Aperçu technologies sans fil Connexions

Actuellement, la technologie sans fil connaît un véritable essor dans son développement. Cela est principalement dû à l'entrée solide dans nos vies des smartphones, ordinateurs tablettes et les netbooks, qui nécessitent un accès constant à Internet pour une utilisation complète, y compris au volant.

De plus, dans l'industrie, l'agriculture, et bien sûr dans le domaine militaire, le besoin est mûr d'organiser des systèmes de contrôle fiables pour les objets distribués et de les combiner en réseau mondial... Des tendances similaires sont observées partout dans le monde et conduisent au développement inévitable des technologies de communication sans fil.

Ceci est confirmé par le grand nombre d'articles et de revues analytiques publiés dans moteurs de recherche technologies et systèmes centrés sur le réseau sur demande.

Le terme network centrism signifie la présence d'un espace d'information unique, maximisant la connaissance de la situation de tous les abonnés inclus dans celui-ci et la continuité de l'interaction. Cela implique naturellement une révision radicale de l'attitude envers les systèmes de communication, y compris les communications sans fil, ce qui conduit inévitablement à leur développement et à leur amélioration actifs.

Dans cet article, je vais mener bref avis technologies et normes sans fil commerciales existantes. Pour faciliter la navigation dans un large éventail de technologies, nous introduirons une classification selon la portée de communication et le nombre d'abonnés inclus dans le réseau sans fil. Introduisons six gradations au total :

1. Les réseaux sans fil personnels comprennent :

IrDA (Association de données infrarouges), port infrarouge - un groupe de normes qui décrivent les protocoles de physique et niveau logique transmission de données sur ligne optique communication utilisant la gamme infrarouge des ondes lumineuses. De nos jours, les ports infrarouges sont principalement utilisés dans les panneaux de contrôle. Dans les téléphones, smartphones, ordinateurs portables et autres équipements informatiques, ils ont été remplacés par des lignes de communication sans fil telles que Bluetooth, Wi-Fi, etc. en raison de la faible portée, la possibilité de transmission de données uniquement avec une ligne de mire du récepteur et de l'émetteur et d'autres caractéristiques du dispositif de ports infrarouges

Bluetooth- spécification des communications radio à courte portée (généralement jusqu'à 200 mètres) dans la gamme de fréquences sans licence (gamme ISM : 2,4-2,4835 GHz). La communication radio Bluetooth est basée sur l'algorithme FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum), qui fournit un réglage de fréquence pseudo-aléatoire 1600 fois par seconde (une fois toutes les 625 s). 79 fréquences de fonctionnement sont disponibles pour le réglage dans la gamme 1 MHz. Dans certains pays, le nombre de fréquences attribuées est déjà, donc au Japon, en France et en Espagne - 23 canaux de fréquences. La séquence des fréquences de commutation n'est connue que par l'émetteur et le récepteur, qui font partie du même réseau, qui commutent de manière synchrone les fréquences de fonctionnement. Pour une autre paire de récepteur-émetteur, la séquence de commutation sera différente. Ceci permet le fonctionnement simultané de plusieurs paires de récepteur-émetteur dans des zones de transmission de données se chevauchant.

UWB (bande ultra-large)- technologie de communication sans fil à courte distance (environ 10 mètres), utilisant aujourd'hui (01.09.2012) la plus large gamme de fréquences pour les appareils de communication commerciaux. Ainsi aux USA la gamme de 3,1 à 10,6 GHz est attribuée, dans l'Union européenne de 6 à 8 GHz, en Russie de 2,85 à 10 GHz. Gros problèmes sur la voie du développement de cette technologie sont associés au croisement de la gamme de fréquences avec les fréquences de nombreux radars militaires et civils et d'autres produits. Cependant, en raison de la portée de communication ultra-courte et de l'utilisation d'une faible puissance, les signaux des appareils basés sur la technologie UWB n'affectent pas le fonctionnement des équipements militaires et civils utilisant les mêmes gammes de fréquences. L'utilisation d'une large gamme de fréquences permet d'atteindre des vitesses énormes, mais la vitesse chute très rapidement avec l'augmentation de la gamme. Ainsi, à une distance de 3 m, une vitesse allant jusqu'à 480 Mbit/s est fournie. A une distance de 10 mètres, le débit sera déjà de 110 Mbit/s. Cette forte réduction de vitesse est due à la forte distorsion du signal large bande due à la dispersion de l'étude électromagnétique.

USB sans fil, USB sans fil- conçu pour remplacer l'USB filaire. La tâche principale de WUSB est de fournir une communication à haut débit sur des distances ultra-courtes et d'assurer l'interaction d'un ordinateur personnel avec des équipements périphériques : scanners, imprimantes, caméras vidéo et photo, disques durs externes, etc. Le haut débit (jusqu'à 180 Mbps) est fourni à des distances allant jusqu'à 10 mètres et chute de manière critique à mesure que la distance entre le récepteur et l'émetteur augmente. Le haut débit est fourni grâce à l'utilisation d'un signal à large bande utilisant la technologie UWB, ce qui explique également les faibles distances de transmission de données.

