Технология Wi-Fi

Министерство образования и науки РК

Карагандинский государственный технический университет

Технологический колледж при КарГТУ

ЦМК ДИТ


Курсовая работа

по дисциплине: Теория электрической связи


Введение


В настоящее время широко используется технологии Wi-Fi, и плазменные телевизоры. В данной курсовой рассказывается о построение сетей технологии Wi-Fi, её основных компонентах и принцип действия плазменных телевизоров. А так же решение задачи на тему первичные сигналы электросвязи. Wi-Fi это современная беспроводная технология соединения компьютеров в сеть или подключения их к интернету. Именно с помощью этой технологии интернет становится по-настоящему мобильным и дает пользователю свободу перемещения: и в пределах одной комнаты, и по всему миру. Многие портативные устройства имеют встроенный интерфейс Wi-Fi, например, он есть в любом ноутбуке на базе Intel® Centrino™. Если на вашем компьютере есть логотип Intel® Centrino™, он уже полностью готов для работы с Wi-Fi, никакие дополнительные устройства вам не нужны. За последние 10 лет рынок мобильных устройств, таких как PDA и мобильные компьютеры, претерпел огромные изменения. Устройства, бывшие ранее в определенной степени элитными аксессуарами, сейчас являются общедоступными и обладают гораздо большими возможностями по сравнению со своими предшественниками. Портативные ноутбуки и PDA в настоящее время стали как повседневным рабочим инструментом, так и средством развлечения. С увеличением числа мобильных пользователей возникает острая необходимость в оперативном осуществлении коммуникаций между ними, в обмене данными, в быстром получении информации. Поэтому естественным образом происходит интенсивное развитие технологий беспроводных коммуникаций, рынок которых на данный момент развивается огромными темпами. Особенно это актуально в отношении беспроводных сетей. Или так называемыхWLAN-сетей (WirelessLocalAreaNetwork). WLAN-сети имеют ряд преимуществ перед обычными кабельными сетями:

- WLAN-сеть можно очень быстро развернуть, что очень удобно при проведении презентаций или в условиях работы вне офиса; - пользователи мобильных устройств, при подключении к локальным беспроводным сетям, могут легко перемещаться в рамках действующих зон сети; - скорости современных сетей довольно высоки (до 54 Мб/с), что позволяет их использовать для очень широкого спектра задач; - с помощью дополнительного оборудования беспроводная сеть может быть успешно соединена с кабельными сетями; - WLAN-сеть может оказаться единственным выходом, если невозможна прокладка кабеля для обычной сети. Несмотря на все достоинства, WLAN-сети обладают рядом недостатков, главный из которых - возможность легкого перехвата данных и взлома сети. В данном обзоре рассматриваются ключевые понятия беспроводных сетей, проводится сравнение стандартов WiFi, затрагиваются вопросы защиты WLAN-сетей и вопросы государственной политики использования частот. Обзор подготовили департамент маркетинговых исследований Research.TechArt <#"justify">1. Технология Wi-Fi


Принцип работы Wi-Fi - торговая марка Wi-Fi Alliance для беспроводных сетей на базе стандарта IEEE 802.11. Термин возник как игра слов с Hi-Fi и никак не расшифровывается (см. ниже). Любое оборудование, соответствующее стандарту IEEE 802.11, может быть протестировано в Wi-Fi Alliance и получить соответствующий сертификат и право нанесения логотипа Wi-Fi. Обычно схема Wi-Fi сети содержит не менее одной точки доступа и не менее одного клиента. Также возможно подключение двух клиентов в режиме точка-точка (Ad-hoc), когда точка доступа не используется, а клиенты соединяются посредством сетевых адаптеров «напрямую». Точка доступа передаёт свой идентификатор сети (SSID) с помощью специальных сигнальных пакетов на скорости 0,1 Мбит/с каждые 100 мс. Поэтому 0,1 Мбит/с - наименьшая скорость передачи данных для Wi-Fi. Зная SSID сети, клиент может выяснить, возможно ли подключение к данной точке доступа. При попадании в зону действия двух точек доступа с идентичными SSID приёмник может выбирать между ними на основании данных об уровне сигнала. Стандарт Wi-Fi даёт клиенту полную свободу при выборе критериев для соединения. Более подробно принцип работы описан в официальном тексте стандарта. Однако, стандарт не описывает все аспекты построения беспроводных локальных сетей Wi-Fi. Поэтому каждый производитель оборудования решает эту задачу по-своему, применяя те подходы, которые он считает наилучшими с той или иной точки зрения. Поэтому возникает необходимость классификации способов построения беспроводных локальных сетей. По способу объединения точек доступа в единую систему можно выделить, автономные точки доступа (называются также самостоятельные, децентрализованные, умные)Точки доступа, работающие под управлением контроллера (называются также «легковесные», централизованные) Бесконтроллерные, но не автономные (управляемые без контроллера). По способу организации и управления радиоканалами можно выделить беспроводные локальные сети: Со статическими настройками радиоканаловС динамическими (адаптивными) настройками радиоканалов ПреимуществаWi-Fi. Позволяет развернуть сеть без прокладки кабеля, что может уменьшить стоимость развёртывания и/или расширения сети. Места, где нельзя проложить кабель, например, вне помещений и в зданиях, имеющих историческую ценность, могут обслуживаться беспроводными сетями. Позволяет иметь доступ к сети мобильным устройствам. Wi-Fi устройства широко распространены на рынке. Гарантируется совместимость оборудования благодаря обязательной сертификации оборудования с логотипом Wi-Fi.

