ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

 «АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС УНИВЕРСИТЕТІ»

КОММЕРЦИЯЛЫҚ ЕМЕС АКЦИОНЕРЛІК ҚОҒАМЫ

  

 

Коньшин С.В

Клочковская Л.П

Зікірбаева Ж.Н

 

 

Сымсыз байланыс технологиялары

 

Оқу құралы

 

  

Алматы 2012 

УДК 621.396 (075.8)

ББК 32.882 73

К56 Оқу құралы /  C.В. Коньшин, Клочковская Л.П, Зікірбаева Ж.Н;

Сымсыз байланыс технологиялары.

АЭжБУ. Алматы, 2012. – 79 б.

 

ISBN 978-601-7307-14-1

 

Бұл оқу құралы сымсыз байланыс жүйелеріне арналған. Қолданылған аппараттар мен негізгі стандарттық сипаттамалары, сонымен қатар сымсыз байланыстың  негізгі теориялары қарастырылған, жалпылай алғанда студенттер сымсыз байланыс  технологиясын оқып үйренгеннен кейінгі, білуге міндетті барлық сұрақтарды қамтыған.

Аналогты және цифрлық ұялы жүйелерін өңдеуден бастап ұлттық және халықаралық инфрақұрылымдармен интеграцияланған  әмбебап үшінші ұрпақ сымсыз желі құрал-жабдықтары мен жүйесін ойлап табуға дейінгі табыстары мен негiзгi оқиғалары жарияланған.

Бұдан басқа, бұл оқу құралында  сымсыз кәсiби байланысты орнатудың қағидалары мен сымсыз технологияларды компьютерлік жүйелерде қолдану және сымсыз байланыс жүйесінде жиілік арналарды орнатудың сұрақтары қарастырылады.

Оқу құралы 5В071900 – Радиотехника, электроника және телекоммуникация мамандықтары бойынша оқитын барлық оқу түріндегі студенттерге арналған.

Без. 18, әдеб.көрсеткіші – 21 атау.

 ББК 32.882 73 

 

Пікір берушілер: ҚазРПНТОРЭС, тех.ғыл.канд.  Д.А. Сартбаев

                                          АЭжБУ, тех.ғыл.канд., проф. Г.С. Казиева

        

 

 

ISBN 978-601-7307-14-1

 

Қазақстан Республикасының Білім және Ғылым министрлігінің 2012 жылғы баспа жоспары бойынша басылды.

 

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

  

Мазмұны 

Кіріспе		3
1	Сымсыз байланыс жүйесіне жиілік арналарын ұйымдастыру	4
1.1	Сымсыз байланыс жүйесінің жиілік  диапазоны	4
1.2	Радиотолқынның таралуы	7
1.3	Байланыстардың қашықтығына ықпал ететін факторлар	9
2	Сымсыз кәсіби байланыстарды ұйымдастырудың қағидалары	11
2.1	Біржақты (симплекс), екіжақты (дуплекс) және кезекті (жартылай  дуплекс)	11
2.2	Абоненттерді теңестіру (идентификация)	14
2.3	Жүйені құру әдістері	17
2.4	Цифрлық транкингктік жүйенің жұмыс істеу қағидалары	20
2.5	Екі жүйелік амал	25
3	Сымсыз байланыс жүйесінің  эволюциясы	29
3.1	Қысқаша тарихы	29
3.2	Ұялы, жылжымалы және дербес байланыс жүйелері	31
3.3	Жерсеріктік жүйелер	39
3.4	Дербес байланыстың әмбебап цифрлық жүйелері	41
3.5	Ұялы дербес компьютерлер	44
4	Сымсыз  байланыстың теориялық  концепциясы	46
4.1	Сымсыз байланыс жүйесіндегі  радиотолқындардың таралуы	46
4.2	Ораманың тынуы	47
4.3	Фазалар мен когерентті уақыттардың кездейсоқ өзгерулері	50
4.4	Уақытша шашырау, көлеңкелену мен тарату кезіндегі шығындар	51
4.5	Жылжымалы объектілер үшін антенналарды күшейту негіздері	52
4.6	Радиотолқындардың таралу сипаттамасы	54
4.7	Таралу кезіндегі шығындар	57
5	Компьютерлер үшін сымсыз технологиялар	61
5.1	Ғаламторға сымсыз ену	61
5.2	Жерсерігі арқылы ғаламторға асимметриалды түрінде ену	62
5.3	HIPERLAN стандарты	65
5.4	Кең жолақты сымсыз кіру үшін IEEE стандарты	72
Әдебиеттер тізімі		79

 

 Кіріспе 

Сымсыз технологиялардың айрықша қасиеттерiнiң ішіндегі ең көп таралғаны – оның мобилдік мүмкіндіктері. Негізінде таза кабельдік желілер (яғни, абоненттерді қосу үшін кабельдерді пайдаланатын және магистралды желілер) үшін жылжымалы (немесе мобилді) абонентерді қосу мүмкінсіздігі еңсерілмейтін шектеу (кедергі) болып табылады.

Бұл шектеулер коммуникациялардың кез келген түріне – кәдімгі телефонға, факстық байланысқа, мәліметтерді таратуға да қатысты. Көрсетілген шектеулер экономикалық емес технологиялық сипатта болғандықтан басқа мемлекеттердегі сияқты  Қазақстанға да әсері бар. Бірақ радио-технологияны қолдану бұл шектеулерді жоюға мүмкіндік берді, сонымен қатар ұялы мобилдік және транкингтік желілердің қарқынды дамуына алып келді. Мобилдік желі негізінен мәліметтерді тарату үшін емес, дауыстық телефон байланыстары үшін қолданылып жүр, бұл жағдай әзірше сақталынып тұр.

Сымсыз желілердің тағы бір ерекшелігі технологиялық емес, таза экономикалық сипатта болуы. Бұл қашықтағы абоненттерді желіге қосу үшін кабельді ұзарту, экономика жағынан өте тиімсіз болғанына байланысты. Бұларға кең аумақ бойынша аз қоныстанған (дұрысын айтқанда байланыс аясынан тыс жерде) немесе алыс, байланыс қиын жердегі пункттердегі топталған  абоненттер жатады. Экономикалық тиімсіздікке екі фактор жатады: бірінші фактор – абоненттерге кабельдерді іліп немесе төсеу арқылы жеткізу, екінші фактор – магистралдық кабельдер («тіректік желі»). Осы екінші фактор Сауд Арабияға, Бразилияға, Канаданың солтүстік аумағына т.б. мемлекеттерге қаншалықты әсері болса, аумағының кеңдігіне байланысты Қазақстанға да соншалықты әсері бар.

Ал, үшінші фактор экономикасы қарқынды дамып келе жатқан мемлекеттер үшін маңыздырақ. Бұл жылдамдату факторы – себебі сенімді коммуникация дәл қазір, бүгінгі күні керек, ал кабельді желіні төсеу, қомақты инвестициялар мен ұзақ уақытты талап етеді. Егерде қандай да бір ел қоныстанған аймақтар немесе қалалық аудандар жақсы жаңа кабельдермен жабдықталған болса (көбінесе оптоталшықтық кабельдермен), онда бірте-бірте барлық орнатылған байланыстың (яғни, мобилді емес байланыс) қиындықтарын қазіргі радио-технологиялардың көмегімен шешуге болады. Бірақ бұл үшін қазіргі электронды, коммутаторлы заманауи АТС-ті орнатып, кабельдерді әрбір пәтерлерге немесе бөлімшелерге тарту керек.

Жалпылай алғанда, сымсыз байланыс бүкіл әлемде қарқынды екпінмен дамып келе жатыр, көрсетілетін қызметтердің сапасы және көлемі тоқтаусыз кеңейтіліп, тұтынушылардың жеке қажеттіліктерін толықтай қанағаттандыра алады. Жаңа мүмкіндіктерді іске асыру, сонымен қатар үшінші ұрпақ стандартының базасында инфрақұрылымды ғаламдық желілердің құрылуымен байланысты, техникалық шешімдерді іске асыру қазіргі жетілдірілген желілердің арқасында қамтамасыз етіліп жүр.

1 Сымсыз байланыс жүйесіне жиілік арналарын ұйымдастыру

 

1.1   Сымсыз байланыс жүйесінің жиілік диапазоны

 

Толқын ұзындығы қысқарған сайын олардың атмосферада жұтылуы мен өшуінің жоғарлайтынын ескеру қажет. Көбнесе ұзындығы 1 см-ден қысқа толқындардың таралуына тұман, жаңбыр, бұлт т.б. құбылыстардың әсері болады, бұлар байланыс қашықтығын шектейтін күрделі бөгеттер туғызуы мүмкін.

Толқын радиодиапазоны бірнеше тарату қасиеттеріне ие және осы диапазондардың әрбір аймағы қай жерде оның артықшылығы басым болса, сол жерлерде қолданылып келеді.

2–25 МГц

         Қысқа толқынды диапазон  (ҚТ) байланыстарды үлкен арақашықтыққа таратуға мүмкіндік береді ( континент аралыққа шейін). Қысқа толқындар 40-60-шы жылдары байланысты қашықтыққа таратуда кеңінен пайдаланылды. 80-ші жылдардың басында коммуникацияның жаңа технологиясы (ұялы, жерсеріктік байланыс, т.б) ҚТ радиобайланысты дәстүрлі байланыс қашықтығы саласынан біртіндеп ығыстыра бастады, сөйтіп қысқы толқындар екінші жоспарға шектетілді. Бірақ жаңару болып жатқан экономикасын алдын-ала жоспарлаған мемлекеттер қайтадан ұмытылған ҚТ диапазондарға қызығушылық таныта бастады, өйткені оларға байланыс қашықтығы арзан және тәуелсіз әдістері керек болды.

         Заманауи қысқатолқынды радиостанциялар УҚТ диапазондарында әжептәуір күрделі байланыс жүйелерін құруға мүмкіндіктер туғызып жатыр. Бұл мүмкіндіктерге іріктелген шақыруларда, автоматты түрде байланыстың ең жақсы жиілігін таңдау да, факсимильдік хабарламаны тарату мүмкіндігі де, сөздерді шифрлауда және т.б. жатады. Қазіргі таңда арнайы көлік құралдарына орнату үшін қолайлы үлгілер, тіпті орнатылған радиостанциялардың мүмкіндігінен кем емес, жылжымалы радиостанциялар да бар. Қазіргі шақтағы жұмыс істеп жатқан ҚТ радиостанциялардың шығыс қуаты 100 ваттан көп және жоғарғы сезгіштік пен таңдаушылықа ие. Заманауи цифрлық және микропроцессорлық технологиялар осы техникалар түріне еніп, тұтынушылардың қолдануын жеңілдететін көптеген қосымша функциялар ұсынып отыр.

         ҚТ диапазондардың кемшіліктеріне радиостанциялардың миниатюризациясының күрделігін, антенналардың өлшемдерінің үлкендігін (ондаған метрлер), бөгеулерден қорғалуының төмендігін жатқызуға болады (дегенмен де сигнал жақсы өтетін күндері, таңдалынып алынған жиілікте жердің қарсы бетінен хабарларды естуге болады). Артықшылықтарына – үлкен қашықтыққа толықтай автономдылығын, сондай қашықтықты қамтамасыз ететін, басқа байланыс түрлерімен салыстырғанда, құрал-жабдықтарының құнының арзандығын жатқызуға болады.

         Негізінен байланыстар:

-         қашықтағы нүктелер арасындағы үлкен қашықтықтан континент аралық байланысқа шейін;

-         жолы қиын аудандарға (орманды, құла (шөл) далалар) және жер бедерлері күрделі аудандарға (таулы, қырлы-ойпатты);

-         көлік құралдарымен – жүздеген және мыңдаған километрлі үлкен қашықтық үшін;

-         үлкен қашықтыққа (ондаған және жүздеген километрлі) шағын радиостанциялармен және жер бедерлері күрделі аудандарға (таулы, қырлы-ойпатты);

-         цифрлық мәліметтерді тарату жылдамдығының төмендігінде (факстар, электрондық почталар, файлдар);

-         телеөлшемдердің қашықтағы және қол жетпейтін объектілермен мәліметтер алмасуында (метеорологиялық станциялар, шлюздер, сорғы станциялар және т.б) қолданылады.

25,6 – 30 МГц

«Азаматтық» диапазон – «Си-Би», немесе бұл диапазон «27 МГц» деп жиі аталынады. Бұл кез-келген тұтынушы ешқандай шектусіз және қиындықсыз радиобайланыс құралдарын пайдалана алатын жалғыз диапазон.

Жазық ауылшаруашылықты жерлерде байланыс қашықтығының жоғарлығы және абоненттік құрал бағасының төмендігі, тұтынушылардың әр түрлі категориялары фермерлер, балықшылар мен малшылардан бастап ірі құрлыс компаниясы, кен шығарушы және көліктік компаниялар үшін бұл диапазон өте қолайлы болды.

Жазық ауылшаруашылықты жерлерде диапазонның тиімділігі көбірек, жүйені дұрыс ұйымдастырып және базалық станцияларда антенналарды ұтымды орналастыру арқылы, үлкен арақашықтықта өндірістік қалалық бөгеттер мен биiк құрлыс ошағы болса да, сапалы және сенімді радиобайланысқа қол жеткізуге болатынын «Си-Би»-ді қолдану тәжірбиесі көрсетті.

Берілген диапазонда радиотолқындарды тарату түзусызық бойымен ғана емес, сонымен қатар ионосферадан жерге шағылу арқылы да болады, сондықтан радиосигналдың қашықтыққа өтуі және оның сапасы  ионосфераның күйiне және күннің ашықтығына тікелей тәуелдi болғандықтан, әртүрлi күндерде және тәулік iшiнде қатты өзгеруі мүмкін.

Радиотолқындардың ионосфералық өтуi, байланыстың қашықтығын бiрнеше мың километрлерге дейiн үлкейте алады. Негізінен бұл жылдың жаз маусымы мен күннің ашық кездерiнде болады. Осындай өтулер кезінде Мәскеумен немесе Самарамен жайдан-жай сөйлесуге болады, шет тілінен біліміңді пысықтау үшін алыстағы шет елдермен байланысқа шығуға да болады.

«Азаматтық» байланыстың кемшіліктерінің ішіне бөгеттерге деген сезімталдығының жоғарлығын, қолайлы күндері радиотолқынды таратуда арналардың бос болмайтындығын (мыңдаған километр қашықтықтағы таратқыштың (хабарлағыштың) естілуі мүмкін), антенналардың қысқалығынан алып жүрілетін радиостанция тиімділігінің төмендігін, жылжымалы радиостанциялардағы антенналардың ұзындықтарының үлкендігін (1,5 м) белгілеуге болады.

Көрсетілген кемшіліктерге қарамастан, әлемде коммуникациялардың танымал байланыс құралы «Си-Би» болып қалады. Құралдарының бағасының төмендігі мен тіркелу рәсімдерінің ықшамдылығының арқасында, радиобайланысты жай ғана уақыт өткізу үшін, ауылшаруашылық ұйымдары, көлік жүргізушілері, белсендi демалыстың әуесқойлары және көптеген қарапайым адамдар қолданады.

Радиобайланыстар негізінен:

-         орнатылған және жылжымалы радиостанциялардың арасындағы тиiмдi базалық антенналардың қолдануында;

-         трасса бойынша қаладан тыс, бір қатарда немесе бiр-бiрiнен онша алыс емес арақашықтықтағы (5-15 км) көлiк құралдарының арасындағы қозғалыста;

-         жазық немесе қырлы-ойпатты жерлерде тиімді базалық антенналарды қолдану кезінде ауылшаруашылық техникаларының арасында (комбайндар, тұқым себушiлер, мақта жинауыш машиналар және т.б.) және техникалар мен диспетчерлік пункттер арасында (таразы, қабылдау, жанар май құятын тағы сол сияқтылар);

-         қаланың ішінде, жеткiлiктi биiктiкке орнатылған тиімді антенналармен жабдықталған диспетчерлік радиостанциялар арқылы жылжымалы және орнатылған объекттердiң арасында қолданылады.

33 – 50 МГц

         Орыс тілінде қолайлы термин болмағандықтан 33 – 50 МГц диапазоны, «Low Band» деп аталды. Бұрынғы Кеңес Одағы кезінде кеңінен қолданылды және де ТМД елдерінің өндірген жабдықтарын алуға болатын жалғыз диапазон болды деуге де болады. Көптеген кәсіпорындар мен ұйымдар жедел радиобайланыс мұқтаждықтарын шешу үшiн «Лен» және «Гранит» радиостанцияларын пайдаланды, кейбірі әлі де қолданып жүр. Бірақ соңғы жылдары экономикалық өзгерістер коммуникациялық жабдықтарды таңдаудағы көзқарастарды қайтадан қарастыруға мәжбүрледі. Біздің нарықта су жаңа батыстық өңдеулер қаптап кетті, сондықтан өте жоғары жиілікті диапазондардан «Low Band» ығыса бастады.

Дәл қазіргі сатылымдарда 33-50 МГц радиостанция өнімдері Vertex, Motorola, Alan, Roger және т.б. көруге болады. Бұл ұйымдар мен мекемелерге бар радиожиілікті қолданып, ескірген және қатардан шығып қалған жабдықтарды ауыстыруға мүмкіндік береді. Шағын (портативті) орындайтын үлгі түрлері де (модельдер) бар. Өкінішке орай, осындай техникалардың бағасы өте жоғарыжиілікті ұқсас үлгілермен салыстырғанда жоғарырақ.

Физикалық қасиеттеріне ҚТ және УҚТ диапазондар арасындағы аралық жағдайдын жатқызуға болады, сондықтан да екі жақтың да қасиеттеріне ие. Нақты жағдайға байланысты радиокөкжиекке дейін (шағылған толқынмен) жүзеге асыруға мүмкіндік береді. Бірақ байланыс негізгінен түзу жазық жерлерде ғана жүзеге асады. Аздаған шағылысулар мен кішігірім өшулермен сипатталады. Құрлыс ошақтары биік емес ауылшаруашылық аудандар да және жазық жерлерде өте үлкен қашықтыққа дейін жетеді.

136–174, 400–512 МГц

Бөгеулерден қорғалуының жоғарлығы және сигналдардың жақсы өтуі, радиобайланыстар қызметінің кез-келген жүйесін ұйымдастыру үшін, берілген диапазонды белсенді түрде қолдауға мүмкіндік береді. Диапазонның төменгі жағы (УҚТ) ауылдық жерлерде, аз (3-қабаттарға дейін) және орташа қабатты (5-қабаттарға дейін) қалалық құрлыс ошақтарында пайдалануға өте тиімді. Жоғарғы жағы (ДМТ) көп қабатты құрлыс ошақтарында және өндірістік орталықтарда көп қолданылады.

Көптеген мемлекеттерде бұл диапазон пейджингтік (УҚТ) және ұялы (ДМТ) радиобайланыс орнату үшін қолданылады. Бірақ кейде өте жоғарғы жиіліктік аймақтарға (900, 1800 МГц) өту үрдісі (беталысы) байқалады.

Байланыс тек қана көз жетерлік аралықта болуы мүмкін, сол үшін көп жағдайларда қайта тарату жүйелері қолданылады.

806–825, 851–870 МГц

Биік құрлыс ошақтары бар қалаларда және өндірістік бөгеулердің жоғары деңгейі бар аумақтарда радиобайланыс жүйелерін ұйымдастыру үшін қолданылады. Өте жоғары бөгеулерден қорғалуы мен сигналдардың әр түрлі бөгеттерден жақсы өтуі (металдық торлардан да), берілген диапазондарда радиотолқының өте төменгі жиілікпен таралуы мүмкін емес немесе үлкен шығындармен (аралық қайта таратқыштарды орналастыру арқылы, антенналардың биіктігінің үлкендігі және т.б) таралатын жерлерде қолдануға мүмкіндік береді. Әлемдегі көптеген елдерде Қазақстанда және ТМД елдерінде ұялы байланыстар осы диапазондар арқылы жүзеге асады. Бұл диапазон АҚШ-тың жерлік жылжымалы байланыстарының дәстүрлі диапазоны.

Байланыс тек қана радиокөкжиек аралығында болуы мүмкін. Радиобайланыс диапазондары өнеркәсіптік аудандардың және зәулім ошақ құрлыстары бар өндірістік орталықтардың әсерінен болатын, радиотолқынның ғимараттарға, құрлыстарға, және т.б табиғи немесе жасанды бөгеттерге жоғары дәрежеде шағылысуын сипаттайды. Кейбір жағдайларда мұны игілік деп қарастыруымызға да болады (шағылысудың әсерінен «өлі аймақтар» саны аз болады), ал кейбір кездері үлкен қиындықтарға айналуы мүмкін (интерференция).

Физикалық қасиеттері радиотолқындардың көп өшулері бойынша сипатталады, осының салдарынан ауылшаруашылық жерлер де байланыс қашықтығы төменгі жиілікке қарағанда аз болады.

 

1.2 Радиотолқынның таралуы

 

Байланыстың қашықтығына әсер ететін негізгі фактор хабарламалар өтіп жатқан толқын ұзындығы (немесе жиілігі). Ұзын толқындар үшін жер – кішкене ұсақ тас сияқты болғандықтан, олар жер бетін оңай айнала алады. Ал, қысқа және әсіресе ультрақысқа радиотолқындар үшін жер – өте үлкен кедергі. Бұл толқындар жер бетін толық айнала алмайды, сонымен қатар көкжиек сызығына мүлдем жетпейді.

Бірақ бұған қарамастан, орташа, әсіресе қысқатолқындар – үлкен қашықтарға жұмыс жасайтын диапазондарға жатады. Жер бетінің үстіңгі қабатына табиғаттың өзі іліп қойған айнаны қолдану арқылы, үлкен арақашықтықтар қысқатолқындарда шағылысқан радиосәулелермен жабылады. Бұл айна – ионосфера деп аталатын 50 км-ден 500 км-ге дейінгі биіктікте орналасқан иондалған газдардың қабаты.

Иондалған газдар – тоқ өткізуші және ионосфера металдан жасалған парақтар сияқты болғандықтан радиотолқындар шағылады. Дегенмен де, ионосфераның қасиеттері барлық толқын ұзындықтарына бірдей емес. Орташа толқындар түнде ғана шағылады және алыстағы орташа толқынды станциялар күндіз мүлде естілмейді. Жылдың әртүрлі маусымында тәуліктің әртүрлі мерзімінде қысқатолқындардың өтуі әртүрлі болып келеді. Ал УҚТ және ҚТ диапазондарында толқындар мүлдем шағылмайды. 1-ші суретте толқын ұзындығына тәуелді радиотолқындардың таралуы көрсетілген: 1 – жердің сәулесі; 2 – шағылған сәуле; 3 – ионосфера.

 

1 сурет – Радиотолқындардың таралуы

 

         Радиобайланыс қысқатолқынды диапазондарда тура таралу арқылы және радиотолқындардың ионосфераға шағылуы арқылы жүзеге асады. Толқынның шағылуына байланысты түзу көзжетерлік арақашықтықтан да артық қашықтыққа таратуға мүмкіндік береді. Қолданылатын антенналардың түрі және олардың дұрыс бағыты қысқатолқынды байланыс кезінде ең негізгісі болып табылады. Мысалы, 500 км-ге дейінгі қашықтықта байланыс орнату үшін антенналарды 10 метрдей биіктікке орнату керек, ал егерде сигналды 5000 км қашықтыққа тарату керек болса, онда антенналардың биіктігі 50 метрден кем болмауы керек. Сонымен бірге, қысқатолқындарды қашықтыққа тарату ионосференың күйіне және диапазондар арасындағы нақты жиілік номиналдарына тікелей тәуелді екенін атап көрсете кеткен жөн.

         30 МГц-тен жоғарғы жиіліктерде радиобайланыс негізінен түзу немесе оптикалық көзжетерлік деп аталатын радиокөкжиектің аралығында болуы мүмкін, яғни жер бетінің шар тәрізділігін есепке ала отырып, радиотолқынның тура өту арақашықтығында ғана болады. Бұндай жағдайларда байланыстар антенналардың биіктігіне тәуелді болады.

         Радиокөкжиекке дейінгі арақашықтықты есептеу, орнатылған антенналардың таңдалынып алынған биіктігі кезінде байланыс қашықтарын есептеуге мүмкіндік береді. Әрине алынған қортындыға түбегейлі арқа сүйеуге болмайды, өйткені есептеу кезінде жер бедерінің біркелкі еместігі, құрлысошақтары, электромагниттік бөгеулер және т.б. ескерілмейді. Бірақ бұған қарамастан, алынған қортындылар байланыстардың мүмкін болатын қашықтығын есептеуге мүмкіндік береді.

         Радиокөкжиектің теориялық радиусы (км-де) мына өрнек бойынша есептелінеді

,

мұндағы H – орнатылған антенналардың биіктігі (метрде).

Екінші радиостанцияның немесе қабылдағыштың антенналары жер деңгейінен көтерілмей орналасуын жобалау керек. Егерде екінші радиостанцияның немесе қабылдағыштың антенналары жер деңгейінен биік орналасқан болса, онда екі антеннаның да биіктігін есепке алып алынған қашықтықтарды қосу керек.

 

1.2   Байланыстардың қашықтығына әсер ететін факторлар

 

Байланыс қашықтығын қысқартатын және оның сапасын төмендететін факторларға «радиокөлеңкелер», өшулер және сигналдардың шашырауларын, интерференциялардың пайда болуын жатқызуға болады.

«Радиокөлеңке» – сигналдарды тарату жолында кездесетін (немесе жиі көрінетін) табиғи немесе жасанды кедергілердің: ғимараттар, құрлыстар, ағаштар, электр таратушы желілер, үңгірлер, жер асты өткелдері және т.б. әсерінен пайда болады. Осындай жерлерге сигналдар мүлдем жетпейді, немесе өте әлсіз жетеді. Өкінішке орай, мұндай қиындықтарды жою өте қиын. Бұл қиындықты шешетін жалғыз әдіс, ол көптеген қайта тарату аймағы бар күрделі байланыс жүйелерін құру. Бірақ көп аумақты байланыстар жүйесі де берілген аймақты толықтай жүз пайызға қамтый алмайды. Мысалға ірі қалалардағы (тығыз құрлыс ошағы бар аудандар, үңгірлер, жер асты өткелдері, метро) ұялы телефондар жүйесі қамтыған аймақтардағы «саңылауларды» жатқызуға болады.

Өшу – таратқыштан алыстағы сигналдардың әлсіреуі. Негізінен сигналдың жиілігіне тәуелді – жиілік жоғарлаған сайын, өшулер көбейеді. Өшулердің орнын таратқыштың қуатын және қабылдағыштың сезгіштігін жоғарлату арқылы, сонымен қатар үлкен күшейту коэффициенті бар антенналарды қолдану арқылы толтыруға болады. Кей жағдайларда бағытталған антенналарды қолданған лайықты.

Шашырау – бұл бір нүктеден  энергиялардың шарасыз таралу салдары. Кәдімгі электрлі қалта шамдарының қалай жұмыс істейтінін еске түсірейік. Егер ол жіңішке сәуле беретіндей етіп, шамның сәуле түсіргішін бір нүктеге топтастыратын болсақ, онда заттарға жеткілікті үлкен қашықтыққа дейін сәуле түсіруге болады. Егер сәулені бір нүктеден шашырататын болсақ, онда бірнеше метр қашықтықтан-ақ заттарды көруге, шашыраған жарық жеткіліксіз болады.

Радиотолқынның таралу қағидасы да жарықтың таралу қағидасына ұқсас. Үлкен аймақты қамту үшін сәулелерді барлық жаққа бағыттау керек. Сол уақытта арақашықтықтың үлкейуімен бірлік алаңдарына түсетін энергия арақашықтың квадратына кері пропорционалды түрде кішірейеді. Шашырауды азайтуға болмайды, бірақ оның орнын толтыруға болады. Мысалы, радиосәулелерді бір бағытқа шашырататын бағытталған антенналарды қолданып (сол кезде орнын толтыру аймағы тарылады) немесе тартқыштың қуатын жоғалату арқылы орнын толтыруға болады.

Интерференция – кеңістікте берілген нүктедегі бастапқы толқынның фазалар айырмасына қортынды толқынның амплитудасы тәуелді болатын, екі немесе одан да көп толқындардың қосылуы. Егер бірдей фазалы толқындар қабатталса, онда қортынды толқынның амплитудасы үлкейеді, ал егер фазалары қарама-қарсы болса, онда кішрейеді (нөлге шейін). Нақты жағдайда әр түрлі бөгеттердегі толқындардың шағылуынан қабылдау нүктесі фазалары араласқан, бір-біріне қарама-қарсы көптеген толқындарды қабылдауы мүмкін, демек қортынды сигнал кездейсоқ  өзгеруі де мүмкін.