HD sans fil- la technologie de transmission de données sans fil, principalement destinée à la transmission de vidéo HD, mais rien n'empêche son utilisation pour l'organisation d'un réseau sans fil. La bande passante maximale théorique du Wireless HD peut atteindre 28 Gbps à des distances allant jusqu'à 10 mètres. Une bande passante aussi large est fournie en travaillant avec un signal à large bande (7 GHz) à une fréquence de signal dans la région de 60 GHz. Cependant, cela pose également des problèmes importants : pour transmettre un signal à une fréquence dans la région de 60 GHz, il est nécessaire que le récepteur et l'émetteur soient dans la ligne de mire l'un de l'autre, sinon des objets pris entre eux interrompront le signal et la transmission. sera instable.
Pour assurer une communication stable dans les pièces, où il est loin d'être toujours possible de placer des appareils dans la ligne de mire, les développeurs ont fait beaucoup d'efforts et assoupli considérablement les restrictions sévères sur la transmission de données à très hautes fréquences. Ceci a été principalement réalisé grâce à l'introduction d'un système distribué d'antennes qui forment un réseau qui permet de maintenir une transmission de données stable.

WiGig (IEEE 802.11ad.)- technologie de communication sans fil à large bande fonctionnant dans la bande de fréquence sans licence de 60 GHz et fournissant une transmission de données jusqu'à 7 Gbps à des distances allant jusqu'à 10 mètres. WiGig est rétrocompatible avec la norme Wi-Fi (IEEE 802.11).
L'utilisation d'une gamme de fréquences dans la région des 60 GHz pour la transmission de données entraîne un évanouissement rapide du signal et la nécessité de fournir une ligne de visée entre le récepteur et l'émetteur. Pour réduire l'influence des effets négatifs, WiGig utilise une transmission de signal étroitement ciblée, ce qui nécessite un temps supplémentaire pour établir une connexion (jusqu'à plusieurs secondes). S'il n'était pas possible d'établir une connexion dans la ligne de mire, la technologie offre la possibilité de transmettre des données à basse fréquence - 2,4 et 5 GHz.

WHDi, Interface numérique domestique sans fil (Amimon)- technologie de transmission de données sans fil utilisée pour la transmission de données à haute vitesse et optimisée pour la transmission vidéo haute résolution... La technologie WHDi permet, par exemple, de connecter sans fil un ordinateur ou un ordinateur portable à un moniteur.
Pour la transmission, la gamme de fréquences de 5 GHz est utilisée, offrant une vitesse de 3 Gbps. WHDi utilise une technologie de codage vidéo-modem spéciale qui offre une immunité au bruit et une protection contre les erreurs de transmission de données et, par conséquent, une haute qualité de la vidéo relayée.

LibertyLink Est une technologie de réseau personnel sans fil développée par Aura. L'effet de l'induction magnétique est utilisé pour transmettre des informations. Un champ magnétique est généré autour de l'émetteur, modulé en utilisant un décalage gaussien. Un récepteur dans un champ magnétique est sensible à ses modulations, qui génèrent un courant induit. Les changements de courant traversant le récepteur sont convertis en données. La technologie LibertyLink permet le transfert de données à une vitesse allant jusqu'à ~ 200 Kb/s à une distance allant jusqu'à 3 mètres.

DECT / GAP- système numérique avancé de téléphonie sans fil - technologie sans fil utilisée dans les radiotéléphones modernes. Pour la transmission de données, la fréquence est de 1880-1900 MHz en Europe et de 1920-1930 MHz aux États-Unis. La transmission des données est basée sur une technique multi-porteuses et un principe d'accès multiple par répartition dans le temps. Le canal est divisé en trames de 10 ms. Chaque trame est divisée en 24 tranches, chacune pouvant être utilisée pour transmettre et recevoir des données. Typiquement, les 12 premiers créneaux sont utilisés pour la transmission de données et les 12 créneaux suivants sont utilisés pour la réception. L'utilisation de la technologie DECT / GAP vous permet d'obtenir une transmission vocale de haute qualité sur un canal de communication sans fil, une immunité élevée au bruit, une sécurité et une protection contre les écoutes, et tout cela avec de faibles niveaux de rayonnement, sans danger pour la santé.

2. Les réseaux de capteurs sans fil comprennent :

DASH7- une norme d'organisation des réseaux de capteurs sans fil.
Un réseau de capteurs est un réseau d'appareils informatiques miniatures équipés de capteurs (par exemple, des capteurs de température, de pression, de mouvement, de lumière, etc.), d'émetteurs-récepteurs de signaux et d'une alimentation électrique miniature. La portée de la communication sans fil dépend de la puissance du signal transmis, et à mesure que la portée augmente, la bande passante de la ligne de communication diminue considérablement. Puisque le réseau de capteurs implique l'utilisation de capteurs autonomes miniatures, la puissance du signal est également très limitée, car une augmentation de la puissance entraîne une réduction de la période travail autonome capteurs.
Le DASH7 utilise une fréquence de signal de 433 MHz, qui se situe dans la plage de fréquences sans licence. Lors de la transmission de données sur une distance allant jusqu'à 2 km, une vitesse de 200 Kb / s est fournie. La technologie DASH7 est ouverte et rivalise avec les technologies de réseau de capteurs sans fil propriétaires telles que ZigBee ou Z-Wave.