Излучение от мобильных Wi-Fi устройств в момент передачи данных на два порядка (в 100 раз) меньше, чем у сотового телефона. Излучаемая мощность мобильного Wi-Fi устройства исходя из спецификаций - около 0,01 Ватт, мощность мобильного GSM телефона порядка 1 Ватт. Недостатки Wi-Fi Количество одновременно-наблюдаемых Wi-Fi сетей в одной точке не может быть больше количества используемых каналов, то есть 13 каналов/сетей (в России данное ограничение всё чаще ощущается в многоквартирных домах). Частотный диапазон и эксплуатационные ограничения в различных странах неодинаковы.

Во многих европейских странах разрешены два дополнительных канала, которые запрещены в США; В Японии есть ещё один канал в верхней части диапазона, а другие страны, например Испания, запрещают использование низкочастотных каналов. Более того, некоторые страны, например Россия, Беларусь и Италия, требуют регистрации всех сетей Wi-Fi, работающих вне помещений, или требуют регистрации Wi-Fi-оператора. Как было упомянуто выше - в России точки беспроводного доступа, а также адаптеры Wi-Fi с ЭИИМ, превышающей 100 мВт (20 дБм), подлежат обязательной регистрации. Стандарт шифрования WEP может быть относительно легко взломан даже при правильной конфигурации (из-за слабой стойкости алгоритма). Новые устройства поддерживают более совершенный протокол шифрования данных WPA и WPA2. Принятие стандарта IEEE 802.11i (WPA2) в июне 2004 года сделало доступной более безопасную схему, которая доступна в новом оборудовании. Обе схемы требуют более стойкий пароль, чем те, которые обычно назначаются пользователями. Многие организации используют дополнительное шифрование (например VPN) для защиты от вторжения. На данный момент основным методом взлома WPA2 является подбор пароля, поэтому рекомендуется использовать сложные цифро-буквенные пароли для того, чтобы максимально усложнить задачу подбора пароля. В режиме ad-hoc стандарт предписывает лишь реализовать скорость 11 Мбит/сек (802.11b). Шифрование WPA(2) недоступно, только легковзламываемый WEP. Беспроводные технологии в промышленности. Для использования в промышленности технологии Wi-Fi предлагаются пока ограниченным числом поставщиков. Так SiemensAutomation&Drives предлагает Wi-Fi-решения для своих контроллеров SIMATIC в соответствии со стандартом IEEE 802.11g в свободном ISM-диапазоне 2,4 ГГц и обеспечивающим максимальную скорость передачи 54 Мбит/с.

Данные технологии применяются в основном для управления движущимися объектами и в складской логистике, а также в тех случаях, когда по какой-либо причине невозможно прокладывать проводные сети Ethernet. Выделяют два видаорганизации беспроводных сетей: Ad-Hoc и InfrastructureMode. Режим Ad-Hoc (IndependentBasicServiceSet (IBSS) или Peer-to-Peer) является простейшей структурой локальной сети, при которой узлы сети (ноутбуки или компьютеры) связываются напрямую друг с другом. Такая структура удобна для быстрого развертывания сетей. Для ее организации требуется минимум оборудования - каждый узел должен быть оборудован адаптером WLAN. В режиме InfrastructureMode узлы сети связаны друг с другом не напрямую, а через точку доступа, т.н. AccessPoint. Различают два режима взаимодействия с точками доступа - BSS (BasicServiceSet) и ESS (ExtendedServiceSet). В режиме BSS все узлы связаны между собой через одну точку доступа, которая может играть роль моста для соединения с внешней кабельной сетью. Режим ESS представляет собой объединение нескольких точек доступа, т.е. объединяет несколько сетей BSS. В этом случае точки доступа могут взаимодействовать и друг с другом. Расширенный режим удобно использовать тогда, когда необходимо объединить в одну сеть несколько пользователей или подключить нескольких проводных сетей. Важным вопросом при организации WLAN-сетей является дальность покрытия.

На этот параметр влияет сразу несколько факторов: 1) Используемая частота (чем она больше, тем меньшая дальность действия радиоволн). 2) Наличие преград между узлами сети (различные материалы по-разному поглощают и отражают сигналы). 3) Режим функционирования - InfrastructureMode) или AdHoc. 4) Мощность оборудования. Если рассматривать идеальные условия, то зона покрытия с одной точкой доступа будет иметь следующий средний радиус покрытия: сеть стандарта IEEE 802.11a - 50 м, сети 802.11b и 802.11g - порядка 100 м. За счет увеличения количества точек доступа (в режиме Infrastructure ESS) можно расширять зоны покрытия сети на всю необходимую область охвата.

Первыми в 1999 г. были утверждены спецификации 802.11a и 802.11b, однако наибольшее распространение получили устройства, выполненные по стандарту 802.11b. В стандарте 802.11b применяется метод широкополосной модуляции с прямым расширением спектра - DSSS (DirectSequence Spread Spectrum). Весь рабочий диапазон делится на 14 каналов, разнесенных на 25 МГц для исключения взаимных помех. Данные передаются по одному из этих каналов без переключения на другие. Возможно одновременное использование всего 3 каналов. Скорость передачи данных может автоматически меняться в зависимости от уровня помех и расстояния между передатчиком и приемником. Стандарт IEEE 802.11b обеспечивает максимальную теоретическую скорость передачи 11 Мбит/с, что сравнимо с обычной кабельной сетью 10 BaseTEthernet.

Однако, такая скорость возможна лишь при условии, что в данный момент только одно WLAN-устройство осуществляет передачу. При увеличении числа пользователей полоса пропускания делится на всех и скорость работы падает. Несмотря на ратификацию стандарта 802.11a в 1999 году, он реально начал применяться только с 2001 года. Данный стандарт используется, в основном, в США и Японии. В России и в Европе он не получил широкого распространения. В стандарте 802.11a используется OFDM схема модуляции сигнала - мультиплексирование с разделением по ортогональным частотам (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Основной поток данных разделяется на ряд параллельных под-потоков с относительно низкой скоростью передачи, и далее для их модуляции используется соответствующее число несущих. В стандарте определены три обязательные скорости передачи данных (6, 12 и 24 Мбит/с) и пять дополнительных (9, 18, 24, 48 и 54 Мбит/с).