Интерференция байланыс қашықтығына әсер ететін өте күрделі бөгеулердің түріне жатады. Ол қабылдау нүктесіне тура немесе қандай да бір кедергілерге шағылысып, араласқан фазалары бар сигналдар келгенде пайда болады. Егерде қабылдау антеннасы барлығын, негізгі таратқыштың бірқалыпты сигналдарын (сигналдардың жиілік бойынша жылжыуы), жиілік бойынша жақын сигналдарды және басқа таратқыштың бірқалыпты сигналдарын (тура және шағылған), оған қоса заманауи өркениеттен пайда болған электромагниттік «қоқыстарды» қабылдайтын болса, онда интерференцияның талдауға және болжам жасауға мүлдем келмейтінін көруге болады.

         Бұл жобалау және байланыс жүйелерін пайдалану кезінде пайда болатын қиындықтардың бір бөлігі ғана. Бірақ осындай қиындықтарына қарамастан радиобайланыс болған, қазір де бар және өзіне қойылған талаптарды орындапта жүр.

 

2 Сымсыз кәсіби байланыстарды ұйымдастырудың  қағидалары

 

2.1 Біржақты (симплекс), екіжақты (дуплекс) және кезекті (жартылайдуплекс)

 

Сымсыз кәсіби байланыс технологияларының барлығы үш тәсілдің (симплекс, дуплекс, жартылайдуплекс) біреуін немесе олардың комбинацияларын қолдану арқылы құрылады.

Симплекс

Байланыс үшін бір жиілік қолданылады, қабылдағыш үшін де, таратқыш үшін де. Үнемді, қарапайым, түсінікті.

Дуплекс

Байланыс бір уақытта екі жиілікте жүзеге асады. Бірінде – қабылдау, екіншісінде – тарату. Бұл қағидада ұялыбайланыс жүйелері жұмыс жасайды. Үнемді емес, күрделі, бірақ жылжымалы байланыстарды жүзеге асыруға әбден болады.

 Жартылайдуплекс (екі жиілікті симплекс)

Байланыс екі жиілікті қолдану арқылы: таратқыш және қабылдағыш, бірақ дуплекспен салыстырғанда бір уақытта емес кезекпен іске асады. Сигнал бір жиілікте қабылданып, басқа жиілікте таратылады. Уақыттың бір мезетінде абонент не «қабылдау» режімінде, не «тарату» режімінде болуына болады. Үнемді емес, бірақ көп жағдайларда – өте қажет болады.

Кез-келген байланыстың бірінші міндетті талап етілген байланыс қашықтығын қамтамасыз ету болып табылады. Жер шарының жоғарғы кедір-бұдыр қабаты байланысты көкжиектің аржағында жүзеге асыруға мүмкіндік бермейді. Ал бұл шағын радиостанциялар мен ашық жазық жерде тік тұрған адамдардың қолындағы байланыстардың ортасы 5 км аралыққа дейінгі арақашықтықта байланыс болуы мүмкін. Егер бұдан да үлкен қашықтық керек болса, онда қайта таратқыштар қолданылады.

Қайта таратқыш бұл радиосигналды қабылдап, эфирге жіберетін құрылғы. «Асыратарату» не үшін керек? Өйткені, байланыс қашықтығын үлкейту үшін жердің шартәрізділігін жою (жеңу) керек, ал бұл қабылдағыштарды немесе таратқыштарды көтеру (биіктету) арқылы іске асады. Егер барлық абоненттер «жер бауырлайтын» болса, онда бұдан шығатын жалғыз жол, хабарламаны қабылдап және оны биіктікке «көкжиекті ығыстырып» тарататын жеткілікті биіктікте орнатылған жеке құрылғыларды пайдалану. Қамту аймағының көп бөлігі ғарыштағы Жердің жасандысерігінде орнатылған қайта таратқыштардың еншісінде болады. Егер ғарышта емес жерде болса, онда берілген қамтуды қамтамасыз ету үшін қайта таратқыштарды жасанды (ғимараттар, биік діңгектер) немесе табиғи (таулар, төбелер) биіктіктерге орнату керек.

Іс жүзінде бірде-бір заманауи байланыстар жүйесі қайта таратқыштарсыз жұмыс жасамайды (2 суретті қараңыз). Көп жағдайларда тура байланыстың мүмкіндігін асыру үшін қамту аймағы талап етіледі.

 

 

2 сурет – Қайта таратқыш принципі

 

Жартылайдуплекс (екі жиілікті симплекс) не үшін керек екені 2-ші суреттен көрініп тұр. Қайта таратқыш қабылдаған сигналды қайтадан тоқтаусыз таратады (дуплекс), ол берілген бірдей жиілікте бұны іске асыра алмайды (тұйықталған шеңбер – тартқыштың сигналдарын қабылдағыш деп есептегендіктен). Сондықтан дуплексті қайта таратқыш әртүрлі жиілікте жұмыс жасайды. Абоненттік радиостанцияларда сол жиілікті қолдануға міндетті, бірақ «аударылған» түрінде (қайта таратқыштың қабылдау жиілігі радиостанциялардың тарату жиілігіне сәйкес келуі және керісінше болуы керек). Өйткені барлық абоненттік радиостанциялардың таратушы және қабылдаушы жиіліктері бірдей болғандықтан, әйтпесе олардың арасында тура байланыс болмайды.

Қайта таратқыш қабылданған сигналдарды тоқтаусыз таратады, ал абоненттік радиостанциялардарда қабылдау/тарату режімдері ауыстырылып отырылуы керек. Мысалы, уақыттың бір мезетінде тыңдау немесе сөйлеу. Қайта таратқыштың сезгіштігі мен қуаты жоғары болып және антенна жоғары орнатылған болса, онда үлкен аймақты орнықты радиобайланыспен қамтамасыз етуге болады.

Егер де жиілік және қаржы жағы тапшы болып жатса (кеңінен таралған жағдайлар), онда симплексті қолдануға болады. Мұндай жағдайларда абоненттік құрылғы сол қалпында қалып, оған қабылдайтын және тарататын бірдей жиілік бағдарламалынады. Ал, қайта таратқыш ретінде кәдімгі абоненттік радиостанцияларды қолдануға да болады. Бірақ ол бір уақытта қабылдап және тарата алмайды.

Осындай қайта таратқыштың (ол симплекстік қайта таратқыш деп жиі аталады) жұмыс істеуі үшін арнайы құрылғы – симплекстік қайта таратқыштық контроллер қажет. Құрылғы өзін эфирде болып жатқан хабарламаны біткенше (немесе үлдір (пленка) таусылғанша) жазатын цифрлық магнитафондар ретінде көрсетеді. Сигнал біткеннен кейін контроллер радиостанцияны таратқыш режіміне ауыстырады, сол кезде жазылған хабарлама эфирге орындалу үшін жіберіледі. Сонда қарап тұрсақ, бір жиілік және бір радиостанция жеткілікті болады екен.

Әдіс жалпылай алғанда қарапайым және арзан болса да, оның салмақты кемшіліктері бар: абонент хабарламаны айтуға уақытын жұмсайды содан соң, ол эфирде орындалғанша тосады. Сөйтіп дуплексті қолданғанға қарағанда,  радио сөйлесулерге симплекстік қайта таратқышты қолданған кезде көп уақыт кетеді. Негізгі айқындаушы фактор қаржының көлемі және радиожиілік болса, онда шапшаңдықтың болмауына көнуге болады, олай болса симплекстік қайта таратқышты қолдану (оларды тағыда «симплексерлер», «эхо-репитерлер», «кукушки» немесе «попугай» депте атайды) арқылы мәселелердің шешімін тиімді жолмен шешуге болады.

Сонымен, дуплекс үзіліссіз қайта тарату кезінде қолданылса, симплекс – тура байланыс кезінде (қайта таратқышсыз) немесе симплекстік қайта тарату кезінде қолданылады.

Толық дуплекс кезінде (жартылайдуплекс сияқты) екі жиілік қолданылады, бірақ абоненттік радиостанциялар уақыттың бір мезетінде қабылдау және тарату режімдерінде бірдей бола алады, яғни телефонға ұқсас. Бұл адамдар үшін үйреншікті түрде өткізіліп жатқандықтан, сөйлесу ыңғайлылығын арттыратыны даусыз. Бірақ дуплексті қолдану қиындықтарға, сонымен қатар құрылғының қымбаттырақ болуына әкеледі, яғни абонентік станция бір-біріне тәуелсіз екі күре жолды (тракт) ұстауы керек – қабылдағыш және таратқыш. Бұдан басқа дуплекстік байланыс жүйесі радио абоненттер арасында болмайды, тек қана телефон желісімен қосылған кезде ғана жүзеге асады. Бірақ осылай болып тұрса да, күрделі жүйелі байланыстарға (мысалы, транкингтік жүйедегі МРТ 1327) дуплекстік байланысты жүргізген кезде екі дуплекстік арна бөлінеді (4 радиожиілік). Бұл жүйедегі жүктемені арттырады және арналарды көбейтуді қажет етеді, ал бұл өз кезегінде қиындықтар мен жүйелердің қымбаттауына алып келеді. Әр түрлі жиілік диапазондарында дуплекстің нұсқалары бар: мысалы, 138-174 МГц-те қабылдап, 400-470 МГц-те тарату. Бірақ осылай жасаудың өзіде  бірқатар қиындықтарға алып келеді: әр түрлі диапазондарға жиілік бөлу, жүйенің күрделілігі, бапқа келтіруге жоғары талап қойылуы.

МРТ 1327 және LTR хаттамалар негізіндегі аналогты транкинг жүйесі дуплексті біржиілікті диапазонда қолдануға мүмкіндік береді, бірақ бұндай жүйелерде дуплекстік радиостанциялардың қуаты төмен болады, сондықтан ұялы желілердегі сияқты сырт пішіні (конфигурация) көпаймақты болып келеді.

Цифрлық байланыстар жүйесінде (TETRA, Tetrapol, APCO-25, GSM) дуплексті жүзеге асыру оңайырақ. Өйткені олардың түсінігінше цифрлық байланыстардағы дуплекстің аналогты байланыстардағы қабылданған дуплекстен айырмашылығы жоқ. Цифрлық түрдегі дуплекс – бұл біруақытта қабылдау мен тарату емес, уақытқа бөлінген қабылдау мен тарату. Яғни, радиостанция уақыттың әр мезетінде қабылдау режімінде, не тарату режімінде болады. Ауыстырулар жиі болғандықтан, абонент оларды естімейді (мысалы, TETRA-да секундысына 18 рет ауысады). Демек, қосылу кезінде радиостанциялардың конструкциясындағы габариттік дуплекстік сүзгінің (фильтр) қажеттілігі біршама жоғалады.

Кәсіби жылжымалы байланыс жүйелерінің арасында дуплексті радиобайланыс кеңінен таралған жоқ, өйткені жедел жағдайлар ауа-райы туралы немесе денсаулық күйін білісу туралы ұзақ сөйлесуді қажет етпейді. Қызметтік байланыс өндірістің, қауіпсіздіктің, басқарманың мәселелерін шешуге шақырылады. Ал, бұндай орталарда әдетте тапсырмалар мен бұйрықтар беріліп, орындалған жұмыс туралы есептемелер қабылданады.

 

2.2 Абоненттерді теңестіру (идентификация)

 

Біз қажетті жабу аймағын қамтамасыз еттік дейік, енді сервистік міндеттерді жүзеге асыруымызға болады, яғни байланыс жүйесінің өзі қандай сервистік міндеттерді сипаттаса сонымен. Әдетте сервисті – нақты абоненттермен, топталған байланыстармен, телефондық желімен, цифрлық мәліметтерді таратумен және т.б. байланыс мүмкіндіктері деп түсінуге болады.

Негізгі міндеті (керекті қамту аймағын қамтамасыз еткеннен кейінгі) нақты абоненттерді басқалары тыңдай алмайтындай етіп шақыруды адрестеу болып табылады.

Егер айқын шаралар қолданбаса, онда радиостанциялардың  қай-қайсысы болмасын эфирде жұмыс жасаған кезде, осы жиілікке бағытталған қалғандары хабарламаны еститін болады. Кейбір жағдайларда бұнымен келісуге болады (құрлыс алаңы, стадион, үлкен емес объектінің күзеті), ал кей жағдайларда бұл өте қажет (бос таксилерді шақыру, жақын маңдағы милиция күзет көліктерін шақыру және т.с.с.). Бірақ қалған жағдайларда хабарламалар тек қана тікелей абоненттерге (топтарға) бағытталуы керек, ал қалғандарының тыңдауына болмайды және керекте емес.

Нақты абонентке (абоненттерге) шақыруды бағыттау процессін әдетте идентификация деп атайды. Идентификацияның төмендегідей бірнеше негізгі әдістері бар.

Абоненттер мен топтардың идентификация үшін байланыс жүйесін құрған кезде көбінесе шуды бәсеңдеткіштер деп аталатын арнайы құрылғы кодтау/қайтакодтау (кодировка/декодировка) қолданылады. Шуды бәсеңдеткіштердің көп таралғандары үндестіктік (тоналды) (CTCSS), цифрлық (DCS) және кодттық (DTMF) немесе олардың комбинациялары.

 

2.2.1 Үндестіктік (тоналды) шуды бәсеңдеткіш (CTCSS).

CTCSS-тің көмегімен орындалатын идентификация әдісі пайдалы сигналға субтон деп аталатын (көбнесе орыс тілінде – пилот тон деп аталады) нақтылы дыбысты жиілік тонды «араластырумен» жасалынады. Радиостанцияның қабылдағышы тек қана қабылданатын сигналдарда субтон болған жағдайда ғана жұмыс жасайды (3 суретті қараңыз).

 

 

3 сурет – Тоналды шуды бәсеңдеткіш қолданылған байланыс түрі

 

         3-ші суреттен көріп отырғанымыздай, СTCSS қолданылған байланыс, тек қана жиілік арналары (жиліктері) мен шуды бәсеңдеткіш субтондары сәйкес келетін абоненттердің арасында ғана болады.

         Осыған ұқсас жүйелер радиостанциялар құрылғысында қалыптастыратын және сұрыптайтын CTCSS тондары бар болуын талап етеді. Бұл құрылғы радиостанцияның ішіне енгізілген сұлбаның бөлігі ретінде, немесе тәуелсіз үлгі түрінде жасалынуы мүмкін.

         CTCSS үлгісі радиостанцияның әрбір жиілік арнасында 38-50 тонды қалыптастыра алады. CTCSS-ті қолдану топталған шақырулармен радиобайланыстар жүйесінің жеткілікті дамуын ұйымдастыруға мүмкіндік береді. Кей жағдайларда (әсіресе электромагниттік жағдайлары күрделі аудандарда) идентификациясыз қарапайым симплекстік байланыс жүйелерінде де CTCSS-ті құру (жандандыру) артық болмайды. Бұл жүйені бөгеулерден, тіпті заңсыз абоненттерден де біртіндеп қорғауға мүмкіндік береді. Мысалы, қайта таратқыш жүйесі талап етілген CTCSS тоны болмаған сигналдарды қабылдамайды.

         Пилот тондардың жиілігі 300 Гц-тен (67-250 Гц) төмен диапазондарда жатады және қабылдау кезінде арнайы сүзгілермен қиылып тасталғандықтан радиостанциялардың дауыс зорайтқыштарынан естілмейді.

         Пилот тондарды қолдану жүйелердің сыйымдылығын кеңейтуге (абоненттер санын) мүмкіндік бермейтінін ескеру керек. Бәрібір де уақыттың бір мезетінде, бір жиілік арнасында бір байланыс сеансы ғана өткізіледі (абонент-абонент, абонент-топ, топ-топ). Бұл радиостанция біруақытта тондары әр түрлі бірдей жиілікті екі сигналды қабылдай алмайтындығымен байланысты. Сондықтан жүйенің сыйымдылығы әдіс пен идентификацияның күрделілігіне емес жүйенің өткізгіштік қабілетіне тәуелді. Бір жиілік (дуплекстік қос жиілік) – бір байланыс сеансы (аналогты желілерде дәлелденбеген). Бұл идентификация мен мүмкіндіктерді ұйымдастыру әдістеріне тәуелсіз барлық байланыс жүйелеріне тән.

 

         2.2.2 Цифрлық шуды бәсеңдеткіш (DCS).

         Абонентті немесе топталған абоненттерді теңестіру үшін хабарламаның басында арнайы цифрлық  жіберуді пайдаланады. Тарату кезінде (РТТ пернені басқан кезде) радиостанция автоматты түрде жұмыс жиілігіне сәйкес келетін абоненттер арасында цифрлық жіберуді қалыптастырады. Қабылдағыш тек мына жағдайда, берілген кодқа арналып бейімделген болса ғана жұмыс жасайды, ал осы жиілікте жұмыс жасайтын қалған қабылдағыштар бұл процесске қатыспайды.

         Цифрлық комбинациялардың мүмкін болатын саны теориялық тұрғыдан шексіз, дегенмен де 104 коды стандарт болып табылады.

 

         2.2.3 Кодтық шуды бәсеңдеткіш (DTMF).

Абонентті немесе топталған абоненттерді теңестіру үшін хабарламаның басында жүйелік DTMF деп аталатын, арнайы тоналды жіберуді пайдаланады.

Радиостанциядағы пернетақтаның әр символына нақтылы жиіліктегі дыбысты тон сәйкес келеді (заманауи телефонды желілердегі тоналды алу қағидасы бойынша). Сіз радиостанциядағы пернетақтаның пернесін басқан кезде тарату жиілігінде эфирге жіберілетін дыбысты тон қалыптасады. DTMF көмегімен байланыстарды ұйымдастыру үшін радиостанция пернетақтамен және DTMF модулімен жабдықталуы керек.

Көп таралған теңестіру әдісі. DTMF-сіз телефон соғуларды ұйымдастыру мүмкін емес. Көбнесе CTCSS пен DCS бірге қолданылады. Абоненттерді теңестіргеннен басқа байланыс жүйесіне қосылған сыртқы құрылғыларға кіру үшін қолданылады. Мысалы, телефонды интерфейстер, қашықтықтан басқару құрылғысы, контроллерлер және т.б.

 

2.2.4 Басқалары.

Теңестіру әдістерінің барлық түрлері (DQT, PL, Select 5, CCIR, EEA, EIA, ZVEI және т.б.) іс жүзінде негізгі үш CTCSS, DCS және DTMF форматтарынан құрастырылады.

Теңестіру әдістері бір-бірімен байланысып қолданылуыда мүмкін. Мысалы, телефонға қосылу жүйелік DTMF-пен жүзеге асады, бірақ қосымша қорғанысқа CTCSS немесе DCS тондарын орнатуға болады.

  

2.3 Жүйені құру әдістері

 

2.3.1 «Тура» байланыс.

Байланыс жүйесін құрудағы ең қарапайым әдіс. Сипаттамасы – ұйымдастырылуының қарапайымдылығы, аз шығын, жүріс радиусының шектеулігі.

Осындай радиожелілерді көбінесе құрлысшылар, жергілікті объектілердің күзет қызметкерлері, телеоператорлар, көптеген шараларды ұйымдастырушылар және т.б. қолданады. Мұндай радиожелілер қайта таратқыштарды қолданбайды, сондықтан олардың жүріс аймағы аз болады, оны үлкен емес алаңдарға, жақын орналасқан ғимараттарға, кішігірім ауылдарға қолданады. Яғни ең қысқа қашықтықты қажет ететін және жүріс радиусы шектеулі радиостанцияларда қолданылады.

Жүйенің жұмыс жасауына бір жиілік қажет. Қабылдау станциясының түріне байланысты желінің екі түрі болуы мүмкін:

-         «біреу сөйлейді – барлығы тыңдайды» қағидасы бойынша жұмыс жасайтын жеке шақыруы жоқ радиожелілер;

-         CTCSS, DCS және DTMF-ті қолданып, бір жиілікте бірнеше тұтынушы топтары жұмыс істеуге болатын, жеке және топталған шақырулары бар радиожелілер.

 

2.3.2 Диспетчерлік жүйелер.

«Диспетчер» сөзі бастапқы мағынада телефон арқылы сөйлесуді ұйымдастыру кезіндегі адамды (диспетчерді) еске түсіреді. Абонент жылжымалы тасымалданатын немесе орнатылған радиостанциялардан белгілі жиілікте диспетчерлік пункттерге шақырулар жіберсе, содан кейін диспетчер басқа абонентке хабарламаны сол жиілікте немесе басқа жиілікте таратады. Диспетчердің міндеті сигналды «қайта тарату» (ретрансляция) немесе жиілік арнасы бойынша шақыруларды қайтадан бөлу болып табылады.

         Мысалы, абоненттердің бір тобы бірінші жиілікте (бірінші арнада) ал, басқа топ екінші жиілікте (екінші арнада) жұмыс жасайды. Тап осы жағдайда әр түрлі топтағы абоненттер арасында хабарламаны тарату қажеттілігі туындаса байланыс болмайды. Диспетчерлік (көпарналы) радиостанцияларды пайдалану кезінде ақпаратты бірінші топтан қабылдау бір арнада жүзеге асады, содан кейін диспетчер екінші топтың жиілік арнасына ауысып хабарламаны эфирге жібереді.

Бұндай байланыс жүйесіне аз арналы және диспетчер үшін бір көпарналы қарапайым радиостанцияларды қолдануға болады.

Егерде диспетчер тек қана байланыс қашықтығын көбейту үшін (басқару қызметінсіз) керек болса, онда қайта таратқышты пайдаланған жөн.

Диспетчерлік пункттерді қолданатын жүйелерді көбінесе милициялар, өрт сөндірушілер, жедел жәрдем қызметкерлері пайдаланады.

 

 

2.3.3 Қайта таратқышы бар байланыс жүйелері.

Өзінің негізгі қызметінен (қашықтықты көбейту) басқа қайта таратқыштар күрделі байланыс жүйесін құруға мүмкіндік береді. Қайта таратқыштар тек қана сигналды қабылдайды және таратады, бірақ осының өзі орасан зор басқару мүмкіндіктерін ашады. Қайта таратқыштың көмегімен барлық абоненттік радиостанциялардың сигналдары бір жерге жиналатын болып шықты. Бұл қабылданғаннан кейін оларды сұрыптап және тарату алдында өзгертуге болатынын көрсетеді. Бұл қайта таратқыштарға қосылған арнайы контроллердің көмегімен жасалады.

Контроллерлер – абоненттерді теңестіру бойынша көптеген функцияларды, жүйеге кіруге шектеуліктерді, бірнеше жүйелерді бір желінің төңерегіне біріктіруді, телефондық желілерінің қосылуын және т.б орындайтын өте күрделі электронды құрылғылар.

Әлбетте нақты мақсаты бар желілерді құру, қажетті контроллерлерді таңдау арқылы іске асады. Қазіргі таңда радиобайланыстардың барлық  мүмкін болатын (тіпті болмайтын) мәселерін шешу үшін контроллерлер шығарылып жатыр. Айтпақшы, автоматты түрде бос арналарды таңдауды ұйымдастыратын желілерде қайта таратқыштарға арнайы транкингтік контроллерлерді қосу арқылы орындайды.

 

2.2.4 Телефондық желіге қосылу.

Байланыс жүйесін құрған кезде қалалық және ведомствалық телефон желісіне қосылу қажеттілігі жиі туындайды. Бұл мәселерді шешудің бірден бір әдісі телефондық интерфейстерді қолдану.

Телефон желісі мен радиостанциялардың арасына (нақтырақ айтқанда орнықты радиостанциялар) телефон желісінің сигналдарын радиостанция түріне түсінікті етіп түрлендіретін құрылғы  қосылады, осы интерфейстің жұмыс істеу қағидасы болып табылады. Ал, сигналдары телефон желісіндегі абоненттердің қажетті шақыруларын жүзеге асыру үшін түріне және қалпына байланысты түрленеді. Сонымен абоненттік радиостанциялардың иелеріне интерфейстерге рұқсат кодтарын  (DTMF), содан кейін керек телефон нөмірлерін алса жеткілікті. Телефонды аппаратпен радиоабоненттерді шақыру үшін интерфейске қосылған телефон нөмірін теріп, содан кейін керекті радиостанцияның нөмерін теру керек.

Бұл әдістің артықшылығына телефондық желілерінің қосылуы, қиындықсыз қосылу, жобаға асырудағы арзандығы, кез-келген радиоқұрылғылармен  барлық радиобайланыс жүйелеріне қосылу мүмкіндігі жатады.

Бұл әдістің кемшілігі – жүйеге жеңіл қосылуында. DTMF-пернетақтасымен жабдықталған кез-келген радиостанция телефондық интерфейстерге шығуы мүмкін. Құрылғының қарапайымдылығы басқаларды тыңдауға және кіру құпия сөзін шешуге мүмкіндік береді.

Телефондық интерфейстердің көп таралған үлгілері бірғана базалық құрылғы кезінде қашықтағы 1-ден 9-ға дейінгі абонентерді шақыруға мүмкіндік береді, ал қашықтағы (мобилдік) аппарат 10 базалық абоненттерге дейін. 100-ге дейін және одан да көп тұтынушыларды қамтамасыз ететін өте күрделі құрылғыларда бар.

Көбінесе телефондық желіге контроллерлер мен қайта таратқыштардың кіруі стандартты функция болып табылады.

 

2.3.5 Үлкен территорияларды қамтитын жүйелер (көпаймақты жүйелер).

Бір жерде орнатылған қайта таратқыштарды қолдану үлкен аумақты қамту қиындықтарын толықтай шеше алмайды. Мұндай жағдайларда көпаймақты байланыс жүйелері құрылады.

Осындай ұйымдарды біраймақты жүйелерді бір ортақ желіге біріктірген жиынтық деп қарастыруымызға болады (4 суретті қараңыз).

Әртүлі аймақтағы абоненттердің жұмысы арнайы контроллерлердің көмегімен қамтамасыз етіледі. Жиілік қақтығыстары теңестірулермен шешіледі (абонент екі немесе одан да көп қайта таратқыштар әрекет ететін аймағында болғанда), идентификациямен, телефондық желіге қосылумен және т.б. қамтамасыз етіледі.

МРТ 1327 мен TETRA хаттамалар негізіндегі көпаймақты транкингтік байланыс жүйелері кеңінен таралды. Олар абоненттерге сервис қызметтерін жоғарғы деңгейде (жеке шақырулар, динамикалық топтар, телефония, шақыру кезегі, радиоарналармен мәліметтерді тарату) ұсынады, бірақ абоненттер саны көп болғанда (бірнеше жүзден бірнеше мыңдарға дейін) құрылуындағы қиындықтар мен қымбатшылығы тиімді болады.

 

 

4 сурет – Көпаймақты байланыстар жүйесі

 

Абоненттер саны аз (оннан жүзге дейін) территориялы бөлініп орналасқан болса, сонымен қатар жоғары деңгейлі сервистің қажеті болмаған жағдайда «кәдімгі» көпаймақты болып құрылған байланыс желілерін қолдануға болады.

Бұндай жүйелердің артықшылығына CTCSS және DCS-пен жабдықталған кез-келген радиостанцияларды қолдана алуын жатқызуға болады. Бұл желіге берілген жиілік диапазоны бар құрылғыны қосуға, сонымен қатар келешекте жүйені кеңейтуге мүмкіндік береді. Көпаймақты жүйелерде әр түрлі аймақтарда тұрған, абоненттердің аймақтар арасындағы ауысуының (роуминг), радиостанцияларды шақырудағы, абоненттерді топтарға бөлудегі, басқа байланыс желілеріне, әсіресе телефон желілеріне қосудағы  қиындықтары шешілген.

Мысалы, америкалық Zerton компаниясының өнімі М47МR контроллері телефон желілеріне қосылу мүмкіндігі бар тұтынушылары көп байланыс жүйесін құруға, желіні созуға мүмкіндік береді. Қайта таратқышқа контроллер қосылып оның жұмысын басқаратын болады. Барлық контроллерлер төрт сымды бөлінген желілерді немесе басқа аналогты байланыс арналарын қолдану (радиожиілікті, сымды, радиорелейлік) арқылы тізбектей қосылады.

Әр аймақта қайта таратқыш арқылы бірнеше тұтынушы топтары жұмыс істей алады. Әр топ өзінің CTCSS тонымен программаланады. Басқа аймақтағы  радиостанцияларға қосылу үшін радиостанциядағы DTMF пернетақтасында шақырылатын аймақтың нөмері теріледі. DTMF-нің көмегімен нақты жеке радиостанцияларды да шақыруға болады.