Z-Wave- la technologie radio sans fil utilisée pour organiser des réseaux de capteurs. Le but principal des réseaux Z-Wave est le contrôle à distance appareils ménagers et divers appareils domestiques qui permettent de contrôler l'éclairage, le chauffage et d'autres appareils pour automatiser le contrôle des bâtiments résidentiels et des bureaux.
La technologie Z-Wave permet la transmission de données sur une distance allant jusqu'à 30 mètres dans des conditions de visibilité directe à une vitesse de 9,6 kbps ou 40 kbps, à des fréquences de 869,0 MHz en Russie, 908,42 MHz aux États-Unis, 868,42 MHz en Europe , etc...
Étant donné qu'à la maison et au bureau, il est impossible de s'assurer que tous les capteurs du réseau sont en ligne de mire les uns par rapport aux autres, dans la norme Z-Wave, chaque nœud ou appareil peut relayer des données vers d'autres nœuds. Ainsi, si vous devez transférer des données vers un nœud hors de vue, cela peut être fait via une chaîne de nœuds. De plus, les réseaux Z-Wave ont des éléments d'auto-organisation en fonction de facteurs externes. Par exemple, si un obstacle survient entre les deux nœuds du réseau les plus proches, le signal sera automatiquement transmis par la pointe des autres nœuds du réseau.

Insteon- réseau de capteurs combinés (en partie filaires et en partie sans fil). Pour transmettre des informations, un signal radio est utilisé à une fréquence de 902-924 MHz, ce qui permet une transmission de données à une distance allant jusqu'à 45 mètres dans des conditions de visibilité directe avec une vitesse moyenne de 180 bits / s. Le câblage de la maison ou du bureau est utilisé pour transmettre des informations sur le fil. L'utilisation d'un réseau combiné augmente sa fiabilité et évite les problèmes liés aux interférences ou au chevauchement des zones de visibilité lors de la transmission de données sur un canal radio. Le réseau de capteurs Insteon est couramment utilisé pour la domotique ou la bureautique. Il est originaire des États-Unis, où il a été créé pour remplacer le réseau de capteurs X10 et d'où il s'est déplacé vers l'Europe.

EnOcean- technologie d'organisation de réseaux de capteurs sans fil utilisant des capteurs ultra-miniatures avec des générateurs d'énergie, des microcontrôleurs et des émetteurs-récepteurs. L'utilisation de groupes électrogènes et de cellules ultra basse énergie permet aux éléments du réseau EnOcean de fonctionner de manière autonome, pratiquement sans batteries, pendant une très longue durée. Les réseaux EnOcean sont principalement utilisés pour la domotique et la bureautique. La technologie EnOcean permet la transmission de données à une fréquence de 868 MHz (pour l'Europe, dans d'autres pays la fréquence peut différer, puisqu'il s'agit d'une gamme de fréquences sous licence) à une vitesse de 120 Kbit/s sur des distances allant jusqu'à 300 mètres en visibilité directe . Naturellement, dans les pièces, cet indicateur est beaucoup moins important et dépend des matériaux des murs et de la disposition du bâtiment. Chaque élément du réseau possède son propre numéro d'identification de 32 bits et son propre protocole d'échange qui protège les capteurs voisins des interférences mutuelles, ce qui permet d'installer jusqu'à 4 milliards d'appareils à proximité les uns des autres (selon les données du site Web des développeurs de technologies ) sans interférence mutuelle.

ISA100.11a- norme d'organisation des réseaux de capteurs industriels, des réseaux de capteurs et d'actionneurs. Une communication sans fil à faible vitesse utilisant des éléments à faible puissance est utilisée pour la transmission. Particularité ISA100.11a d'autres réseaux de capteurs :
- se concentrer sur l'utilisation industrielle et, en conséquence, les exigences spécifiques de résistance, d'immunité au bruit, de fiabilité et de sécurité,
- la capacité d'émuler les protocoles des réseaux de capteurs filaires et sans fil existants et éprouvés au moyen de la technologie ISA100.11a.
L'échange de données s'effectue à une fréquence de l'ordre de 2,4 GHz et à une vitesse d'environ 250 kbit/s.

Sans filHART Est un protocole de communication sans fil développé par la HART Communication Foundation pour transmettre des données sous forme de messages HART dans un environnement sans fil. HART est un protocole de communication pour communiquer avec des capteurs de terrain basé sur un ensemble extensible de commandes simples de demande-réponse transmises numériquement sur une ligne à 2 fils. WirelessHART fournit des taux de transfert de données jusqu'à 250 kbps sur des distances allant jusqu'à 200 m (en visibilité directe) à un débit de données dans la bande de 2,4 GHz.

Mi-Wi- un protocole d'organisation de réseaux de capteurs et personnels avec de faibles taux de transfert de données sur de courtes distances, basé sur la spécification IEEE802.15.4 pour les réseaux personnels sans fil. Un réseau basé sur MiWi peut contenir jusqu'à 1 024 nœuds gérés par jusqu'à 8 coordinateurs. Chaque coordinateur peut communiquer avec jusqu'à 127 nœuds. La transmission de données s'effectue dans la gamme de fréquences 2,4 GHz (le fonctionnement est assuré dans les gammes de fréquences 868 MHz et 915 MHz avec des vitesses inférieures) à des vitesses allant jusqu'à 250 Kb / s.