Также имеется возможность одновременного использования двух каналов, что обеспечивает увеличение скорости вдвое. Стандарт 802.11g окончательно был ратифицирован в июне 2003г. Он является дальнейшей разработкой спецификации IEEE 802.11b и осуществляет передачу данных в том же частотном диапазоне. Основным преимуществом этого стандарта является увеличенная пропускная способность - скорость передачи данных составляет до 54 Мбит/с по сравнению с 11 Мбит/с у 802.11b. Как и IEEE 802.11b, новая спецификация предусматривает использование диапазона 2,4 ГГц, но для увеличения скорости применена та же схема модуляции сигнала - что и в 802.11a - ортогональное частотное мультиплексирование (OFDM). Особенностью данного стандарта является совместимость с 802.11b. Например, адаптеры 802.11b могут работать в сетях 802.11g (но при этом не быстрее 11 Мбит/с), а адаптеры 802.11g могут снижать скорость передачи данных до 11 Мбит/с для работы в старых сетях 802.11b.

Сейчас ведутся разработки нового стандарта WLAN - IEEE 802.11n. Он должен работать вдвое быстрее, чем 802.11a и 802.11g, на скорости от 100 Мбит/c до максимального значения 540 Мбит/с. Ожидается, что окончательные спецификации 802.11n будут приняты в 2006 году предположительно в ноябре. Существует несколько разновидностей WLAN-сетей, которые различаются схемой организации сигнала, скоростями передачи данных, радиусом охвата сети, а также характеристиками радиопередатчиков и приемных устройств. Наибольшее распространение получили беспроводные сети стандарта IEEE 802.11b, IEEE 802.11g и IEEE 802.11a.

Их сравнение представлено в таблице. В основе WLAN-технологий лежит принцип высокочастотной радиосвязи между узлами сети. В качестве узла сети может выступать как отдельный компьютер, ноутбук или PDA, так специальный устройство "точка доступа" или "AccessPoint" - обеспечивающее доступ к кабельному сегменту сети Ethernet, к Интернету или другому компьютеру. Специальные стандарты для WLAN-сетей разрабатываются Институтом инженеров по электротехнике и электронике (Instituteof Electricaland Electronics Engineers) более известного под аббревиатурой IEEE. Первый стандарт IEEE 802.11 для беспроводных локальных сетей был принят в 1997 году. Он подразумевал работу оборудования на частоте 2.4ГГц со скоростями 1 и 2 Мб/с. Стандарт разрабатывался в течение 7 лет и поэтому ко времени принятия уже не мог соответствовать выросшим потребностям. Новый расширенный вариант стандарта, названный 802.11b (802.11 HighRate), был принят в 1999 году. С его принятием стала возможной работа беспроводных сетей на скоростях до 11Мб/с, что было сопоставимо по скорости с обычными сетями Ethernet.

Такая скорость позволила существенно расширить область применения беспроводных сетей и поднять уровень задач, для которых стало возможным использование WLAN.

В том же 1999 году была создана независимая международная организация Wi-FiAlliance (Wi-Fi - сокращение от WirelessFidelity) (ранее она называлась WECA "WirelessEthernet CompatibilityAlliance"), занимающаяся сертификацией на совместимость WLAN-устройств от различных производителей. Эта организация объединяет практически всех ведущих производителей Intel, IBM, Cisco, HP, Dell и других. В настоящий момент в нее входят более 200 компаний, и уже более 1500 устройств получили сертификат Wi-Fi с момента начала сертификации в марте 2000 года. Торговая марка Wi-Fi гарантирует совместимость оборудования от разных производителей. Первоначально в ноутбуках использовались адаптеры стандарта 802.11b, поэтому логотип WiFi часто ассоциировался именно с этим стандартом. В настоящее время под Wi-Fi понимается любой из стандартов 802.11: a, b или g.На сегодняшний день значительная часть современных ноутбуков изначально комплектуется встроенными модулями WLAN.

Для бизнес-моделей это стало практически стандартом, а для бюджетных ноутбуков довольно часто практикуется менее дорогой вариант "WirelessReady". Это означает, что в ноутбуке уже есть разъем для подключения модуля WiFi и при необходимости его можно за дополнительную плату установить в сервис-центре или самостоятельно. Также можно просто приобрести WiFi-адаптер для установки его в разъем PC-Card. Определяющим моментом для массового оснащения ноутбуков WiFi стало внедрение платформы IntelCentrino, сочетающей в себе новое поколение мобильных процессоров Pentium M, семейство адаптеров беспроводной связи Intel PRO/Wireless 2100 и чипсетов семейства Intel 855.Новый бренд Centrino был анонсирован 8 января 2003 года, а уже 12 марта платформа была представлена официально. Тогда же появились первые ноутбуки с логотипом Centrino, которые на данный момент занимают подавляющую часть всего рынка ноутбуков. Происхождение названия Термин «Wi-Fi» изначально был придуман как игра слов для привлечения внимания потребителя «намёком» на Hi-Fi (HighFidelity, высокая точность). Несмотря на то, что поначалу в некоторых пресс-релизах WECA фигурировало словосочетание «WirelessFidelity» («беспроводная точность»), на данный момент от такой формулировки отказались, и термин «Wi-Fi» никак не расшифровывается Стандарт IEEE 802.11n был утверждён 11 сентября 2009 года. Его применение позволяет повысить скорость передачи данных практически вчетверо по сравнению с устройствами стандартов 802.11g (максимальная скорость которых равна 54 Мбит/с), при условии использования в режиме 802.11n с другими устройствами 802.11n. Теоретически 802.11n способен обеспечить скорость передачи данных до 600 Мбит/с. Как сообщает CultofMac , 29 июля 2011 года IEEE, Институт инженеров по электротехнике и электронике - IEEE выпустил официальную версию стандарта IEEE 802.22. Это есть SuperWi-Fi. Системы и устройства, поддерживающие этот стандарт, позволят передавать данные на скорости до 22 Мб/св радиусе 100 км от ближайшего передатчика.\Частотный разнос ?f между соседними несущими f1, f2 ... fn в групповом радиоспектреOFDM выбирается из условия возможности выделения в демодуляторе индивидуальных несущих. При этом возможно применение двух методов частотного разделения (демультиплексирования) несущих. Во-первых, с помощью полосовых фильтров и, во-вторых, с помощью ортогональных преобразований сигналов. В первом случае частотный разнос между модулированными несущими выбирается таким, чтобы их соседние боковые полосы взаимно не перекрывались. Это условие будет выполнено, если величину частотного разноса выбрать равной ?f> 2/TU , где TU - рабочий интервал информационного символа. Однако при этом эффективность использования радиоспектра будет невысокой. Напротив, стандарт OFDM характеризуется сильным перекрытием спектров соседних поднесущих, что позволяет уменьшить в два раза значение частотного разноса и во столько же раз повысить плотность передачи цифровой информации (бит/с)/Гц <#"244" src="doc_zip1.jpg" />