Ортақ желінің төңерегінде тәуелсіз абоненттер тобын, жеке абонентті немесе абоненттердің тобын шақыру (теңестірулер), бөтен тұтынушылардан қорғау, орталық диспетчер арқылы абоненттерді басқару, қамту аймағын кеңейту үшін қайта таратқыштарды қолдану, цифрлық мәліметтерді желі төңірегінде таратуларды құру – бұлар байланыс жүйелерін құру кезіндегі соқтығысуға тура келетін сұрақтардың толық тізімі емес. Ал егер бұған тағы да радиожиіліктің тапшылығын, күрделі электромагниттік жағдайларды, құрал-жарақтың шектеулігін – қосатын болсақ, онда сенімді, сапалы байланыс алу туралы арманымызды жүзеге асырудың соншалықты қиын екенін көруімізге болады.

Қиын, кейде осы және басқа мәселелерді шешу үшін қандай да бір әмбебап «рецепттер» беру де мүмкін емес. Әдетте, әрбір мәселе ерекше, ендеше ерекше тәсілмен шешіледі.

 

2.4       Цифрлық транкингктік жүйенің жұмыс істеу қағидалары 

 

Телефонияда транкингктің қағидалары 70 жылдан астам уақыт қолданылып келеді. Кез-келген автоматтандырылған телефон станциялары, шағын АТС-тер ұялы байланыстар жұмыстарының негізі ретінде транкингкті пайдаланады. Біз өзімізде күнделікті транкингкті қолданып жүрміз. Бірақ біразымыз телефон тұтқасын көтеріп, нөмерді терген кезде транкингкті қолданатынымызды аңғармай да қаламыз. Әрбір телефон абонентіне, әсіресе қала аралық телефон абоненттеріне жеке желі бөлу, шамадан тыс артық болар еді. Барлығымызға бір-бірімізбен сөйлесу үшін  байланыстағы тек сеанс уақытында ғана желі бөлінеді. Қалған уақытта (сөйлесу болмаған кезде) басқа тұтынушылар қолданады.

Мынандай жағдайды көз алдымызға елестетейік, үлкен қаланың бір ауданының барлық тұрғындары бір уақытта жақындарына, достарына хабарлассын делік. Осындай жағдайда не болар еді? Олар бір-біріне хабарласа алмас еді, өйткені телефон желілерінің саны (АТС арасында) шектеулі және біруақытта бірнеше абоненттер санына ғана байланыс сеансын жүргізе алады.

Егер барлық телефон аппараттарын радиостанцияға ауыстырып, ал сым желілерді радиожиілік арнаға ауыстыратын болсақ, онда бос арнаны автоматты түрде пайдалануға беретін, транкингктік радиобайланыс жүйесі болып шығады.

Транкингктік жүйелерін белгілі бір ережеге бағындыруға (регламентеуге) келмейтінін есте сақтау керек:

-         телефондық желіге шығу;

-         дуплексті қолдану;

-         өте үлкен қашықтық;

-         аса биік сервис;

-         тегін кіру;

-         және т.б.

Олар абоненттерге техниканың бүге-шігесі мен физикалық қиындықтары туралы ойланбай, бір-бірімен сөйлесуге мүмкіндік береді.

Ғылыми түрде – транкингктік байланыстың мәнісі, абонент берілген бір арнада бекітіліп қалмай, жүйедегі барлық арналарға теңдей еркін кіре алуы болып табылады. Ал сеанс үшін қандай байланыс қолдану керек екендігін арнайы басқаратын құрылғы шешеді. Абоненттің сұранысы бойынша жүйе автоматты түрде абонентке бос арнаны ұсынады.

Байланыс жүйесін құрудағы жаңаша әдістерге өтуге деген қажеттілік, экономикасы дамыған елдерде баяғыдан бері бар. Бұл мәселені шешуде әсіресе, Еуропа  көп қиындық көрді. Жылжымалы радиобайланыс нарығы, ведомствалық (PMR – Privet Mobile Radio) және коммерциялық желілер (PAMR – Public access Mobile Radio)  Еуропада әр түрлі стандарттардың, хаттаммалардың, жиілік диапазондардың арасында басылып қалды.

Жабдықтаушылардың сөзі бойынша «бірегейлі» «идеалды» жүйелер ұсынылды (ұсынылыпта жатыр). Көбнесе өнімдер тұтынушыларды жабдықтаушыларға толықтай  тәуелді ететін «фирмалық» деген сипатта болды. Олар ұсынған кейбір жүйелер қиындықты тар шеңберде ғана шешетін, оларды әмбебап жүйелерге жатқызуға да келмейтін.

Өндірушілер арнаның енін дәстүрлі 25 кГц-тен 12,5 кГц-ке дейін тарылту арқылы шығуды көздегендіктен, соңғы жылдарда барлық мемлекеттер радиожиілік тапшылығын көре бастады. Аналогты байланыс жүйесінде арнаны тарылту, таралатын ақпараттың сапасының тез төмендеуіне алып келеді, сонымен қатар радиоқұрылғылардың жоғарыжиілікті бөліктеріне деген, антенналы-фидерлі күре жолына деген қажеттіліктерді арттырады.

Аналогты транкингтік хаттамалардың мысалы, МРТ 1327 пайда болуы, күшті бақталастыққа, тұтынушылардың қажеттілігінің түрлеріне, әр түрлі мемлекеттерде бірдей заңдылықтардың болмауына қарамай, халықаралық барлығы қабылдайтын ортақ стандарттарды құру мүмкіндігіне ие болды. МРТ 1327 жүйесінде негізінен сол кездегі транкингтік радиобайланысқа қойылатын барлық талаптар, цифрлық коммуникациялық технологияның күнделікті өміріне біртіндеп ену, Интернет, электронды пошта және т.б қарастырылған.

Мысалы, қазіргі көптеген еуропалық мемлекеттердің милиция қызметкерлері оқиға болған жерде болып тұрып, жүргізуші құжаттарының дұрыстығын тексеру немесе орталық базадағы мәліметтер бойынша күдіктінің саусақ іздерін талдау мүмкіндіктерінің болмауын елестете алмайды. Коммуникация аймағындағы жаңа мүмкіндіктер өндірушілер мен өңдеушілерді транкингтік радиобайланыс жүйесін құру әдістерін қайта қарауға мәжбүр етті.

Микроэлектрониканың дамуы функцияларды бір микросхема түрінде біріктіретін өнім жасауға мүмкіндік берді. Қазіргі таңда цифрлық радиостанцияларда микропроцессордың да, синтезатордың да, аналогты-цифрлық және цифрлық-аналогты түрлендіргіштердің де, сөзді шифрлайтын құрылғының да функцияларын орындайтын бір микросхема орнатылады. Заманауи технологиялар коммуникациялық құрылғылардың жаңа табын – цифрлық байланыс жүйесін құруға мүмкіндік берді.

Цифрлық жүйесінде барлық сөз хабарламалары мен мәлімет алмасулар тек қана цифрлық түрде жүзеге асады. Бұл ақпаратты өте тар жиілік арнасында (12,5 тіпті 6,25 кГц) сапасын төмендетпей таратуға мүмкіндік берді. Өйткені тарату кезінде цифрлық мәліметтер тек екі жиілікті қолданады (1 және 0 үшін), шындығында арнасының ені бірнеше герц байланыс жүйесін құруға да болады. Қазіргі таңдағы радиоарналардың жолағының мәні 6,25 кГц. Осы жолақ аралығында цифрланған дыбысты ақпараттар да (сөз), басында цифрлық болып табылатын ақпараттар да (телеметрия, компьютерлік мәліметтер, интернет) таратылады.

Дыбысты ақпарат (дауыс) цифрлық пішімге түрленіп, жоғарғы жиілікті сигналға модульденеді, содан кейін дәстүрлі физика заңы бойынша эфирге жіберіледі (5 суретті қараңыз). Егер қортынды ақпарат цифрлық түрде (терминалдық мәлімет, компьютер, цифрлық байланыс желісі, Интернет және т.б) түсетін болса, онда ешқандай түрленуді қажет етпейді. Эфир бойынша ақпараттарды тарату кезінде шығындалуының алдын алу үшін қате түзетудің әр түрлі алгоритмдерін қолданады.

 

5 сурет – Цифрлық сигналды модуляциялау әдісі

 

Дауыстың цифрлануы мен кодалану процесі арнайы құрылғы – вокодермен жүзеге асады. Кодталу алгоритмі соған тәуелді болады. Әр түрлі вокодерлерге әр түрлі цифрлық байланыс жүйелері құрылады. Осы вокодер арқылы түрлі цифрлық байланыс жүйелерінің сыйысуын қамтамасыз етеді. Мысалы, АРСО 25 жүйесінде IMBE вокодері, ал  EDACS жүйесінде  Aegis вокодері қолданылады.

Аналогты-цифрлы түрлену процесі (6 суретті қараңыз) жалпы алғанда кванттау (уақыт бойынша үздіксіз дискретті шама, тең немесе екі параметр бойынша біруақытта) және кодалау процедураларын қосады.

 

 

6 сурет – Цифрлық стандарттағы түрлену

 

Кванттау кезінде үздіксіз шаманың мәні оның лездік мәніне айналады, нақты заң бойынша бөлінген және шағылған (алдын-ала қате орнатылған) қортынды шаманың жиынтығы. Кодалану кезінде бөлінген кванттау процессінде қортынды шаманың лездік мәні өлшенеді де, қортындылар цифрлық (бұл жағдайда екілік) код ретінде жазылады. Қабылдағышқа түскен кезде цифрлық сигнал декодаланады да, цифрлық-аналогты түрлендіргіш процедурасының көмегімен қортынды аналогты сигнал қалпына келеді.

Көбнесе цифрлық сигнал  модуляциясынның үш әдісі қолданылады. Бұл цифрлық сигнал модуляциясын манипуляция деп атайды. Екілік символдардың 0 және 1 легін көрсететін цифрлық сигналдар тасымалдаушыға – тұрақты амплитудасы мен жиілігі бар жоғарғы жиілікті аналогты сигналдарға жіберіледі.

Амплитудалық манипуляция кезінде (ASK amplitude-shift keying) модульденетін толқын екілік ақпаратқа сәйкес, сигналдың  амплитудасын өзгертеді (мысалы, жоғарғы деңгейден төменге).

Жиіліктік манипуляция кезінде (FSK frequency-shift keying) екі жиілік арасында өзгерген биттердің легі көрсетілген.

Фазалық манипуляция кезінде (PSK phase-shift keying) амплитуда мен жиілік тұрақты болып қалады, ал модульденген сигналдың фаза өзгерісі биттердің легімен көрсетілген.

Аналогты байланыс жүйесінің цифрлықтан негізгі айырмасы тек қана дайындығы мен қортынды ақпаратты кодалау әдісі болып табылады. Радиотолқынды қабылдау мен таратуға жауап беретін радиостанцияның жоғарғыжиілікті бөлігі, барлық радиобайланыс  түрлерінде ұқсас болып қала береді. Технологияның барлық жетістіктеріне жеткенмен де, негізгі физикалық заңдардың әзірше альтернативтері жоқ.

Егер аналогты жүйелерде қортынды ақпарат мүлдем өзгерусіз эфирге жіберілсе (жоғарғы жиілікті электромагнитті энергия түрінде), ал цифрлық жүйелерде эфирге тек қана екілік кодтар жіберіледі.

Цифрлық байланыс жүйелерінің аналогты жүйелерге қарағанда ең негізгі артықшылықтары:

- сөзді тарату сапасы өте жоғары;

- «эфирлік» бөгеулердің болмауы;

- бөгде сигналдардан жоғары қорғалатындығы;

- барлық жабылған аймақтардағы байланыс сапасының бірқалыптылығы (аймақ шекарасындағы шұғыл төмендеулер);

- мәліметтерді тарату бойынша және мәліметтерді алмасудың өте жоғары жылдамдығының интегралдану мүмкіндігі;

- сапасын жоғалтпай щифрлау мен жабу аймақтарын қысқарту мүмкіндіктерін ұлғайту.

 

2.5       Екі жүйелік амал

 

Цифрлық транкингтік жүйесінің екі түрін халықаралық ұйымдар 1990-шы жылдардан бастап қабылдай бастады. Ену әдісінің өзгешелігі физикалық сипаттамасы мен жүйені жүзеге асыруына тікелей әсер етеді.

FDMA (Frequency Division Multiple Access) – жиіліктік бөлінулері бар көптеген енулер. Әр байланыс сеансына жеке жиіліктік радиоарналар бөлінеді.

TDMA (Time Division Multiple Access) – уақыттық бөлінулері бар көптеген енулер. Біруақытта бірнеше байланыс сеанстары уақыт бойынша бөлініп, бір радиоарнада біріктіріледі.

Көпаймақты жүйені құрудың жалпы қағидасы жеке базалық станцияларда ең жоғарғы мүмкін болатын жабу аймағын қамту болып табылады. Бұл біріншіден базалық станциялардың (аймақ) санының азаюының арқасында жүйенің бағасының төмендеуіне, екіншіден көрсетілген бағаны әр түрлі аймақта қолдану арқылы  радиожиілікті ұтымды пайдалануға мүмкіндік береді.

Көпаймақты жүйені құру кезінде бір жиілікте әр түрлі базалық станциялардың сигналдарын қабылдау керек болғанда, сөзсіз жабу аймағы деп аталатын мәселе пайда болады. Бұл базалық станцияның қуатын азайтуға (жабу аймағын қысқатумен) немесе түрлі жиілікті қолдануға итермелейді. Екі жағдайда да қосымша шығынды көбейтеді.

         Спектрлік тиімділік түсінігі (әр түрлі аймақта жиілікті қайтадан қолдану) аналогты радиобайланыстарда да, цифрлық радиобайланыстарда да бірдей маңызды рөл ойнайды. Бірақ бұл аналогты радиобайланыстарда шулар мен бөгеулер түрінде сигналдың сапасын төмендетсе, ал цифрлық радиобайланыстарда – сигналдың толықтай жоғалуына алып келеді.

         TDMA жүйесінде абоненттік станциялар 1 Вт-қа дейінгі шығыс қуатына ие болады. Шығыс қуатының төмендігі радиостанциялардың шығыс каскадын техника жағынан іске асыруының күрделігіне байланысты. Белсенділік мезетінде радиостанция бірнеше рет тарату режімінен қабылдау режіміне ауысады (TETRA-да секундына 18 рет). Осындай жағдайда станция белгілі бір уақыт аралығында қуаттың жоғары болуын қамтамасыз етеді, егер бұлай болмаса, онда цифрлық ақпараттың бір бөлігі жоғалып, барлық жүйенің синхронды жұмысы бұзылады.

Абоненттік радиостанциялардың шығыс қуатының төмендігі базалық станциялардың жақын орналасуын талап етеді. Кейбір жағдайларда мұндай кемшіліктермен, әсіресе желінің жабу аймақтарында TDMA жүйесінде мәліметтерді тарату бойынша (TETRA-да 28,8 кбит/с-қа дейін) және абоненттердің тығыздығын еске ала отырып келісуге болады. Мысалға, TETRA жүйесі бастапқы да абоненттердің тығыздығы өте жоғары және абоненттерді қайта түгендеуде шығын аз болатындықтан, Еуропаның тығызқоныстанған аудандарын байланыспен қамтамасыз ету үшін жобаланған болатын.

         FDMA жүйесіндегі радиостанциялардың радиожиілік күре жолы аналогты байланыстардан ешқандай айырмасы жоқ, қуаты 5 Вт-қа дейін абоненттік радиостанцияны құруға мүмкіндік береді. Бұл FDMA-да бір базалық станцияның (аймақ) қамту ауданы, дәстүрлі аналогты транкингтік желілердің аймағының шамасына сәйкес келеді.

         FDMA жүйесінде мәліметтерді тарату мүмкіндіктері өте қарапайым (APCO 25-те 9,6 кбит/с-қа дейін) және құрылғының бағасы өте жоғары, аймақ саны мен аймақаралық байланыс үшін кететін шығыны аналогты TDMA-ға қарағанда, территорияны байланыспен қамтамасыз ету FDMA жүйесі үшін екі есе арзанға түседі.

         Мысалы, америкалықтардың тәжірбиесінде үлкен территорияларды аз шығынмен және аналогты желілермен сыйысушылық талаптары бойынша байланыспен қамту, APCO 25 (FDMA) стандарт көмегімен іске асады. АҚШ-тың көптеген мемлекеттік және жеке ұйымдары APCO 25-ті цифрлық транкингтік байланыстың негізгі стандарты ретінде есептеді.

         Жоғарғы да айтылғандай, кез-келген жүйенің негізгі сипаттамалары барынша үлкен аймақты бір базалық станциямен қамту мүмкіндігі болып табылады. Жүйенің құны берілген территорияларды қамту үшін талап етілген базалық станциялар саны (аймақ) мен аймақаралық қосылу құнына тікелей тәуелді болады. Базалық және абоненттік құрылғылардың шығыс қуатын көбейту, антенналарды мүмкіндігінше биік жерлерге орналастыру, әрбір базалық станцияларының қамту аймағын кеңейтіп шығынды азайтуға мүмкіндік береді. Бірақ мұнда басқа қиындықтар да туындайды.

         Интерференция – кеңістікте берілген нүктедегі бастапқы толқынның фазалар айырмасына қортынды толқынның амплитудасы тәуелді болатын, екі немесе одан да көп толқындардың қосылуы. Егер бірдей фазалы толқындар қабатталса, онда қортынды толқынның амплитудасы үлкейеді, ал егер фазалары қарама-қарсы болса, онда кішрейеді (нөлге шейін). Нақты жағдайларда әр түрлі бөгеттердегі толқындардың шағылуынан қабылдау нүктесі фазалары араласқан, бір-біріне қарама-қарсы көптеген толқындарды қабылдауы мүмкін, демек қортынды сигнал кездейсоқ өзгеруі мүмкін.

         Әрбір базалық станцияларының қамту аймағы идеалды шеңберден немесе суреттегідей бейнеленген алтыжақтыдан (ұяшық) алшақ. Нақты жағдайларда қамту аймағының пішіні жердің бедеріне және электромагниттік бөгеулерге тәуелді, жылдың кей уақыттарында қамту аймағының пішіні өте күрделі болады. Заң бойынша көптеген нүктелерде екі немесе одан да көп базалық станцияларда жабу аймағы байқалады. Әр түрлі жиіліктермен аймақтарды жабу кезінде ерекше қиындықтар байқалмайды, бірақ радиостанцияға бірдей жиіліктердегі сигналдар (интерференция) түскен кезде бұл жұмыстың бұзылуларына алып келеді. Егер бұл аналогты желілерде бөгеулердің пайда болуымен, шулар мен кей уақыттарда сигналдардың жоғалуымен сипатталса, цифрлық желілерде жұмысты мүлдем тоқтатады.

         Жабу аймағында интерференцияны азайту үшін әртүрлі аймақтарда түрлі жиіліктерді топтайды. Жиілік номиналы көп болған сайын олардың жоғалуы сирегірек болады. 7-ші суретте араласқан аймақтарда бірдей жиілікті таратудың жобасы бейнеленген. Қара түспен бірдей номиналдар қолданылатын аймақтар белгіленген. Шетел әдебиеттерінде бұл процесс «simulcast» деп аталады. Көрсетілген суретте 19 simulcast   (мысалы, TETRA үшін simulcast), яғни байланыс желісін құру үшін әртүрлі 19 жиілік жинау талап етіледі.

7 сурет –Аймақта жиілікті тарату жобасы

 

         Бірақ жиілік номиналы қымбат, әрі тапшы. Әдетте жүйелерді бар жиіліктерден жобалауға тура келеді. Онда ортақ бөгеулерді азайту үшін әр базалық станциялардың қамту аймағын шектеуге тура келеді, ал бұл қуаттың төмендеуіне және т.б. алып келеді. Шешілуі өте күрделі қайшылықтар туындайды.

         Цифрлық байланыс жүйелерінде интерференцияға орнықтылығы цифрлану мен сигналдарды модуляциялау әдістерін де анықтайды. Мысалы, TDMA-ға қарағанда, FDMA әдісінің интерференцияға орнықтылығы көбірек.

         Абонентік радиостанциялардың қуаты қамту аймағындағы TDMA мен FDMA жүйесіннің ерекешелігін анықтайтын жалғыз сын емес екенін айта кеткен жөн. Соның арқасында ерекшеліктердің себебін анық білуге болады. Қамту аймағы тағы да маңызды жағдайларға тәуелді, соның ішінде радиостанциялардың  қабылдағыш сезгіштігіне, модуляция түріне (интерференцияға орнықтылықтың тәуелділігі), жағрафиялық жағдайларға және т.б.

          Tetrapol цифрлық транкингтік жүйесінің архитектурасы МРТ 1327-ні еске түсіреді: біреуі басқараушы (бақылаушы) болатын әр базалық станция белгіленген арналарды басқарады, ал қалғандары абоненттерге ақпаратты тарату үшін жұмыс жасайды. Tetrapol толықтай цифрлық жүйесіне қатысты болғандықтан қандай да бір қатарластыра салыстырулар жүргізуге келмейді.

         Tetrapol стандартын ені 12,5 кГц болатын жиілік арналары қолданады, кейде тапсырыс бойынша 10 кГц нұсқасы да ұсынылады.

         Қолданылып жүрген FDMA ену әдісі бір базалық станцияның қамту аймағының өлшеміне, олардың санын қысқарта отырып әсер етеді және жүйенің бағасын төмендетеді. FDMA-ны аймақтың жер бедері күрделі болған жағдайларда қолдану (TETRA-мен салыстырғанда) тиімдірек, өйткені жиілікті ену әдісі интерференцияға және сигналдардың өту кезіндегі кідірулерге орнықтықты.

         Tetrapol-ды өңдеу бастапқы да қоғам қауіпсіздігі қызметкерлерінің қолдануына бағытталған болатын, сенімділік пен байланыс қауіпсіздігінің сұрақтарын  шешуде бұл қолайлы болды.

Tetrapol-ды өңдеудің алғашқылары француз компаниясы Matra Communications (қазіргі уақытта Matra Nortel Communications) болды. Жүйенің алғашқы тұтынушылары армия мен заң тәртібінің күзет қызметкерлері болды. Содан соң Tetrapol стандартының жүйесін басқа да бірлескен ұйымдар қолдана бастады.

Tetrapol мен TETRA-ның негізгі айырмашылықтары әртүрлі нарық саласына бейім болуы. Tetrapol жүйесі ең алдымен қоғам қауіпсіздігі қызметкерлерінің байланысы үшін арналған, сол уақытта TETRA коммерциялық байланыс желісінің операторларының ықыластары бойынша құрылған. Сондықтан Tetrapol мен TETRA бақталастыратын емес, бірін-бірі толықтыратын шешімдер. Осыған ұқсас жағдайлар америкалық нарықтарда да байқалады, APCO 25 (FDMA) мен DEN (TDMA) жобалары – қоғам қауіпсіздігі қызметкерлері мен коммерциялық желілер үшін  цифрлық шешім болып табылды.

 

3 Сымсыз байланыс жүйесінің  эволюциясы

 

3.1 Қысқаша тарихы

 

Жаңа өңдеулерді бастау мен жылжымалы байланыс нарығындағы сұраныстар мен күнделікті жаңа қолданулар санының өсуі қосымша кеңдік пен жаңа радиожиілік диапазондарын меншіктеу мұқтаждығына алып келеді. «Эволюция» және технологиялық «революция» деп бөліп қарастыру, бұл жаңа технологиялық талаптар мен қиындықтарды түсініп, қабілеттілікпен шешу үшін қолданылады. Жаңа өңдеулер мен оларды іске асыруда көптеген ескі, бастапқы тұжырымдар қаралды және қолданылды.

Детройтта 20-шы жылдардың басында милиция автокөліктерінің қабылдағышына біржақты радиохабарлама орнатылған болатын. 30-шы жылдардың басында жылжымалы таратқыштар жасалды, ал бірінші екіжақты жылжымалы байланыс жүйесі Бейонна қаласындағы Нью-Джерси штатындағы депертамент полицияларына жүргізілген болатын. Өте үлкен радиоқұрылғы кәдімгі автокөліктердің жүк салғышының үлкен бөлігін алып жатты. Осы уақыттарда операторлар бірінші рет жылжымалы байланыс жағдайында радиотолқындарды тарату қиындықтармен соқтығысты. Бұл қиындықтар қабылдағыштардың қозғалысы мен тарату жолындағы табиғаттың құбылмалығына байланысты екенін жүргізілген тәжірбиелер көрсетті. Сипаттамалары әрдайым қанағаттандырылмайтын. Бірақ екіжақты жылжымалы радиобайланыстың полиция мен өрт департаменттері үшін пайдалылығы айқындалды, осындай жүйелерге деген сұраныстар жылдам өсті. 1934-ші жылы жергілікті полиция қызметкерлеріне 194 радиожүйелер жұмыс жасады, ал соның ішінде 58 радиостанция полиция штатында 5000-нан астам қызметтік автокөліктерге қызмет етті.

Бұл белгілі байланыстың федеративті комиссиясы (бфк) құрған радиожиіліктік басқару ұйымы үшін, жиілік спектріне байланысты бірінші дағдарысқа алып келді. Сол кездері полициялардың қолдануы үшін тек 11 радиожиіліктік (РЖ) арналар бөлінген болатын, бфк-ның шешімінен кейін заң тәртібі ведомстваларына 29 жаңа арналар бөлінді.

30-шы жылдардың ортасында барлық жылжымалы радиобайланыстар амплитудалық модуляцияларды (АМ) пайдаланды. 30-шы жылдардың аяғында Коннектикут штатының полиция Департаменттіне бірінші рет жиілікті модуляциялы (ЖМ) екіжақты жылжымалы радиобайланыс жүйесін жүргізді, бұл дәлелденгендей, жылжымалы радиотаратқыштардың сигналды таратудағы ерекше жағдайларына орнықты болды. 1940-шы жылы Құрама Штатындағы барлық полиция ұйымдары толықтай ЖМ жүйесіне ауысты.

Жылжымалы байланыстардың дамуына ең күшті әсер еткен екінші дүниежүзілік соғысы болды. Әскери түрде қолдану үшін бірнеше жүзмыңдаған радиостанциялар шығарылды. Радиоаппараттарды шығарушылардың барлығы сымсыз байланыс жүйесінің өндірісімен айналысуға кірісті. Солардың көбі ЖМ-ны пайдаланды. Өңдеуде, ықшамдауда, сенімділігі мен аппараттардың бағасының төмендігін артыратын жетістіктерге қол жеткізілді.

Коммерциялық ареналарда жылжымалы байланыс қызметінің кеңеюімен екінші дүниежүзілік соғысының аяқталуы тура келді. Сұраныстардың көп болуынан спектрлардың үнемі асыра жүктеу белгілері байқала бастады. Техникалық жақсартулар  екі негізгі мақсатқа негізделген болатын: арналарды бөлшектеудің көмегімен тарату жиілік жолағын азайту және автоматты транкингтік жүйесін немесе мультиплекстік жүйесін енгізу.

1949-шы жылы бфк жылжымалы радионы қызмет көрсетудің жаңа түрі ретінде ресми мойындады. Жылжымалы радиобайланыс қызметінің абоненттер саны 1940-шы жылдары, бірден бірнеше мыңдап өсті, 1948-ші жылы 86000-ға дейін, 1958-ші жылы 700000-ға дейін, 1963-ші жылы 1,4 миллионға дейін жетті.

Жылжымалы телефония қызметі – орнатылған станциялардан жылжымалы абонентке шақыруды қамтамасыз ету үшін жылжымалы абоненттерді телефон желісіне қосу – 1946-шы жылы енгізілді және бфк Сент-Луисетегі жұмысқа American Telephone and Те1еgraph (AТ&Т) компаниясына лицензияны бергеннен бастап жүргізілді. Жүйеге 150 МГц болатын үш арна пайдаланылды. Бұл арналар ЖМ мен үлкен аймақтың архитектурасын қолданды. Базалық станциядан радиусы 75 км-ге дейін және одан да көп жабу аймағын бір қуатты таратқышпен қамтамасыз етті. Радиошақыруларды жерлік телефон желілерімен қолмен жалғу үшін алғашқы жүйелерде операторлар пайдаланылған. Бірінші автоматтандырылған жылжымалы байланыс жүйесі 1948-ші жылы Индиана штатындағы Ричмонда қаласына пайдалануға берілген болатын.