6LoWPAN- une norme qui permet aux petits réseaux sans fil (réseaux privés ou réseaux de capteurs) d'interagir avec les réseaux IP en utilisant le protocole IPv6. Il est principalement utilisé pour organiser des réseaux de capteurs et automatiser des locaux résidentiels et de bureaux avec la possibilité de contrôler via Internet, mais il peut également être utilisé de manière autonome comme de simples réseaux de capteurs sans fil. La transmission de données dans la norme 6LoWPAN implique l'utilisation d'une bande sub-GHz et fournit des débits de transmission de 50 à 200 kbps sur des distances allant jusqu'à 800 mètres.

Un-Net- un protocole ouvert d'organisation de réseaux de capteurs sans fil et de réseaux pour l'immotique et les objets distribués. Permet d'organiser des réseaux, comprenant jusqu'à 4096 nœuds avec plusieurs coordinateurs et répéteurs, augmentant la portée de transmission des données. La transmission de données est assurée sur des distances allant jusqu'à 100 mètres à l'intérieur et jusqu'à 500 mètres dans des espaces ouverts à un taux de transfert de données de 28,4 à 230 Kbps.

Wavenis- technologie de transmission de données sans fil utilisant les fréquences 433/868/915 MHz et permettant une transmission sur des distances allant jusqu'à 1000 m en espace ouvert et jusqu'à 200 m en intérieur à des vitesses allant jusqu'à 100 Kbps. La technologie Wavenis est utilisée pour organiser les réseaux personnels et les réseaux de capteurs, car la consommation ultra-faible des émetteurs-récepteurs leur permet de fonctionner de manière autonome jusqu'à 15 ans à partir d'une seule batterie.

RuBee- réseau local sans fil, qui est principalement utilisé comme réseau de capteurs. Pour transmettre des données à RuBee, des ondes magnétiques sont utilisées et la transmission s'effectue à une fréquence de 131 kHz, ce qui fournit une vitesse de seulement 1200 bots par seconde à des distances de 1 à 30 mètres. Cependant, il permet de réduire considérablement la consommation d'énergie et permet aux nœuds du réseau de fonctionner de manière autonome pendant plusieurs années à partir d'une seule batterie.
Le réseau est principalement utilisé à des fins spécifiques qui ne nécessitent pas de hautes performances, mais nécessitent une longue durée de vie de la batterie et une communication fiable et sécurisée. L'utilisation d'une basse fréquence évite les problèmes liés à la transmission de données dans les pièces, car le signal n'est pas réfléchi ou bloqué par les murs et autres objets. Le réseau américain de RuBee est certifié par le ministère de la Défense et le ministère de l'Énergie et est recommandé pour une utilisation dans des emplacements dangereux.

3. Les petits réseaux sans fil locaux comprennent :

HiperLAN (LAN radio haute performance)- norme sans fil. Il existe deux révisions de la norme : HiperLAN 1 et HiperLAN 2. La norme HiperLAN 1 a été publiée en 1981 et décrit une ligne de communication plus lente, offrant des débits de données jusqu'à 10 Mbps à des distances allant jusqu'à 50 mètres. Cette révision utilisait un mode de transfert asynchrone et un mécanisme d'accès multiple similaire à celui utilisé dans la famille LAN de bus à accès aléatoire avec évitement des collisions.
La révision de 2000 de la norme décrit déjà une vitesse plus élevée ligne sans fil transmission de données. HiperLAN 2 utilise un signal large bande d'environ 5 GHz pour la transmission de données, offrant des débits de données allant jusqu'à 54 Mbps à des distances allant jusqu'à 150 mètres. Dans le même temps, les deux révisions permettent de travailler avec des objets mobiles se déplaçant à des vitesses allant jusqu'à 1,4 m/s (révision HiperLAN 1) et jusqu'à 10 m/s (révision HiperLAN 2).

Wifi Est une marque de Wi-Fi Alliance, une famille de normes pour la spécification IEEE 802.11 pour les communications radio à large bande. Selon la norme, le Wi-Fi utilise une plage de fréquences de 2,4 GHz ou 5 GHz pour la transmission de données et fournit des taux de transfert de données de 2 Mbps à des distances allant jusqu'à 200 mètres. Le Wi-Fi est utilisé pour organiser les réseaux locaux sans fil et connexion sans fil a l'Internet. Le Wi-Fi est l'un des groupes de normes les plus populaires et est largement utilisé pour organiser les réseaux domestiques et de bureau, accès publiqueà Internet dans les hôtels, cafés, magasins et autres lieux publics.

Zigbee- technologie d'organisation des capteurs sans fil et des réseaux personnels. La technologie Zigbee offre une faible consommation d'énergie et une transmission de données sur une fréquence de 2,4 GHz sans licence (pour différents pays, la fréquence peut différer) à des vitesses allant jusqu'à 250 Kb/s, à une distance allant jusqu'à 75 mètres dans des conditions de visibilité directe. Il prend en charge à la fois les réseaux simples point à point et en étoile, ainsi que les réseaux complexes de relais et de routage automatique, qui permettent le transfert de données entre deux nœuds qui ne sont pas en ligne de mire via une chaîne de nœuds de réseau.
Les réseaux Zigbee sont utilisés à la fois pour la commutation d'appareils individuels, par exemple, écouteurs sans-fil ou des haut-parleurs avec un ordinateur ou un smartphone, et pour l'organisation de réseaux complexes pour l'automatisation du contrôle de la maison et du bureau.