Рисунок 1 - OFDM модуляция


Благодаря тому, что используется большое число параллельных потоков, длительность символа в параллельных потоках оказывается существенно больше, чем в последовательном потоке данных. Это позволяет в декодере задержать оценку значений принятых символов на время, в течение которого изменения параметров радиоканала из-за действия эхо-сигналов прекратятся, и канал станет стабильным. Таким образом, при OFDM временной интервал символа субпотока TS делится на две части - защитный интервал TG, в течение которого оценка значения символа в декодере не производится, и рабочий интервал символа TU, за время которого принимается решение о значении принятого символа. Для правильной работы системы эхоподавления необходимо, чтобы защитные интервалы находились в начале символов субпотоков, то есть в защитном интервале продолжается модуляция несущей предшествующим символом. Технически метод OFDM реализуется путем выполнения инверсного дискретного преобразования Фурье (FastFourierTransform, FFT) в модуляторе передатчика и прямого дискретного преобразования Фурье - в демодуляторе приемника приемопередающего устройства. OFDM является цифровой схемой модуляции, которая использует большое количество близко расположенных ортогональных поднесущих. Каждая поднесущая модулируется по обычной схеме модуляции (например, квадратурная амплитудная модуляция) на низкой символьной скорости, сохраняя общую скорость передачи данных, как и у обычных схем модуляции одной несущей в той же полосе пропускания. На практике сигналы OFDM получаются путем использования быстрого преобразования Фурье.Основным преимуществом OFDM по сравнению со схемой с одной несущей является ее способность противостоять сложным условиям в канале. Например, бороться с затуханием в области ВЧ в длинных медных проводниках, узкополосными помехами и частотно-избирательным затуханием, вызванным многолучевым характером распространения, без использования сложных фильтров-эквалайзеров. Канальная эквализация упрощается вследствие того, что OFDM сигнал может рассматриваться как множество медленно модулируемых узкополосных сигналов, нежели как один быстро модулируемый широкополосный сигнал. Низкая символьная скорость делает возможным использование защитного интервала между символами, что позволяет справляться с временным рассеянием и устранять межсимвольные искажения (МСИ). При OFDM последовательный цифровой поток преобразуется в большое число параллельных потоков (субпотоков), каждый из которых передается на отдельной несущей. Это показано на рисунке 2.


Рисунок 2 - Спектр радиосигнала с одной несущей (а) и OFDM

- один из труднейших видов модуляции для анализа. Трудности связаны с тем, что каналы при использовании OFDM как правило не имеют четких границ, и в этой связи выделить какой либо для детального анализа весьма проблематично. В некоторых частных случаях это удается, но далеко не всегда, кроме того OFDM технология позволяет создавать очень не тривиальные сигналы, классический анализ которых чрезвычайно сложен и неоднозначен. В качестве примера сложного для анализа OFDM сигнала приведу по сравнению с ним, сигнал из этой темы еще более сложен, так как выделить канал не представляется возможным. Мы попытаемся его проанализировать, но перед этим рассмотрим некоторые общие принципы на классических сигналах, как реальных так и синтезированных. На рисунке 3 показан OFDM спектр.


Рисунок 3 - OFDM спектр


Вообще возможность синтезировать OFDM сигнал с заданными параметрами очень эффективная вещь, по крайней мере это позволяет или принять какую либо гипотезу или отвергнуть, что так или иначе полезно. Ну что же, приступим.

Для начала рассмотрим метод определения тактовой частоты для OFDM, я далек от мысли, что это нечто сильно новое, но тем не менее мне не встречалось подобного в открытых источниках, возможно просто не попадалось, суть не в этом.

В основу метода положен тот факт, что для синтеза OFDM используют как правило размер FFT/IFFT блоков превышающий размер используемой сетки частот, то есть, если используют 10 частот, то FFT/IFFT блок имеет размер под 16 или 32 (как пример) частоты, делается это из, как минимум нескольких соображений, всегда можно добавить пару-тройку частот без переделки ядра формирователя на перспективу (а некоторые режимы и напрямую используют изменение количества рабочих частот в процессе сеанса), использование стандартных алгоритмов БПФ имеющих размеры блоков 2n и есть еще ряд не совсем очевидных моментов, когда проще использовать блоки большего размера, чем это вроде необходимо. Результатом подобного подхода при формировании, является обязательное наличие гармонического шума в пространстве между сформированными но неиспользуемыми/выключенными частотами.