Жылжымалы байланыс қызметіне деген сұраныстар өскендіктен, ол көптеген ірі қалалардағы нарық қызметінің мүмкіндіктерін артқа қалдырып отырды. Арнаға 50, 100 немесе одан да көп абоненттер жүктелген болатын. Бұғаттау (блокировка) ықтималдығы, яғни қосылу кезіндегі сәтсіз әрекеттер мен  бос радиоарналарды табу ықтималдығы 65%-ға дейін және одан да жоғары өсті. Абоненттер үшін шақыруларды іске асыру үшін бос арналарды табу өте қиынға түсті, жылжымалы байланыс қызметінің пайдалылығы азая бастады. Жылжымалы байланысты ары қарай дамыту үшін біраз арна жеткіліксіз болатыны айқын бола бастады.

Сөз сигналдарын 3 кГц жолақпен жеткізу үшін, бастапқы да радиожиілікте ені 120 кГц болатын жолақты, жиілікті модуляциялы жылжымалы телефон арнасы қажет болды. 1950-ші жылы бфк бастапқы арнаны 60 кГц болатын екі арнаға бөлуді ұйғарды. Бірақ сол кездердегі ЖМ қабылдағыштар мұндай тар жолақта жұмыс істей алмайтын. Содықтан, бастапқы да берілген аймаққа бір арна арқылы кезектесіп қызмет көрсетілді.

1956-шы жылы БФК УҚТ (450 МГц) диапазонында 12 жаңа арналарды қолдануға рұқсат берді. Бұл арналар үшін жолақ ені 50 кГц болатын жиілікті орнатты. 60-шы жылдардың басында ЖМ технологиясы алға жылжыды, жиілік жолағы тағы да 30 кГц дейін азайтылды. Бір қызмет көрсету аймағында арналарды қосу мен қолдану мүмкіндіктері де қолданыла бастады. Екінші дүниежүзілік соғысы мен 60-шы жылдардың ортасына дейінгі уақыт аралығында аналогты ЖМ жүйесінде спектр тиімділігі 4 есеге өсті.

Екінші дүниежүзілік соғысынан кейінгі маңызды технологиялық жетістіктер автоматтандырылған транктнгтік жүйелерді (trunking) ойлап табу мен оларды пайдалану және мультипликациялану болды. Абоненттердің жұмыс жасайтын арналар тобының ішінен ену арналарын таңдаудағы қабілеттіліктері спектр тиімділігі мен жүйенің сыйымдылығының біршама өсуіне алып келді.

        

         3.2 Ұялы, жылжымалы және дербес байланыс жүйелері

 

         Ұялы желілердің концепсиясы 40-шы жылдардың соңында Bell System компаниясының жобаларында дүниеге келе бастады. Бұл идея жылжымалы байланыс үшін жаңа үлгілердің шығуына алып келді. Алдында қолданылынып жүрген үлкен қуатты таратқышпен үлкен аймаққа сигналдарды тарататын «радиохабар үлгісінің» орнына, жаңа үлгі көптеген қуатты таратқыштарды қажет етті және де олардың әр қайсысы тек қана онша үлкен емес ұяшық (сеll) деп аталатын аймақтарға қызмет көрсету үшін арнайы арналған болу керек болды. Мысалы, жалғыз қуатты таратқышы бар үлкен қалалардағы  жылжымалы байланыс жүйесі көптеген үлкен емес ұяшықтарға бөлінетін болса, олардың әрқайсысы бір қуаты аз таратқыштармен жабдықталған болуы керек. Бір жиілік (арна) бір-бірінен айтарлықтай қашықтықтағы әр түлі ұяшықтарға қайталанып қолданылса, абоненттер арасындағы өзаралық бөгеулердің әсері шамалы ғана болар еді.

         Ұялы жүйеде жиілікті қайталап пайдалану концепсиясы 8-ші суретте сипатталады. Алтыбұрыш болып көрсетілген әр ұяшықта «арналық» радиожиілік топтары пайдалынылады. Бірдей радиоарналарды меншіктеген ұяшықтар бірдей әріптермен белгіленген. Мысалы, жиіліктік А тобы, барлық ұяшықтарда (алтыбұрыш) суретте белгіленген жиіліктік А тобын меншіктеген. Сонымен бір жиілік көп рет «қайта пайдаланылады». Нақты радиожабулар радиожелілердің параметрлері мен радиотолқынды тарату жағдайларына тәуелді. Радиожабу аймағы өздерін алтыбұрышты етіп көрсетпейді. Бірақ графикалық бейненің қолайлылғы және толық графикалық жабу аймағын сиппаттау үшін заманауи әдебиеттерінде алтыбұрыштық елестетулер жиі қолданылады.

 

 

8 сурет – Жетіұяшықты құрылымы бар ұялы жүйеде жиілікті қайта қолдану

        

Ұялы идеясының артықшылығы оның, радиобөгеулер ұяшық арасындағы арақашықтың абсолюттік мәніне байланысты еместігінде жатыр, бірдей жиіліктегі ұяшықтардың арасындағы арақашықтық (D) пен ұяшық радиусының (R) қатынасымен анықталады (8 суретті қараңыз). Ұяшықтың радиусы таратқыштың қуаты мен өзіне орнатылған антеннаның биіктігімен анықталады. Бұл радиус жүйелік инженермен басқарылады. Сондықтан жүйелік инженерді енгізер алдында, жиілікті қайта қолдану арқылы  қанша радиоарналарды немесе «тізбектерді» (circuits) құруға болатынын шешу керек.

Бұл пішін үйлесімдігінде A, B, C, D, E, F және G жиілік топтарында бірдей сол жиіліктер қайталанылып қолданылады. Жағрафиялық тіркелген ұяшықтарда бірдей әріптердің белгіленуі (мысалы, А1-ден А4-ке дейін) сол бір жиіліктік топ қайтадан пайдалынылады. Көрші топтарда (мысалы А1 мен D1) бір жиілік қолданылмайды.

Ұялы желілер концепсиясының басқа қызықтыратын ерекшелігі, ұяшықты ұсақтау (cell splitting) болып табылады. Үлкен өлшемді ұяшықты ұсақтаудың арқасында радиусы кіші ұяшықты уақытқа оңай түрлендіруге болады. Қандай да бір ұяшықтағы тариф мынандай, бұл ұяшықтағы арналарды бөлу қызмет көрсетудің қанағаттандырарлық деңгейін қолдамайтын мәнге жеткен кезде,  бұл ұяшық бұрынғы ұяшықтың ауданына жазылған,  бірнеше өте ұсақ ұяшықтарға бөлінуі мүмкін (тіпті қуаты өте аз таратқыштарға). Жиілікті қайта қолдану құрылымы жаңадан, кіші масштапта, кішірейтілген алтыбұрыштармен 9-шы суретте көрсетілгендей болады.

 

 

9 сурет – Ұяшықты ұсақтау есебінде ұялы жүйесінің сыйымдылығын кеңейту (алтыбұрыштарды кішірейту)

 

Бастпқы ұялы идеясы желілерде шақырулардың таралуын басқару (hand-off control) мүмкіндігімен байланысты. Ұялы жүйелерде абонент кіші өлшемге қатысты бір ұяшықтың арасында болған  уақыт ағымында, шақырулардың барлығы аяқталмауы да мүмкін. Мұндай қиындықтарды шешу үшін ұялы жүйелерде жалғаушы аппараттар мен жүйе деңгейінде басқару бар. Нақтылы ұяшықтан қабылданған сигналдың қуатын үздіксіз бақылаудың немесе басқа цифрлық сигналдардың параметрлерінің арқасында, ұялы жүйелерде шақыру процессінде жылжымалы объектінің бір ұяшықтан  басқа ұяшыққа қашан өтетінін анықтауға және бұл шақыруды жаңа ұяшыққа үзбей ауыстыруға болады.

Ұялы архитектурасының маңызды айырықшылықтарына мыналар жатады:

-         таратқыштардың қуаты және жабу аймағы үлкен емес;

-         жиілікті қайталап қолдану;

-         кеңдікті үлкейту үшін ұяшықты ұсақтау;

-         шақырулар таратуды басқару мен желіні орталықтан басқару.

Сонымен ұялы радиобайланыс бірінші ұрпақ қолданған жылжымалы радиобайланыс жүйесінен мүлдем ерекше, қуаты үлкен және жабу аймағы кең радиотелефон желілерін құру әдісін жүзеге асыруды көздеді. Ұялы (цифрлық та, аналогты да) радиобайланыс тек жаңа технологияларды ғана емес, ескі технологияларды да ұйымдастыру үшін жаңа идеялар болып табылады.

1971-ші жылы Bell system компаниясы БФК-на ЖМ-HCMTS (High-Capacity Mobile Telephone System, сыйымдылығы үлкен жылжымалы телефон жүйесі) аналогты ұялы радиобайланыс жүйесіне мәлімдеме ұсынды. Мәлімдеме қабылданды, БФК-сы осы жүйе үшін диапазоны 850 МГц ені 40 МГц болатын спектр аймағын бөлді. HCMTS жүйесі 1978-ші жылдары дами бастады. Ол өзіне көп жылдардан бері ұялы және жылжымалы радиобайланыс технологиясында орындалған бір қатар өңдеулерді іске асырды. Жылжымалы ұялы байланыс 1983-ші жылы пайдаланылуға берілді. Ұялы радиобайланыс үшін АҚШ-тың аналогты стандарты – HCMTS-тен тарған AMPS (Advanced Mobile Phone Service) болды.

AMPS-пен (АҚШ) қатар Еуропа мен Жапонияда бірнеше аналогты ұялы жүйелері өңделді. Ұлыбританиядағы жасалған TACS (Total Access Communications System) жүйесі, AMPS жүйесімен тығыз байланысты. Скандинавияда NMTS (Nordic Mobile Telephone System), ал Жапонияда – NAMTS (Nippon Advanced Mobile Telephone Service) жүйелері іске қосылған болатын. Федеративті Германия Республикасы өзінің меншікті NETZ-C жүйесін жарыққа шығарды. Бұл жүйелерде көптеген ортақ ұқсастықтар болды, бірақ бүкіләлемдік стандарт дәрежесіне дейін жету әлі алыс болатын. Әр жүйе таңдап алынып, оның сипаттамасына сай келетін мемлекеттерде өңделді. Жиілік диапазонын таңдау әр мемлекеттердегі РЖ диапазонымен анықталады.

Бұған қарамастан, ұялы концепциясы ұяшықты ұсақтау арқасында шексіз кеңдік алуға уәде береді, көпшілікке белгілі бола бастаған ұялы радиобайланысы 90-шы жылдары тез дамығандықтан, бұл саланың шектеуліктермен қақтығысуына тура келді. Өлшемдері ұсақ-ұсақ болып бөлінген ұяшықтармен базалық станцияларды ыңғайлы жерге орналастыру қиын әрі қымбатқа түсті. Бұл бірінші кезекте ірі, халықы өте көп қоныстанған, кеңдікті аса қажет ететін қаларға қатысты болды. Сонымен бірге, бірінші ұрпақ аналогты ЖМ жүйесінде бөгеулерге байланысты, қанша аз өлшемді ұяшық болса, соған қатысты едәуір салмақты шектуліктер болады екен.

Еуропада бірінші ұрпақ ұялы жүйесінің адамдар үшін бір телефонды түрлі мемелекеттерде қолдануға мүмкіндік бермейтін, сәйкес емес стандарттардың көбейуінен тиімділігі төмендеп кетті. Бұл шектеулер үлен кеңдік пен үйлесімдікті жақсартуды көздеген  екінші ұрпақ ұялы жүйесін өңдеуге себеп болды.

Келесі ұрпақ ұялы жүйесінде цифрлық технологияларды таңдау бастапқы негіз болып табылады және қайталанбайтын шешім болуы мүмкін. Халықаралық стандартпен айналысатын комитет екінші ұрпақ ұялы жүйесі үшін цифрлық жүйені таңдап алды. Цифрлық тарату әдістің ең қызықтыратын бір қыры, олардың күшті бөгеулер кезінде тиімділігі көбірек және аналогты әдіске қарағанда жүйенің өте жоғары кеңдігімен қамтамасыз етеді. Сигналдарды цифрлық өңдеу (СЦӨ) мен цифрлық байланыс әдісі жаңа қолдануларға алып келеді, солардың ішіне мобилдік компютерлер, факсимильдік аппарат және ақпаратты өңдеу бойынша басқа мобилдік қызметтер жатады. Бөгеуілге орнықтылығының жоғарлығы келесі ұрпақ ұялы жүйесіне, аналогты жүйесінің кеңдік аралығынан айтарлықтай асып түсуіне мүмкіндік береді. Цифрлық дамудың артықшылығы цифрлық техникалардың сипаттамалары жылдам және әсерлі қарқынмен жақсаруы, бағасының және тұтынылатын қуаттардың төмендеуі жағдайларына негізделген. Ұялы жүйелерінде қолданылатын цифрлық әдістердің артықшылығына мыналар жатады.

Цифрлық модуляция. Цифрлық модуляцияның жаңа әдістері аналогты әдістерге қарағанда жиіліктік спектрді қолданудың тиімділігін артыруға мүмкіндік береді.

Сөзді өте төменгі жылдамдықта цифрлық кодалау. Сөзді төменгі жылдамдықта кодалау цифрлық модуляцияның әдістерімен бірге спектрді қолданудың тиімділігін  арттыра отырып, бірнеше сөз арналарын бір тасмалдаушыға жеткізуге мүмкіндік береді.

Сигналдаудағы  сыйымдылық шығынының төмендеуі. Аналогты әдістер мұндай кездерде тиімді емес. Бастапқыда AMPS жүйесі үшін бөлінген 333 арналардың 21 арнасы бір-біріне қосуды орнату үшін керек болды. Бұл шығындар жиілік жолағын шектеумен жүйенің пайдалы сыйымдылығын төмендетеді. Синхрондау үшін цифрлық әдістерді қолдану, хабарламаны басқаратын және параметрлерді бақылайтын жіберулердің шығынын біраз төмендетеді.

Дерекнаманы кодалау мен арналық кодалаудың рабастық әдісі. Бұл әдістер сөзді немесе мәліметтерді цифрлық тарату үшін пайдалы және жылжымалы байланыс сипаттамасын жақсартады.

Бөгеуілге орнықтылығының өте жоғарлылығы. Күшті арна аралық бөгеулер мен көршілес арналардың бөгеулері болатын жағдайларда цифрлық жүйелер аналогты жүйелермен салыстырғанда өте жоғарғы сипаттамаға ие. Бұл екінші мен үшінші ұрпақ ұялы жүйесі үшін қабылданған, цифрлық технологиялардың пайдасына шешілетін себептердің бірі. Цифрлық жүйелер жобалаушыларға ұяшықтың өлшемін және ұяшықтар арасындағы қашықтықты кішірейтуге, бір жиілікті қайталап қолдануға, тіпті жиілікті қайта қолдану арқылы құрылымды қысқартуға мүмкіндік беретіндей, айтарлықтай арна аралық бөгеулер жағдайларына функционалды болуы керек. Бұл кілттік параметрлер мен геометриялық өзгерулер жылжымалы байланыстың ұялы желісінің жалпы сыйымдылығын кеңейтеді.

Жиіліктік жолақтың икемді өзгеретін ені. Алдын-ала нақтыланған РЖ жолақтың бекітілген ені спектрді тиімді қолданбауға алып келеді, өйткені абоненттерге қажетті байланыстың жолағы мен уақыттық параметрлерін қайта құруға мүмкіндік бермейді. Цифрлық жүйелер жолақтың икемді өзгеретін енімен архитектураны оңай жобалауға мүмкіндік береді.

Жаңа қызмет көрсетулерді енгізу. Цифрлық технологиялар AMPS және басқа аналогты жүйелерде қолданылмаған  жаңа қызмет көрсетулерді енгізуге мүмкіндік береді, мысалы, аудентификациялау, мәліметтерді тарату, сөздер мен мәліметтерді шифрлау және жұмысты интегралдау мен басқа цифрлық желілердің мүмкіндіктері.

Енулерді басқару мен шақыруларды тарату тиімділігінің жоғарлылығы. Сыйымдылықты кең етіп ұлғайту үшін бекітілген спектрді бөліп тарату, ұяшықтың өлшемдерінің кішірейуіне алып келеді. Бұл шақыруларды өте жиі таратқандықтан сигналдану арнасындағы жүктеменің өсуі болып табылады. Базалық станция әрбір ұяшықа енуге деген көптеген сұраныстарды өңдеп және келген немесе келе жатқан абоненттер жиынтығының барлығын тіркеуі керек. Мұндай функциялар цифрлық әдістердің көмегімен тез әрі жеңіл орындалады, бірақ аналогты әдістерді дамыту үшін өте қиын болады.

Екінші ұрпақ ұялы жүйесі үш стандартқа сәйкес келеді: бірі Еуропа мен халықаралық қолданыс үшін – GSM (Group Special Mobile), сол сияқты танымал болған Global Mobile System, бірі Солтүстік Америка үшін – IS-54 және бірі Жапония үшін – JDC (Japanese Digital Cellular). Екінші ұрпақтың баусыз телефон стандарты өзіне СТ-2 (Cordless Telephone-2) мен DECT (Digital European Cordless Telephone) қосады. Бұл екінші ұрпақтың цифрлық жүйе сипаттамаларының мәліметі 1-ші кестеде келтірілген.

Егер Еуропа мен Жапониядағы екінші ұрпақ ұялы жүйесінің стандарты, солар үшін бөлінген жаңа жиіліктік диапазонда және бірен-саран ескілерді жамылып жұмыс жасайтын жаңа ұялы жүйе үшін өңделген болса, ал солтүстік америка стандарты екі жұмыс режімін қарастырады. Ол өзіне бірінші ұрпақ стандарты AMPS-ті және жаңа абоненттік құрылғылар үшін сөзді цифрлық тарату мүмкіндіктерін қосады. Сонымен IS-54 – солтүстік америкалық цифрлық ұялы стандарты (NADS) қазіргі технологиялардың жұмысын жақсартады.

 

1кесте – Екінші ұрпақ ұялы жүйесінің арналарды жиілікке (АЖБКЕ) және уақытқа (АУБКЕ) бөлу негізіндегі көпстанционарлы енулердің, цифрлық сипаттамасы

Жүйе атаулары	Жиілік, МГц	Арнаның жиіліктік жолақ ені, кГц	Тарату жылдам- дығы, кбит/c	Модуля-циялар түрі	Ену сұлбасы
IS-54(North American Digital Cellular. NADC)	824...849 ж-б 869...894 б-ж	30	48,6	p/4-DQPSK	АУБКЕ, 3/6 тасушы-дағы арналар
Japanese Digital	810...915 ж-б	25	42	p/4-DQPSK	АУБКЕ, 3/6
Cellular (JDC)	940...960 б-ж
GSM	890... 915 ж-б	200	270,8	GMSK	АУБКЕ, 8/16
CT-2   DECT	баусыз телефон баусыз телефон	100   1728	72   1152	Екілік FSK GMSK	АЖБКЕ   АУБКЕ, 12/24

 

GSM жүйесі Еуропада 90-шы жылдардан бері жұмыс жасап тұр. NADS жүйесіде 1992-ші жылдан бері абонентерге қызмет көрсетіп келеді. СТ-2 стандартының негізіндегі екінші ұрпақ ақпараттық радиожелісі дәл осы шақта Ұлыбританияда қолданыста. 90-шы жылдардың соңынан бастап Еуропада DECT стандарт жүйесі жұмыс жасайды.

Үшінші ұрпақ ұялы жүйесі арналарды уақытқа бөлу негізіндегі көп станционарлы енулер (АУБКЕ), арналарды кодтарға бөлу негізіндегі көпстанционарлы енулер (АКБКЕ), сонымен қатар қақтығыстарды бақылау негізіндегі көп станционарлы енулердің жүйелік архитектуралары мен сигналдардың спектрін кеңейтулер және тар жолақты цифрлық тасушылары бар арналарды жиілікке бөлу негізіндегі көп станционарлы енулер (АЖБКЕ) сияқты жақсартылған әдістерін пайдаланды. 2001-ші жылы қазан айында Жапонияда сөздер мен мәліметтерді ғана емес бейнені де тарататын, үшінші ұрпақтың бірінші ұялы желісі пайдаланылуға шығарылды.

Аналогты және дамыған цифрлық ұялы байланыс желісімен қатар, бүгінде жылжымалы байланыстың көптеген басқа қызметтері жұмыс жасайды. Олардың тұтынушылары кішігірім компаниялар болып табылады: таксилер мен коммуналдық қызметтер, өрт сөндіру қызметінің  қызметкерлері, полициялар, медициналық мекемелер мен аппаттық қызметтері, сонымен қатар құрлықтағы және теңіздегі ірі жүк тасымалдайтын көлік операторлары.

Негізгі ұйымдастырылған жылжымалы радиоқызметтердің ішінде пейджинг байланыстың ең қарапайым концепциясымен ерекшеленеді. Бұл жылжымалы радиобайланыстың екіжақты қосылуы жоқ шектелген формасы. Пейджингтік жүйе таныс дауыс немесе әріп-цифрлы хабарламалар арқылы қабылдаушыға дабыл сигналын жібереді. Бұл пейджинг сигналын қабылдаған адамның телефон арқылы немесе басқа тәсілмен өзіне белгілі пунктпен байланыс орнату керектігін білдіреді. Сирек жағдайда қысқа нұсқаулар хабарланады.

Пейджингтік жүйелерді екі категорияға бөлуге болады: жеке (локалды) жүйелер және ортақ пайдалануға арналған жүйелер (аралық). Жеке жүйелер мысалы, қандай да бір мекемеге қызмет көрсететін жүйелер ақпарат түрінде шағын жүктеме жібереді және аз қуатты бір немесе бірнеше таратқыш қолданады.

Келген хабарламаларды оператор қолмен немесе АТС ұйымы арқылы жібереді және жіберілу шұғыл түрде орындалады. Басқа жағынан жеке аралық пейджингтік жүйелер ортақ қолданыстағы телефондық жүйеден немесе қандай да бір ақпарат таратқыш желіден жіберілетін хабарламалары бар ақпараттық үлкен жүктемені тасымалдай алады. Бұл хабарламалар кезекке қойылып, содан соң топ бойынша жіберіледі. Аралық зонаны қамту үшін көп мөлшерде орташа немесе үлкен қуатты таратқыштарды қолдануы мүмкін.

Ең алғашқы пейджингтік жүйелер ғимараттар айналасына орнатылған тоналды жиіліктегі тізбектерді қолданған. Кейіннен жүйені өзгертіп, тоналды жиілік сигналдарымен модуляцияланған 35 кГц тасмалдаушы қолданылады. Аралық қамту аумағы кеңейгендіктен 35 кГц жиіліктегі тасмалдаушыдан 80-1000 МГц диапазондағы радиожиіліктерге көшті.

Ізделінген шақыруды ұялы немесе басқа жылжымалы байланыс жүйелерімен үйлестіруге немесе біріктіруге болады. Қолданушы келіп түскен телефон шақыруларға ескертулер алып, шақыруларға кез келген уақытта жауап бере алады. Сонымен бірге пейджер тасмалданатын қабылдағыштың ішіне енгізілуі де мүмкін. Сонымен қатар комбинацияланған сервер өздерінің автокөліктерінен алыс орналасқан жүргізушілермен байланыс орнатуға қолданылады.

Кәсіби жылжымалы радиобайланыс жүйесі – PMR (Private Mobile Radio) немесе транкингтік жүйелер ӨЖЖ пен УЖЖ диапазондардың жекелеген бөліктерінде таратқыштың 0,5 Вт-тан 25 Вт-қа дейінгі аралығындағы эффективті сәулелену қуатымен қызмет ету зонасына тәуелді жұмыс істейді. АМ және ЖМ қолданылады, ал УЖЖ диапазонында тек ЖМ қолданылады.

PMR типтік жүйесінде бір тұрақты станция бірнеше жылжымалы объекттермен байланыс орната алады. Егер ұялы жүйелерге қарағанда қызмет ету зонасы кішкентай болса, онда жылжымалы объекттер арасында қарапайым тікелей байланыс жүргізіледі. Аралық зонаны қамту үшін бірнеше базалық станциялар қолданылады.

Аралық зонаны қамту ұялы жүйелерге тән жиіліктерді қайта қолдану сұлбасы арқылы емес, арналары бар барлық базалық станциялар арқылы орындалады.

Базалық станциялардың синхронды жұмыс істеуі мүмкін (барлық базалық станциялар бірдей жиіліктер қолданады), бірақ бұл қымбат құрылғыларды қажет етеді. Сонымен қатар радиоқамтуы сәйкес келетін зоналарда қолайлы немесе қолайсыз сипаттағы стационарлы интерференциялық құрылымдар түзіледі, сондықтан осындай зонада орналасқан автокөлікте қабылдау толығымен жоғалуы мүмкін. Осыған байланысты базалық станцияның квазисинхронды жұмыс режімі қолданылады, яғни әр станциядағы таратқыш жиіліктері бір-біріне қатысты 0,5-40 кГц мөлшерінде ығыстырылады. Алайда жауып тұратын зоналарда соғу сигналдары тыңдалады, оның деңгейі жылжымалы байланыстың дыбыстық сигналының деңгейінен төмен. Қолайлы және қолайсыз сипаттағы интерференциялық құрылымдар жылжымалы радиоқамту зонасында орын ауыстырады және қозғалмайтын автокөліктерде тек қабылданған сигналдың флюктуация деңгейі байқалады.

 

3.3 Жерсеріктік жүйелер

 

Жылжымалы сымсыз жерсеріктік байланыс әлемнің құрғақ жолды байланыс жүйелерімен қызмет көрсете алмайтын аймақтардағы саяхатшыларға аса маңызды болып табылады. Жерсеріктік желілер сенімсіз қысқа толқынды байланыспен қамтамасыз етіліп келген әуе қозғалысын басқару шарттарын, трансмұхиттық әуе және теңіздік маршруттағы навигация және құтқару жүйесін айтарлықтай жақсартады.

Жылжымалы жерсеріктік байланыспен тәжірибелер 60-шы және 70-ші жылдардың басында жүргізіле бастады, бірақ тек 1979-шы жылы бірінші жылжымалы жерсеріктік қызметпен қамтамасыз ету мақсатында Халықаралық теңіздік жерсеріктік ұйымы (ИНМАРСАТ) бекітілді.

Аэронавтика және космонавтика (НАСА) бойынша Ұлттық басқару ATS-6 жерсерігі қолданылғаннан бастап 70-ші жылдардың басында аэронавтика жүйелеріне арналған жылжымалы жерсеріктік байланыстың техникалық орындалуы дәлелденді. 1983-ші жылы Халықаралық азаматтық авиация ұйымы (ИКАО) әуе навигациясы мен радиобайланыс жүйелерінің мүмкіндіктерін зерттейтін комиссия құрды. 90-шы жылдардың басына қарай құрғақ жолды жылжымалы жерсеріктік байланыс стандарты аэронавтика және теңіздік жүйелерге арналған стандартқа қарағанда, айтарлықтай төмен дәрежеде ұйымдастырылды.

Жылжымалы жерсеріктік байланыс қызметі аэронавтика саласында ұшақ экипаждарына ақпарат жіберу, ұшақ кабинасына дыбыстық байланыс орнатуды және пассажирларды телефондық байланыспен қамтуды қамтамасыз етеді.

Аэронавтикаға арналған жерсеріктік байланыстың әлемдік жүйесінің дамуындағы көшбасшы ИНМАРСАТ болып табылады. А стандартты ИНМАРСАТ теңіздік байланыс жүйесі телефондық және телекстік қызметтермен қамтамасыз етеді. А стандарты бұл негізінен аналогты ЖМ жүйесі, алайда 56 кбит/с жылдамдықпен ақпарат жіберуші қызметі де бар. А стандартының терминалды құрылғысының өлшемі мен құны өте жоғары, сондықтан ол ірі судаларда орнатылады. Кейінірек телекстік және радиохабарлаушы байланыс арнасын қамтамасыз ететін төмен жылдамдықта ақпаратты жіберу қызметі (С стандарты) енгізілді, кіші габариттер мен төмендетілген баға осы аппаратты шағын судаларда орналастыруға мүмкіндік береді. 90-шы жылдардың басында қосымша қызметтерді қарастыратын цифрлық жүйе (В стандарты) толығымен құрылды.