RONJA (accès optique à proximité du joint raisonnable)- technologie de transmission de données sans fil utilisant signal optique... Il est utilisé pour organiser des connexions point à point en duplex intégral selon la norme Ethernet, offrant des taux de transfert de données jusqu'à 10 Mbps à une distance allant jusqu'à 1,4 km avec une visibilité d'abonné. Dans des conditions météorologiques difficiles (neige, pluie, brouillard), la portée et la vitesse de communication diminuent considérablement et des défaillances de transmission de données peuvent se produire.

4. Les grands réseaux sans fil locaux comprennent :

WiMAX (Interopérabilité mondiale pour l'accès aux micro-ondes)- technologie de transmission de données sans fil basée sur la norme IEEE 802.16. L'objectif principal de la technologie est la communication à haute vitesse sur de longues distances et la fourniture d'un accès Internet. Il existe deux révisions WiMAX, dont l'une (WiMAX lui-même) est basée sur la norme IEEE 802.16d et la seconde (WiMAX Mobile) est basée sur la norme IEEE 802.16e. La troisième révision est en cours de développement - WiMax 2, qui surpassera considérablement les deux premières révisions en termes de vitesse et de portée de communication.
WiMAX transmet des données à une fréquence de 1,5 à 11 GHz à une vitesse pouvant atteindre 75 Mbit/s sur une distance de 80 km. WiMAX Mobile transmet des données à une fréquence de 2,3-13,6 GHz à une vitesse allant jusqu'à 40 Mbit/s sur une distance allant jusqu'à 5 km. Vous pouvez en savoir plus sur la conception et les principes de WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) sur le site Web Systems and Networks (systemseti.com).

HiperMAN- technologie de transmission de données sans fil basée sur la norme IEEE 802.16. Alternative européenne à la technologie WiMAX. HiperMAN est spécialisé dans la transmission de données par paquets et les réseaux IP sans fil. Possède des caractéristiques (plage de fréquence, vitesse et distance de transmission de données) similaires à la technologie WiMAX.

WiBro (large bande sans fil)- technologie sans fil de transmission de données à grande vitesse sur de longues distances, basée sur la norme IEEE 802.16e. Analogue nord-coréen de la technologie WiMAX Mobile. Pour la transmission de données, la gamme de fréquences 2,3-13,6 GHz est utilisée, tandis que la gamme 2,3-2,4 GHz est attribuée en Corée du Nord. Le débit maximal des stations de base est de 30 à 50 Mbit/s à des portées allant jusqu'à 5 km lorsque l'objet se déplace à une vitesse inférieure à 120 km/h.

WaveLAN classique- technologie sans fil utilisée pour organiser les réseaux locaux (alternative sans fil au filaire Réseaux Ethernet et Token Ring). La transmission de données s'effectue dans la plage de fréquences de 900 MHz ou 2,4 GHz, tandis que la vitesse de transmission peut atteindre 2 Mbit/s.

5.1. Communications mobiles de génération 1G

NMT (téléphone mobile nordique)- norme analogique sans fil communication cellulaire, développé en 1978, mais il est toujours utilisé en Russie aujourd'hui, ayant une couverture comparable à la couverture totale de toutes les autres normes cellulaires. NMT fournit un accès à plusieurs abonnés avec division de fréquenceà des distances supérieures à 70 km de la station de base.
La transmission du signal s'effectue dans la gamme de fréquences 450 MHz. Dans ce cas, la plage de fréquences 453-457,5 MHz est utilisée pour transmettre les données de l'abonné, et la plage 463-467,5 MHz est utilisée pour recevoir les données de la station de base. A l'intérieur de ces plages, le découpage en canaux avec un pas de 12,5 KHz est utilisé.
L'utilisation d'une fréquence dans la gamme 450 MHz entraîne de nombreuses interférences dans les grandes villes, mais une longue portée de communication permet d'obtenir bonne connexion en banlieue et loin des villes.

AMPS (système de téléphonie mobile avancé) est une norme de communication cellulaire analogique sans fil utilisée depuis 1983. Il a d'abord été utilisé aux États-Unis, il est maintenant utilisé dans de nombreux pays européens, dont la Russie (société Beeline). L'AMPS fournit un accès à plusieurs abonnés par répartition en fréquence. Comme dans la norme NMT, des plages de fréquences distinctes sont utilisées pour transmettre et recevoir des données, qui sont découpées en canaux (un canal - 30KHz). Un total de 832 canaux sont pris en charge. La conception du réseau est très similaire au réseau GSM, qui utilise un réseau de stations de base situées aux coins des cellules et des centres de commutation.

TACS (système de contrôle d'accès total) Est un système de communication sans fil analogique développé sur la base de la norme AMPS et utilisé depuis 1985. Le premier réseau a été déployé en Angleterre, puis TACS a commencé à être utilisé dans des pays comme l'Espagne, l'Irlande, l'Australie, le Kenya, le Koweït, la Malaisie et quelques autres. Non utilisé depuis mai 2001. Le système TACS utilisait la modulation de fréquence (FSK). Pour la transmission depuis la station de base, la bande de fréquences était de 935-950 MHz, pour la transmission depuis l'abonné - 890 - 905 MHz. Le nombre total de canaux est de 600, avec un espacement de 25 kHz. La portée d'une station de base peut aller jusqu'à 20 km. Le système de communication TACS a été amélioré à plusieurs reprises. Des modifications ETACS, NTACS ont été introduites, augmentant la gamme de fréquences et le nombre de canaux, ce qui a permis d'augmenter le nombre d'abonnés desservis simultanément et la qualité de la communication.

