3.2. Загальні ознаки мобільних поширених мереж Mobitex та cdpd.

Мережа Mobitex розроблена фірмою Еріксон і забезпечує передачу цифрових даних зі швидкістю 8 kBit/s на частотах 80, 160, 450, 900 MHz з шириною каналу 12.5 kHz. Складовими частинами мережі є рухомі та базові станції, місцеві, регіональні та головна централі, центр керування мережею. Радіозв’язок є лише між рухомими та базовими станціями, інші складники передають дані телефонними лініями за відповідними протоколами. Рухомими станціями є, як правило, окремі портативні комп’ютери з радіомодемами фірми Еріксон.

Дані передаються кадрами з кодуванням Хемінга та блоковим переплу­туванням (див. опис системи GSM). Зв’язок рухомих станцій з базовими здійснюється за протоколом Slotted Aloha (див. опис протоколу Aloha).

Мережа CDPD (Cellular Digital Packet Data) є розширенням американської системи коміркової телефонії AMPS (Advance Mobile Phone System) і призначена для передачі цифрових даних між портативними комп’ютерами з радіомодемами в каналах, тимчасово вільних від телефонних розмов. Система AMPS є аналоговою мережею коміркового зв’язку, отже цифрові дані необхідно передавати в аналоговій формі з подальшим поверненням до цифрової.

Пошук вільних каналів мережі AMPS здійснюють базові станції CDPD. Оскільки телефонні розмови мають пріоритет, передача в мережі CDPD може бути зупинена, поки не звільниться хоча б один з каналів AMPS. Дослідження показали, що зупинки є рідкісними.

Базові станції забезпечують також взаємодію з іншими мережами, зокрема з мережею Інтернет.

3.3. Магістральна мережа tetra.

Мережа TETRA (TErrestial Trunking RAdio) – це розроблена в 1992-94 р.р. європейська система магістрального цифрового зв’язку для передачі голосу та даних і надання інших додаткових послуг головно для громадських служб та підприємств, таких як швидка допомога, поліція, таксі, служби енергетичні, залізничні, дорожні.

У традиційних системах зв’язок відбувається у відкритому режимі в спільному частотному каналі, коли кожен чує всіх. Тоді треба очікувати відносного звільнення каналу, щоб розпочати передачу. Натомість термін магістральна означає рівноправний доступ користувачів до кількох спільних частотних каналів, а кількість одночасних розмов дорівнює кількості каналів мережі. В мережі TETRA заявки на зв’язок шикуються в чергу, а виділення каналу для сеансу зв’язку відбувається автоматично, залежно від завантаження мережі. Завдяки цьому забезпечується приватність розмов.

Коміркова структура мережі TETRA та організація передачі повідомлень такі ж, як у сучасних цифрових системах мобільної телефонії, але з нижчими вимогами до надійності, якості та конфіденційності зв’язку. Мережу TETRA можна трактувати як систему мобільної телефонії спеціального призначення.

Стандарт TETRA працює в частотному діапазоні 380–400 MHz. Доступ до зв’язку організують за протоколом Aloha. Розмір комірок сягає 60 км, а швидкість рухомих терміналів не перевищує 200 км/год.

3.4. Загальні риси деяких безпровідних місцевих мереж.

Місцеві мережі мають обмежений просторовий обшар дії, але натомість забезпечують значно вищі швидкості передачі даних, ніж поширені мережі.

Перші місцеві мережі не могли співпрацювати, бо були створені окремими фірмами за відсутності загальних стандартів. Тому згодом були розроблені стандарти IEEE802.11 та HiPeRLAN.

Стандарт IEEE802.11 задає параметри різних фізичних носіїв та способи доступу до зв’язку, незалежні від безпровідного носія. Існують дві швидкості передачі – 1 Mb/s для пересилання допоміжної інформації та 2 Mb/s для пересилання даних.

Стандарт пропонує дві кофігурації місцевих мереж:

– мережі тимчасові, що складаються з переносних терміналів, наприклад персональних комп’ютерів, пов’язаних радіомодемами. Такі мережі не мають доступу до зовнішніх мереж;

– мережі сталі, що містять постійні станції доступу, які забезпечують зв’язок із зовнішніми провідними та безпровідними мережами (аналог базових станцій в системі GSM).

Стандарт пропонує три варіанти фізичного носія:

– радіохвилі діапазону 2.4-2.4835 GHz з розширенням спектру методом прямої модуляції DS псевдовипадкової піднесучої (див. рис. 3.1). Застосовують різницеву модуляція фази несучої хвилі. У виділеній частотній смузі розміщено 12 каналів по 5 MHz кожний;

– радіохвилі того ж діапазону з розширенням спектру методом псевдовипадкових стрибків частоти FH (див.  рис. 3.2 ). Тут застосовують частотна модуляція з фільтром Гауса (GMSK). У виділеній смузі 2.4-2.4835 GHz розміщено 79 каналів по 1 MHz кожний;

– оптичні хвилі з розсіяним випромінюванням на відстань біля 10 м з амплітудною модуляцією несучої.

Дані в стандарті IEEE802.11 пересилають кадрами (фреймами), місткість яких не перевищує 1500 Bit. Кожний кадр починається заголовком зі службовою інформацією та адресами передавача-приймача, а завершується контрольною сумою.

Доступ до зв’язку, незалежно від виду фізичного носія, здійснюється за протоколом DFWMAC (Distributed Foundation Wireless Medium Access Control), що є різновидом протоколу CSMA/CA і працює у двох режимах:

– DCF (Distributed Coordination Function), основний конкурентний режим;

– PCF (Point Coordination Function), безконкурентний режим, призначений виключно для мереж із постійними станціями доступу.

