2.3.3 Выбор стандарта радиодоступа

Существующие стандарты радиодоступа достаточно хорошо проработаны и существует множество фактических реализаций. В таблице 7 приведена сравнительная характеристика стандартов беспроводной связи 4 и 5 поколений.

Таблица 7 - Сравнительная таблица стандартов беспроводной связи 4 и 5 поколения

Технология	Стандарт	Исполь- зование	Пропускная способность	Радиус действия	Частота, ГГц
Wi-Fi	802.11а	WLAN	до 54 Мбит/с	до 100 м	5
Wi-Fi	802.11b	WLAN	до 11 Мбит/с	до 100 м	2,4
Wi-Fi	802.11g	WLAN	до 108 Мбит/с	до 100 м	2,4
Wi-Fi	802.11n	WLAN	до 600 Мбит/с	до 100 м	2,4-2,5 или 5

Продолжение таблицы 7

WiMax	802.16d	WMAN	до 75 Мбит/с	6-10 км	1,5-11
WiMax	802.16e	Mobile WMAN	до 30 Мбит/с	1-5 км	2-6
WiMax	802.16m	WMAN, Mobile WMAN	до 1 Гбит/с (WMAN), до 100 Мбит/с (Mobile WMAN)	н/д	н/д
Bluetooth v 1.1.	802.15.1	WPAN	до 1 Мбит/с	до 10 м	2,4
Bluetooth v 1.3.	802.15.3	WPAN	от 11 Мбит/с до 55 Мбит/с	до 100 м	2,4
UWB	802.15.3a	WPAN	от 110 до 480 Мбит/с	до 10 м	7,5
ZigBee	802.15.4	WPAN	от 20 до 250 Кбит/с	до 100 м	2,4
ИК	IrDa	WPAN	до 16 Мбит/с	до 10 м	-

В нашем случае, при проектировании системы видеомониторинга целесообразнее всего использовать технологию bluetooth v 1.3., по следующим причинам:

-высокая скорость развертывания;

-возможность поэтапного развития сети, начиная с минимальной конфигурации;

-низкие затраты на эксплуатацию;

-высокая пропускная способность;

-широкая инфраструктура, возможность масштабирования;

-радиус действия до 100 м. Этого достаточно для организации радиодоступа на широких перекрестках, проспектах, кольцевых;

-мощность приемо-передатчиков Bluetooth - маленькая, на сегодняшний день они совсем дешевы и встраиваются даже в беспроводные гарнитуры;

-простота использования.

Технология Bluetooth обеспечивает обмен информацией между любыми устройствами на надежной, недорогой, повсеместно доступной радиочастоте для ближней связи. Bluetooth позволяет этим устройствам сообщаться, когда они находятся в радиусе до 100 метров друг от друга [5].

Каждое устройство Bluetooth имеет радиопередатчик и приемник, работающие в диа­пазоне частот 2,4 ГГц. Этот диапазон в большинстве стран отведен для промыш­ленной, научной и медицинской аппаратуры и не требует лицензирования, что обеспечивает повсеместную применимость устройств. ISM-диапазон используется в различных бытовых приборах и беспроводных сетях.

Для Bluetooth используются ра­диоканалы с дискретной (двоичной) частотной модуляцией, несущая частота ка­налов F = 2402+k (МГц), где k = 0-78. Кодирование простое - логической единице соответству­ет положительная девиация частоты, нулю - отрицательная. Передатчики могут быть трех классов мощности, с максимальной мощностью 1, 2, 5 и 100 МВт, при­чем должна быть возможность понижения мощности с целью экономии энергии.

Передача ведется с перескоком несущей частоты с одного радиоканала на другой, что помогает в борьбе с интерференцией и замираниями сигнала. Физический канал связи представляется определенной псевдослучайной последовательностью используемых радиоканалов (79 или 23 возможных частот). Группа устройств, разделяющих один канал (то есть использующих одну и ту же последовательность перескоков), образует так называемую пикосеть (piconet), в которую может вхо­дить от 2 до 8 устройств. В каждой пикосети имеется одно ведущее устройство и до 7 активных ведомых. Кроме того, в зоне охвата ведущего устройства в его же пикосети могут находиться «припаркованные» ведомые устройства: они тоже «знают» последовательность перескоков и синхронизируются (по перескокам) с ведущим устройством, но не могут обмениваться данными до тех пор, пока веду­щее устройство не разрешит их активность. Каждое активное ведомое устройство пикосети имеет свой временный номер (1-7); когда ведомое устройство деактивируется (паркуется), оно отдает свой номер для использования другими. При последующей активизации оно уже может получить иной номер (потому он и временный). Пикосети могут перекрываться зонами охвата, образуя «разбросан­ную» сеть (scatternet). При этом в каждой пикосети ведущее устройство только одно, но ведомые устройства могут входить в несколько пикосетей, используя раз­деление времени (часть времени он работает в одной, часть - в другой пикосети). Более того, ведущее устройство одной пикосети может быть ведомым устройством другой пикосети. Эти пикосети никак не синхронизированы, каждая из них ис­пользует свой канал (последовательность перескоков).

