайылуды қабылдау амалы ең тиімді амал екені белгілі.

Әр түрлі жайылу әдістері тропосфералық байланыстың қысқа толқынды жүйелеріне байланысты болжанып үсынылған, сонымен қатар тікелей көріну шегінде жүмыс істейтін микротолқынды РРЛ жүйелерінде де ұсынылған. Өте жоғары жиілікте, ультрақысқа жиілікте, микротолқынды жылжымалы радиобайланыс жайылу әдісінің қолданылуы туралы мәселелер соңғы 20 жыл ішінде болжаланып келді.

Алайда, олардың көбісі жылжымалы радиобайланыстың аналогты жүйелерінде қоданылды, дегенмен олар санды ұялы жүйелерде де қолданыла алады. Жайылу есебінен алынатын ұтыс, жылжымалы радиобайланыстың сандық жүйелеріндегі қызмет көрсету сапасына деген талаптардың өсу шамасы бойынша ұлғаюында, оның себебі көпсәулелілік тез қатаюдың сандық жүйелердегі аса маңызды әсері.

Жайылу әдістері жайылу тармақтары деп аталатын сигналдың тарату
жолдарының қатарын ұйымдастырады және олардың араласу сұлбасын
немесе олардың ішінен біреуді таңдауды талап етеді. Жылжымалы
радиобайланыс жүйелеріндегі радиотолқындардың таралу сипаттамаларына
байлаңысты келесі топтарға бөлінетін жайылудың тармақтарының бірнеше
жинақтырушы қүрылу әдістері бар:

-         кеңістіктік;

-         бұрыштық;

-         поляризациялық;

-         жиіліктік;        

-         уақыттық жайылу.

Кеңістіктік жайылу. Бұл әдіс өзінің қарапайымдылығы мен арзандығына байланысты кең қолданылады. Әр анықталған нақты бағыттан немесе белгілі бір бұрыштан келетін толқындарға әрбір антенна тәуелді түрде әсер етеді және коррелирленбеген қатаюшы сигналды құрайды.

Поляризациялық жайылу. Бұл әдіс жайылудың екі тармағын ғана құруға мүмкіндік береді. Олар өте жоғары жиілікті және ультра жоғары жиілікті жылжымалы радиобайланыстың құрғақ жолды жүйесіне тән, екі ортогональді - поляризациялы радиотолқындардың көмегімен берілген сигналдар қабылданған нүктесінде көпсәулелену әсерінен болатын қатаюдың коррелирленбеген статистика фактісін қолданады.

Бұрышты жайылу, Бағыт бойынша жайылу деген атқа ие болған, бұл әдіс бірнеше бағытталған антеннаны қажет етеді. Әрбір антеннаға белгілі бір бұрышпен немесе белгілі бір бағыттан келетін толқын тәуелсіз әсер етеді және коррелирленбеген қатаюшы сигналды құрайды.

Жиілікті және уақытты жайылу. Тарату жиілігі мен тарату уақыт айырмашылығы қатаюдың коррелирленбеген статистикалы жайылу тармақтарын үйымдастыру үшін қолданылады.

Қажетті жиілік және уақыт бойынша таратуды уақыттық жайылу және жоғары жиілік сипаттамаларынан шыға отырып, анықтауға болады. Бұл екі әдістің қалғаны кеңістіктік, бүрыштық және поляризациялы әдістерден негізгі артықшылығы - оларды орындау үшін тек бір тармақ және бір қабат антенна қажет, ал кемшілігі аса кең жиілік жолағы керек. Қателерді жөндейтін әдісі бар кодтауды сандық жүйелердегі уақыттық жайылу әдісінің бір нұсқасы ретінде қарастыруға болады.

Поляризациядан басқа жайылудың барлық айтылған әдістері үшін жайылу тармақтарының санына шектеу қойылатынына назар аудару керек. Мысалы, кеңістіктегі жайылымды ұйымдастыруда 2,4 ГГц диапазонында жүмыс істеу кейбір радиобайланыс жүйелерінде қабылдағыш антенна беске дейін  баруы  мүмкін.   Жайылу  радиобайланыстың  сандық  жүйелеріндегі қабылдағыштың бөгеуілге қарсы тұрушылығы мен сенімділік сипаттамаларын біршама жақсартуға мүмкіндік береді. Жайылудың екі тармағының жоқтығы жайылудың жоқтығына сәйкестенетін 30 дБ С/І мәнін бір битке қателесуі 10^-3 жиілігінде 15 дБ дейін төмендеуі мүмкін.

