ПТСМС / Tema_1

Тема 1. Спектр частот беспроводной передачи. Регулирование использования частот

Радиопередача может производиться с использованием различных полос частот. На рис. 1.1 показана приблизительная схема распределения спектра электромагнитных волн, используемого для передачи данных. Эта схема охватывает частоты от 300 Гц до 300 ТГц.

Длина волны λ непосредственно связана с частотой уравнением

λ = с/f,

где с≡3*108 м/с (скорость света в вакууме) и f – частота. В обычных проводных сетях для передачи частот порядка нескольких сотен кГц используется медная витая пара, а для частот порядка нескольких сотен МГц коаксиальный кабель (новые схемы кодирования позволяют работать на частоте в несколько сотен МГц даже при использовании медной витой пары). Далее, для частот вплоть до нескольких сотен ТГц, используется волоконная оптика. В этом случае чаще говорят о длинах волн, которые равны 1500 мкм, 1350 мкм и т.д.

Рис.1.1. Спектр частот

Радиопередача начинается с диапазона очень низких частот (ОНЧ) – порядка нескольких кГц. Это диапазон очень длинных волн. Волны низких частот могут проникать через поверхность воды и способны огибать поверхность земли, поэтому используются для связи с подводными лодками. На частотах в диапазоне длинных волн (ДВ) до сих пор работают несколько радиостанций, например, в Германии (между 148,5 КГц и 283,5 КГц).

Сотни радиостанций используют диапазоны средних частот (СЧ) и высоких частот (ВЧ) для радиовещания с амплитудной модуляцией (АМ). Для этой цели выделяется диапазон средних волн (СВ – между частотами 520 кГц и 1605,5 кГц) и несколько диапазонов коротких волн (КВ – между частотами 5,9 МГц и 26,1 МГц). Кроме того, в диапазоне от 87,5 МГц до 108 МГц ведутся радиопередачи с частотной модуляцией (FМ).

Телевизионные станции работают на более высоких частотах. Для передачи аналоговых телевизионных сигналов используются диапазоны

174–230 МГц и 470–790 МГц, т.е. полосы очень высоких (ОВЧ) и ультравысоких частот (УВЧ). В этой области также работает система DAB (цифровое радио) (223–230 МГц и 1452–1472 МГц). Планируется, что этот же диапазон будет использовать цифровое телевидение (DVB) (470–862 МГц), для которого выделят некоторые из частот аналогового телевидения. Кроме того, частоты УВЧ используются для аналоговой мобильной телефонной связи (450—465 МГц), на них работают цифровая система GSM (890–960 МГц, 1710–1880 МГц), цифровые беспроводные телефонные системы стандарта DECT (1880–1900 МГЦ) и многие другие системы.

Сверхвысокие частоты (СВЧ) обычно используются для создания направленных микроволновых каналов (приблизительно 2–40 ГГц) и стационарных спутниковых служб в С-полосе (4 и 6 ГГц), Q-полосе (11 и 14 ГГц) и К-полосе (19 и 29 ГГц). Разрабатывается несколько систем в области чрезвычайно высоких частот (ЧВЧ), близкой к инфракрасному диапазону.

Еще более высокие частоты применяются для организации оптической передачи. Инфракрасная (IR) передача используется для установки направленных соединений. Самая распространенная IRтехнология, IrDA работает с длинами волн около 850—900 нм. Наконец, видимый свет использовался человечеством для беспроводной передачи на протяжении тысячелетий.

Ресурсы радиочастот ограничены, поэтому требуется регулирование использования радиочастот. Решение задачи всемирного регулирования использования частот усложняют различные национальные (экономические) интересы. За всемирную координацию действий в области телекоммуникаций (проводных и беспроводных) отвечает Международный телекоммуникационный союз (ITU), базирующийся в Женеве. Сектор радиосвязи (ITU-R) занимается стандартизацией беспроводной связи, в частности, планированием использования частот.

Чтобы достичь хотя бы частичного успеха во всемирной координации и отразить национальные интересы, мир был разделен комитетом ITU-R на три региона. В регион 1 входят Европа, Ближний и Средний Восток, постсоветские государства и Африка. Регион 2 охватывает Северную и Южную Америку, а также Гренландию. Дальний Восток, Австралия и Новая Зеландия были включены в регион 3.

Внутри этих регионов за дальнейшее регулирование использования частот ответственны организации, созданные странами региона и национальные ведомства. Например, в Европе действует Европейская конференция почтовых и телекоммуникационных ведомств (СЕРТ), Европейский институт стандартов по телекоммуникациям (ETSI). В США эти обязанности закреплены за Федеральной комиссией связи (FCC). В России вопросами регулирования использования частот занимаются

Государственная комиссия по радиочастотам (ГКРЧ), Главный и местные радиочастотные центры (РЧЦ), Россвязьнадзор и другие организации.