Канал делится на тайм-слоты длительностью 625 мкс., слоты последовательно нумеруются с цикличностью 2²⁷. Каждый тайм-слот соответствует одной частоте несущей в последовательности перескоков (соответственно 1600 перескоков в секунду). Последовательность частот определяется адресом ведущего устройства пикосети. Переда­чи ведутся пакетами, каждый пакет может занимать от 1 до 5 тайм-слотов. Ведущее и ведомые устройства ведут передачу поочередно: в четных сло­тах передачу ведет ведущее устройство, а в нечетных - адресованное им ведомое устройство.

Радиолиния Bluetooth, использующая технологию расширения спектра со скачко­образной перестройкой частоты, устойчива к интерференции и замираниям. Расширение спектра является методом цифрового кодирования, в кото­ром исходный сигнал преобразуется таким образом, что для случайного слушателя он становится больше похожим на шум. Операция кодирования увеличивает коли­чество передаваемых битов и расширяет используемую полосу пропускания.

Используя такой же расширяющий код как и в передатчике, приемник сжимает расширенный сигнал обратно к исходной форме. Сигнал, передаваемый в расши­ренной полосе частот, более устойчив к различным помехам, что повышает надеж­ность передачи данных и голоса. При псевдослучайной скачкообразной перестрой­ке частоты, т.е. перескоках сигнала с одной частоты на другую по закону псевдошу­мовой последовательности, беспроводные системы становятся более конфиденци­альными, т.е. защищенными от подслушивания

Между ведущим и ведомыми устройствами могут устанавливаться физические связи двух типов: синхронные и асинхронные.

Синхронные связи (они же изохронные) с установлением соединения, SCO link (Synchronous Connection-Oriented), используются для передачи изохронного трафика (например, оцифрованного звука). Эти связи типа «точка-точка» предва­рительно устанавливает ведущее устройство с выбранными ведомыми устройствами, и для каждой связи определяется период (в слотах), через который для нее резервируются слоты. Связи получаются симметричные двусторонние. Повторные передачи пакетов в случае ошибок приема не используются. По сетевой классификации связи SCO относятся к коммутации цепей [5].

Асинхронные связи без установления соединения, ACL link (Asynchronous Connection-Less), реализуют коммутацию пакетов по схеме «точка-множество точек» между ведущим устройством и всеми ведомыми устройствами пикосети. Ведущее устройство может связываться с любым из ведомых устройств пикосети в слотах, не занятых под SCO, послав ему пакет и потребовав ответа. Ведомое устройство имеет право на передачу, только получив обращенный к нему запрос ведущего устройства (безошибочно декодировав свой адрес). Для большинства типов пакетов предусматривается повторная передача в случае обнаружения ошибки приема. Ведущее устройство может посылать и безадресные широковещательные пакеты для всех ведомых устройств своей пикосети.

При создании системы цифровой связи ограничение потенциально возможных преднамеренных помех (ПРП) каким-либо одним или несколькими типами создает условия, при которых возможен отказ системы при воздействии непредвиденного типа ПРП. Поэтому целесообразно рассчитывать на максимальное возможное разнообразие ПРП в пределах заданных ограничений на системе. Основные типы ПРП: узкополосные, шумовые, импульсные, ретранслированные, прицельные. С ПРП борьба ведется сменой структуры сигнала в частотно-временной области, либо программным (псевдослучайным) переключением рабочих (радио) частот, либо передачей широкополосными (шумоподобными) сигналами (ШПС) [8].

В физической среде bluetooth распространяется с помощью маломощного шумоподобного сигнала.

Использование шумоподобных сигналов (ШПС) обеспечивает безопасность передачи  конфиденциальной информации ввиду невозможности приема сигналов без знания структуры псевдослучайных последовательностей, используемых при генерации шумоподобных сигналов.