ВЕR аса төмен мәндерінде, мысалы ВЕR = 10^-6 жайылу есебінен болатын ұғымы 30 дБ құрайды.

Едәуір аз габаритті және жайылу жүйелерінің салыстырмалы арзандығына байланысты қазіргі кезде радиобайланыстың мобильді жүйесінде ұялы телефон және мәліметтерді таратуда кеңінен қолданылады.

 

11 Дәріс. Спектрлі кеңейтілуі бар жүйелер

 

Дәрістің мақсаты: спектрлі   кеңейтілуі   бар   сымсыз   жүйелердің құрылуының басты концепциясын оқып үйрену.

Мазмүны:

             а) спектрлі кеңейтілуі бар сымсыз жүйелердің ерекшеліктері және олардың бөгеуілге шыдамдылығы;

             б) спектрлі кеңейтілуі бар сымсыз жүйелердің классификациясы;

             в) спектрлі кеңейтілуі бар сигналдарды құрастыру процестері;

             г) жүйенің жіберуші және қабылдау бөлігінің құрастыру қүрылымы.

 

Спектрді кеңейту термині көптеген әскери және коммерциялық байланыс жүйелерінде қолданылады. Спектрді кеңейтілген жүйелерде хабарлаудың әр сигнал - тасымалдаушысы қарапайым модуляцияланған сигналға  қарағанда радиожиіліктің кең жолағын талап етеді. Біршама кең жиілік жолағын басқа әдістермен алу қиын, сол үшін кейбір пайдалы қасиеттер мен сипаттамаларды алуға мүмкіндік береді. Спектрді кеңейту басқа сигналдарға әсер етуінің төмендеуімен ғана емес, сонымен бірге сигналдар спектрінің кеңеюін қамтамасыз ететін модуляцияның қосымша сатысының көмегі арқылы спектрдің кеңеюі бар сигналды құру әдісі болып     табылады.

Кең жолақты жүйелер келесі потенциалды артықшылықтарының арқасында қолданыс табуда:

- жоғары бөгеуілге қарсы тұрушылық;

- СDМА техникасын қолданатын жүйелердегі көпстанциялы рұқсаты негізіндегі, көпстанциялы рұксат үшін арнаның кодты бөліну мүмкіндігінің қамтамасыз етілуі;

          - спектральді тығыздықтың төмен деңгейінің әсерінен болатын
энергетикалық тұйықтылығы;

          - байланыстың қорғаныспен қамтамасыз етілуі;

- персоналды байланыстың кейбір үялы жүйелердегі жоғарылатылған өткізу қабілеттілігі және спектральді тиімділігі;

        - бір мезгілде  жоғары жиілікті  арнаны алатын тұтынушылар санын
өсірген кезде байланыс сапасының біртіндеп кемуі;  

          - іске қосу кезіндегі төмен баға;

- қазіргі заманғы элементті базалы (интегралды) микросұлбалар.

Архитектурасына және қолданылатын модуляция түрлеріне сәйкес кеңейтілген спектрлі жүйелер келесі үш топқа бөлінеді:

-         КРАКБ    жүйесімен   қоса   кездейсоқ   тізбектілік   кезіндегі   тікелей кеңейтілген спектрі;

- КРАКБ жүйесін қоса жүмыс жиілігінің ақырын және тез бетбұрыстылығы;

         - кеңейтілген   спектрлі   көп   рұқсатты   және   тасушы   бақылауы   бар (GSМА);

- сигналдардың уақыттық орнының өзгеруі;

- сигналдардың линиялы жиілікті модуляциясы бар (chip modulation);

- кеңейтілген спектрлік аралас әдістері бар.

Кездейсоқ тізбектілік көмегімен орындалатын спектрдің тікелей кеңейтілуі

9-суретте кездейсоқ тізбектіліктің негізіндегі тікелей кеңейтілген спектр жүйесінің концептуалды сұлбасы келтірілген (а - РSК келген сигналдар таратқышы және спектрден кейін келген сигналдар, б -модулденген жиілік жолағындағы кеңейтілген спектрі бар таратқыш, в -қабылдағыш). Бірінші модулятор символдардың беру жиілігін f(t)=1/T болатын нөлге (NRZ) қайтусыз форматында берілген хабар d(t).

 

9 сурет - Тікелей кеңейтілген спектрлі жүйенің сұлбасы

Жылжымалы радиобайланыстың бір ұясы аумағында, әдетте, байланысты бір уақытта қолданатын бірнеше абоненті бар, сонымен бірге олардың әр қайсысы бір тасушы жиілікті қолданып, бір ғана жиілік жолағын қолданады.