Этот гармонический шум есть ничто иное как моменты смены тактов (тактовая частота), которые "разливаются" по неортогональным областям, в ортогональных позициях, там где места для сетки частот, этот шум равен нулю. Это отлично видно как на синтезированных сигналах, так и на реальных. Wi-Fi и телефоны сотовой связи.

Некоторые считают, что Wi-Fi и подобные ему технологии со временем могут заменить сотовые сети, такие как GSM. Препятствиями для такого развития событий в ближайшем будущем являются отсутствие роуминга и возможностей аутентификации (см. 802.1x, SIM-карты и RADIUS), ограниченность частотного диапазона и сильно ограниченный радиус действия Wi-Fi. Более правильным выглядит сравнение Wi-Fi с другими стандартами сотовых сетей, таких как UMTS, CDMA или WiMAX.Тем не менее, Wi-Fiпригоден для использования VoIP в корпоративных сетях или в среде SOHO. Первые образцы оборудования появились уже в начале 2000-х, однако на рынок они вышли только в 2005 году. Тогда такие компании, как Zyxel, UT Starcomm, Samsung, Hitachi и многие другие, представили на рынок VoIPWi-Fi-телефоны по «разумным» ценам. В 2005 году ADSL ISP провайдеры начали предоставлять услуги VoIP своим клиентам (например нидерландский ISP XS4All). Когда звонки с помощью VoIP стали очень дешёвыми, а зачастую вообще бесплатными, провайдеры, способные предоставлять услуги VoIP, получили возможность открыть новый рынок - услуг VoIP. Телефоны GSM с интегрированной поддержкой возможностей Wi-Fi и VoIP начали выводиться на рынок, и потенциально они могут заменить проводные телефоны.

В настоящий момент непосредственное сравнение Wi-Fi и сотовых сетей нецелесообразно. Телефоны, использующие только Wi-Fi, имеют очень ограниченный радиус действия, поэтому развёртывание таких сетей обходится очень дорого. Тем не менее, развёртывание таких сетей может быть наилучшим решением для локального использования, например, в корпоративных сетях. Однако устройства, поддерживающие несколько стандартов, могут занять значительную долю рынка.

Стоит заметить, что при наличии в данном конкретном месте покрытия как GSM, так и Wi-Fi, экономически намного более выгодно использовать Wi-Fi, разговаривая посредством сервисов интернет-телефонии. Например, клиент Skype давно существует в версиях как для смартфонов, так и для КПК. Коммерческий доступ к сервисам на основе Wi-Fi предоставляется в таких местах, как интернет-кафе, аэропорты и кафе по всему миру (обычно эти места называют Wi-Fi-кафе), однако их покрытие можно считать точечным по сравнению с сотовыми сетями: Ozone и OzoneParis Во Франции. В сентябре 2003 года Ozone начала развёртывание сети OzoneParis через TheCityofLights. Конечная цель - создание централизованной сети Wi-Fi, полностью покрывающей Париж. Основной принцип OzonePervasiveNetwork заключается в том, что это сеть национального масштаба.Technologies предоставляет коммерческий доступ в аэропортах, университетах, и независимых кафе на территории США.T-Mobile обеспечивает работу хот-спотов для сети Starbucks в США и Великобритании, а также более 7500 хот-спотов в Германии. Pacific Century Cyberworks обеспечивает доступ в магазинах PacificCoffee в Гонконге.Rural Electric Association пытается развернуть сеть 2.4 ГГц Wi-Fi на территории площадью 9500 км², расположенной между округами Уалла-Уалла и Колумбия в штате Вашингтон и Юматилла, Орегон. В список других крупных сетей в США также входят: Boingo, Wayport и iPass.Sify, Индийский интернет-провайдер, установил 120 точек доступа в Бангалоре: в отелях, галереях и правительственных учреждениях. Vex имеет большую сеть хот-спотов, расположенную по всей территории Бразилии. Telefónica Speedy WiFi начала предоставлять свои сервисы в новой растущей сети, распространившейся на территорию штата São Paulo.BT Openzone владеет многими хот-спотами в Великобритании, работающими в McDonald's, и имеет роуминговое соглашение с T-Mobile UK и ReadyToSurf. Их клиенты также имеют доступ к хот-спотам TheCloud.Netstop обеспечивает доступ в Новой Зеландии.

В Эстонии имеется несколько коммерческих операторов, крупнейший из них Elion, обеспечивает АЗС Statoil по всей Эстонии и крупные торговые центры. Компания Вымпелком, под торговой маркой Билайн, купив GoldenTelecom, осуществляет поддержку самой большой в мире городской сети Wi-Fi в Москве. Каналы доступа к проводной сети обеспечивает крупнейший московский провайдер Корбина Телеком. Предполагаемая стоимость должна была составлять 20-22 доллара в месяц при скорости подключения 1 Мбит/сек. Для малоимущих жителей Филадельфии - 12-15 долларов в месяц. В настоящее время центр города и прилегающие к нему районы уже подключены. Подключение остальных районов будет производиться по мере установки передатчиков.Укртелеком на Украине предоставляет услуги Wi-Fi («ОГО! Wi-Fi») по всем городам страны. По замыслу покрытие распространяется не только на центры городов, крупные отели, рестораны, кафе, вокзалы аэропорты, но и на библиотеки, отделения «Телекомсервис» и т. д. В действительности система покрывает только примерно 70 % ресторанов быстрого питания McDonalds, и некоторые другие. Половина из существующих точек часто не активны, либо к ним невозможно подключится, так как установлены обычные роутеры, которые позволяют подключать не более 11 абонентов.