Құрама Штат аймағында ұялы байланысты қолданушыларға үнемі қызмет көрсетуге арналған бірінші ұлттық жерсеріктік жүйе, яғни Geostar компаниясының RDSS (Radio Determination Satellite System) деп аталатын жүйесі 1988-ші жылдан бастап жұмыс істейді. Бұл ортақ жерсеріктік жүйе радионавигация, орналасу орнын анықтау және хабарлама жіберу функцияларын орындайды. Жүйеде кеңдігі 16 МГц радиожиілік жолағында кодалық тізбектелген тасмалдаушы, екілік фазалық манипуляция (BPSK) жолымен алынған тікелей кеңейту спектрі бар сигналдары жіберіледі.

1989-шы жылы Құрама Штат пен Еуропада Qualcomm, Inc. компаниясының OmniTracs жүйесі қолданысқа енгізілді. Бұл екіжақты жылжымалы жерсеріктік байланыс және жолдағы транспорттық құралдардың орналасу орны туралы хабарлама жіберетін жүйе. Бұл жүйеде спектрдің тікелей кеңейтілу әдісі қолданылады. Сигнал ені 1 МГц болатын жолақты пайдаланады. MOBILESAT австралиялық жүйесі құрлықтағы, теңіздегі және әуедегі тұтынушылар үшін коммутацияланатын сөйлеу арналары, мәліметтер және коммутацияланатын деректер пакеттері қызметтерімен қамтамасыз етеді. Бұл жүйе цифрлық формада дыбыстарды 4,8 кбит/с жылдамдықпен жолақ кеңдігі 5 кГц болатын арнада жіберуді қолдайды.

Telesat Mobile, Inc. (TMI) және American Mobile Satellite Corporation (AMSC) компаниялары Канада және Құрама Штатқа жылжымалы жерсеріктік байланыс қызметтерін қамтамасыз етуге рұқсат алды. 1995-ші жылы жолақ кеңдігі 5 кГц болатын арнада, дыбыстарды 4,8 кбит/с жылдамдықпен жіберуге арналған торлы кодтауы бар, 16-позициялы квадраттық AM (16-QAM) қолданатын жүйелер пайда болды.

1992-ші жылы бүкіләлемдік радиоконференцияда (ВАРК'92) Халықаралық электрбайланыс одағының (ХЭО) көмегімен жылжымалы жерсеріктік орындауларды қолдайтын қызметтерге қосымша жиілік спектрін бөлуге шешім қабылдады.

Бұл қызметтер жерсеріктерді құрастыру және оны іске асырудың, қолданбалы компьютерлік программалармен қамтамасыз етудің және жартылай өткізгіш элемент базасын өңдеудің технологияларына байланысты болады.

ВАРК'92 қабылдаған шешімі бойынша радиобайланыс Регламентінің негізгі бөлігін құрайтын, 1930-2690 МГц аралығындағы жиіліктік кестеге өзгерістер енгізілді. Бұл кестелер жиіліктерді иелену және бүкіл әлемде радиобайланыс қызметіне лицензия беру процедураларын реттеу үшін қолданылды.

Төмен орбиталды жерсеріктер негізіндегі жылжымалы байланыс дауыс пен ақпарат таратудың жылжымалы жүйелерін қолданушылар үшін, сонымен қатар дербес байланыс жүйесі (PCS) үшін экономикалық жағынан тиімді шешім болуы мүмкін. Мысалы, TRW компаниясының Odyssey жүйесі алғашқыда Еуропа, Азия және Тынық мұхит аймақтарын құны шамамен 250 АҚШ доллары болатын жылжымалы портативтермен немесе жылжымалы абоненттік дыбыс және ақпарат терминалдарымен қамтамасыз ете алуы мүмкін. Бірақ оның құны құрғақ жолды қызметке арналған көптеген қарапайым цифрлық, ұялы және жылжымалы портативті терминалдармен бәсекеге түсе алмайды.

 

3.4 Дербес байланыстың әмбебап цифрлық жүйелері

 

Қазіргі таңда біз, бір-бірімен байланысатын субъекттердің орналасқан орнына тәуелсіз байланыс ұғымын анықтайтын ең маңызды мәреге келеміз. Дербес байланыс жүйелері (PCS) мен дербес байланыс желілерінің даму үстіндегі концепциясы, абоненттердің тәуелсіз физикалық орналасуына қарамастан, абоненттерге кез-келген түрдегі ақпараттарды екі кез-келген пункттердің арасында еркін таратуға мүмкіндік береді: ғимарат ішінде не болмаса сыртында, қала ішіндегі немесе ауылдық аймақтағы автокөлікте, ұшақта, теңізде, сағатына жүздеген километр жылдамдықпен қозғалатын шапшаң экспрестерде немесе тұрақты жағдайда болғанда.

Келісім бойынша қазіргі жетілдіріп жатқан стандарттарға сәйкес, халықаралық топтың қызметінің арқасында әр түрлі мемлекеттердегі әр түрлі PCS желілері ортақ әлемдік жүйеге біріктірілуі мүмкін болар еді. Болашақ құрғақжолды ортақ қолданыстағы жылжымалы байланыс (Future Public Land Mobile Telecommunications System, FPLMTS) деп аталған, бүкіләлемдік жүйесінің дамуын тұрақты ХЭО комиссиясымен ВАРК үйлестiредi.

Мұндай ғаламдық жүйені күшейту жұмыстары қазіргі кезде-ақ іске асырылуда. Әйтсе де, ұялы және сымсыз телефон жүйелерінің кең таралуы осы мақсатқа жетудің негізгі қадамдардың бірі. Жиілік спектрінің қажетті аймағының аздығы көптеген жолдармен PCS дамуын бәсеңдетеді.

Ғаламдық PCS қамтамасыз ету үшін керекті спектр көлемін айту мүмкін емес. Бұған жауап қолданылатын технологияға, көрсетілетін қызмет түрі мен жүйеге деген тұтынушының талаптарына байланысты болады. Спектрдің аздығынан туындаған қиындықтарды шешу қолданыстағы бар жиілік диапазондарын өте тиімді қолданатын баламаларын табу болып табылады.

Болашақ ұрпақтарға арналған жылжымалы байланыс үшін қолайлы технология ретінде ерекше қызықтыратын әдіс ол, жиіліктердің “баяу” программалық қайта құрылу жолымен (slow frequency hopping spread-spectrum, SFH-SS) спектрдің кеңейтілуіне сәйкес уақыттық бөлінуі бар (АУБКЕ) көпарналы ену әдістері және арнаның кодтық бөлінуіне негізделген көпстанциялы енуге ұқсас, спектрдің тікелей кеңейтілуі бар көпстанциялы ену әдістері.

Үлкен сыйымдылықты кейбір цифрлық PCS-ті қолдану үшін келесі көпстанциялы енудің цифрлық әдістері қарастырылады:

-         АУБКЕ уақытша дуплекстенуі бар (TDMA-TDD);

-         АУБКЕ жиіліктік дуплекстенуі бар (TDMA-FDD);

-         АУБКЕ жұмыс жиілігінің баяу программалық қайта құрылуы бар (SFH-TDMA);

-         АКБКЕ (CDMA).

Сымды желілердің интеграциялық қызметі бар цифрлық желілермен (ИҚЦЖ) эволюциялық жақындасуы орын алғандықтан, онда ол шетінен бұл шетіне дейін цифрлық қосылудың арқасында мүмкін болатын қызметтердiң кеңейтiлетiн спектрi ұялы желілердің абоненттеріне де, PCS абоненттеріне де қол жетерлік болуы керек (10-шы суретті қараңыз). Жаңа PCS абоненттері laptop класты компьютерлерді, портативті факсимильді аппараттарды және телефонмен қоса басқа да осыған ұқсас құралдарды қазіргі кездегі сымды желілерде қолданатын секілді, тиімді қолдану мүмкіндігіне ие болуы қажет.

10 сурет – Көп тұтынушысы бар радиопортпен сымсыз ену

 

10-шы және 11-ші суреттерде көрсетілген дербес байланысқа 90-шы жылдар ішінде әр түрлі көзқарастар қалыптасты. Жалпы тұрғыда PCS өнімдердің және өзара байланысқан бір немесе өзара қызмет ететін желілердің көптеген концепцияларының интеграциясын қамтуы керек. Өзінің спецификалық қолданулары мен шарттары үшін бірнеше әр түрлі сымсыз немесе баусыз құрылғылар мен сымды байланыс желілері өзара байланысуы және іске асырылуы керек. Сымсыз және баусыз терминдері тұтынушының сымды қосылудан немесе баудан бос болғандығын көрсетеді, ал бұл адамға халқы тығыз қоныстанған аймақтарда және осы аймақтарды байланыстыратын магистралдар бойындағы шекараларда шақырулар мен басқа ақпараттарды, соның ішінде компьютерлік ақпараттар және факсимильді хабарламаларды алуға және жіберуге мүмкіндік береді. Әлемнің кейбір кең аймақтарына адам аз қоныстанғандықтан, оларды құрғақ жолды жылжымалы ұялы радиобайланыс жүйелерімен қамтамасыз ету үнемді болды. Мұндай аймақтар уақыт өте келе, бір-бірімен ортақ өзара әрекет ететін желілерге біріктірілген, жоғары мамандырылған жылжымалы жерсеріктік жүйелердің қызметімен қамтамасыз етілуі және бір-бірімен өзара байланысуы мүмкін.

11-ші суретте TRW компаниясының болжамы бойынша Odyssey деп аталған, Жер айналасын орташа биіктіктегі орбита бойымен (МЕО) айналатын жерсерігін қолдану арқылы, ғаламдық жерсеріктік жылжымалы PCS көрсетілген. Бұл дербес байланыс концепциясы сауда орталықтарында, аэропорт аумағында, автокөліктерде, пойыздарда, ұшақтарда, жерсерігінде, тұрғылықты орны бойынша және үлкен ғимарат іштерінде  өзара әрекет ететін желіге сымсыз енуді болжайды.

11 сурет – Ғаламдық дербес қызмет концепциясы (PCS)

 

Осы біріктірілген, өзара қызмет ететін желілер концепциясы барлық қосымша желілер, осы ортақ желінің барлық жүйелері мен элементтері бір коммерциялық ұйымның меншігінде екенін немесе сол ұйыммен басқарылатынын ойламайды. Дегенмен де, қосымша желілердің тиімді өзара әрекеті интерфейс пен хаттамалардың стандарттарын қажет етеді.

Қызметтерге төлем жер бетіндегі қызмет көрсету тарифтеріне сәйкес тағайындалады. Жоғары сапалы дыбысты, ақпараттарды, орналасқан орны туралы ақпараттарды және қысқаша хабарламаларды жіберу бойынша қызметтер көрсетіледі.

Халықаралық және ұлттық цифрлық сымсыз ғаламдық PCS үшін бір ғана стандарттың болуы идеалды болар еді. Алайда бұл құрылғылар нарығының талаптарына қарама-қайшы келеді. Оның қарқынды өсуі көптеген жаңа ұсыныстарды және осы жаңа ұсыныстарды қолдау үшін бірнеше жаңа стардарттардың пайда болуына себепші болды. Алайда бір стандарт, өндіріс масштабы үшін айтарлықтай үнемді болуына алып келер еді, бірақ мұндай жағдай иновациялық шешімдердің пайда болуы мен қолданылуының қарқынын төмендетер еді. Жаңа стандарттарды құрастыру процесі бірнеше жылдарды қамтиды және егер де қандай да бір стандарт өзіне қатысы бар барлығымен бірдей қабылданбаса, онда сол бұрынғы тұтынушылар бірнеше стандарттарды қолдануына тура келеді.

 

3.5 Ұялы дербес компьютерлер

 

Ұялы компьютерлер – бұл офистік үстелдік компьютер қашықтығында қолданылатын кәдімгі портативті шағын құрылғылар. Олар компьютерлік индустрияның өте тез дамитын сегментін көрсетеді.

Өте кішкентай өлшемді және laptop (төзімді) класының компьютерлеріне қарағанда өте мобилді компьютерлер де бар. Органайзер, пейджер және ұялы телефон функцияларын біріктіретін ноутбуктар, субноутбуктар, қол (palmtops) және қалта (handholds) компьютерлер және дербес цифрлық секретарлар (personal digital assistants) – бұлардың барлығы танымал модернизацияланған компьютерлер.

Аналитиктер қазіргі нарықта осы жаңа дербес компьютерлердің аса жылдамдықпен дамыйтынын болжайды. Laptop класының компьютерлері портативті болғанымен үлкен ыңғайсыздық туындатады және негізінен үстелдік компьютерлер ретінде функцияланады, ал жаңа компьютерлер жұмыс барысында орын ауыстыратындардың ыңғайына арналып жобаланады. Клиенттермен кездесетін сауда бөлімінің басқарушылары, өндірістік жиналыстарды ұйымдастырушы инженерлер, тәжірибелік және аудандық өлшемдердің мәліметтерін тіркейтін зерттеушілер, емханадағы ауруларды қарайтын дәрігерлер мен медбикелер, сақтандыру талаптары бойынша бұзылған объектілерді қарайтын сарапшылар, қосалқы бөлшектерді басқаруымен айналысатын қойма қызметкерлері мен жүргізушілер, соттық отырыс кезінде мәліметтерді қайта қалыптастыратын адвокаттар – өздерінің пайдасына жаңа ұялы компьютерлерді қолданса, бұлардың барлығына өте тиімді және ұтымды болар еді.

Ұялы компьютерлер әдетте адам тұрғанда немесе қозғалыста болғанда жұмыс істейді. Тұтынушы папка, блокнот немесе ұялы телефонды ұстаған секілді, компьютерді бір қолында ұстап екінші қолымен жұмыс істей беруіне болады. Laptop класының компьютерлерімен бұл мүмкін емес. Ыңғайлы болуы және олармен жұмыс істейтіндердің қажеттіліктерін қанағаттандыруы үшін компьютерлер шағын, жеңіл, төзімді және жұмысы қарапайым болуы керек. Көбнесе тұтынушыларға сымсыз желілердің көмегімен қашықтықтағы ақпарат базасына және орталық ЭВМ жұмысына ортақ қолданыстағы ұлттық және халықаралық коммутацияланатын телефондық желілермен байланысқан, кәдімгі жылжымалы радиожелі формасында жылжымалы және ыңғайлы ену қажет болады.

Ұялы компьютерлерді ыңғайлы ету үшін компьютерлік және аралас (компьютер-жылжымалы байланыс) технологиялар тізбегі бар:

-         қаламмен енгізу және дауысты тану пернетақтаны алмастыруға алып келуі мүмкін және компьютерлерді ыңғайлы және функционалды ете алады;

-         радиобайланыс тұтынушыларға бөлме, ғимарат, университет қалашығы, қала аралықтарында, мемлекет аумағында немесе бүкіл әлем бойынша ақпарат алмасу мүмкіндігін береді;

-         азгабаритті, үлкен көлемді ақпаратты сақтауға арналған кеңейтілген ыңғайлы есте сақтау құрылғысы бар, қазіргі заманауи микропроцессорлар мен радиобайланыстың заманауи жүйелері мәліметтерді өңдеп және өте тиімді етіп жібере алады;

-         қоректену элементтері өндірісінің жаңа технологиясы және қуатты басқаруға арналған тиімді программалық қамтамасыз ету, PCS немесе компьютерлер мен жылжымалы ұялы телефондарға, бір батареямен ұзақ уақыт жұмыс істей алуына мүмкіндік береді.

Стандартизацияның басты мақсаты – жүйе және  сақтау картасын өндірушілерге, оған орнатылған технологиямен таныс емес соңғы тұтынушылар қолдана алатын өнім құрастыруға мүмкіндік береді. Пайда болып жатқан стандарттардың маңызды қосымша мақсаты көптеген компьютерлік және компьютерлік емес тұтынушы өнімдерінің түрлерін, соның ішінде радиобайланыс құрылғылары, электронды кітап плеерлері және сандық сурет пен телекамералар арасында PC-карталарымен еркін алмасу мүмкіндігін қамтамасыз ету болып табылады.

Осы объектілерді тиімді стандартизациямен және жүйелерге, өнімдер мен технологияларға қойылатын талаптармен қамтамасыз ету үшін, 1989-шы жылы дербес комьютерлерге арналған сақтау картасын өндірушілердің Халықаралық ассоциациясы құрылды (Personal Computer Memory Card International Association, PCMCIA). Ассоциация мақсаты PC үшін сақтау картасына бүкіләлемдік стандарт енгізу және оған активті қолдау көрсетуге негізделді.

Сымсыз байланыс өндірісі өзінің ортақ ұлттық өзара қызмет ететін желілірді құрастыру мақсаттарын көздеген уақыттан бастап, арналық сыйымдылықтың жетіспеушілігін жеңілдету үшін аналогтық ұялы жүйелерді жаңа цифрлық технологиямен алмастыру жүріп жатты. Бұл ұялы компьютерлер мен смартфондарды кеңінен қолдануға мүмкіндік берді.

  

4 Сымсыз байланыстың теориялық концепциясы

 

4.1 Сымсыз байланыс жүйесінде радиотолқындардың таралуы

 

Сымсыз радиобайланыстың құрғақ жолды жүйелерінің типтік моделі мысалы, PCS немесе ұялы жүйелердің тарату желілері өздеріне базалық станцияның жоғары көтерілген антеннасы (немесе бірнеше антенналар) мен сызық  бойымен тура көрінетін (LOS) қысқа таралу аймағын қосады. Сонымен қатар қайташағылысуы бар көптеген трассалар (яғни тура көрінбейтін – NLOS) мен автокөлікте немесе жылжымалы және тасмалданатын радиостанцияның қабылдап-таратушы құрылғысында орнатылған бір немесе бірнеше жылжымалы антенналар да бар.

Көпшілік жағдайда, тура көрінетін аралықтағы базалық станциялардың антенналарының арасында немесе ену нүктелерінің арасында және жылжымалы радиостанция антенналарының арасында табиғи және жасанды кедергілердің әсерінен радиотолқындардың таралуы, аймақты толықтай қамтый алмауы орын алады (12 суретті қараңыз).

 

 

12 сурет – Радиотолқындардың таралу аумағы

Мұндай жағдайларда радиотарату трассасы кездейсоқ жағдайда өзгеретін таралу трассасы ретінде модельденуі мүмкін. Мысалда, (12 суретті қараңыз) базалық  станцияның  антеннасы  ең  үлкен ғимарат үстінде 70 м биіктікте орналасқан. Бос кеңістіктегі (does) тура таралуы бар LOS трассасы бірінші ғимарат пен базалық антенналар арасында созылып жатыр. Осының әсерінен d₀ тура трассасына өшулер енгізіледі. Алыста орналасқан төбелер (қыраттар) сигналдарды шағылыстырады. Шағылысып кідірілген сигналдар қабылдау кезінде тура трассаның әлсіреген сигналдар қуатына тең қуатқа ие болады.

Көптеген жағдайда радиотолқындардың таралуының бірнеше жолдары болады, ал бұл жағдай көпсәулелік таралу деп аталады. Таралу трассасы базалық құрылғы немесе қоршаған орта мен заттардың қозғалысынан болатын жылжымалы объекттердің ауысуы кезінде өзгереді.

Кішігірім ақырын орын ауыстырудың өзі, көпсәулелік таралу шарттарының уақыт бойынша өзгеруіне және қабылданатын сигналдың параметрлерінің өзгеруіне әкеп соқтырады. Мысалы, ұялы жүйе абоненті жоғары жылдамдықты автожолға жақын маңайдағы тұрақтағы автокөлікте орнатылсын деп болжайық.

Абонент салыстырмалы түрде қозғалыссыз болғанымен қоршаған ортаның бір бөлігі 100 км/сағ жылдамдықпен қозғалады. Автожолдағы автокөліктер радиосигналдарды “шағылыстырушылар” болып табылады. Егер тарату немесе қабылдау кезінде осы абонент сондай қозғалыста болса (мысалы, 100 км/сағ жылдамдықпен), онда кездейсоқ шағылысқан сигналдардың параметрлері үлкен жылдамдықпен өзгереді. Сигнал деңгейінің өзгеру жылдамдығы допплерлік шашырау деп жиі аталады.

Осындай жағдайда радиотолқындардың  таралуы үш жартылай дербес әсерлермен сипатталады: көпсәулелік таралудың әсерінен кідіру, көлеңкелеу (немесе экрандалу) және таралу кезіндегі шығындар. Көпсәулеліктің әсерінен кідіру (амплитуда жиіліктерінің өзгерістеріне тәуелсіз), допплерлік шашырау (уақыт бойынша іріктелген немесе уақыт бойынша өзгеретін, кездейсоқ фазалық шу) және уақытша шашырау (шағылысқан сигналдарды тарату трассасының ұзындығының уақыт бойынша өзгеруі, сигналдардың өздерінің уақытша өзгеруіне әкеп соқтырады) ораманың тынуы арқылы суреттеледі. Уақытша шашырау жиіліктік-іріктелген кідірулердің пайда болуына алып келеді. Бұл құбылыстар 13-ші суретте түсіндіріледі.

 

4.2 Ораманың тынуы

 

Орама тынуының негізгі қасиеттеріне нақтылы мысал келтіру үшін 14-ші суретке назар аударайық. Базалық станция ФМ және тұрақты орамалы s_Т(t) сигналын жібереді делік:

                                     ,                                            (1)

мұндағы  А – тұрақты;

                 – бұрыштық радиожиілік (РЖ);  

                 y_S(t) – модульдеуші фаза немесе модульдеуші жиіліктік жолағының сигналы деген атпен белгілі ақпараттың сигнал-жұқтырушы жиілігі.

 

 

 

13 сурет – Тынулардың құбылысы

 

Уақыт бойынша  өзгеретін «тарату ортасындағы» p(t)-ны былай елестетуге болады:

                                   ,                                                 (2)

мұндағы   r(t)– уақыт бойынша өзгеретін орама;

                  y_r(t) – тарату ортасындағы уақыт бойынша өзгеретін кездейсоқ фазалар.

Тарату ортасындағы кездейсоқ орама r(t) ұзақуақыттық немесе орташауақыттық деп бөлінуі мүмкін, тынығуды құрайтын m(t) немесе өрнекте келтірілген көпсәулелік әсерінен тез тынығуларға себебші қысқыуақытты құрайтын r₀(t)

                                  ,                                                    (3)

 

мұндағы r₀(t) 1-ге тең орташа мәнге ие.

 

 

 

14 сурет –Тынуы бар арнадағы уақыт бойынша өзгеретін орама

 

Егер базалық станция мен жылжымалы объектілер жылжымаса, бірақ қоршаған орта жылжитын болса (ал бұл іс жүзіндегі өте аз және баяу қозғалулар NLOS жүйесіндегі шағылу уақытындағы өзгерістерге алып келеді), онда t – кездейсоқ өзгеретін (3) өрнекті қолдануға болады. Егер жылжымалы объектілер v, м/с немесе км/сағ жылдамдығымен қозғалатын болса, онда базалық станция мен жылжымалы объектілер арасындағы тарату трассасының ұзындығы мынаған тең;

                                                 x=vt.                                                              (4)

Бұл жағдайда (3) өрнекті былай жазуымызға болады

                                                   r(x)=m(x)r₀(x).                                                      (5)

         Тұрақты орамалы жіберілген сигнал S_T(t) кездейсоқ тарату ортасындағы уақыт бойынша өзгеретін «беріліс функциясы» p(t)-ға көбейтіледі. Сонымен біз мультипликативті тыну моделін иемденеміз. Біз аддитивті модельді қолданғанымызды байқаймыз, мысалы геостационарлы жерсерігінде немесе коаксиалды кабельдік жүйелерде кездесетін орнатылған арналар үшін гаусстық ақ шуылдың аддитивтік моделі.

Қабылдағыш, таратқыш немесе қоршаған орта болмашы ғана жылжыса да, жылжу тиімділігі толқын ұзындықтарын бірнеше жүзге асырады. Мысалы, радиобайланыс жүйесіндегі 2 ГГц диапазонының толқын ұзындығы

Сонымен, егер қабылдағыш 1,5 см арақашықтыққа жылжыйтын болса, ол 1,5/15=0.1 толқын ұзындығына жылжыйды. Толқын ұзындықтарының бірнеше жүз емес, одан да көп қашықтыққа жылжуы орама флюктуациясына алып келеді. Бұл жағдай 14-ші суретте бейнеленген.

Флюктуациялық қабылданған сигнал орамасы релелік таратуларға ие, өйткені кiрiстiң кездейсоқ бағытымен келетiн жазық толқындарының саны жеткiлiктi және олардың арасында тура көзкөрелік трассасының (LOS) әдейі басыңқы құрамдас бөлігі жоқ болады. Релелік таратулар көбінесе сыртқы (ғимарат сыртындағы) құрлықты жылжымалы және ішкі (бөлме ішіндегі) радиобайланысты қолданатын  құрлықты жылжымалы  байланыс жүйелерінің арналары үшін жиі қолданатын функциясы болып табылады. Релелік таратулардың нақты математикалық модель болып табылатынын көптеген эксперименттік қортындылар көрсетті. 20 дБ немесе орама сигналдарының орташа-квадраттық мәнімен салыстырғанда шамамен уақыттың 1% аралығында өте терең тынулар болады; тынулар 30 дБ немесе одан да көп болғанда – уақыттың 0,1% аралығында; 40 дБ немесе одан да көп болғанда – уақыттың тек қана 0,01% аралығы. Ораманың тыну деңгейі мен ұзақтығының пайда болу ықтималдығы цифрлық және аналогтық радиобайланыс жүйелерінің сипаттамаларына айтарлықтай ықпал етеді.

 

4.3 Фазалар мен уақытша когеренттіліктің кездейсоқ өзгерулері

 

Уақытша ораманың өзгеруі салдарынан кездейсоқ тынуларға кездейсоқ фазалардың өзгерулері қосылады. Бұл фазалық өзгерулер кездейсоқ жиіліктік модуляциялардың (ЖМ) әсерінен шулардың пайда болуына алып келеді. Модульдеуші жиілік жолағындағы кездейсоқ ЖМ шудың спектрлік ені екі еселенген допплерлік шашыраудың максимал мәніне жуық немесе екі еселенген допплерлік жиіліктің максимал мәніне тең.

Максималды допплерлік жиілік

(6)

және

                                                        l = c / f .                                                 (7)

Сонымен,

,                                            (8)

мұндағы   с – жарықтың таралу жылдамдығы;

                   v – қоршаған ортаның жылжу жылдамдығы әсерінен жылжымалы объектінің жылжу жылдамдығы, м/с;

                   l – радиосигналдың  толқын ұзындығы, м;

        f – радиожиілік, Гц.

Мысал. 850 МГц жиiлiкте жылжымалы радиобайланыстың жүйесi үшiн Допплер құбылысы әсерінен, модульденетін жиілік жолағындағы максималды допплерлік шашыратуы мен кездейсоқ ЖМ шудың спектрліктік ені қандай, егер:

         а) қоршаған орта қозғалмайды, ал таратқыштардың қозғалу жылдамдығы 80 км/сағ?

         б) PCS жүйесінің таратқышы мен қабылдағышы ғимараттың ішінде қозғалмайды, бірақ қабылдағыштың жанынан 3 км/сағ жылдамдықпен адам өтіп бара жатыр?

         Мысалдың шешімі.

         а) v = 80 км/сағ кезіндегі допплерлік шашыратудың максималды мәнін (8) өрнектен алуға болады

Гц.

Модульденетін жиілік жолағындағы кездейсоқ ЖМ шудың спектрлік ені екі еселенген допплерлік шашыратудың максимал мәніне тең, яғни 126 Гц;

б) v = 3 км/сағ үшін

f_d = 63 × ( 3 / 80 ) = 2,36 Гц.

 

         Көпсәулелі тарату арнасы арқылы жалғыз синусоидалы тасымалдаушы өтетін, допплерлік шашырату қабылданған тасымалдаушының спектрлік енімен анықталады. Егер тасымалдаушы f₀ жиілігінде өтетін болса, онда f_d допплерлік шашырату әсерінен біз f₀ – f_d мен f₀ + f_d жиілік арасындағы спектрлік компонентері бар «әлемішті (размазанный)» спектр сигналын қабылдаймыз. Бұл белгілі іріктелген уақытша тыну құбылысын көпсәулелі радиотолқындардың таралу әсерінен кездейсоқ тынуы бар арнаның уақытша декорреляция құбылысы ретінде түсіндіруге болады.