Көпстанциялы  рұқсаты бар жүйелерде кеңейтілген спектрлі сигналдың құрылу қағидасы екі әдістен өтеді: модуляция және спектрдің кеңейтілуі (немесе кездейсоқ тізбектілік әсерінен болатын екінші модуляция). Екінші модуляциялы қайта көбею g(t), s(t) туралы операцияның көмегімен іске асады. Бұндай қайта көбеюде басылған тасушысы бар амплитудалы- модуляцияланған екі жолақты сигнал құрылады. Бірінші және екінші модуляторлардың потенциалды сипатын өзгертпей-ақ орындарын ауыстыруға болады.Кең спектрлі сигнал керекті радиожиіліктегі жоғарылықта пайда болады, Дегенмен, жиіліктің жоғары және төмен  бағытта пайда болуы көптеген жүйелер үшін қажетті қағида,  алайда, бұләдіс анықтаушы болып табылмайды. Сондықтан да, болашақта сигнал жиіліктердің жоғарғы және төмен  бағытта түрлену жүйесін алып тастап, g(t), s(t) аралық жиілікте таралу және қабылдауды қарастырамыз. Осының салдарынан, қабылдағыш кірісіне радиожиіліктің           жолағын ғана алатын кең спектрге тәуелсіз М сигналдар қосындысы келіп түседі.

Кездейсоқ коррелирленбеген сигналдардың ансамблі таңдалған болса, спектрді сығу операциясынан кейін тек модуляцияланатын пайдалы сигнал сақталады. Барлық қалған сигналдар, коррелирленбеген бола отырып, кең жолақтылығын сақтайды және демодулятордың фильтрінің өткізу жолағының шегінен асатын спектр ені бар, 10-суретте спектрлерінің кеңеюі мен сығылу қағидасын сапалы суреттейтін сигналдардың оңайлатылған уақыттық және спектрлі диаграммасы көрсетілген. Бұл жерде тасушы сигнал жоқ.

 

                   10 сурет - Спектрдің жайылуы кезіндегі диаграмма

 

Жұмыс жиілігінің бағдарламалық қайта құру жолымен кеңейтілген спектрлі жүйенің концепциясы тікелей жайылуы бар жүйенің концепциясымен біршама ұқсас. Бұл жерде екілік ПКТ генераторы жиілік синтезатормен басқарады, осының көмегімен көптеген рұқсатты жиіліктердің ішінен бір жиіліктен екінші жиілікке ауысып орындалады.

Сондықтанда, қорда бар жиіліктер тасымалдаушының мәні таңдалынатын, жиілік тасушысының кездейсоқ қайта құрудың әсерінен спектрдің жайылу эффектісіне жетеді, мұндағы N бірнеше мыңдаған мәндерге және одан да аса мәндерге жетуі мүмкін.

Егер хабар қайта құруының жылдамдығы хабарды тарату жылдамдығынан асатын болса, онда мұны тез қайта құруы бар жүйе деп қарастыруға болады. Егер қайта құру жылдамдығы хабар тарату жылдамдығынан қайта құру интервалында бірнеше битке аз болса, онда біз жай қайта құру жүйесін қарастырамыз.

11-суретте жиілікті қайта құруы бар жүйенің таратушы және қабылдаушы бөлшектерінің құрылымдық сұлбасы көрсетілген.

         

11 сурет - Жиілікті қайта құру бағдарламасы бар жүйе

 

Таратушы жиіліктер екі символдан тұратын және паралель немесе тізбекті түрде түсетін, басқаратын коды бар жиіліктің сандық синтезаторы болып құрылады. Әр m битті сөзге немесе оның бөлігіне М = 2m жиілігінің біреуі сәйкес болады. Алайда жиіліктің қайта құрылуының болуы үшін М=2m, (m = 2,3) жиіліктері бар, бірақ олардың барлығы нақты жүйеде қолданылады. Жүмыс жиілігінің бағдарламалық қайта құру жолымен құрылған кең спектрлі жүйелері жай, тез және қайта құру жылдамдығы деген жүйелерге бөлінеді. Жай қайта құру жүйелерінде қайта құру f(h) жылдамдығы, хабарды тарату f(bi) жылдамдығынан аз. Сондықтан қайта құру интервалында басқа жиілікке өтуді орындау алдында хабардың екі немесе бірнеше биті берілуі мүмкін (кейбір жүйелерде 1000-нан жоғары). Орташа жылдамдықты қайта құру жүйесінде қайта құру жылдамдығы тарату жылдамдығына тең. Тез және жай қозғалыстағы қайта құру жүйелері кең қолданыс тапты.