АИСТ в Одесской области предоставляет доступ к сети Интернет посредством Wi-Fi учебным заведениям, фермерским хозяйствам, населению в частном секторе. Белтелеком в Республике Беларусь предоставляет доступ к сети Интернет посредством Wi-Fi под торговой маркой «ByFly» с оплатой по трафику или поминутно. В каждом городе имеется не менее одной точки доступа, как правило - в отделении почты. В крупных городах, областных центрах имеется множество хот-спотовПока коммерческие сервисы пытаются использовать существующие бизнес-модели для Wi-Fi, многие группы, сообщества, города, и частные лица строят свободные сети Wi-Fi, часто используя общее пиринговое соглашение для того, чтобы сети могли свободно взаимодействовать друг с другом.Многие муниципалитеты объединяются с локальными сообществами, чтобы расширить свободные Wi-Fi-сети.

Некоторые группы строят свои Wi-Fi-сети, полностью основанные на добровольной помощи и пожертвованиях. Для получения более подробной информации смотрите раздел совместные беспроводные сети, где можно также найти список свободных сетей Wi-Fi, расположенных по всему миру (см. также Бесплатные точки доступа Wi-Fi в Москве). OLSR (en) - один из протоколов, используемых для создания свободных сетей. Некоторые сети используют статическую маршрутизацию, другие полностью полагаются на OSPF. В Израиле разрабатывается протокол WiPeer для создания бесплатных P2P-сетей на основе Wi-Fi. В WirelessLeiden разработали собственное программное обеспечение для маршрутизации под названием LVrouteD для объединения Wi-Fi-сетей, построенных на полностью беспроводной основе. Бо?льшая часть сетей построена на основе ПО с открытым кодом, или публикуют свою схему под открытой лицензией. См. например «WiFiLiberator» (превращает любой ноутбук с установленной Mac OS X и Wi-Fi-модулем в открытый узел Wi-Fi-сети). Также следует обратить внимание на netsukuku - Разработка всемирной бесплатной mesh-сети. Некоторые небольшие страны и муниципалитеты уже обеспечивают свободный доступ к хот-спотам Wi-Fi и доступ к Интернету через Wi-Fi по месту жительства для всех. Например, Королевство Тонга и Эстония, которые имеют большое количество свободных хот-спотов Wi-Fi по всей территории страны. В Париже OzoneParis предоставляет свободный доступ в Интернет неограниченно всем, кто способствует развитию PervasiveNetwork, предоставляя крышу своего дома для монтажа оборудования Wi-Fi. UnwireJerusalem - это проект установки свободных точек доступа Wi-Fi в крупных торговых центрах Иерусалима. Многие университеты обеспечивают свободный доступ к Интернет через Wi-Fi для своих студентов, посетителей и всех, кто находится на территории университета.

Некоторые коммерческие организации, такие как PaneraBread, предоставляют свободный доступ к Wi-Fi постоянным клиентам. Заведения McDonalds Corporation тоже предоставляют доступ к Wi-Fi под брендом McInternet. Этот сервис был запущен в ресторане в Оук-Брук, Иллинойс; он также доступен во многих ресторанах в Лондоне, Москве и Киеве.Тем не менее, есть и третья подкатегория сетей, созданных сообществами и организациями, такими как университеты, где свободный доступ предоставляется членам сообщества, а тем, кто в него не входит, доступ предоставляется на платной основе. Пример такого сервиса - сеть Sparknet в Финляндии. Sparknet также поддерживает OpenSparknet - проект, в котором люди могут делать свои собственные точки доступа частью сети Sparknet, получая от этого определённую выгоду. В последнее время коммерческие Wi-Fi-провайдеры строят свободные хот-споты Wi-Fi и хот-зоны. Они считают, что свободный Wi-Fi-доступ привлечёт новых клиентов и инвестиции вернутся. Бесплатный доступ к Интернету через Wi-Fi Независимо от исходных целей (привлечение клиентов, создание дополнительного удобства или чистый альтруизм) во всём мире и в России, в том числе, растёт количество бесплатных хот-спотов, где можно получить доступ к наиболее популярной глобальной сети (Интернет) совершенно бесплатно. Это могут быть и крупные транспортные узлы, где подключиться можно самостоятельно в автоматическом режиме, и бары, где для подключения необходимо попросить карточку доступа у персонала, и даже просто территории городского ландшафта, являющиеся местом постоянного скопления людей. Корпоративная беспроводная сеть, построение сети Wi-Fi. Со «слоистой» или многослойной структурой радиоканалов. Основной задачей беспроводных сетей является обеспечение на определенной территории высокоскоростного локального доступа к сервисам и данным, обмен информацией между пользователями, находящимися в пределах данной территории.

«Микротест»: высокие технологии для оптимального решения стоящих перед вашей компанией задач, мобильность и безопасность информации Построение сетей Wi-Fi (IEEE 802.11) беспроводной передачи данных в настоящее время широко востребовано за счет массы преимуществ. Среди основных достоинств данной технологии наиболее привлекательны следующие: низкая стоимость оборудования; гибкость применения оборудования; высокая скорость передачи данных. Благодаря отсутствию проводных подключений пользователи беспроводных Wi-Fi сетей обладают свободой передвижения, свободой выбора рабочих мест. Данная технология дает возможность наиболее рационального использования офисного пространства: сотрудники компании остаются мобильными, имея доступ ко всем необходимым данным и услугам. Это показано на рисунке 4.


Рисунок 4 - Технология рационального использования


Помимо прочих преимуществ, широкое распространение стандартов WLAN обеспечивает не только возможность работать в офисных помещениях и зданиях филиалов, но и обеспечивает мобильность сотрудников компании на время отъезда. Благодаря беспроводным сетям, во время командировки, отдыха в гостинице и нахождения в пути сотрудники смогут быть на связи в любую минуту. Эта же технология используется в публичных хот-спотах, которые устанавливаются в торговых и конференц-центрах, гостиницах, аэропортах, ресторанах и других общественных местах. Таким образом, за счет беспроводных сетей формируется экосистема, посредством которой обеспечивается защищенный мобильный доступ. У пользователей всегда есть возможность широкого использования информационных ресурсов не только в офисе компании, но и во время поездок на ближние и дальние расстояния. Это показано на рисунке 5.