Стандарт HiPeRLAN (High Performance Radio Local Area Network) – це європейський стандарт радіозв’язку у цифрових місцевих мережах, що завдяки значній швидкості передачі підходить для мультимедійних застосувань.

Стандартові HiPeRLAN надано в Европі дві смуги частот: 5.15-5.3 GHz та 17.1-17.3 GHz. Обидві смуги поділено на канали по 25 MHz. Максимальна потужність передавача становить 1 W у першій смузі та 100 mW – у другій. Максимальна швидкість переміщення мобільного абонента – 36 км/год.

Передачу даних здійснюють кадрами двох різновидів: кадри даних та кадри запитів-підтверджень. Кожен вид кадрів має свою швидкість передачі: мала 1.47 Mbit/s призначена для керуючої інформації, тобто кадрів запитів-підтверджень; велика 23.53 Mbit/s для передачі даних. Максимальна відстань передачі становить 800 m для малої швидкості та 50 m – для великої.

Стандарт HiPeRLAN застосовує протокол EY-NMPA (Elimination Yield – Non-preemptive Priority Multiple Access), що є пріоритетним протоколом зі суперництвом та слідкуванням за несучою. Якщо канал вільний, то станція може негайно розпочати передачу. У разі зайнятого каналу відбувається конкурс пріоритетів та випадковий відбір, якщо більше однієї станції мають однаковий пріоритет. Протокол дозволяє уникнути конфлікту прихованої станції (див. розд. 4.1).

Система Blue Tooth була розроблена у 1999 р. з ініціативи фірм Ericsson, IBM, Intel, Nokia, Toshiba для локального мережевого радіозв’язку між комп’ютерним та телекомунікаційним обладнанням (комп’ютери, друкарки, факси, телефони тощо) для пересилання даних або голосу. В системі можливі зв’язки між персональним комп’ютером, провідниковим телефоном та мобільним телефоном, трьома телефонами одночасно в режимі інтеркому, емуляція стандартного цифрового послідовного порту, доступ до інших локальних мереж.

Радіозв’язок здійснюється в діапазоні 2.4–2.4835 GHz, поділеному на канали по 1 MHz. Кількість каналів залежить від конкретної реалізації системи і змінюється від 26 до 79 (див. стандарт IEEE802.11). Максимальна потужність передавача становить 100 mW. Відстань між станціями не переважає 10 m, тобто обмежена розмірами кімнати, але може бути збільшена до 100 m. Максимальна швидкість передачі – 1 MBit/s. Крім частотного розділення, застосовано поділ передачі на часові щілини по 625 μs.

В системі Blue Tooth застосовано метод розширення спектру псевдо­випадковими змінами несучої частоти (див. розділ 3.2 та стандарт IEEE802.11). Частота несучої змінюється 1600 раз на секунду в межах виділеного частотного діапазону, причому псевдовипадково вибирається середня частота одного з каналів.

Топологія мережі Blue Tooth є дуже гнучкою і динамічно змінюється. Вся мережа поділена на підмережі, що складаються з двох або більше станцій і можуть взаємно перекриватись. В кожній підмережі одна із станцій є головною, а решта підпорядковані. Роль головної станції не є постійною, а переходить від станції до станції. На основі адресу головної станції підмережі, де здійснюється передача, генерується псевдовипадкова послідовність змін частоти несучої.

Станції мережі знаходяться в режимах очікування або з’єднання. В режимі очікування станція пасивно слухає мережу. Якщо з’являються дані для передачі, станція-передавач і станції-приймачі переходять в режим з’єднання і станція-передавач стає головною у щойно створеній підмережі. Після завершення передачі підмережа зникає.

Інформація передається пакетами розміром щонайбільше 2871 Bit. Пакети мають заголовки, контрольні суми і захищені коректуючими кодами. Початок пакету завжди співпадає з початком часової щілини, а тривати передача пакету може до п’яти щілин. Якщо пакет не вміщується в щілину, то припиняють зміни частоти несучої, поки не завершиться передача пакету.

Система IrDA (Infrared Data Association) уніфікує передачу цифрової інформації з інфрачервоною несучою. Цей стандарт є спільною розробкою кількох ведучих виробників комп’ютерного обладнання для створення тимчасових мереж з переносними комп’ютерами. Система забезпечує передачу інформації між комп’ютерами та спільне використання друкуючих пристроїв, а також доступ до провідникових мереж і до мобільних телефонів.

Деякі технічні властивості системи: відстань між станціями 1 sm – 1 m (можливо до 8 m); сектор огляду ±15°; довжина хвилі несучої 850 – 900 nm; швидкість передачі даних 2.4 kBit/s – 4 MBit/s (можливе збільшення до 16 Mbit/s). Найнижчою (2.4 – 115.2 kBit/s) є швидкість передачі в режимі імітації стандартного провідникового комп’ютерного порту послідовної передачі цифрових даних RS-232C.

Протокол з’єднання IrLAP (Infrared Link Access Procedure) грунтується на протоколі CSMA/CA (див. розділ 4.2). За протоколом IrLAP можлива зміна кількості станцій в мережі без припинення її роботи та з’єднання з локальними мережами Ethernet (міжнародний стандарт IEEE802.3) та Token Ring (стандарт IEEE802.5).

Система IrDA завдяки малій відстані та скерованості зв’язку забезпечує одночасну передачу даних між багатьма станціями без взаємних завад та не потребує захисту від підслуховування.

Властивості локальних мереж Blue Tooth та IrDA визначаються головно фізичним носієм інформації і є взаємно доповнюючими.