Кең спектрлі сигнал қабылдау кезінде қабылдағыш синхрондауышы үшін үш синхронды құрылғы қажет болуы мүмкін:- Тасушының фазалық синхрондаушысы (тасушының  қалпына келуі).

-         Cимволдың синхрондаушысы (тактілік жиілікті қалпына келтіру);

-         ПКТ немесе кодты тізбектілікті құрайтын, генератордың уақыттық синхрондаушысы.

Уақытты синхрондаушы екі әдісті қамтамасыз етеді, осы уақыт ішінде мыналар орындалады:

- іздеу (алғашқы түрпайы синхрондау;

- еру (нақты синхрондау).

 

12 Дәріс. Сымсыз локальді байланыс

 

Дәрістің мақсаты: сымсыз локальді байланыс түрлеріне, оның жылдамдығына, физикалық деңгейіне, стандарттарына тоқталады.

 

1999 жылы IEEE 11 Мbps (Ethernet ұқсас) жылдамдықта жұмыс істейтін, сымсыз желі өнімдері үшін ІЕЕЕ 802.11 Ь стандарты  ратифицияланады. Әр түрлі шығарушылардың өнімдерінің ұйқастылығы Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA) деп аталатын тәуелсіз ұйыммен кепілденеді. Бүл үйым 1999 ж сымсыз байланыс индустриясының лидерлерімен құрылды. Қазіргі кезде сексеннен аса компаниялар WECA мүшелері болып табылатын, соның қатарында Сіsсо, Lucent, ІВМ, Аррlе, Dell, Siemens, АМD және т.б. сияқты танымал өндірушілер бар. Wi-Fi талаптарын қанағаттандыратын өнімдермен WECA сайтында танысуға болады.

Барлық стандарттар секілді ІЕЕЕ 802, 802.11 ІSО/ОSІ моделінің екі төменгі деңгейінде, яғни физикалық және арналық деңгейінде жүмыс істейді.

Кез келген желілік қосымша, желілік операциялық жүйе немесе протокол (мысалы, ТСР/ІР) 802.11 желісінде Еthernet желісінде жақсы жүмыс істей алады.

802.11 b стандартының ерекшеліктері, қызметі және негізгі архитектурасы бастапқы 802.11 стандартымен анықталады. 802.11 b спецификациясы тек рұқсаттың аса жоғары жылдамдығын қоса отырып, тек физикалық деңгейінде жұмыс істейді.

802.11 екі қүрылғы типін анықтайтын - комплектелген сымсыз желінің интерфейсті картасымен (Network Interface Card, NIС) жинақталған, әдетте ол компьютер деп қарастырылатын клиенті, сымсыз және сымды желілер арасындағы көпір рөлін атқаратын рұқсат нүктесі Network Interface Card, NIС). Рұқсат нүктесі, әдетте таратқыш-қабылдағыш, сымды желі интерфейсінен (802.3), сонымен қатар мәліметтерді өңдеумен айналысатын бағдарламалық  қамтамасыздаудан тұрады. Сымсыз станция ретінде ІSА, РСІ және 802.11 стандартының желілі РС Саrd картасы, немесе енгізілген шешімдер, мысалы 802.11 телефон гарнитурасы қызметін көрсете алады. Физикалық деңгейде екі кең жолақты радиожиілікті тарату әдісі және инфрақызыл диапазонында біреуі анықталған.

ІSМ радиоижиілікті әдістер 2,4 ГГц диапазонында жұмыс істейді және  әдетте, 83 МГц жолақтарды алып жатады. Радиожиілікті әдістегі кең  жолақты сигналдар техникасы, сенімділікті, өткізу жолағын күшейтеді, бір-бірімен қосылмаған құрылғыларға біркіші  бөгеуіл туғызатын жиілік жолағын қолдану мүмкіндігін бере алады.

802.11 стандартында тікелей тізбектілік әдісін (Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS) және жиіліктік аустыру (Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS) әдісі қолданылады. Бұл әдістер кардиналды түрде ерекшеленеді және де бір-бірімен сыйыспайды.