         Когеренттік уақыт С_Т корреляция коэффициентінің орама мәні 0,9-дан кем емес аралықтағы уақыт интервалы ретінде анықталады. Бұл параметр максималды допплерлік жиілігіне кері пропорционалды болады және мына өрнекпен анықталады

                                                          .                                                       (9)

        

         4.4 Уақытша шашырау, көлеңкелеу және таралу кезіндегі шығындар

 

          Уақытша шашыраудың τ физикалық себебі 12-ші суретте көрсетіледі. Таралу трассасындағы тура көріну (LOS) d₀ аралығындағы таралу τ₀ уақыты бар сигнал биік ғимараттардың әсерінен қатты әлсіреген. LOS трассасындағы әлсіреген сигналдың қуаты – 121 дБм-ге тең деп болжайық. Жылжымалы объект сонымен бірге, d₁ + d₂, d₃ + d₄, d_k + d₁ тарассаларынан өтетін және басқада көптеген трассалардың (12 суретте көрсетілмеген) қайташағылған сигналдарын да қабылдайды. Егер ортақ аралық d₁+d₂ трассасымен қабылданған сигналдың қуаты – 119 дБм-ге тең деп болжасақ, онда түзу трассалы (әлсіреген LOS трассасы) және қайташағылған LOS трассасымен тең сигналдардың суретін аламыз. Бұл көрсетілген мысалда, егер d₁+d₂=36 км және d₀=1км болса, онда трассада бөгеулерге орын немесе уақытша шашыраулар болады,

мкс.

         Нақты жүйенің көбінесе жиі қолданылатын техникалық сипаттамаларына уақытша шашыраудың орташаквадраттық мәні, сонымен бірге уақытша шашыраудың максималды мәні жатады.

         Уақытша шашыраудың әсері жиіліктік-іріктелген тынулар болған кезде көрінеді. Бұл әсерлер демодульденген сигналдардың пішінінің өте қатты бұрмалануына алып келеді және жоғары жиілікті цифрлық радиобайланыс жүйесінің сипаттамасына бит бойынша (BER) ықтималдық қате ретінде шектеулерді қойады.

С_В когеренттік жолақ ені – бұл корреляция коэффициентінің орама мәні 0,9-дан кем емес аралықтағы тарату жиілігі. Бұл параметр уақытша шашыраудың орташаквадраттық мәніне (rms) кері пропорционалды болады және мына өрнекпен анықталады

                                                                                                             (10)

         Жоғарыда көрсетілгендей, трассадағы тынуларды ұзақуақыттық немесе орташауақыттық, қысқыуақыттық тынулар немесе көпсәулеліктің әсерінен болатын тез тынулар деп бөлуге болады.

         Көпсәулеліктің әсерінен болатын тез тынулар бірнеше жүздеген радиотолқын ұзындықтарының аралығында орташауақыттық тынулармен жойылады, сонымен бірге іріктелмеген көлеңкеленулер қалады. Көлеңкеленудің себебі негізінен құрлықты жылжымалы жүйесінде радиосигналдарды тарату трассасының бойындағы жердің бедері болып табылады.

         Бұл құбылыс релелік тыну параметрлерінің орташа мәнінің баяу өзгеруіне алып келеді. Дегенмен де көлеңкелену үшін лайықты математикалық модельдер жоқ, кәдімгі қалалық аудандарда 5-тен 12 дБ-ге дейінгі шашыраулар сай-қалыпты үлестірім болып танылады. Таралу кезіндегі шығындар – бұл сай-қалыпты көлеңкеленудің орташа мәні, сонымен бірге аймақ бойынша орташа деп те аталады (area average).

 

4.5 Жылжымалы объектілер үшін антенналарды күшейту негіздері

 

Тура трассадағы (LOS)  және тура емес көрінудегі (NLOS) радиотолқындардың таралуындағы энергетикалық шығынды есептеу түсінігін оңайлату үшін, қабылданған сигнал қуаты мен желі бюджетін кең бағытталған және бағытталған антенналар негізін елестетейік.

Тарату жолы радиожиіліктік (РЖ) қуат күшейткіші (ҚК) бар радиотаратқыш пен тарату антеннасын байланыстырады. Қабылдағышта антенна азшуылды күшейткіш кірісімен (АШК) байланысады. Күшейтіліп қабылданған сигнал төмен жиіліктік түрлендіргішке түсіп демодуляцияланады (15 суретті қараңыз). Қабылдап таратқыштың элементтері: таратушы радиожиіліктік қуат күшейткіші (ҚК), таратушы антенна, қабылдаушы антенна, РЖ секциясы және азшуылды күшейткіш (АШК). Ауыстырып қосқыш резервтеу немесе таратылған қабылдау режімін қамтамасыз ету үшін қызмет етеді. Портативті немесе автокөліктік қабылдау\таратқышында қабылдау мен тарату үшін бір ғана антенна қолданылады. Электромагнитті толқынды шағылыстыратын тартқыш антеннаны, таратқыш РЖ қуат күшейткіші қоздырады.

Изотропты антенна – бұл барлық бағытта қуатты теңдей шағылыстыратын шығынсыз идеалды антенна. Жылжымалы байланыста кең бағытталған антенналар өте көп қолданылады. Бұл қабылдап-таратушы антенналар идеалды изотропты антенналарға ұқсас келеді. Тартқыш антенналар ретінде екеуі де барлық бағытта сәулеленеді, ал қабылдағыш ретінде – барлық бағыттағы сигналдарды бірдей жақсы қабылдайды. Бұл антенналардың күшейту коэффициенті шамамен бірге тең G = 1 немесе 0 дБ.

 

 

15 сурет – Қабылдап-таратқыштың элементтері

Таратушы РЖ күшейткіші 15 және 16-шы суреттерде көрсетілгендей изотропты таратқыш антеннаға Р_T Вт қуатын береді деп болжайық. Сәулеленген қуат тығыздығы r, Вт/м² немесе антеннадан r қашықтықта өлшенген шығыстағы ағымның электромагниттік энергиясы мына өрнекпен анықталады:

.                                             (11)

Бағытталған антенна сәулеленген қуатты белгілі бір бағытқа топтайды. Бұндай антеннаның бағыттылығы былай анықталады

 

                        .                       (12)

 

Яғни, бұндай антеннаның белгілі бір бағыттылығын қолдану үшін нақты сәулеленген антеннаның қуатын білу қажет. Бұл қуат антеннаның өзіндегі шығынның әсерінен болатын, қабылдағыш пен таратқыштың сәйкес келетін нүктелеріндегі қуаттан ерекшеленеді.

16 сурет – Антеннаның  эквивалентті сұлбасы

 

Кең бағытталған таратқыш антеннадан r қашықтықтағы тиімді А апертурасы бар қабылдағыш антеннаның P_R, Вт, қуаты мына өрнекпен анықталады

.                                       (13)

Антеннаның G күшейту коэффициенті антеннаның апертурасы мен радиосигналдың толқын ұзындығына λ, м,  байланысты

                                      G=4pA/λ²,                                               (14)

мұндағы

λ=c/f.                                                  (15)

 

Идеалды кең бағытталған антеннаның күшейту коэффициенті G = 1 демек, (14) өрнектен мынаны аламыз

                                                    A=λ²/4p.                                            (16)

 

4.6 Радиотолқындардың таралу сипаттамасы

 

Бір-бірінен  r  метр қашықтықтағы  күшейту  коэффициенті  бірге  тең (G = 1) қабылдағыш пен кең бағытталған таратқыш антенналар үшін (11)-(16) өрнектер арқылы бос кеңістіктегі шығынның (немесе таралудағы шығын) өрнегін тауып алуға болады. Бұл өрнек мына түрге ие болады

.                                    (17)

Бір-бірінен r метр қашықтықтағы және таратқыш антеннаның күшейту коэффициенті бар екі антенна үшін

                                   GT=4pA/λ²,                                             (18)

және күшейту коэффициенті бар қабылдағыш антенна үшін

                                             GR=4pA/λ²,                                              (19)

бос кеңістікте таралу кезіндегі шығын үшін өрнек келесі түрді қабылдайды:

.                                 (20)

Таралу кезіндегі шығын үшін келесі өрнектерді аламыз (L_f, дБ):

          

,                              (21)

.       (22)

Күшейту коэффициенті 1-ге тең (яғни идеалды кең бағытталған антенна үшін) және бөгеусіз тура көріну аймағындағы (LOS) изотропты қабылдағыш пен таратқыш антенна үшін негізгі тарату шығыны мына өрнекпен анықталады

LB [дБ]=+27,56-20lg f [МГц]-20lg r [м]

           (23)

 

немесе мына өрнекпен

                                                                                                             

LB [дБ]=-32,44-20lg f [МГц]-20 lg r [км].               (24)

 

Тура көз жетерлік (LOS) аралығында тарату кезіндегі негізгі шығындар үшін бұл қатынастардан көріп тұрғанымыздай, қабылданатын қуаты әрбір қашықтықты еселеген сайын және әрбір радиожиіліктің мәнін еселеу кезінде 6 дБ-ге азаяды.

Сәулеленген қуаттың өлшем бірлігі ваттың метр квадратқа қатынасы болып табылады (Вт/м²). Әдетте таралу кезіндегі шығындар деци­беллмен (дБ) өлшенсе, онда қабылданған және таратылған қуат өлшем бірлігі ватт (Вт) немесе 1 мВт-қа (дБмВт немесе дБм) қатысты децибелл болады. Осы жиі қолданылатын бірліктер үшін есептеу коэффициенті мен қатынастарын анықтап көрейік.

Жобамен бізде бір немесе екі тербеткішті қабылдағыш антенна болсын делік. Берілген кернеу V, В/м, өрістің Е кернеулігімен мына қатынас арқылы байланысқан:

.                                                   (25)

Жүктеменің толық кедергісі R_L-ға алып келетін жүйеде келісілген шығысы бар Р_R, Вт/м²  максималды қуаты мынаған тең

.                                                  (26)

Эквивалентті антеннадағы  кернеу V-ға тең деп алынады. Антеннаның кірісіндегі толық кедергісі Z_a жүктеменің толық кедергісіне Z_L тең, ал R_L – Z_L жүктемесінің активті кедергісі. Олай болса, қабылданған қуат ваттың метр квадратқа қатынасымен өрнектеледі.

Жоғарыда келтірілген өрнектерден мынаны алуға болады

                                   .                           (27)

Децибеллмен өрнектелген 1 Вт-қа қатысты Р_R қуатын анықтаймыз

 

.

Жүктеменің   стандартты  кедергісі   үшін  R_L= 50  Ом  болса,  онда

10 lg[l/(4∙R_L)] = -23 дБ; демек

Р_R [дБВт]=10 lgE²[мкВ²]-10 lg(10⁶)²+10 lg(λ/p)² – 23 дБ.

Децибеллмен өрнектелген 1 Вт-қа қатысты Р_R қуатына арналған өрнек мынандай түрге ие болады

Р_R [дБм] = 10 IgЕ² [мкВ²] +10 Ig 1000 – 10 lg(10⁶)² +10 lg(l/p)² – 23 дБ;

Р_R[дБм]=Е[дБмкВ] - 113дБм + 10 lg(l/p)².           (28)

немесе  l = c/f қатынасы арқылы f радиожиілікке көшсек, мынаны аламыз

Р_R[дБм] = Е[дБмкВ] – 113 дБм + 10 lg (3×10⁸/fp)²  ;

Р_R[дБм] = Е[дБмкВ] + 46,6 дБм – 20 lg f [Гц];

Р_R[дБм] = Е[дБмкВ] + 46,6 дБм – 120 дБ – 20 lg f [МГц];

 

Р_R[дБм] = Е[дБмкВ] – 73,4 – 20 lg f [МГц].                          (29)

Мысал. f = 1,9 ГГц радиожиілігінде жұмыс жасайтын сымсыз байланыс жүйелері үшін децибеллмен өрнектелген 1 мкВт-қа қатысты қабылдау кезіндегі өлшенген өріс кернеулігінің және децибеллмен өрнектелген 1 мВт-қа қатысты қабылданған қуаттың арасындағы қатынасын табайық.

Мысалдың шешімі. (29) өрнегі бойынша

                            Р_R [дБм] = Е [дБмкВ] – 73,4 – 20 Ig f [МГц] =

                            = Е [дБмкВ] – 73,4 – 65,57 = Е [дБмкВ] – 139 дБ.                      (30)

 

4.7 Таралу кезіндегі шығындар

 

Құрғақжолды жылжымалы байланыстың ұялы жүйелері мен PCS жүйелерінің көбісі тура көріну  болмаған кезде (NLOS) радиотолқындарды тарату жағдайында  жұмыс жасайды. Антенналардың r арақашықтығы үлкеюіндегі 1/r² заңы бойынша (24) теңдеуден көріп тұрғанымыздай, тура көріну (LOS) аралығындағы жұмыс кезіндегі қабылдаушы қуат азаяды. Басқаша айтқанда, орташа шығын таралу кезінде n деңгейдегі арақашықтыққа пропорционалды өседі. Радиотолқынның  трассадағы бөгеусіз таралу кезіндегі тура көріну жүйесі үшін n дәрежесінің көрсеткіші 2-ге тең.

Тура көріну аймағынсыз радиотолқынның таралуындағы шығынды бағалау үшін эксперименттік мағлұматтар негізінде ортақ модель қолданылады. Бұл модель келесі теңдеумен анықталады:

                                           L(d) ~ L_В(d/d₀) ^–n.                                                                     (31)

Бұл жерде (L) таралу кезіндегі орташа шығын арақашықтықтың кейбір деңгейлеріне пропорционалды түрде өсетінін көрсетеді. Өрнекте ~ деп белгілеу пропорционалды деген мағына береді, ал сонымен қатар, келесідей белгілеулер қолданылған:

n –дәреже көрсеткіші, 3,5≤ n ≤5;

d – қабылдаушы және таратушы антенналардың арақашықтығы;

d₀ – эталонды арақашықтық немесе бірінші бөгетке дейінгі трасса кескінінің ұзындығы;

L_В – d₀-ға арналған LOS трассасында таралатын шығын ( (23) және (24) өрнектен);

L – NLOS және LOS аймағынан құралған араласқан трассалардың шығын қосындылары (таралу кезіндегі шығын).

Дәреже көрсеткіші таралу кезіндегі арақашықтықтың өсуімен шығынның қаншалықты тез көбейетінін көрсетеді.

Эталонды d₀ арақашықтық өзіне дейінгі аралықта, яғни d₀ нүктесі мен антеннаның арасында бос кеңістікте (кедергісіз) радиосигналдың таралу орны бар деп болжайды. Іс жүзінде d₀ мәні (бос кеңістікте радиосигналдың таралу орны бар трасса кескінінің ұзындығы) ғимарат ішінде 1-3 м диапазонында жатады.

Децибелл арқылы берілген L(d) таралу кезіндегі абсолютті орташа шығын таратқыштан  эталонды арақашықтықтағы L(d₀) нүктесіне дейінгі шығындар мен таралу кезіндегі (31) өрнекте көрсетілген қосымша шығындар арқылы анықталады. Демек,

L(d)=L(d₀) – 10n lg (d/d₀).                                 (32)

Эксперименталды нәтижелер көрсеткендей, тура көріну аймағынсыз (NLOS) ғимарат сыртындағы қозғалмалы ұялы байланыс жүйесі үшін 3,5≤n≤5, ал ғимарат ішіндегі байланыс үшін 2≤n≤4.

Мысал. Жылжымалы радиобайланыс жүйесіндегі 2,4-2,48 ГГц жиілік диапазонында жұмыс істейтін d₀ = 3 м және d = 22 м үшін абсолютті орташа шығынды есептейік. Дәреже көрсеткіші n = 3,5-ке тең деп алайық. Алғашқы үш метрді тура көріну (LOS) аймағындағы трасса ретінде, ал ары қарай NLOS трассасы бойынша таралады деп жобалайық.

Мысалдың шешімі. Бос кеңістікте d₀ = 3 м арақашықтадағы таралу шығыны үшін (23) өрнегін қолданамыз

L_В(d₀) = +27,56 – 20 lg 2480 МГц – 20 lg 3м =

= +27,56 – 67,89 – 9,54= –49,87 дБ » –50 дБ.

Қосымша арақашықтықтар d = 22 м – 3 м = 19 м.

Бұл n=3,5-ке тең тура көрінбейтін (NLOS) таралу трассасы. (24) өрнегінен  мынаны аламыз:

L(d) = – 50 дБ – 10 × 3,5 × lg (19/3) » –78 дБ.

Ұзындығы d = 22 м, араласқан LOS және NLOS трассасындағы толық орташа шығын f = 2,48 ГГц жиілігінде жұмыс істейтін жүйе үшін 78 дБ-ді құрайды.

Тура көріну аралығындағы бос кеңістікте радиотолқындардың таралуы кезінде қызмет көрсету мүмкіндігі болатын, байланыс қашықтығы немесе максималды арақашықтық үшін өрнек (20) қатынасынан алынады

                                       .                                           (33)

Мұндай жағдайда біз P_R = P_Rmin бит бойынша ықтималдық қателіктердің «шектік» немесе қабылдарлық мәніне алып келетін, тасушының минималды қуатын көрсетеді деп жобалаймыз. Алдын-ала өңдеуде және тарату кезіндегі кодтаусыз сөздік байланыс үшін «шектік немесе қабылдарлық сипаттамалары» ретінде әдетте BER=3×10^-2 жиі қолданылады. Тура көрінетін (LOS) радиобайланыс жүйелері үшін (33) өрнектен мынаны қортындылаймыз:

                         ,                          (34)

мұндағы d_max метрмен өлшенеді.

Тура көзжетерлік (NLOS) болмаған кезде таралудың жалпы жағдайы үшін бос кеңістікте таратқыш антенна мен жақын маңдағы бөгеттер арасындағы таралуға тән эталонды арақашықтық немесе «тұйық» аралық бар деп елестетейік. 12-ші суретте көрсетілгендей радиотолқындар d₀ бастапқы аймақтан тура көріну (LOS) жағдайында өтіп, ал содан кейін радиотолқындар шашырап NLOS жағдайында таралады.

LOS және NLOS құрамалы радиотрассасы үшін максималды қашықтық немесе байланыс қашықтығы мына теңдіктен алынады:

                                             ,                                          (35)

         мұндағы L_tot – құрамалы LOS және NLOS трасса үшін таралу кезіндегі шығын.

                                     ,                                              (36)

сонымен бірге L_tot екі түрлі шығынды иемденеді: тура көрінетін аймақтағы ( немесе ) және NLOS (L_NLOS) аймағындағы. Тура көрінетін аймақтағы шығын радиотолқындардың тек қана d₀ арақашықтығына дейін LOS жағдайында таралатындығын көрсету үшін   деп белгіленеді, ал қалған d арақашықтығындағы таралу NLOS жағдайында жүзеге асады. d₀ бізде d-ға қарағанда өте аз болғандықтан d – d₀ » d тең. Ал алдыңғы өрнектер бойынша біз мыныны аламыз:

                            .                                                    (37)

Бұл өрнек негізінде (31) өрнекпен сәйкес келеді. Мұнда байланыс қашықтығының ыңғайлы өрнегін алу үшін белгілеулер сәл өзгертілген.

Байланыс қашықтығының (максималды арақашықтық d_max) теңдігі келесі түрде жазылады

                                      ,                                                     (38)

                         ,                                  (39)

                          ,                                                (40)

                                ,                                               (41)

                                 .                                           (42)

Жүйенің күшейту коэффициенті көптеген параметрлерді біріктіретіндіктен, жүйелердің сипаттамаларын бағалауда радиобайланыс жүйелерін құрастырушылар үшін қызығушылық тудыратын пайдалы көрсеткіш болып табылады. Тек қана аппараттарда қолданатын жүйелердің күшейту коэффициенті қарапайым түрде – бұл таратқыштың шығыс қуаты мен қабылдағыштың шектік сезімталдығының арасындағы айырмашылық. Қабылдағыштың шектік сезімталдығы – бұл бит (BER) бойынша қателік ықтималдығының максималды мәні сияқты, сипаттаманың шектік дәрежесіне жету үшін қажет қабылданған минималды қуат. Жүйенің күшейту коэффциенті қалай болғанда да сыртқы фактордың аппаратураға әсерінен болатын шығыны мен күшейту коэффциенттерінің қосындысына тең болуы немесе одан асуы керек. Бұл математикалық түрде былай жазылады

             G_S = P_Т – C_min≥ F_М + |L_P|+ |L_F| +|L_B| – G_T – G_R ,                             (43)

мұндағы  G_S – жүйенің күшейту коэффициенті, дБ;

                  P_T – антеннаның  тармағындағы шығын мен басқа да антенналық жалғаудағы шығынның есебінен болатын, таратқыштың шығыс қуаты, дБм;

                  C_min = P_Rmin – қабылдаудың сапа көрсеткішінің минималды мәні үшін тасымалдаушының қабылдаған қуаты, дБ.

         Әдетте C_min, дБмВт, BER максималды мәні үшін анықталады. Жылжымалы жүйедегі телефонды байланыс желісі үшін бірнеше стандарттарға сәйкес шектік сипаттамасы ретінде BER=3×10^-2 қабылданады. Мәліметтерді тарату арналары үшін мұндай жүйелерде шектік мәні ретінде BER=10^-6 қолданылуы мүмкін. C_min шектік  сезімталдылық деп те аталады;

                  P_Rmin – жоғарыда анықталған;

                  L_F – антенналық фидердегі шығын;

L_B – тармақталу есебінен болатын шығын, яғни таратқыштар мен қабылдағыштардың бір желіге қосылу кезіндегі сүзгі мен циркулятордың толық шығыны;

G_Т, G_R – изотропты сәуле таратқыштарға қатысты таратқыш және қабылдағыш антеннаның күшейту коэффициенті (бірақ антеннаның күшейту коэффициенті жиілікке тәуелді болады, қарапайымдылық үшін өндірушілердің каталогында хабарланатын орталық жиілік диапазонына сәйкес келетін мәндерді айтады)

                   F_М – байланыс сенімділігінің көрсеткішін қамтамасыз ету үшін радиожелі жүйесінде тіркелген қажетті тыну қоры, дБ;

         Lp – тарату кезіндегі тура көріну аралығындағы немесе бос кеңістіктегі изотропты сәуле таратқыш арасындағы шығындар.

     L_Р = – 92,4 – 20lg d – 20lg f,                                   (44)

мұнда  d – трасса ұзындығы, км;

                       f – тасымалдаушы жиілік, ГГц;

 (44) теңдігі (23) және (24) теңдіктерге ұқсас, бірақ мұнда радиожиілік гигагерцпен анықталады.

Орташа шығынды жобалау үшін таралу кезіндегі жан-жақты нақты өлшеулерге негізделген эмпирикалық модельдер қолданылады. Трасса базалық станцияның антеннасынан жылжымалы объектінің антеннасына дейінгі аралықта созылады. Шығын үшін эксперименталды қисық таралу кезіндегі қабылданған сигналдың қуат деңгейін өлшеумен және жіберілген сигналдың қуатын азайтудан шығады. Мысалы, егер біз күшейту коэффициенті 1-ге тең, жіберілетін қуат +30 дБм-ге тең және кейбір жерлерде тасмалдаушының қабылданатын қуаты P_R = –105 дБм-ге тең кең бағытталған антенналарды алайық,  онда таралу кезіндегі шығындар

L_P = P_T – P_R  = +30 дБм – (–105 дБм) =135 дБм.              (45)

 P_Т және P_R өлшем бірліктері бірдей болғандықтан, L_Р  шығыны да децибеллде өлшенуі мүмкін.

Окомураның (Okomura) орындаған көптеген өлшеулері L_Р, дБ, таралу кезінде базалық станциялар мен жылжымалы объектілердің антенналарының күшейту коэффициенті 1-ге тең изотропты жағдайында (идеалды жан-жақты бағытталған) орташа шығын үшін эмпирикалық өрнектерді алуға мүмкіндік берді. Окомура жобалау әдісі деген атпен де белгілі, бұл өрнек келесі түрге ие болады

                    (46)

мұндағы r – базалық станция мен қозғалмалы станция антенналарының арасындағы арақашықтық, км.

Тасмалдаушының радиожиілігі f₀, МГц,  базалық станция антеннасының биіктігі h_d, м, және жылжымалы станция антеннасының биіктігі h_m, м, осыған сәйкес A, B, C және D шамасын келесі түрде шығаруға болады

 

(47)

мұнда  а(h_m) =[1,1∙lg(f₀) – 0,7]∙h_m – [1,56∙lg(f₀) – 0,8] – үлкен емес қалалар үшін;

  а(h_m) = 3,2[lg(11,75∙h_m)]² – 4,97 – ірі қалалар үшін.

Егер келесі шарт орындалса, онда (47) өрнекті қолдануға болады:

-         f₀: 150-ден 1500 МГц-ке дейін;

-         h_b: 30-дан 200 метрге дейін; диапазоны кеңеюі мүмкін (1,5-нан 400 метрге дейін);

-         h_m: 1-ден 10 метрге дейін;

-         r: 1 км-ден 20 км-ге дейін; диапазоны кеңеюі мүмкін  (2 метрден 80 км-ге дейін).

 

5 Компьютерлерге арналған сымсыз технологиялар

 

5.1 Ғаламторға сымсыз ену

 

Қазіргі кезде ғаламтор біздің өмірімізде телефон сияқты өте қажет және күнделікті әдетке айналып келеді. Қазір өмірді on-line жаңалықтарынсыз, ауа-райы және доллар курстарынсыз елестету мүмкін емес. Қазіргі заманауи адамдар негізгі ақпараттардың көбін интернет арқылы алады, сондықтан тораптарға келіп түсетін мәліметтердің  көлемі жыл сайын қарқынды өсуде. Қазігі кезде ғаламтордан ISO бейне дискілерін, Linux дистрибуттарын немесе цифрлы форматтағы фильмдерді жазып  алу таңқаларлықтай нәрсе емес.

Мәліметтер көлемдерінің өсуіне байланысты, өздерін тарататын арналардың өткізу мүмкіндігінің өсуін қажет ететіні айдан анық, бірақ бұл жерде өте үлкен қиындық туындайды. Дәстүрлі модемдік қосылулар мәліметтерді таратудың 50-60 Кбит/с максималды жылдамдығын ұсынып отыр. Ал іс жүзінде, әсіресе нашар телефондық желілерде, кіші қалаларда және т.б. жерлерде бұл жылдамдық өте аз. Ғаламтор арқылы мәліметтерді тарату жылдамдығы әліде болса төмен болып келеді, ал тұтынушылардың мұқтаждықтарының  қарқынды  өсуі салдарынан үлкен қиындық туындап отыр – ол мәліметтерді тарату арнасының барлық жүйеде тарылып бара жатқандығы.

Бұл  мәселені шешу үшін ғаламторға сымсыз енуді қолдануға болады (17 суретті қараңыз). Тұтынушы ең жақын базалық станцияға үнемі қосылуды қамтамасыз ететін правайдермен радиоарна арқылы қосылады (яғни телефондық желінің орнына ғаламтор торабына ену нүктесі болып табылатын, ұялы байланыспен қамтамасыз ететін абоненттік құрылғы мен кішігірім қабылдап-тарататын антенна қолданылады).

 

 

 

17 сурет – Ғаламторға сымсыз қосылу сұлбасы

 

5.2 Жерсерігі арқылы ғаламторға ассиметриялы түрінде ену

 

Суретті толықтыру үшін айта кететін жайт, жерсерігі арқылы жұмыс істеудің екі сұлбасы бар – олар симметриялы және ассиметриялы. Бірінші жағдайда клиент жерсерігіне сұранысты жіберіп және жерсерігінен мәліметтерді қабылдауды жүзеге асырады. Бірақ бұл шешімнің клиенттік құрылғылар бөлігі бойынша да және қызмет көрсетудің бағасы жағынанда өте қымбатқа түсетінін аңғару қиын емес, бұл шешім негізінен оны қолданудың жалғыз мүмкіндігі болған жағдайда немесе сымды байланыс пен радиоарналарды қолданғанға қарағанда арзан болған кезде (мысалы, инфрақұрылымы дамымаған қиын және қашық жердегі аудандарда) ғана қолданылады.

Екінші жағдайда (18 суретті қараңыз) жерсерігінен тек қана ақпараттарды қабылдау ғана жүзеге асырылады, ал сол уақытта сұраныстарды тарату жерлік байланыс арналары арқылы мысалы, ғаламтор провайдері арқылы жүзеге асады. Бұл өте арзан шешім екені көрініп тұр – мәліметтерді тарататын өте қымбат жерсеріктік құрылғыларының қажеті жоқ, қабылдау үшін DVB картамен бірікткрілген стандартты «тарелканы», ал шығатын сұраныстарды тарату үшін жай модемдерді қолдануға болады. DVB карта (Digital Video Broadcast – цифрлық видео тарату) қабылдаушы антенндан келіп түскен жерсеріктік цифрлық сигналдарды өңдейтін ISA немесе PCI картасын елестетеді.