Mobitex- norme ouverte de communication sans fil basée sur la commutation de paquets. Le réseau se compose de stations de base et de commutateurs et est un réseau cellulaire pour la transmission de données et de voix, cependant, dans la norme Mobitex, la commutation point à point entre deux abonnés contournant les stations de base est également possible s'ils se trouvent à portée de l'équipement de l'abonné. . Cela soulage un peu le réseau. Pour la transmission, des bandes de fréquences de l'ordre de 80, 400, 800 ou 900 MHz sont utilisées. La bande passante maximale théorique du réseau est de 8 Ko/s. Le débit effectif est beaucoup plus faible et dépend de la longueur des messages, de la charge des canaux de communication, etc. et une moyenne d'environ 2 Kbps. Développé au milieu des années 80. Utilisé dans 23 pays, cependant, il est moins populaire que les réseaux cellulaires GSM et est principalement utilisé par les premiers intervenants, les pompiers, les militaires, la police, etc.

DonnéesTAC- norme ouverte pour la communication sans fil à bas débit basée sur la commutation de paquets, de construction similaire à la norme Mobitex. Pour la transmission, la gamme de fréquences de l'ordre de 800 MHz est généralement utilisée, tandis que des vitesses allant jusqu'à 19,2 kbps sont fournies. Il est principalement utilisé pour la transmission de données, par exemple, les réseaux de radiomessagerie sont organisés sur la base de DataTAC au Canada.

5.2. Communications mobiles de génération 2G

GSM (Système mondial de communications mobiles)- la norme cellulaire numérique sans fil la plus courante aujourd'hui (octobre 2012) communications mobiles... La norme fait référence à la génération 2G et prévoit une séparation temporelle et fréquentielle des canaux. La transmission de données dans la norme est possible dans quatre gammes de fréquences 450 MHz, 900 MHz, 1800 MHz, 1900 MHz. La gamme de fréquences utilisée dépend du type de téléphone et de la région dans laquelle il est utilisé. De nombreux téléphones prennent en charge plusieurs bandes en même temps, et certains prennent en charge les quatre bandes possibles.
Le réseau GSM se compose de stations de base, de centres de communication et d'abonnés eux-mêmes - mobiles stations mobiles ou simplement parler de téléphones portables. Les stations de base sont situées aux sommets d'hexagones équilatéraux, couvrant tout l'espace dans lequel la communication cellulaire doit être assurée avec des hexagones. Si vous regardez la disposition des stations de base, cela ressemblera à un nid d'abeille. Le diamètre de chaque cellule hexagonale (un cercle dans lequel est inscrit un hexagone équilatéral) peut atteindre jusqu'à 50 km. Théoriquement, le diamètre peut aller jusqu'à 120 km, mais cela nécessite des amplificateurs spéciaux et la qualité de la connexion peut être inacceptable.
L'abonné transmet des données via l'une des stations de base, qui à leur tour relaie les données via le réseau de stations de base à un autre abonné, tandis que lorsque l'abonné passe d'une cellule à une autre, le travail avec la nouvelle station de base est assuré sans rompre la connexion. .
Les centres de communication assurent l'interaction entre les abonnés, l'établissement de connexions et l'interaction entre d'autres systèmes de communication radio.

TDMA (accès multiple par répartition dans le temps) Est une norme de communication sans fil cellulaire basée sur l'accès multiple par répartition dans le temps. C'est-à-dire que tous les abonnés du réseau basé sur la norme TDMA fonctionnent dans la même gamme de fréquences, mais chaque abonné se voit attribuer un certain intervalle de temps dans lequel la diffusion est autorisée. À son tour, une telle couche est allouée à tous les abonnés actifs, répétant cycliquement ce processus. Avec une augmentation du nombre abonnés actifs la bande passante du canal diminue. Les réseaux basés sur TDMA sont très populaires et sont utilisés dans plus de 70 pays à travers le monde et continuent de se développer, se classant deuxième en popularité après les réseaux GSM.

PDC (Cellulaire numérique personnelle) Est une norme basée sur TDMA utilisée uniquement au Japon. En activité depuis 1993. La transmission du signal d'une station de base à un abonné est effectuée à une fréquence de 810-888 MHz, et d'un abonné à une station de base à une fréquence de 893-958 MHz ou à une fréquence de 1477-1501 MHz et 1429-1453 MHz, respectivement. La largeur d'un canal est de 25 kHz. Le taux de transfert de données est de 11,2 Kbps dans la version à trois emplacements de la norme et de 5,6 Kbps dans la version à six emplacements. La norme est rapidement remplacée par les communications mobiles de troisième génération, et le 31 mars 2012, le dernier service utilisant cette norme a été arrêté.