802.11 стандартындағы инфрақызыл (ІR) диапазонындағы тарату әдісін іске қосу таратқышпен бағытталмаған (Diffuse ІR) сигналдың инфрақызыл сәулеленуіне негізделген. Сәулелендіргіштің және сәйкес ориентациясын талап ететін, бағытталған таратқыш орнына берілген ИҚ сигнал төбеге сәулеленеді. Содан соң сигналдың шағылуы және оны қабылдау орындалады. Мұндай әдістер бағытталған сәулелендіргіштерді қолдануға қарағанда біршама артықшылықтары бар, дегенмен бірнеше байқалатын кемшіліктері  де бар, олар: толқын ұзындықтарымен берілген диапазондағы инфрақызьл сәулеленуді шағылыстыратын төбе талап етіледі (850 - 950 нм); барлық жүйенің жүмыс істеу радиусы он метрмен шекгелген. Сонымен қатар, инфрақызыл сәулелер ауа- райы жағдайларына сезімтал, содықтан да әдісті тек бөлме ішінде қолдану ұсынылады. Мәліметтерді таратуда 1 және 2 Мbps жылдамдықты қолданады. 1 Мbps жылдамдықта мәліметтер ағыны квартетке бөлінеді, сосын сол квартеттің әр қайсысы модуляция кезінде 16 импульстің біреуіне кодталады. 2 Мbps жылдамдықтағы мәліметтерді тарату модуляция әдісі кішкене ерекшеленеді төрт импульстің біреуіне модуляциялайтын биттік жұптарға бөлінеді.

Жиілікті секіріс FНSS әдісін қолданған кезде 2,4 ГГц жолақ 1 Мbps жылдамдықты 79 арнаға бөлінеді. Жіберуші мен қабылдаушы арналарды қосу   сұлбасын   келесіде   де   тізбектеп   осы   сұлбаны   қолдана   отырып мәліметтерді әр түрлі арналар арқылы жібереді. 802.11 желісінде әр мәліметті тарату қосылудың әр түрлі әдістері арқылы жібереді, ал сұлбаның өзі негізі екі жіберушінің бір мезгілде бір арнаны қолдану мүмкіндігін азайту үшін шығарған. FHSS әдісі таратқыш-қабылдағыштың өте қарапайым сұлбасын қолдану мүмкіндігін береді, бірақ жоғары жылдамдығы 2 Мbрs шектелген. Бұл шектеудің пайда болуы бір арна үшін тура 1 МГц бөлінеді, ал бұл жағдай FHSS жүйесін диапазондағыш барлық 2,4 ГГц алуға мәжбүрлейді, ал бұл өз кезегінде үстеме шығындардың ұлғаюына әкеледі.

DSSS әдісі 2,4 ГГц диапазонын 14 арнаға бөледі. Бірнеше арнаның бір уақыттың және бір жерде қолданыла алуы үшін, өзара бөгеуілдердің болмауы үшін олардың бір-бірінен 25 МГц (бір-бірімен қабаттаспауы керек) қашықтыққа қалып отыруы керек. Осылайша, бір жерде, бір уақытта жоғары үш арна қолданыла алады. Мәліметтерді осы арналардың біреуінде басқа арналарға ауыспай-ақ жіберуге болады. Өзге шуларды жою үшін Пайдаланушының мәліметтерінің әр биті таратушы мәліметтерінің 11 битіне түрленетін Баркердің 11 битті тізбектілігін колданады. Мұндай жоғары артықшылық әр бит үшін таралатын сигнал қуаты орын толтырылады. Осының әсерінен мәліметтерді қайта тарату саны азаяды.

Негізгі стандарт 802.11 b енгізілген негізгі қосымша - бұл мәліметтерді 5,5 және 11 Мbps жылдамдықпен тарату. Бұл жылдамдықтарға жету үшін DSSS әдісі таңдалды, себебі жиілікті ауысу әдістері FCC шектеуінің күшімен жоғары жылдамдықпен жүмыс істей алмайды. Бұдан шығатыны, DSSS әдістерінде қолданылатын 802.11 стандарт 802.11b стандартымен сәйкес келе алады, бірақ FHSS 802.11 жүйелерімен жұмыс істейді.