Рисунок 5 - Структурная схема


Данная технология предоставляет возможность для работы целого ряда пользовательских приложений. Инфраструктура беспроводных сетей - это основа, на которой строится дальнейшее внедрение пользовательских приложений и обеспечивается поддержка ключевых для компании сервисов. К таким сервисам относятся сетевое управление, информационная безопасность и механизмы гарантии качества сервиса (QoS).Беспроводные сети - безграничные корпоративные возможностиВ беспроводных локальных сетях работают любые приложения, которые работают в традиционных проводных сетях, некоторые специфика возникает лишь из-за пропускной способности сети и мобильности ее пользователей. Доступ мобильных абонентов к сетям и данным - оборудование обеспечивает быстрый и безопасный доступ к любой критически важной информации пользователям сети при нахождении их в зоне ее действия. Передача голоса - голосовые приложения могут работать на специально созданных мобильных телефонах с поддержкой интерфейса Wi-Fi, например Cisco 7920 или Nokia E-series либо на компьютерах с запущенным приложением софтфона. Видеонаблюдение - пропускной способности беспроводной сети достаточно для передачи видеоизображения от нескольких видеокамер, оборудованных беспроводным модулем и расположенных в различных местах.

Видеокамеры могут быть быстро установлены либо перемещены в другое место, поскольку не требуется прокладывание кабеля до места установки. Автоматизированный учет операций, управление складскими запасами, активами - в зоне действия сети могут работать мобильные кассы, мобильные считыватели штрих кодов, радиометок RFID, позволяя размещать их в любом удобном для работы месте.

Телеметрические приложения, автоматизированные системы управления - передача информации от различных датчиков, передача команд на исполнительные устройства промышленной автоматики Определение местоположения абонентов - возможно определение местоположения мобильных пользователей сети с точностью до нескольких метров. Разделение общих ресурсов сети между мобильными абонентами, например, беспроводная печать документов на общем принтере.


2. Задача


Дана задача на тему первичные сигналы электросвязи.

Определить объём сигнала, создаваемого симфоническим оркестром, если длительность сигнала Tc = 10 мин, спектр - от 100 Гц до 15 кГц; Динамический диапазон - 70 дБ.

Решение:

Спектр модулированного сигнала шире спектра первичного сигнала и зависит от вида модуляции. Общей характеристикой модулированного сигнала является объём сигнала:

= TcFcDc


Где, Vc- объём сигнала, Tc - длительность сигнала, Fc - спектр сигнала, Dc - динамический диапазон.

Чем больше объём, тем больше информации и тем труднее передать этот сигнал по каналу связи.

Отсюда следует:

мин переводим в 600 сек, берём массимальный сигнал спектра и 15 кГц переводим в 15000 Гц.

= 600*15000*70 = 630000000 дБ.


Ответ: Объем сигнала, создаваемого симфоническим оркестром равен, Vc= 630000000 дБ.


3. Плазменные телевизоры, принцип действия

частота сигнал телевизор панель

Устройство и принцип работы панели плазменного телевизора

В течение последних 75 лет двадцатого столетия, подавляющее большинство телевизоров были построены по одной и той же технологии: на электронно-лучевых трубках (ЭЛТ).Отличной альтернативой стали плазменные панели и телевизоры. Телевизор отличается от панели наличием встроенного телевизионного тюнера и динамиков, у панелей все это внешнее. Толщина современных панелей 15 см и менее. В самом начале производства панели шли с защитным передним стеклом, что увеличивало вес конструкции и требовалась чистка (раз в 2-3 года) пыли которая скапливалась между стеклом и панелью. Современные плазменные телевизоры выпускаются без защитного стекла. Так как же это работает? Смесь газов - ксенона и неона содержится в сотнях тысяч крошечных ячейках, расположенных между двумя стеклянными пластинами. Прозрачные дисплейные электроды зажаты между пластинами, изготовленными из изоляционных материалов с защитным слоем из окиси магния. Дисплейные электроды расположены выше ячейки и проходят вдоль внутренней стороны стеклянной пластины. Адресные электроды расположены ниже ячейки и проходят вдоль задней стеклянной пластины, то есть расположены крест на крест. Это показано на рисунке 6.


Рисунок 6 - Плазменная панель в разрезе


Оба комплекта электродов проходят через всю панель. Дисплейные электроды размещены в горизонтальных колонках вдоль экрана, а адресные электроды размещены в вертикальных колоннах. Из диаграммы ниже видно, как вертикальные и горизонтальные электроды формируют основную сетку. Это показано на рисунке 7.


Рисунок 7 - Детальное изображение


Чтобы ионизировать газ в конкретной ячейке, блок управления заряжает электроды, которые пересекаются на этой ячейке через модули Х и Y. Блок делает это тысячи раз в небольшие доли секунды, заряжая каждую ячейку в отдельности.

Когда электроды заряжены (с разницей напряжения между ними), электрический ток течет через газ в ячейке. На последнем рисунке видно как ток создает быстрый поток заряженных частиц, которые стимулируют газовые атомы выпускать ультрафиолетовые фотоны. Выпущенные ультрафиолетовые фотоны взаимодействуют с фосфором, которым покрыта внутренняя стенка ячейки. Фосфор - это материал, который выделяет свет при воздействии на него другого источника энергии. Когда ультрафиолетовый фотон попадает в атом фосфора, один из электронов фосфора переходит на более высокий уровень энергии и нагревается. Когда уровень энергии электрона начинает падать до нормального уровня, он выпускает энергию в форме видимого светлого фотона.