 

18 сурет – Жүйенің жұмыс істеу сұлбасы

 

Алдын-ала есептеулер бойынша ғаламтормен жұмыс жасау кезіндегі тұтынушылардың шығыс трафик көлемі, кіріс трафик көлемімен салыстырғанда он есе аз. Шындығында да, сіздер ақпараттарды ғаламторға жібермейсіздер негізінен көбінесе көшіріп аласыздар. Сондықтан көп жағдайда, ғаламтормен жұмыс жасаған кезде сіздерден торапқа көлемі онша үлкен емес, басқарушы ақпарат қана жіберіледі. Шығыс трафигін жерлік арна бойынша, ал кірісті жерсерігі бойынша бағыттасақ, жүктеу жылдамдығы бойынша біз он есе ұтамыз. Іс жүзінде жерсерігінен ақпарат алу жылдамдығы 400 Кбит/с-ке жетеді, ал жекелеген жағдайларда (ShoutcastStream, DigitalDownload режімінде) – 2,5 Мбит/с.

Сөйтіп құрылғыға жұмсалатын бастапқы болар-болмас шығындардың нәтижесінде, тұтынушы уақыт бойынша да және көлем бойынша да шектеулері жоқ  жоғары жылдамдықпен  Internet торабына енуге қол жеткізе алады.

Мысал ретінде EuropeOnline жүйесін қарастырайық. Сигналды трансляциялау «ASTRA 19.2 East» жерсерігі арқылы іске асады. Қабылдау үшін программамен қамтамасыз етілген қабылдаушы антеннадан және DVB картадан тұратын, құрылғының стандартты жиынтығы қажет.

 EOL жұмысы прокси-сервердің жұмыс істеу қағидасына негізделген. Тұтынушы локалды провайдермен қосылулар арқылы Еуропада орналасқан, прокси-серверге сұраныс жібереді. Прокси-сервер шлюз қағидасы бойынша жұмыс істейді. Оған келіп жатқан барлық сұраныстарға жауаптар  DVB-форматында жинақталады да жерсерігіне трансляцияланады, жерсерігінен қабылдаушы антеннаға, содан ары қарай тұтынушы компьютерінде орналасқан, DVB-картаға барады. Оның жылдамдығы көптеген сыртқы факторларға тәуелді және орташа жылдамдығы 80-120 Кбит/с-ты құрайды. Прокси-сервер ғаламторға өткізу мүмкіндігі 620 Мбит/с-ке тең арна арқылы қосылған.

OnLine режімінде мәліметтерді қабылдаудың жылдамдығы шығыс серверіндегі Еуропаның сыртқы арнасының сипаттамасына және EOL прокси-серверінің жүктеу деңгейіне тәуелді. Қазіргі таңда EOL серверінде мәліметтерді тарату жылдамдығының  шектулігінің деңгейі абонентке шаққанда 360...380 Кбит/с.

EOL жүйесі тұтынушыларға мынандай қызметтерді көрсетеді: Web-surfing (HTTP), FTP, тікелей трансляция (ShoutcastStream), DigitalDownload (алдын-ала тапсырыс берілген файлды автаномды режімде жеткізу).

Жүйеге қосылу үшін локалды Internet-провайдері бар (DialUp, ISDN, радиолинк, FrameRelay, LAN және т.б.) байланыстардың кез-келген арналарын қолдануға болады.

Әсіресе локалды қосылулар болмаған кезде, алдын-ала тапсырыс берілген файлды 2,5 Мбит/с жылдамдықпен алуға мүмкіндік беретін Digital Download  сервисін атап айтуға болады. Бұл жарты сағаттық фильмдерді немесе CD бейнелерін еш кедергісіз жазуға мүмкіндік береді. Digital Download кітапханасы әртүрлі 3000 бейнелі файлдарды сақтайды (әуен, видео, программалық қамтамасыз ету, ойындар, сызбалар, суреттер және т.б.). Егер де өзіңізге қажетті файл кітапханада жоқ болса, онда оған тапсырыс беруге болады. Ол үшін File Fetch программасына (http://www.eontools.de/ -ге рұқсат алу) сізді қызықтырытын HTTP немесе FTP жолын көрсетсеңіз жеткілікті. Бұл программа сіздің қызықтырған файлдарыңызды EON серверіне жазады, оны жүктеуге дайындайды және үш күн көлемінде сақтайды. Бір тапсырыс үшін резервтелген максималды сыйымдылық 700 Мб-ты құрайды. Бұл жұмыс прокси-сервер арқылы болғандықтан тұтынушының IP-адресін талап ететіндерге барлық қызметтер рұқсат етілмейді. Әсіресе IP-телефония қолжетімсіз болса, POP3 хаттамасына поштаны қабылдау мүмкіндігі болмайды. Сонымен бірге бір сағаттық максималды жүктеу болған жағдайда сервер тұтынушының көптеген сұраныстарын көтере алмайды. Сыртқы арналар бойынша EOL мүмкіндіктері теңсіз мәнде болады. Кейбір бағыттар жақсы түрде түрленбейді. Сонымен қатар сол немесе басқа да сайттағы жүктеудің жылдамдығы сұраныстағы сервердің өзінің мүмкіндіктеріне жоғары дәрежеде тәуелді болады. Мысалы, егер сіз Қазақстандық серверде орналасқан , Еуропада «тар» арнасы бар ресурсты қолданғыңыз келсе, онда осы ресурстың жүктеу жылдамдығы Қазақстандық сервердің Еуропадағы арнасының енімен анықталады. Сізге жерсерігі арқылы шығу үшін осы ресурстағы ақпараттар Люксембургте орналасқан, EOL прокси-сервері арқылы өтуі керек.

Бұл жүйенің жақсы жағы:

-         мәліметтерді алудағы жоғары жылдамдық;

-         кіріс трафик көлемінің шектеусіздігі;

-         айлық қызметтің төменгі бағасы, яғни $25-дан көп болмауы. Айта кететін факт жүйені локалды желі құрамында қолдануға болады, мұндай жағдайда айлық шығындар бір тұтынушыға шаққанда өте аз болады;

-         жерсеріктік телеарналарды көру мүмкіндіктері.

Кемшілігі:

-         құрылғыға кететін алғашқы шығындардың жоғары болуы;

-         жергілікті ғаламтор-провайдермен міндетті түрде қосылуы;

-         тұтынушының нақты IP адресін қажет ететін,  яғни  POP3, IP-телефония және т.б. кейбір қызметтерге қолжетімсіздігі (EOL үшін).

 

5.3 HIPERLAN стандарты

 

HIPERLAN/2 стандартымен жұмыс істемес бұрын портативті құрылғының желісі үшін ETSI-де HIPERLAN/1 стандарты шықты. Қақтығыстарды болдырмайтын (СА) кездейсоқ енулермен (CSMA) шиналық типтегі локалды желілердің класынан алынған, көптеген енулердің құрылымы мен таратудың асинхронды режімін пайдалану бұл стандарттың негізгі мазмұны болған. CSMA/CA құрылымын пайдалану арқылы уақыттың бір аралығында ақпараттарды таратуға талпыныс жасайтын белсенді тұтынушылар арасында, радиоарнаның өткізу мүмкіндігін бөлуге қол жекізілді.

ETSI-де  HIPERLAN/2 стандарты өңделіп жатқан кезде, американдық электротехника және электроника институтының  (IEEE) инженерлері жоғарғыжылдамдықты қолдану үшін өздерінің IEEE 802.11 стандартын кеңейту мақсатында, АҚШ Ұлттық ақпараттық инфрақұрылымының лицензиясыз диапазонының физикалық деңгейі үшін спецификацияларды жасауды бастады. Нәтижесінде ISM (2,4 ГГц) диапазоны үшін де, МАС ортасында да сол ену хаттамасын қолдану қарастырылған IEEE 802.11а стандарты ұсынылды. IEEE 802.11а стандартының HIPERLAN/2-ден айырмашылығы, ол негізгі жұмыс режімі ретінде асинхронды мәліметтерді таратуды қолдану үшін пайдаланылады.

HIPERLAN/2 стандарты тұтынушыларға мобилдік шектеулермен жүктелген аймақтарда ақпараттарды таратудың жоғарғы жылдамдығын пайдалану мүмкіндігін беру арқылы, сымсыз енудің заманауи жүйелерін толықтырады. Мұндай стандарттардың  қолдану ортасына – офистер, тұрғын үйлер, көрмелік залдар, әуежайлар, вокзалдар және т.б. жатады. Бұл стандарттан Bluetooth1 технологиясының айырмашылығы, Bluetooth1 негізінен дербес желі аралығында жеке құрылғылар арасындағы байланыстарды орнату үшін қолданылады.

HIPERLAN/2 стандартында терминалдардың мобилділігі 10 м/с-қа дейінгі қозғалу жылдамдығына ие. Бұдан басқа онда әртүрлі бөгеуілдері бар орталарда басқару мүмкіндіктері қарастырылған. Бұл мыналардың есебінен жүреді:

-         сигнал-шуыл қатынасының аз кезінде радиотаратудың буындарын қолдау;

-         қызмет сапасын қолдау.

HIPERLAN/2 стандартында радиоинтерфейс негізінде арналардың уақытша бөлінуі бар көптік енулермен (TDMA) және арналардың уақытша бөлінуі (TDD) бар дуплекстік режім жатыр. Базасында  кеңсеге және үйге арналған әртүрлі мультимедиа ұсыныстары 54 Мбит/с-қа дейінгі тарату жылдамдығына ие болғандықтан, HIPERLAN/2 стандарты өзін ыңғайлы платформа ретінде көрсетеді. Кеңселік мобилді терминал мәліметтерді тіркелген корпоративті инфрақұрылымды желілер бойынша немесе ортақ қолданыстағы желілер бойынша қабылдайды. Желідегі мобилді терминалдар үшін сапалы қызметтен басқа, терминалдардың бір желіден басқа желіге мысалы, локалды желіден ғаламдық желіге өту немесе корпаративті желіден ортақ қолданыстағы желілерге өту кезіндегі мобилдік административті басқару қызметтерін де және қорғалған тарату қызметтерін де қолдауы мүмкін. Үй жағдайында ең төменгі бағадағы тұтынушылардың сымсыз сандық құрылғыларының өзара тиімді  әрекеттесулері де бұл стандартқа сай келеді.

HIPERLAN/2 жүйесі әрекеттерінде арнайы желілік функциялары бар ұялы байланыс желілерінің топологиясына сүйенеді. HIPERLAN/2 жүйесінде жұмыс істеудің екі базалық режімі қарастырылған: орталықтандырылған (СМ) және тікелей (DM).

Орталықтандырылған режім ену нүктелерінің анықталған географиялық аймақтары үшін әрбір ұяшықты басқару ортақ желілермен жүзеге асатын,  ұялы байланыс желілерінің топологиясына негізделген. Бұл режімде мобилдік терминалдар ену нүктесі арқылы негізгі желімен немесе бір бірімен өзара әрекеттеседі. Орталықтандырылған режім негізінен қамту аймағы ұяшық шегінен асып кеткен жағдайларда, ғимарат ішіндегі және сыртындағы бизнес-ұсыныстары үшін қолданылады.

Тікелей жұмыс істеу режімі қызмет көрсету облысы толығымен радиотарату желісінің бір ұяшығымен жабылатын, арнайы желілік топологияның жеке тұрғын үй секторлары немесе жағдайлары үшін арналған. Осы режімде желідегі бір ұяшықпен жабылған мобилдік терминалдар, бір бірімен тікелей мәлімет алмаса алады. Мобилдік терминалдар үшін бөлінген радиотарату ресурстарын ену нүктесі басқарады.

Конвергенция деңгейінде (CL) екі негізгі функциялар қарастырылған: DLC деңгейімен ұсынылған қызметтерге сұраныстарды өте жоғарғы деңгейде бейімдеу және тіркелген деңгейден жоғары етіп хаттамалардың пакеттерін түрлендіру немесе DLC деңгейінің хаттамаларында қолданылатын, тіркелген ұзындықтар (SDU) қызметінің мәліметтер блогындағы айнымалы ұзындықтарды түрлендіру.

Конвергенция деңгейінің екі түрі болуы мүмкін:

-         ұяшық базасындағы конвергенция деңгейі, онда пакеттердің тіркелген ұзындықтары мен неғұрлым жоғары деңгейде хаттамалардың элементтері өңделеді, мысалы, АТМ базасындағы тірек желісі;

-         пакет базасындағы конвергенция деңгейі, онда пакеттердің айнымалы ұзындықтары мен неғұрлым жоғары деңгейде хаттамалардың элементтері өңделеді, мысалы, Ethernet желісі.

Көрсетілетін қызметтерге сай бейімделу үшін Ethernet, IEEE 1394, PPP және әмбебап жылжымалы байланыс (UMTS) конвергенциялар  қызметтерінің (SSCS) жеке деңгейшелері анықталған.

Толтыру функциясы, сегментациялар және көрсетілетін қызметтердің тіркелген ұзындығымен мәліметтер блогын DLC деңгейінде құрастыру, PHY және DLC деңгейлерінің функцияларын тіректік желілердің түріне тәуелсіз стандарттауға және іске асыруға жағдай туғызатын басты мүмкіндік болып табылады. Пайдалы ақпараттарды тарату үшін DLC деңгейінің мәліметтер блогы өзін «ұзақ» тасымалданатын арнаның (LCH) хаттама (PDU) мәліметтерінің блогы ретінде көрсетеді. Хабарламаны басқару үшін PDU блогының «қысқа» тасымалданатын арнасы (SCH) қолданылады.

DLC деңгейі радиобуынды басқару деңгейшесінен (RLC), қателерден қорғайтын хаттамалардан (ЕС) және МАС хаттамаларынан тұрады.

RLC деңгейінде үш негізгі басқару функциялары орындалады.

Аутентификациялар процедурасын ассоциативті басқару функциясы, кілттік шифрлау жүйесін административтік басқару, ассоциативті байланыс және оның жойылуы, сонымен қатар шифрлауға арналған кездейсоқ тізбектелген генерациялар.

Мобилдік терминалдың дайындығын сонымен бірге энергияқорын анықтауды, жиілік арналарын динамикалық таңдауды, енуді басқаруды жүзеге асыратын, радиохабар ресурстарын (RRC) басқару функциясы.

Көпадресті немесе адрессіз хабарламалар (көпшілікке кең таралатын хабарламалар) ретінде тұтынушыларды қосылулардан ажырататын және оларды орнатуды орындайтын DLC деңгейіне тұтынушыларды қосуды басқаратын функция.

RLC деңгейшесі толығымен басқару жазықтығында ену нүктесі мен мобилдік терминал арасында мәліметтерді алмасу үшін арналған. Мысалы, мобилдік терминал RLC сигнализация құралдарының көмегімен ену нүктесінде ассоциативті байланысты қалыптастырсын делік. Ассоциативті байланысты орнату процедурасын аяқтағаннан кейін, мобилдік терминал радиоарнаны басқарушылардан мәліметтерді тарату үшін арна бөліп беруін сұрауына болады. Мұндай мәліметтерді тарату радиоарнасы HIPERLAN/2 спецификацияларында DLC деңгейін қосу ретінде қарастырылады. Ену нүктесі жеке сапалы қызмет (QoS)  параметрлер жиынтығын қолдайтын әрқайсысы үшін мобилдік терминал бірнеше DLC қосылуларын сұрай алады. Сонымен бірге қосылуларды орнату ену нүктесінде радиоресурсты тез арада бөлуге міндетті емес, бірақ мобилдік терминал DLC деңгейінде қосылу талабына сай келетін, бірегей DLC адресін алады.

Көрсетілетін қызмет түрлеріне қолдау көсету үшін қателіктерден қорғайтын жұмыс режімі анықталған, олар:

-         расталған режім, мұнда таратулардың сенімділігіне кепілдік беру үшін және байланыстардың сапасын жоғарлату үшін қабылдауларды растау кері арна арқылы қаралады. Расталған режім таңдап алынған (SR) қайталаудың (ARQ) автоматты сұраныс процедурасында базаланады;

-         қайталау режімі, мұнда салыстырмалы сенімді таратулар үшін DLC PDU (LCH PDU) хаттамаларының мәліметтер блогын кері арнасыз қайталап тарату қарастырылған. Таратқыш PDU блоктарын өз бетінше қайталап жібере алады. PDU блоктарын қайталап жіберу қателіксіз ақпараттарды қабылдауды арттыруға мүмкіндік береді. Сонымен бірге, қабылдағыш тек реттік нөмері «терезеде» – берілген диапазон аралығында жататын, PDU блоктарын ғана қатесіз деп «мойындайды». Қайталау режімі адрессіз (көпшілікке кең таралатын хабарламалар) мәліметтерді тарату үшін қолданылады;

-         расталмаған режім, бұл қатесі бар блоктарды қайта таратпайтын кідірістермен және төменгі деңгейлі сенімділіктермен байланыс жасауға мүмкіндік береді.

Нақты құрылғының мәліметтерді адрестік таратулары расталған және расталмаған режімдерді қолдану арқылы жүзеге асады. Кең таралатын (broadcast)  мәліметтерді тарату режімі қайталау немесе расталмаған режімдері арқылы жүзеге асады. Көпадресті тарату режімі (multicast) нақты құрылғылармен байланысулары бар мультиплексирленген немесе расталмаған режімдерінде жүзеге асуы мүмкін.

Мәліметтерді тарату үшін кадрдың базалық бөлігінің ұзақтығы радиоинтерфейсте тіркелген, ол 2 мс-қа тең. Кадр сонымен бірге, басқару аймақтарынан тұрады, яғни: адресіз таратудан, кадр құрылымынан, кері арнасынан, тура және кері бағыттарда мәліметтерді таратудан және де кездейсоқ енулерден. Тура бағытта тарату процессінде әр кадр қосымша тура бағытта тарататын басқару аймағын ұстайды. Адрессіз таратудағы басқару аймағы әрқашан тіркелген ұзындыққа ие болса, ал сол уақытта басқа аймақтардың ұзындықтары өтіп жатқан трафиктердің сипаттамаларына динамикалық түрде бейімделеді.

Адрессіз мәліметтерді тарату (BCH) аймағындағы ақпарат әрбір кадрдағы МАС-қа жіберіледі және негізінен радиохабарлама ресурстарын басқаруды қолдауға мүмкіндік береді. Кадр арнасының аймағы (FCH) берілген МАС кадрының аралығында, ресурстардың тағайындалуының дәл сипттамасын алады. Кері байланысы бар (АСН) ену арнасының аймағы кездейсоқ ену кезіндегі алдыңғы әрекеттер туралы ақпараттарды тасымалдайды. Тура және кері бағыттағы жүктеме туралы ақпарат аймағы мобилдік терминалға жүктеу немесе мобилдік терминалдан жүктеу туралы мәліметтерді қамтиды. Мобилдік терминалдан немесе мобилдік терминалға қосылулардың бірнеше трафигі әрбір қосылуларға мәліметтер үшін ұзындығы 54 октетке тең LCH аймағы және басқару хабарламалары үшін ұзындығы 9 октетке тең SCH аймағы тиесілі болатын, PDU блогының бір тізбегінде мультиплексирленуі мүмкін.

HIPERLAN/2 стандартында радиохабарлама кезінде кедергілерді азайтып және ресурстардың қолданылуын жақсарту мақсатында, көптербеткішті антеннамен жұмыс істеу қарастырылған. HIPERLAN/2 МАС хаттамасы мен кадр құрылымы үшін тербеткіш саны 8-ге дейінгі   көптербеткішті антеннамен жұмыс істеуді қолдайды.

Мобилдік терминалда белгілі бір DLC қосылулары бойынша тарататын мәліметтер бар болса, ең алдымен одан  ену нүктесіне өткізу қабілеті бар ресурсқа (RR) сұраныс жіберілуі керек. Бұл сұраныс мобилдік терминалда нақты DLC қосылуы бойынша таралуды күтіп жатқан, LCH PDU блоктарының саны туралы мәліметтерді сақтайды. RR хабарламасын жіберу үшін мобилдік терминал, уақыттық аралыққа бөлу жүйесінің көмегімен пайдалы ақпараттарды тарату үшін уақыт аралығының әртүрлі сандарын пайдалануы мүмкін. Қақтығыстар пайда болған жағдайда мобилдік терминал бұл туралы ақпаратты МАС-тың келесі кадры АСН аймағынан ала алады. Бұдан кейін мобилдік терминал енудің уақыт аралығының кездейсоқ санының мәнін «тастайды» (сброс).

Ену нүктесіне ресурстартың сұранысын жібергенннен кейін мобилдік терминал, алдын-ала жоспарланған тура және кері бағыттағы тарату мүмкіндіктері бар режімге өтеді. Ресурстарды жоспарлау ену нүктесінде орындалады. Тарату үшін PDU блоктарының бар, жоқтығы туралы ақпараттарды алу мақсатында, уақыт өте келе ену нүктесінен ұялы терминалға сұраныс жүргізіледі. Осыған ұқсас, RCH арқылы жіберілген ресурс сұраныстарының жағдайы туралы мобилдік терминалдан да ақпараттар жіберілуі мүмкін.

HIPERLAN/2 стандартында радиотарату желілерінің бір қатар функцияларын қолдау үшін арналған өлшеулер мен сигнализация процедуралары анықталған, мысалы, жиіліктік арнаны динамикалық түрде таңдау, топ деңгейіне бейімделу, енуді басқаратын таратулар, көптербеткішті антенналармен жұмыс жасау және энергетикалық сипаттамаларын басқарулар. Сонымен бірге, алгаритмдерді құрылғыларды шығырушылардың өздері өңдейді. Радиотарату желілерінің функциялары әртүрлі жағдайлар үшін, толығымен қамтылған және мәліметтерді жоғарғы жылдамдықта таратумен HIPERLAN/2 жүйесінің ұяшығын кеңейтуге мүмкіндік береді. Жүйе әрбір ену нүктесімен байланыс үшін автоматты түрде жиілік белгілейді, сонымен бірге жиілікті динмикалық түрде таңдау (DFS) әртүрлі операторлардың бірге бір жолақты пайдалануларына мүмкіндік береді. Жиілікті таңдау ену нүктесінде және осы ену нүктесімен өзара әрекеттесетін мобилдік терминалында орындалатын интерференцияларды өлшеу процедураларында негізделінеді.

Радиотарату буынының сапасы параметрлері уақыт бойынша өзгеретін, сигналдың тарату ортасына және көрші радиоұяшықтың жүктемесіне тәуелді болады. Осындай жағдайда жұмыс істеу үшін, код жылдамдығы мен модуляция сұлбасы радиоарнаның сапасын өлшеу негізінде таңдалынатын физикалық деңгейде буынның бейімделу сұлбасы қолданылыды. Буынның бейімделуі кері бағытта да және тура бағытта да қолданылады. Буынның сапалылығы ену нүктесінде және ену бағытындағы FCH индикаторы көмегімен өлшенеді және кірістегі байланыс үшін, мобилдік терминалға физикалық деңгейде қандай режім қолданылуы керек екенін көрсетеді. Осыған ұқсас мобилдік терминалда буынның сапасы, ену нүктесіне келіп түсетін ресурстың әрбір сұранысында, мобилдік терминал үшін физикалық деңгейде, шығатын байланыстар режімі ұсынылуының нәтежиесінде шығатын бағыттарда өлшенеді. Кіріс және шығыс байланыстары үшін физикалық деңгейдегі ену нүктесінде режімді таңдау жүргізіледі.

 Таратқыштың энергетикалық сипаттамаларын бақылау мобилдік терминалда (шығатын байланыс) және ену нүктесінде (кіретін байланыс) жүргізіледі. Бұндай бақылау түрі мобилдік терминалда негізінен ену нүктесіндегі қабылдағыштың конструкциясын жеңілдету үшін қолданылады. Себебі бұл күшейту коэффицентін автоматты бақылауды жүзеге асырудың қажеттілігінен құтылуға мүмкіндік береді. Ену нүктесіне энергетикалық сипаттамаларды бақылау енгізіледі, бұл біріншіден, бірдей жиілік диапазонында жұмыс істейтін, басқа жүйелермен электромагниттік сәйкестілігін анықтау мақсатында болады.

HIPERLAN/2 жүйесінде қызмет көрсету сапасы таратулар жүріп жатқан ену нүктесіндегі әртүрлі тарату ресурстарын анықтау және соларды басқару мүмкіндіктері арқылы қолдау табады. Ену нүктесінде өзіне сәйкес келетін қорғау режімімен (расталған, расталмаған немесе қайталанған) қоса хаттамалардың параметрлеріне (мысалы, ARQ «терезесінің» өлшемі, қайталап тарату саны, баптауға (настройка)) таңдау жүргізіледі. Бұдан басқа ену нүктесінде өтіп жатқан МАС кадрына жіберілуі керек, пайдалы ақпараттардың көлемі мен МАС деңгейіндегі сигнализация ақпараттарының көлемі анықталады. Мысалы, мәліметтердің бар, жоқтығы туралы мобилдік терминалдың сұранысын ену нүктелеріне тарату үшін, терминалға аздаған кідірісті енуі бар радиотарату ресурсы ұсынылады. Сұраныс механизмі нақты уақыт режімінде көрсетілетін қызметтерге тез қол жеткізуді қамтамасыз етеді. Қызмет көрсету сапасын қолдау, қосымша өзіне мына функцияларды қосады: буынның бейімделу функциялары мен жүйенің ішкі функциялары.

HIPERLAN/2 физикалық деңгейлеріне жіберілетін мәліметтер блогы ұзындығы айнымалы пакеттерді елестетеді. Әрбір пакет преамбулалар мен мәліметтер өрісінен тұрады. Ал мәліметтер өрісі өз кезегінде мобилдік терминалдардан қабылданатын және  таралатын SCH тізбегінен және LCH PDU блоктарынан тұрады.

HIPERLAN/2 үшін модуляция сұлбасы ретінде күрделі бөгеттік жағдайлары бар радиоарналарды жақсы бөгеуілге тұрақтылықпен қамтамасыз етуге мүмкіндік беретін, ортогоналды жиіліктік бөлінулермен (OFDM) мультиплексирлеу таңдалынған болатын. Мұндай радиоарналарда ақпараттарды тарату жылдамдығы 25 Мбит/с-тан жоғары болған кезде, бір тасымалдаушыны пайдаланғанға қарағанда, когерентті OFDM-нің бөгеуілге тұрақтылық сипаттамасы орта есеппен 2-3 дБ-ге жақсы. OFDM-нің кемшілігі үлкен қарбалас-фактор болып табылады, ол HIPERLAN/2 стандартында бір тасымалдаушы кезіндегіге қарағанда 2-3 дБ-ге көбірек.

Стандартты радиоарна ретінде жиілік жолағы 20 МГц болатын арна таңдалынған. Бұл стандартты арна OFDM – символын қалыптастыратын, модуляторда кері жылдам түрленетін 64-нүктелі Фурье алгаритмін (IFFT) қолдану мүмкіндігі үшін 64 тасымалдаушыға бөлінеді. Сонымен бірге тасымалдаушылар 20/64=0.3125 МГц арқылы өтеді. Көрші арналардың минималды әсерлерінен 64 тасымалдаушылардың нақты 52-сі ғана пайдаланылады: ақпараттарды тарату үшін 48-і және когерентті демодуляцияны басқару үшін 4 пилот-сигнал қолданылады.

Звеноның бейімделу кезіндегі таңдалынып алынған модуляция сұлбалары мен түрлі жылдамдықтарда кодаланатын физикалық деңгейдің жеті режімін қолдау, физикалық деңгейдің басты функционалдық мүмкіндігі болып табылады. 16 квадраттық амплитудалық модуляция (16QAM), сонымен бірге (керекті кезде) тасымалдаушы модуляциясы үшін 64QAM екілік және квадраттық фазалық манипуляция (BPSK, QPSK) қолданылады. Негізгі арналық бөгеуілге тұрақтылық коды (FEC) ретінде, кодтық қашықтығы 7-ге және жылдамдығы 1/2 тең үйірткілі код қолданылады. 9/16 және 3/4 код жылдамдықтары негізгі кодты қағып шығару үшін жүзеге асырылады.