Шулы орталарда және үлкен арақашықтықта жүмыс істеу үшін 802.11b желілері радиоарнаның жағдайларына байланысты мәліметтерді тарату жылдамдығын автоматты түрде өзгерте алатын жылдамдықтың динамикалық қозғалысын қолданады. Мысалы, пайдаланушы 11 Mbps жоғары жылдамдықпен қосыла алады, бірақ та егер бөгеуілдер деңгейі жоғарлап, немесе пайдаланушы біршама аралыққа жоғалып кетсе, мобильді құрылғы 5,5 төмен 2 немесе 1 Мbps жылдамдықпен тарата бастайды. Егер біршама жоғары жылдамдықпен тұрақты жүмыс істеу мүмкіндігі болған жағдайда, мобильді қүрылғы автоматты түрде біршама жоғары жылдамдықпен тарата бастайды. Жылдамдық қозғалысы - физикалық деңгей механизмі, сонымен қатар жоғары тұрған деңгейлермен пайдаланушылар үшін мөлдір болып табылады.

802.11 арналық деңгей екі деңгейден тұрады: логикалық байланыспен (Logical Link Control, LLC) басқару және тасушыға кірумен (Media Access Control, MAC) басқару. 802.11 желісі басқа желілері секілді LLC және 48 битті адресациясын қолданады, бұл әдіс сымсыз және сымды желілерді оңай біріктіре алады, дегенмен, МАС деңгейінің түбегейлі ерекшеліктері бар. 802.11 желілерінің МАС деңгейі нақтыланған 802.3 желілеріне өте ұқсас. 802.3 желілерінің Ethernet технологиясы үшін Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) протоколы қолданылады, ол Ethernet станцияларының сымды линияға қалай рұқсат алатынын және олардың бірнеше құрылғыларының бір уақытта байланыс орнатуы кезінде пайда болатын коллизилерді табады және өңдейді. Коллизияны айқындау үшін станцияның қабылдауды және таратуды бір уақытта орындау қабілеті болуы керек. 802.11 жартылай дуплексті радиотаратуды қолдануды қарастыруда, сондықтан да 802.11 стандарты сымсыз желілерде станциялар мәліметтер тарату кезінде коллизинияны анықтай алмайды.

Бұл ерекшелікті ескеру үшін 802.11 Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (СSМА/СА) және Distrubuted Coordination Function (DCF) деген атпен белгілі модифицирленген протокол қолданылады. (СSМА/СА) коллизиядан пакеттің зақымдалусыз алынғанын растау үшін пакеттің расталуының анықтылығын жіберуін білдіретін пакеттің расталуының анықтылығын қолдану жолымен растайды.

Арнаның бос екенін анықтау үшін, арнаның жиілігін бағалау алгоритімі қолданылады (Channel Clearance Algorithm, CCA). Оның маңызы антеннадағы сигнал энергиясын өлшеу және қабылдағыш сигналының қуатын анықтауда (RSSI). Егер қабылдағыш сигналдың нақты порогті қуаты төмен болса, онда арна бос деп хабарланады және МАС деңгейі CTS статусына ие болады. Егер қуат порогты мәннен жоғары болса, мәліметтер тарату протоколы ережелеріне сәйкес кідіріс болады. Стандарттағы бір арнаның бос емес екенін анықтау мүмкіндігін бере алады, бұл мүмкіндік не жеке, немесе RSSI, тасушыны тексеру әдісімен, өлшеуімен бірге қолдана алады. Бұл әдіс басқаларға қарағанда таңдалмалы, себебі оның көмегімен 802.11 спецификациясы бойынша тасушы типіне тексеріс жүргізіледі. Қолданыс үшін ең жақсы әдіс жүмыс облысындағы бөгеуіл деңгейіне байланысты.

Осылайша, GSMA/CA рұқсатты радиоарна бойынша бөлу әдісін береді. Анық растау механизімі бөгеуілдер мәселесінің тиімді шешімі. Дегенмен, ол 802.3 жоқ кейбір қосымша үстеме шығындарды қосады, сондықтан да 802.11 желілеріне эквивалентті Ethernet локальді желілеріне қарағанда әрқашан ақырын жүмыс істейді.

802.11 МАС деңгейі CRC есептеуі және пакеттерді фрагментациялау мүмкіндігін береді. Әр пакеттің өзінің CRC бақылау суммасы бар, ол есептеліп және пакетке қыстырылады. Бұнда Ethernet технологиясына қарағанда бірнеше өзгерістер байқалады, қателерді өңдеумен жоғары деңгейдегі протоколдар айналысады (мысалы, ТСР). Пакеттерді фрагментациялау радиоарна бойынша тарату кезінде үлкен пакеттерді шамалы кіші пакеттерге бөлу мүмкіндігін береді, бұл жоғары «қоныстанған» орталарда және аса бөгеуілдер бар жағдайда өте пайдалы, себебі шағын пакеттердің зақымдалу мүмкіндігі аз. Бұл әдіс көп жағдайда қайта тарату қажеттілігін азайтады, осылайша барлық сымсыз байланыстың өнімділігін ұлғайтады. МАС деңгейін аса жоғары деңгейлі протоколдар үшін бұл қағидалы «мөлдірлі» ете отырып, алынған фрагменттерді жинауға жауапты.