AMORTISSEURS- une norme de communication mobile numérique sans fil avec accès multiple par répartition dans le temps (TDMA) et répartition en fréquence (FDMA). Pour la transmission, des fréquences comprises entre 825 MHz et 890 MHz ont été utilisées. La largeur d'un canal pour la transmission de données est de 30 KHz. Les dernières modifications de la norme dans leurs capacités se sont rapprochées de la norme GSM, mais en ce moment, partout dans le monde, il y a une transition vers des réseaux plus rapides et plus volumineux offrant un accès Internet haut débit, la possibilité de mener des vidéoconférences, etc. Cette norme est donc activement supplantée. Par exemple, en Russie, la gamme de fréquences occupée par cette norme est attribuée pour télévision numérique et depuis 2010, les réseaux DAMPS sont déconnectés. Le dernier réseau de ce type a été déconnecté en octobre 2012.

iDEN (réseau numérique amélioré intégré) Est une technologie sans fil développée par Motorola au milieu des années 90. La technologie est basée sur le réseau GSM et ne nécessite pas l'installation d'équipements supplémentaires, à l'exception des unités de contrôle central. Il suffit d'installer d'autres Logiciel aux stations de base du réseau GSM. IDEN est basé sur la norme TDMA (Time Division Multiple Access) - accès multiple par répartition dans le temps. La transmission s'effectue dans la gamme de fréquences 806-825 / 851-870 MHz, qui est découpée en canaux d'une largeur de 25 kHz. Les données sur le canal sont transmises à des intervalles de 90 ms. Ainsi, plusieurs abonnés peuvent communiquer simultanément non seulement sur des canaux de fréquence différents, mais également sur un canal, en l'utilisant alternativement. La bande passante du canal atteint 64 Kbps. Pour la transmission vocale, un système de codage basé sur l'algorithme VSELP est utilisé, ce qui permet d'obtenir un signal audio de haute qualité avec de faibles charges sur le canal de communication.

5.3. Communications mobiles de génération 2.5G

GPRS (service général de radiocommunication par paquets)- la technologie radio par paquets, qui est une superstructure par rapport à la norme de communication mobile cellulaire numérique sans fil GSM. Lors de l'utilisation de la technologie GPRS, les données sont collectées par paquets, puis transmises seulement, tandis que la vitesse théorique maximale peut atteindre 171,2 kbps avec une moyenne de 50-60 kbps, contrairement au réseau GSM, qui fournit un maximum de 14,4 kbps avec. Généralement, le GPRS est utilisé pour transférer des données entre les appareils du réseau GSM et pour accéder à Internet.

EDGE (Débits de données améliorés pour l'évolution du GSM)- technologie de transmission de données sans fil pour la communication cellulaire, utilisée comme module complémentaire dans les réseaux GSM. Un algorithme de changement de réglage de modulation adaptatif amélioré et des algorithmes de contrôle et de correction d'erreur supplémentaires augmentent la vitesse et la fiabilité de la transmission de données et réduisent la sensibilité aux interférences. Ainsi, lors de l'utilisation de la technologie EDGE, une vitesse moyenne d'environ 75 à 130 Kbps est fournie. Dans le même temps, la vitesse théorique maximale peut atteindre 474 kbps dans la transmission de données par paquets.

HC-SDMA (accès multiple par répartition spatiale haute capacité) ou iBurst- technologie de transmission de données sans fil à large bande. À l'heure actuelle, la technologie offre un taux de transfert de données allant jusqu'à 1 Mbit / s pour les objets fixes et mobiles (se déplaçant à une vitesse allant jusqu'à 110 km / h). Le principe de construction est similaire à Réseaux GSM, il prend également en charge l'itinérance entre les stations de base et fournit une couverture réseau transparente (transparente) pour abonnés mobiles... Cependant, en raison du système d'antenne adaptative "intelligent", la division de la ressource réseau entre les abonnés est utilisée beaucoup plus efficacement et le taux de transfert de données est augmenté. Actuellement (octobre 2012) iBurst est utilisé dans 13 pays : États-Unis, Canada, Afrique du Sud, Azerbaïdjan, Norvège, Irlande, Malaisie, Liban, Kenya, Tanzanie, Ghana, Mozambique, République démocratique du Congo. La technologie n'a pas encore été appliquée en Russie.

CDMA (accès multiple par division de code)- un ensemble de standards de communication cellulaire qui se situent dans une position intermédiaire entre la deuxième (2G) et la troisième génération (3G), la génération dite 2.5G. Les normes CDMA utilisent l'accès multiple par division de code, où un signal à bande étroite est modulé avec une séquence numérique pseudo-aléatoire, ce qui donne un signal à large bande de type bruit. Une fois reçu, le signal est démodulé et le signal à bande étroite d'origine est obtenu. En modulant le signal avec différentes séquences, vous pouvez effectuer simultanément une communication radio avec plusieurs abonnés.

5.4. Communications mobiles de génération 3G

UMTS (système universel de télécommunications mobiles)- technologie de communication cellulaire de troisième génération (3G), utilisant la technologie d'accès multiple par répartition en code à large bande (WCDMA) pour la communication. L'UMTS offre une vitesse de pointe théorique allant jusqu'à 21 Mbps, mais en pratique, à l'heure actuelle (fin 2012), la vitesse est bien inférieure. Ainsi, de la station de base à l'abonné, la vitesse peut atteindre 7,2 Mbit / s et de l'abonné à la station de base - seulement 384 Kbps. Mais, en même temps, c'est bien plus que ce qui est fourni dans le réseau de deuxième génération (2G) - GSM, dans lequel la vitesse atteint à peine 14,4 Kbps. Pour la transmission de données, deux canaux d'une largeur de 5 MHz sont utilisés dans la plage 1885 MHz - 2025 MHz et 2110 MHz - 2200 MHz. De plus, la première plage est utilisée pour la transmission de données de l'abonné à la station de base, et la seconde - de la station de base à l'abonné. Étant donné que les bandes attribuées selon la norme peuvent chevaucher celles déjà utilisées, dans certains pays, elles peuvent différer, par exemple, aux États-Unis, les bandes 1710 MHz - 1755 MHz et 2110 MHz - 2155 MHz sont utilisées.