Әрбір физикалық деңгейдің хаттама пакеті преамбуладан тұрады, ол мына 3 типтің бірі болуы мүмкін:

-         адрессіз таратуларды басқару арнасы;

-         кірістегі байланыстардың басқа арналары;

-         жылдам ену және шығыстағы байланыстардың арнасы.

Тура буын арнасы үшін пакеттерінің преамбуласы «ұзақ» кіріу арнасының пакеттерінің преамбуласына ұқсас. Адрессіз таратуды басқару арнасының преамбуласы кадрлық синхронизацияны күшейтуді, автоматты түрде бақылауды, жиіліктік синхронизация мен арналардың параметрлерін бағалау процедураларын қолдауға мүмкіндік береді. Шығыс трафигінің преамбула пакеттері керісінше тек қана радиоарна параметрлерін бағалау процедурасы үшін ғана қолданылады. Кіріс трафигінің пакеттері мен жылдам ену пакеттері радиоарналар мен жиіліктердің параметрлерін бағалау процедурасын қолдауға мүмкіндік береді. Демек, құрылымдары мен ұзындықтары әртүрлі, бірдей емес преамбулалар болады. Ену нүктесінде қабылдағыштың мүмкіндігінің тәуелділігіне байланысты шығыс трафигі үшін преамбуланың екі типінің біреуіне таңдау жүргізілуі мүмкін. Мобильдік терминалдар преамбуланың әрбір типін қолдауға міндетті.

Терминалдар BCH преамбуласы бойынша тактілі синхронизацияны жүзеге асырады. Моделдеу нәтижесі көрсеткендей сигнал-шу қатынасының ең нашар мәнінің өзінде (кең  шашыраулы  өшуі  бар  арнада  қуаты  5 дБ және 250 нс-та кідірістерді шашу) HIPERLAN/2-де ұтымды синхронизация ықтималдылығы 96%-ды құрайды. Демек, HIPERLAN/2 стандартында тез, тиімді және сенімді синхронизциялау амалдары қолдау тапқан.

HIPERLAN/2 стандарты 5 ГГц диапазоны үшін 150 метрге дейінгі жоғарыжылдамдықты радиоену жүйесін (54 Мбит/с-қа дейін) көрсетеді.

Зерттеулер көрсеткендей жоғары өткізу қабілеттілігіне түрлі жағдайларда да қол жеткізуге болады. Интерференция жағдайлары үшін бұл стандартта орталықтандырылған басқарулар (QoS қолдауы), ARQ таңдалмалы қайталаулар, буынды бейімдеу процедурасы және жиілікті динамикалық таңдау алдын-ала қарастырылған. Сонымен бірге әртүрлі типтегі кеңжолақты тіректік желілермен өзара байланысулары да қарастырылған.

 

5.4            Кең жолақты сымсыз кіру үшін IEEE стандарты

 

1999-шы жылы қыркүйек айында IEEE стандартты кеңейтуді бекітті. IEEE 802.11b (802.11 High rate деген атпенде белгілі) ол 11 Mbps жылдамдықта жұмыс жасайтын (ғаламторға ұқсас) сымсыз байланыс өнімдері үшін стандарттарды анықтайды, бұл құрылғыларды ірі ұйымдарда ойдағыдай қолдануға мүмкіндік береді. Түрлі өндірушілердің өнімдерінің үйлесімділігі Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA) деп аталатын тәуелсіз ұйыммен кепілдеме береді. Бұл ұйым 1999-шы жылы сымсыз байланыс индустриясының жетекшiлерiмен құрылған. Қазіргі таңда 80-нен астам компаниялар WECA мүшелері болып табылады. Wi-Fi-дың талаптарын қанағаттандыратын өнімдерімен WECA – http://www.wi-fi.com. сайтында танысуға болады (IEEE 802.11b үшін WECA термині).

Барлық стандарттар сияқты IEEE 802.11 төменгі екі ISO/OSI физикалық деңгей мен арналық деңгейінде жұмыс жасайды. Кез-келген желілік ұсыныстар, желілік операциялық жүйелер немесе хаттамалар (мысалы, TCP/IP) ғаламтор желісіндегі сияқты, 802.11 желісінде де жақсы жұмыс жасайды.

802.11b қызметтері мен ерекшеліктерінің негізгі архитектурасы бастапқы 802.11 стандарты бойынша анықталады. 802.11b спецификациясы енудің өте жоғарғы жылдамдығын қоса отырып, тек физикалық деңгейін жанап өтеді.

802.11 жабдықтың екi түрiн анықтайды – өзін компьютер ретінде көрсететін сымсыз желілік интерфейстiк картасымен (Network Interface Card, NIC) жасақталған клиент және сымсыз бен сымды желілерінің арасында көпір рөлін орындап тұрған ену нүктесі (Access point, AP). Ену нүктесі әдетте өзінде қабылдағыш/таратқыш сымды желілердің интерфейісі (802.3), сонымен қатар мәліметтерді өңдеумен айналысатын, программалық қамтамасыздандыруы болады. 802.11 стандартындағы ISA, PCI немесе PC Card желілік картасы немесе кірістірілген шешім, мысалы телефондық 802.11 гарнитурасы сымсыз байланыс станциясы ретінде қолданылуына болады.

IEEE 802.11  стандарты  желі  жұмысының  екі режімін анықтайды – «Ad-hoc» және клиент/сервер режімі (немесе инфрақұрылымды режім – infrastructure mode). Клиент/сервер режімінде сымсыз желі сымды желіге қосылу үшін аз дегенде бір ену нүктесінен және сымсыз шеткі станциялардың кейбір жиынынан тұрады. Осындай  конфигурациялар қызметтердің базалық жиыны деген атқа ие (Basic Service Set, BSS). Бір желінің асында жасалатын екі немесе одан да көп BSS-тер қызметтер жиынының кеңейуін қалыптастырады (Extended Service Set, ESS). Себебі сымсыз станциялардың көпшілігіне файлдық серверлерге, принтерлерге, ғаламторға, сымды локалдық желілеріне енуіне рұқсат алу керек болып жатқандықтан, олар клиент/сервер  режімінде жұмыс жасайтын болады.

«Ad-hoc» режімі (нүкте-нүкте немесе тәуелсіз базалық қызметтердің жиыны IBSS деп аталады ) – бұл бірнеше станциялардың арасында арнайы ену нүктесі қолданылмай, байланыс тура бағытта орнатылатын қарапайым желі. Мұндай режім егер сымсыз желінің инфрақұрылымы құрастырылмаған (мысалы, қонақ үйлер, аэропорт) немесе қандайда бір себептермен құрастырылмайтын жағдайларда пайдалы.

Физикалық деңгейде екі кеңжолақты радиожиіліктік тарату әдісі және бір – инфрақызыл диапазоны анықталған. Радиожиіліктік әдісі 2,4 ГГц ISM диапазонында жұмыс жасайды және әдетте 83 МГц, 2,400...2,483 ГГц-ке дейінгі жолақты пайдаланады. Радиожиіліктік әдістерде қолданылатын кеңжолақты сигналдардың технологиясы сенімділікті, өткізу қабілеттілігін артырады, бір-бірімен байланысы жоқ көптеген құрылғыларға бір-біріне деген бөгеулері аз бір жиілік жолағын бөлісулеріне  мүмкіндік береді.

IEEE 802.11 стандарты тура көріну әдісі (Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS) мен жиіліктік секіріс әдісін (Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS) пайдаланады. Бұл әдістер түбегейлі айырмашылығы бар және бір-бірімен үйлеспейді.

FHSS сигналын модуляциялау үшін Frequency Shift Keying (FSK) технологиясын қолданады. 1 Mbps жылдамдықтағы жұмыс кезінде Гаусстың екінші деңгейі бойынша, ал 2 Mbps жылдамдықтағы жұмыс кезінде – төртінші деңгейі FSK модуляциясы қолданылады.

DSSS әдісі Phase Shift Keying (PSK) технологиясынның модуляцияларын қолданады, 1 Mbps жылдамдықтағы жұмыс кезінде дифференциалды PSK екілік, ал 2 Mbps жылдамдықта – дифференциалды квадратты PSK модуляциясы пайдаланылады.

Физикалық деңгейдің басы әрдайым 1 Mbps жылдамдықпен таратылады, бірақ  сол уақытта мәліметтер сияқты 1 және 2 Mbps жылдамдықпен таралуына да болады.

802.11 стандартындағы инфрақызыл диапазонында тарату әдісін іске асыру (IR) таратқыштың бағытталмаған (diffuse IR) сигналдарының ИҚ сулеленуіне (diffuse IR) негізделген. Сәуле шығарғыш пен қабылдағыштың сәйкес бағыттарын талап ететін, бағытталған таратулармен бірге жіберілетін ИҚ сигналдар төбеге сәуле шығарады. Содан соң сигналдардың шағылуы мен қабылдануы болады. Мұндай әдіс бағытталған сәуле шығарғыштарды қолданатын әдістермен салыстырғанда, айқын артықшылығы бар, бірақ кемшіліктері де бар – берілген толқын ұзындығы (850-950 нм) диапазонында шығарылған ИҚ сәулелерін шағылыстыратын төбе қажет, әрекет ету радиусы барлық жүйелерде 10 метрмен шектелген. Сонымен қатар ИҚ сәулелері ауа-райы жағдайына өте сезімтал, сондықтан әдісті тек ғимарат ішінде ғана қолдануға кеңес беріледі.

Мәліметтерді таратудың екі жылдамдығы қарастырылады – 1 және 2 Mbps. 1 Mbрs жылдамдықта мәліметтер ағыны әр қайсысы модуляция кезінде 16 импульстердің біреуімен кодаланатын квартетке бөлінеді. 2 Mbps жылдамдықта модуляция әдісі басқашалау болады – мәліметтер ағыны әр қайсысы төрт импулсьтің біреуімен модульденетін биттік жұптарға бөлінеді. Таратылатын сигналдың жоғарғы қуаты 2 Вт-ты құрайды.

Жиіліктік секіріс әдісін қолданған кезде 2,4 ГГц жолағы 1 МГц-пен 79 арнаға бөлінеді. Жіберуші мен қабылдаушы арналарды ауыстырып-қосу сұлбасын үйлестіреді (таңдауға осындай 22 сұлба бар), осы сұлбаны қолданып, әр түрлі арналар бойынша мәліметтер тізбектеліп жіберіледі. 802.11 желісіндегі әрбір мәліметтерді таратулар ауыстырып-қосудың әртүрлі сұлбалары бойынша өтеді, ал сұлбалардың өздері екі жіберуші бір уақытта бір арнаны қолдану мүмкіндіктерін ықшамдау үшiн жасалған.

FHSS әдісі қабылдау/таратудың өте қарапайым сұлбасын қолдануға мүмкідік береді, бірақ 2 Mbps максималды жылдамдықпен шектелген. Бұл шектеу FHSS жүйесін барлық 2,4 ГГц диапазонды пайдалануға итермелейтін, бір арнаның астына 1 МГц жиілік бөлінгендіктен пайда болады. Бұл өз кезегінде қосымша шығындардың өсуіне алып келетін, арналардың ауыстырып-қосылуы жиі болатынын білдіреді (мысалы, АҚШ-та секундына ауыстырып-қосықыштың 2,5 минималды жылдамдығы орнатылған).

DSSS әдісі 2,4 ГГц диапазонын 14 жартылай жабатын арналарға бөледі. Бір уақытта бір жерде бірнеше арналардың қолданылуы үшін, олар бір-бірінен 25 МГц-ке кейін қалып отырулары керек. Сонымен, бір жерде бір уақытта 3 арна ғана қолданылуы мүмкін. Басқа арнаға қосылу мүмкіндігі болмайтын, осы арналардың біреуін қолданып мәліметтер жіберіледі. Бөтен шулардың орнын толтыру үшін тұтынушы мәліметтерінің әрбір биті таратылатын мәліметтердің 11 битіне түрленетін, Баркердің 11 биттік тізбегі қолданылады. Әрбiр бит үшiн мұндай көп артықшылықтар таратудың сенiмдiлігін жоғарлатуға айтарлықтай мүмкiндiк бередi, сонымен бірге таратылатын сигналдың қуатын біршама төмендетеді. Тіпті егер сигналдың бөлігі жоғалса да, ол көп жағдайларда бәрібір қайтадан қалпына келтіріледі. Мәліметтердің қайталап таралу санын ықшамдайды.

802.11b стандартына енгізілген негізгі қосымша – бұл мәліметтерді таратудың екі жаңа жылдамдығын 5,5 және 11 Mbps қолдауы. Бұл жылдамдықтарға жету үшін DSSS әдісі таңдалынып алынды, өйткені жиілік секіріс әдісі FCC шектеулерінде өте жоғарғы жылдамдықты қолдай алмайды. Бұдан 802.11b жүйесінің DSSS 802.11 жүйесімен үйлесімді екенін көруге болады, бірақ FHSS 802.11 жүйесімен жұмыс жасамайды.

Өте шулы ортада, сонымен қатар үлкен қашықтыққа жұмыс жасағанда байланыс болу үшін 802.11b жүйесі, радиоарналардың қасиеттеріне байланысты мәлімет тарату жылдамдығын автоматты түрде өзгертуге мүмкіндік беретін динамикалық жылдамдықтардың ығысуын пайдаланады. Мысалы, егер бөгеуілдердің деңгейі көтерілген немесе тұтынушы алыс қашықтыққа кеткен жағдайларда, тұтынушы 11 Mbps максималды жылдамдықпен қосылуына болады, ұялы құрылғылары алдымен аз 5,5, 2 немесе 1 Mbps жылдамдықпен жібере бастайды. Егер өте жоғарғы жылдамдыққа тұрарлық жұмыстар болса, онда ұялы құрылғылары өте жоғарғы жылдамдықпен жібере бастайды. Жылдамдықтың ығысуы – физикалық деңгейдегі механизм және жоғарғы деңгейлер мен тұтынушылар үшін айқын (анық) болып табылады.

802.11 арналық деңгейі екі деңгейшеден тұрады: логикалық байланыстарды басқару (Logical Link Control, LLC) және тасымалдаушыларға енуді басқару (Media Access Control, MAC). Басқа да 802 жүйелері сияқты 802.11 сол LLC пен 48-биттік адрестерді пайдаланады, бұл сымды және сымсыз байланыстарды оңай біріктіруге мүмкіндік береді, бірақ МАС деңгейінің түбегейлі айырмашылықтары бар.

802.11 МАС деңгейі жүзеге асырылған 802.3-ке өте ұқсас, мұнда ол ортақ тасымалдаушыда көптеген тұтынушыларды қолдайды, тұтынушы тасымалдаушыға кірер алдында оны тексереді. 802.3 желісі ғаламтор үшін Carrier Sence Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) хаттамаларын пайдаланады, ғаламтор станциясының сымды желіге рұқсатты қалай алатынын және олар қалай байқайтынын, егер желі бойынша бірнеше құрылғы бір уақытта байланыс орнатуға талпынған жағдайда пайда болған коллизияларды қалай өңдейтінін анықтайды. Коллизияларды байқау үшін станция бір уақытта қабылдау мен тарату қабілеттеріне ие болуы керек. 802.11 стандарты жартылайдуплекстік қабылдағыш/таратқышты қолдануды қарастырады, сондықтан  802.11 сымсыз желісінде станция тарату уақытында коллизияларды байқамайды.

Бұл ерекшеліктермен санасу үшін 802.11 белгілі болған Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA/CA) немесе Distributed Coordination Function (DCF) түрленген хаттамаларын қолданады. CSMA/CA коллизияларды болдырмаудың жолы ретінде анық расталған пакеттерді (АСК) қолданады, бұл қабылдаушы станция пакеттердің бұзылмай қабылданғандығы туралы АСК-ке пакет жіберетінін білдіреді.

CSMA/СА келесі түрде жұмыс жасайды. Тасымалдауды қажет ететін станция  арнаны тестілейді, егер белсенділік байқалмаса, станция кейбір кездейсоқ уақыт аралығын күтеді, содан соң жібереді, егер деректерді тарату ортасы әлі де бос болса. Егер пакет толығымен келсе қабылдаушы станция АСК пакетін жібереді, яғни қабылдау бойынша жіберушімен тарату процесі аяқталады. Егер таратушы станция мәліметтер пакеті АСК бұзылған немесе пакет қабылдау болмаған жағдайдың әсерінен АСК пакетін қабылдамаса, коллизияға ұшырады деген болжамдар жасалынады, мәлімеметтер пакетті кездейсоқ уақыт аралығы арқылы қайтадан жіберіледі.

Арнаның бос екенін анықтау үшін, арна тазалығын бағалау алгоритмі қолданылады (Channel Clearance Algoritm,CCA). Оның мағынасы қабылданған сигналдың (RSSI) қуатын анықтауда және антеннадағы сигнал энергиясын өлшеуде жатыр. Егер қабылданған сигнал қуаты анықталған бастапқы мәннен төмен болса арна бос деп есептелінеді және МАС деңгейі CTS атына ие болады. Егер қуат бастапқы мәнінен жоғары болса мәліметтерді тарату хаттамалар ережелерімен сәйкес тұрақталып қалады. Стандарт тағыда тасымалдаушыны тексеру әдісі – RSSI өлшеуімен бірге немесе бөлек қолданылатын арналардың бос екендігін  анықтаудың тағы бір мүмкіндігін көрсетеді. Бұл әдіс таңдаулы әдіс болып келеді, өйткені оның көмегімен 802.11 спецификациясы бойынша тасымалдаушының сол типіне тексеру жүргізіледі. Қолдану үшін ең жақсы әдістер жұмыс аумағындағы бөгеуілдердің деңгейіне тәуелді болады.

Сонымен, CSMA/СА радиоарна бойынша рұқсатты бөлу әдістерін көрсетеді. Анық растау механизмі бөгеуілдер мәселесін тиімді шешеді. Бірақ ол 802.3-те жоқ қосымша қолданбалы шығындарға әкеледі, сондықтан 802.11 желісі оған эквивалентті болып келетін Ethernet желсісне қарағанда үнемі жай жұмыс істейтін болады.

МАС деңгейінің басқа спецификалық мәселелері ол – «жасырын аймақ» мәселесі, яғни екі станция үлкен арақашықтыққа немесе бөгеттерге байланысты рұқсат аймағын ести алса да бір-бірін ести алмайды. 802.11 де бұл қиындықты шешу үшін МАС деңгейде міндетті емес Request to Send/Clear to Send (RTS/CTS) хаттамасы енгізілген. Осы хаттаманы қолдану кезінде таратушы станция RTS таратып, CTS рұқсат аймағынан жауап күтеді. Желідегі барлық станциялар рұқсат аймағын ести алатындықтан CTS сигналы өзінің таратуын кейінге қалдыруға мәжбүрлейді, сол себепті таратушы станция АСК пакетін коллизия мүмкіндіктерінсіз қабылдап, мәліметтерді таратады. RTS/CTS желіге қосымша қолданбалы шығындарды қосатын болғандықтан тасушы уақытша резервтеледі, ол әдетте тек қайта тарату өте қымбат болатын өте үлкен көлемді пакеттер үшін қолданылады.

Сонымен, 802.11-дің МАС деңгейі пакеттердің фрагментациясын және CRC есептеу мүмкіндіктерін көрсетеді. Әр пакет есептеліп, пакеттерге жабыстырылатын өзінің бақылау қосындысына ие. Бұл жерде қателерді өңдеумен өте жоғары деңгейлі хаттамалар айналысады (мысалы ТСР).

Пакеттерді фрагментациялау радиоарна арқылы тарату кезінде үлкен пакеттерді кішігірім пакеттерге бөлуге мүмкіндік береді. Бұл кішігірім пакеттердің зақымдану мүмкіндіктері аз болғандықтан тығыз «қоныстанған» орталарға немесе ескерілетін бөгеуілдер болған кезде пайдалы. Бұл әдіс көп жағдайларда қайта тасымалдау қажеттілігін азайтады, сол арқылы барлық сымсыз желінің өнімділігін арттырады. МАС деңгейі жоғарғы деңгейлі хаттамалар үшін бұл процессті «айқын (анық)» ететін фрагменттердің жиынына жауапты.

МАС 802.11 деңгейі тұтынушының рұқсат нүктесіне қандай жолмен қосылатынына жауапты. Тұтынушы 802.11 бір немесе бірнеше рұқсат нүктесінің қызмет көрсету аймағына түскен кезде, сигналдың қуаты мен қадағаланатын қателер мәнінің негізінде біреуін таңдап соған қосылады. Тұтынушы рұқсат етілген нүктемен қабылданғандығы жайлы растауды алған кезде жұмыс істейтін радиоарнаға орнығады.

Әдетте қайталап қосулар, егер станциялар сигналдардың әлсіреулеріне алып келетін рұқсат нүктесінен қашық жерде орналасқан жағдайларда болады. Басқа жағдайларда қайта қосулар ғимараттардың радиожиіліктік сипаттамаларының өзгерулерінен немесе бастапқы рұқсат нүктелері арқылы желілік трафиктің үлкендігінің әсерінен болады. Соңғы жағдайда бұл «жүктемелерді теңестіру» деген атпен белгілі хаттама функциясы, оның негізгі мақсаты – барлық инфрақұрылымды желілер бойынша жалпы жүктемелерді сымсыз желілерге  бөлу өте тиімдірек.

Динамикалық қосулар мен қайта қосулар желілік админстраторларға «ұяшықты» жартылай жабу арқылы, өте кең жабулармен сымсыз байланысты орнатуға мүмкіндік береді. Идеалды нұсқасы, жабылған рұқсат нүктесімен байланысу кезінде, жұмыс кезінде бір-біріне кедергі болмау үшін, әртүрлі DSSS арналарын қолдануы болып табылады.

Бейне немесе дауыс сияқты ағындық мәліметтері МАС деңгейінде тікелей Point Coordination Function (PCF) 802.11 спецификациясында қолдау табады. Қарама-қайшылықта Distributed Coordination Function (DCF) мұнда басқарулар барлық станциялар арасында, рұқсат нүктесі ғана арнаға енуді басқаратын PCF режімінде бөлінген. Тек мына жағдай да ғана, егер PCF-ке қосылған BSS орнатылған болса, PCF және CSMA/СА режімдерінде жұмыс жасау үшін уақыт бірдей аралыққа бөлінеді. Жүйе PCF режімінде болған да период кезінде рұқсат нүктесі барлық станциялардан мәліметтерді алу құралына сұрныстар жібереді. Әр станцияға бекітілген уақыт аралығы бөлінеді, өтуі бойынша келесі станцияларға сұраныстар жргізіледі. Бұл уақытта сұраныс өтіп жатқан станциядан басқа, бірде бір станция таратулар жібере алмайды. Өйткені PCF әр станцияға белгілі бір уақытта таратуға мүмкіндік береді, сондықтан максималды жасырынуға болады. Бұндай сұлбалардың кемшіліктеріне рұқсат нүктесі барлық станцияларға сұраныстар жүргізуге міндетті болғандықтан, үлкен желілерде бұл өте қолайсыз болуы жатады.

МАС 802.11 деңгейі ұялы құрылғылардың батарея қызметінің уақытын ұзарту үшін энергияжинақтаушы режімін қолдайды. Стандарт энергияларды тұтынудың екі режімін қолдайды «жалғастырылған жұмыс режімі» мен «жинақтаушы режім». Бірінші жағдайда радио әрдайым қосылулы күйде болады, сол уақытта екінші жағдай бойынша радио белгілі бір уақыт аралығы арқылы рұқсат нүктесіне үнемі жіберілетін қабылдау сигналдары үшін периодты түрде қосылады. Бұл сигналдар қай станция мәліметті қабылдауға міндетті екені жөніндегі ақпараттарды өздерімен қоса алып жүреді. Сонымен клиент мұндай сигналдар мен мәліметтерді қабылдап, содан соң қайтадан «ұйықтау» режіміне өтуіне болады.

802.11b  сымды желілер қауіпсіздігінің эквивалентті құралдарымен, сымсыз желілер қауіпсіздігінің құралдарымен қамтамасыз ету мақсатымен МАС деңгейін (ISO/OSI моделіндегі екінші деңгей) және Wired Equivalent Privacy (WEP) ретінде белгілі шифрлау механизмін бақылау рұқсатымен қамтамасыз етеді. WEP қосулы кезде, ол тек мәліметтер пакетін ғана қорғайды, бірақ физикалық деңгейдің басын қорғамайды, сондықтан желідегі басқа станциялар желіні басқару үшін керекті мәліметтерді көруі мүмкін. Басқару рұқсаты үшін әр рұқсат нүктесіне ESSID (немесе WLAN Service Area ID) деп аталатын деңгей қойылады, бұл болмаса жылжымалы станция рұқсат нүктесіне қосыла алмайды. Қосымша рұқсат нүктесі бақылау рұқсатының тізімі деп аталатын (Access Control List, ACL) тек  MAC адрестері тізімде бар клиентерге ғана енуге рұқсат етеді, рұқсат етілген MAC адрестерінің тізімін сақтауы да мүмкін.

Мәліметтерді шифрлау үшін бұл стандарт 40 – биттік кіліттермен бөлінетін RC4 алгоритімін қолдану арқылы шифрлау мүмкіндігін береді. Станция рұқсат нүктесіне қосылғаннан кейін, барлық жіберілетін мәліметтер осы кіліттерді қолдану арқылы шифрланады. Шифрлану қолданған кезде рұқсат нүктесі кез-келген станцияларға шифрланған пакеттерді жібереді. Желіге қосылу үшін және өзін аудентифициялау үшін  клиент өзінің кілтін қолдануы керек. Екінші деңгейден жоғары 802.11b желісі басқа 802. желілері сияқты басқару рұқсаты мен шифрлауды (мысалы, IPSec) қолдайды. Қазіргі таңда келесі ұрпақ сымсыз желісіне екі стандарт переспективті – IEEE 802.11a стандарты мен  HIPERLAN-2 еуропалық стандарты. Екі стандарт та  5 ГГц аймағында жиілік жолағын қолданып,  ISM диапазонында жұмыс жасайды. Жаңа ұрпақ желісінде мәліметтерді таратудың жылдамдығы 54 Mbps құрайды. 

 

Әдебиеттер тізімі 

1.     Карташевский В.Г. и др. Сети подвижной связи - М.: ЭКО-ТРЕНДЗ, 2001.

2.     Андрианов В.И., Соколов А.В. Сотовые, пейджинговые и спутниковые средства связи. – СПб.: БХВ-Петербург Арлит, 2001.

3.     Ратынский М.В. Основы сотовой связи / Под ред. Д.Е. Зимина. - М.: Радио и связь, 2000.

4.     Радиосвязь / Под ред.О.В. Головина. – М.: Горячая линия - Телеком, 2001.

5.     Гринфилд Дэвид. Оптические сети / The Essential Guide to Opticail Networks. – М.: БХВ-Петербург, 2002.

6.     Русеев Д. Технологии беспроводного доступа: Справочник. – СПб.: БХВ-Петербург, 2002.

7.     Гук М. Аппаратные средства локальных сетей: Энциклопедия. - СПб.: Питер, 2000.

8.     Громаков Ю.А. Стандарты и системы подвижной радиосвязи. – М.: Эко-Трендз Ко, 1999.

9.     Феер К. Беспроводная цифровая связь / Пер. с англ.; Под ред. В.И. Журавлева. – М.: Радио и связь, 2000. – 520 с.

10.  Ламекин В.Ф.  Сотовая связь. – Ростов на Дону: Феникс, 1997.

11.  Mehrotra A. Cellular Radio: Analog and Digital Systems // Artech House Inc., 1994.

12.  Жельников В. Криптография от папируса до компьютера. – М.: ABF, 1997.

13. Тамаркин В.М., Громов В.Б., Сергеев С.И. Системы и стандарты транкинговой связи. – М.: ИТЦМК, 1998.

14.  Фрэз И., Голубев А., Белянко Е. Вам нужна радиосвязь? – М.: МЦНТИ, 1997.

15.  Андрианов В. Соколов А. Средства мобильной связи. – СПб.: BHV-Санкт-Петербург, 1998.

16.  Коньшин С.В. Транкинговые радиосистемы: Учебное пособие. – Алматы: АИЭС, 2000.

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

18.  Коньшин С.В. Подвижные телекоммуникационные радиосистемы: Учебное пособие. – Алматы: АИЭС, 2003.

19.  Коньшин С.В., Ким Д.О. Системы подвижной радиосвязи. Методические указания к лабораторным работам. – Алматы: АИЭС, 2004.

20.  Коньшин С.В., Закижан З.З. Технологии беспроводной связи. Конспект лекций для студентов специальности 050719 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации. – Алматы: АИЭС, 2006.

21.  Материалы сервера http://www.ixbt.com.