802.11 МАС деңгейінің клиенттік рұқсат нүктесіне қалай қосылатына жауапты. 802.11 клиенті бір немесе бірнеше рұқсат нүктелерінің жұмыс істеу зоналарында болса, ол сигнал қуатының негізінде және байқаудағы қателер санының мәніне қарай олардың біреуін таңдайды да, оған қосылады. Уақыт өткен сайын ол басқа рұқсат нүктесі аса жоғары қызмет сапасын көрсете алатынына, не көрсете алмайтындығына көз жеткізу үшін барлық арналарды 802.11 тексеріп отырады. Егер де ондай рұқсат нүктелері табылса, онда станция оның жиілігіне икемделе отырып ауысады.

Әдетте, қайта қосылу сигналдың әлсізденуін туғызатын, станция рұқсат нүктесінен алыс орналасуы кезінде болды. Басқа жағдайларда, қайта қосылу радиожиілік сипаттамаларының өзгеруінен немесе, бастапқы рұксат нүктесі арқылы өткен үлкен желілі трафиктің әсерінен болады. Соңғы жағдайда бұл «жүктеме балансирі» деп білетін протокол функциясы,

 себебі оның басты атқаратын ортақ жүктемені желінің барлық қол жететін инфрақұрылымы бойынша сымсыз желіге аса тиімді тарату. Динамикалық қосылу және кайта құрылу қағидасы желілік админстраторларға, бөлшекті беттеуші «ұяларды» күра отырып, өте кең бүркеуі бар сымсыз желілерін орнатуға мүмкіндік береді. Бір-біріне жұмыс кезінде бөгеуіл жасамау үшін әр түрлі DSSS арналарды қолдану ұдемелі  нүсқа болып табылды.

Мобильді станция және рұқсат  нүктелері өте жоғары жиілікті құрылғылар болып табылғандықган, көбінде Wave LAN компонентін қолдану қауіпсіздігі туралы сүрақ туындайды. Радиосәулелену жиілігі жоғары болуы адам денсаулығына өте зиян екені бәрімізге мәлім. Егер 10 және одан көп ГГц жиілікпен, шамамен 2 Вт куатпен сигнал берген, тік төртбұрышты толқын өткізгіш ішіне, шамамен 2 сек карасақ, көз торына бірден зақым тиеді. Жоғары жиілікті сәулелену көзі болып табылатын, мобильді құрылғылар және рұқсат нүктелерінің антенналары сәулелентін сигналдың қуаты үлкен болмаса да, дегенмен жүмыс істеп тұрған антенналарға жакын жүру қауіпті. Әдетте, қауіпсіз арақашықтық таратқыш-қабылдағыштан 10 см қатарында болып табылады.

Қазіргі кезде сымсыз желінің келесі ұрпағына өзара бәсекелес екі стаңдарт

ІЕЕЕ 802.11а және еуропалық Hyperlan-2 стандарттарьшың енгізілуі басталды.

Екі стандартта 5 ГГц аумағындағы жиілік диапазоңдарын қолданатын, екінші ІSМ диапазонында жүмыс істейді. Жаңа ұрпақ желісіңдегі мәліметтерді тарату жылдамдығы 54 Мbps құрайды.

Bluetooth — 1998 жылы Ericsson, ІВМ. Іntel, Nokia, Toshiba компаниялар тобымен құрылған сымсыз мәліметтерді тарату технологиясы. Bluetooth көмегімен кез келген құрылғыларды бір-біріемен қоса аламыз: мобильді телефондар, ноутбуктер, принтерлер, сандық фотоаппараттар, тоңазытқыштарды, микротолқынды пештерді. кондиционерлерді де қосуға болады. Bluetooth бұл ІSМ (Industry, Science and Medicine -медициналық, ғылыми, өндірістік мақсаттарда колданыпатын диапазон) диапазонында жұмыс істейтін жоғары жылдамдықты (2.4 - 2.48 МГц) қабылдағыш-таратқыш  кішігірім чип болып табылады.  Мәліметтерді тарату үшін ассиметриялы (721 Кбит/сек бір бағытта және 58 Кбит/сек басқа бағытта) және симметриялы (433 Кбит/сек) әдістер қолданылады.