Каждый пиксель состоит из трех отдельных субпикселей (ячеек). Каждый субпиксель покрыт фосфором своего цвета. Один субпиксель имеет красный светлый фосфор, один субпиксель имеет зеленый светлый фосфор и один субпиксель имеет синий светлый фосфор. Эти цвета при работе смешиваются вместе, чтобы создавать общий цвет пикселя.

Изменяя импульсы, проходящие через каждую ячейку, система управления может увеличивать или уменьшать интенсивность излучения каждого субпикселя (ячейки), что бы создать сотни комбинаций красного, зеленого и синего. Таким образом система может воспроизводить цвет практически по всему видимому спектру.

Основное преимущество плазменной технологии - то, что можно сделать широкий экран, используя сверхтонкие материалы. И поскольку каждый пиксель зажигается индивидуально, то образ получается очень ярким и хорошо виден с разных углов обзора.

Наибольшим недостатком этой технологии является цена.

Вместе с тем, цены на плазменные телевизоры и панели падают с каждым годом и вскоре совсем вытеснят кинескопные телевизоры (ЭЛТ).Газоразрядный экран (также широко применяется английская калька «плазменная панель») - устройство отображения информации, монитор, основанный на явлении свечения люминофора под воздействием ультрафиолетовых лучей, возникающих при электрическом разряде в ионизированном газе, иначе говоря в плазме. Конструкция. Плазменная панель представляет собой матрицу газонаполненных ячеек, заключенных между двумя параллельными стеклянными пластинами, внутри которых расположены прозрачные электроды, образующие шины сканирования, подсветки и адресации. Разряд в газе протекает между разрядными электродами (сканирования и подсветки) на лицевой стороне экрана и электродом адресации на задней стороне. Особенности конструкции: суб-пиксель плазменной панели обладает следующими размерами 200 мкм x 200 мкм x 100 мкм; передний электрод изготовляется из оксида индия и олова, поскольку он проводит ток и максимально прозрачен. при протекании больших токов по довольно большому плазменному экрану из-за сопротивления проводников возникает существенное падение напряжения, приводящее к искажениям сигнала, в связи с чем добавляют промежуточные проводники из хрома, несмотря на его непрозрачность; для создания плазмы ячейки обычно заполняются газом - неоном или ксеноном (реже используется гелий и/или аргон, или, чаще, их смеси). Химический состав люминофора: Зелёный: Zn2SiO4:Mn2+ / BaAl12O19:Mn2+;+ / YBO3:Tb / (Y, Gd) BO3:Eu Красный: Y2O3:Eu3+ / Y0,65Gd0,35BO3:Eu3+ Синий: BaMgAl10O17:Eu2+ Существующая проблема в адресации миллионов пикселей решается расположением пары передних дорожек в виде строк (шины сканирования и подсветки), а каждой задней дорожки в виде столбцов (шина адресации). Внутренняя электроника плазменных экранов автоматически выбирает нужные пиксели. Эта операция проходит быстрее, чем сканирование лучом на ЭЛТ-мониторах. В последних моделях PDP обновление экрана происходит на частотах 400-600 Гц, что не позволяет человеческому глазу замечать мерцания экрана. Это показано на рисунке 8.


Рисунок 8 - Образное представление


Принцип действия: Работа плазменной панели состоит из трех этапов: инициализация, в ходе которой происходит упорядочивание положения зарядов среды и её подготовка к следующему этапу (адресации).

При этом на электроде адресации напряжение отсутствует, а на электрод сканирования относительно электрода подсветки подается импульс инициализации имеющий ступенчатый вид. На первой ступени этого импульса происходит упорядочивание расположения ионовой газовой среды, на второй ступени разряд в газе, а на третьей - завершение упорядочивания. адресация, в ходе которой происходит подготовка пикселя к подсвечиванию. На шину адресации подается положительный импульс (+75 В), а на шину сканирования отрицательный (-75 В).

На шине подсветки напряжение устанавливается равным +150 В. подсветка, в ходе которой на шину сканирования подается положительный, а на шину подсветки отрицательный импульс, равный 190 В.

Сумма потенциалов ионов на каждой шине и дополнительных импульсов приводит к превышению порогового потенциала и разряду в газовой среде. После разряда происходит повторное распределение ионов у шин сканирования и подсветки. Смена полярности импульсов приводит к повторному разряду в плазме.

Таким образом, меняя полярность импульсов обеспечивается многократный разряд ячейки. Один цикл «инициализация - адресация - подсветка» образует формирование одного подполя изображения. Складывая несколько подполей можно обеспечивать изображение заданной яркости и контраста. В стандартном исполнении каждый кадр плазменной панели формируется сложением восьми подполей. Таким образом, при подведении к электродам высокочастотного напряжения происходит ионизация газа или образование плазмы. В плазме происходит емкостной высокочастотный разряд, что приводит к ультрафиолетовому излучению, которое вызывает свечение люминофора: красное, зелёное или синее. Это свечение, проходя через переднюю стеклянную пластину, попадает в глаз зрителя.


Литература


1. В.В. Крухмалев, В.Н. Гордиенко и др., Основы построения телекоммуникационных систем и сетей, М. Горячая линия-Телеком, 2004.

. Д.Д. Кловский, Теория электрической связи, М.Радио и связь,1999

. В.Н. Васюков, Теория электрической связи, НГТУ, 2005.

. Прокис Дж., Цифровая связь, М. Радио и связь, 2000.

. ru.wikipedia.org shkolazhizni.ru sc.komp.kz masterplazma.ru www.popmech.ru.


Теги: Технология Wi-Fi  Курсовая работа (теория)  Информатика, ВТ, телекоммуникации