Интерфейс Bluetooth қуатына 10 немесе 100 м аумағында байланыс орнатыла алады. Әрине, арақашықтық айырмашылығы өте үлкен, дегенмен, 100 м аумағындағы қосылыс төмен энергия тұтыну, ықшам өлшемді және аса жоғары емес компоненттер бағасын  ұстап тұруда. Осылайша, аз куатты таратқыш не бары Standby режимінде 0,3 мА колданып және ақпараттың  ауысу кезінде орташа алғанда 30 мА қолданады.

Bluetooth қолданудағы негізгі бағыты - ол мобильді телефон, PDA, МРЗ-плеер, компьютерлер және тіпті микротолқынды пештер мен тоңазытқыштар сияқты әртұрлі құрылғылардан тұратын  персоналды желілерді (PAN – Private Area Networks) құру.

Bluetooth желісінің  негізгі  құрылымды элементі «пикожелі» (piconet) болып табылады, ол бір ғана шаблонда екіден егізге дейінгі құрылғылар жиын ретінде жұмыс атқарады. Әр piconet бір құрылғы master ретінде, slave ретінде жұмыс істейді. Master пикожелінің барлық slave-құрылғылары жүмыс атқаратын шаблонды анықтайды және оның жұмысын синхрондайды. Bluetooth стандарттарды өзара тәуелсіз және тіпті синхрондалмаған пикожелілердің "scatterned" қосылуын қарастырады (To scatter етістігінің бір аудармасы жайылуы дегенді білдіреді). Бұл үшін әр пикожелі жұбы кіші деңгейде бір ортақ құрылғыдан тұруы керек, онда бір де master, ал екіншіде slave болады. Осылайша Bluetooth интерфейсі бар бөлек scatternet аумағында кішілі 71 құрылғы қосыла алады, бірақ сол Internet алыс байланыс үшін қолданатын қүрылғыларды қолдануға шек жоқ.

2,4 МГц диапазонында сонымен қатар, медициналық аспаптар, үй техникасы, сымсыз телефон, ІЕЕЕ стандарттарының сымсыз локальді желілері де жұмыс істейді.Олармен интерференциялау мүмкіндігінен қашқақтау үшін Bluetooth FHSS (Frequency-Hopping Spread Spectrum) жиілігінің секірмелі құру қағидасы бойынша жұмыс істейді.

  

 

Әдебиеттер тізімі 

1. Шахнович И.В. современные технологии беспроводной связи. -М.: Техносфера, 2006.

2. Немировский М.С. Беспроводные технологии от последний мили до последнего дюйма. – М.: Экотрендз, 2009.

3. Феер К. Беспроводная цифровая связь. – М.: Радио связь, 2000.

4. Григорьев  В.А.,  Лагутенко  О.И.  Сети  и  системы  радиодоступа. –М.: Экотрендз, 2005.

5. Столлинг В. Беспроводные линии связи и сети. -М.: Вильмс, 2003.

6. Бабков   В.Ю.,   Вознюк  М.А.   Сети   мобильной   связи. Частотно-территориальное планирование. – М.: Горячая линия-телеком, 2007.

7. Галкин В.А. Цифровая мобильная радиосвязь. –М.: Горячая линия телеком, 2007.

8. Соколов А.В. Альтернатива сотовой связи: транкинговые системы. –М.: БХВ - Петербург, 2002.

9. Карташевский В.Г. Сети подвижной связи. –М.: Экотрендз, 2001.

10. Афанасьев В.В. Эволюция мобильных сетей. –М.: Связь и бизнес, 2001.

11. Закиров З.Г. Сотовая связь стандарта GSМ. –М.: Экотрендз.

12. 2004.Ратынский М.В. Основы сотовой связи. –М.: Радио и связь, 2000.

13. Андрианов В.И. Средства мобильной связи. –С. ВНV - Санкт Петербург, 2001.

14. Громаков Ю.А. Стандарты и системы подвисной связи. –М.: Радио исвязь, 1999.

15. Коньшин  С.В.  Транкинговые радио-системы:  Учебное  пособие.- Алматы: АИЭС, 2000.

16. Коньшин С.В., Сабдыкеева Г.Г. Теоретические основы систем связи с подвижными объектами: Учебное пособие.- Алматы: АИЭС, 2002.

17. Коньшин С.В. Технологии беспроводной связи: Учебное пособие.-Алматы: АИЭС, 2006.