WCDMA (accès multiple par répartition de code à large bande)- une version large bande de la norme CDMA avec déphasage hybride. La nouvelle norme offre des vitesses allant jusqu'à 2 Mbps pour les abonnés fixes à de courtes distances de la station de base, et jusqu'à 384 Kbps pour les objets mobiles se déplaçant à grande vitesse. Pour diffuser des données, la norme utilise deux bandes de fréquences de 5 MHz, l'une pour recevoir les données des stations de base et l'autre pour la transmission. L'utilisation d'une large bande passante, de nouveaux algorithmes de codage et d'un nouveau codec vocal (AMR) rend la norme WCDMA plus rapide, de meilleure qualité et plus fiable que son prédécesseur - CDMA.

AMRC 2000- poursuite du développement de la norme de communication sans fil CDMA. CDMA 2000 se compose de plusieurs révisions : CDMA2000 1X, CDMA2000 1X EV-DO, CDMA2000 1X EV-DO Rev. A, CDMA2000 1X EV-DO Rev. B et autres. CDMA2000 1X est la première version de la norme. Il offrait des vitesses allant jusqu'à 153 kbps et appartenait à la deuxième génération de communications mobiles. CDMA2000 1X EV-DO offrait déjà une vitesse allant jusqu'à 2,4 Mbit/s lors du transfert de données d'une station de base vers un abonné et jusqu'à 153 kbit/s dans le sens inverse et appartenait déjà à la génération 3G. Dans la révision CDMA2000 1X EV-DO Rev. A, le débit de transmission a encore été augmenté et s'élevait à 3,1 Mbit/s de la station de base à l'abonné et à 1,8 Mbit/s en retour. En révision B, les débits ont déjà atteint 4,9 Mbit/s et 2,4 Mbit/s, tandis que la possibilité de combiner plusieurs canaux de fréquence, qui peut théoriquement fournir une vitesse de 73,5 Mbps à l'abonné et de 27 Mbps à partir de l'abonné. Le groupe de normes est devenu très répandu et comporte de nombreuses modifications qui diffèrent par les méthodes de séparation des canaux, le débit binaire, le type de codage, etc.

5.5. Communications mobiles de génération 3.5G

HSPA (Accès par paquets haut débit)- la technologie de transmission de données par paquets à large bande sans fil (5 MHz), qui est un complément à les réseaux mobiles troisième génération (WCDMA / UMTS) et augmenter considérablement leur vitesse de base. La technologie WCDMA vous permet d'obtenir une vitesse de pointe théorique de l'abonné à la station de base jusqu'à 5,7 Mbps, et de la station de base à l'abonné - 14,4 Mbps. En pratique, les débits sont beaucoup plus faibles et pas seulement à cause de la congestion des réseaux, mais aussi à cause des limitations des équipements. Tant d'appareils d'abonnés prennent en charge le débit de données maximal de seulement 7,2 Mbps. Avec une nouvelle amélioration de la norme, les développeurs ont déclaré des vitesses allant jusqu'à 42 Mbps depuis la station de base et jusqu'à 12 Mbps depuis l'abonné.

5.6. Communication mobile 4G

LTE (Évolution à long terme)- la technologie de construction d'un réseau sans fil de nouvelle génération, fondamentalement différent des réseaux cellulaires de génération 2G et 3G. Les réseaux LTE utilisent la technologie de commutation par paquets et la technologie d'accès multiple par répartition orthogonale de la fréquence (OFDMA), qui offrent des avantages considérables par rapport aux réseaux de génération précédente avec des technologies d'accès multiple à commutation de circuits et à répartition par code. Ainsi, le débit théorique de la station de base à l'abonné sera jusqu'à 300 Mbps, et de l'abonné à la station de base - jusqu'à 75 Mbps. Cela vous permettra d'obtenir une qualité de communication fondamentalement nouvelle et vous permettra de fournir des services auparavant indisponibles : visionnage de vidéo en ligne, multi-utilisateurs Jeux en ligne, organisation de visioconférences massives, systèmes de monitoring, etc.

5.7. Autres réseaux sans fil étendus

MMDS (Système de distribution multipoint multicanal)- technologie de transmission de données sans fil utilisée pour organiser la diffusion télévisuelle. Le signal est transmis dans la plage de fréquences 2686-2500 MHz, ce qui fournit une largeur de canal de 186 MHz et vous permet de transmettre simultanément jusqu'à 24 canaux analogiques (en Russie, 8 MHz est utilisé pour un canal analogique). Selon les normes modernes, le nombre de chaînes est faible et en Russie, ils ont cessé de délivrer des licences de diffusion dans la gamme de fréquences de 2,5 à 2,7 GHz, mais il existe encore plusieurs centres de diffusion MMDS. Initialement, le MMDS fournit une communication unidirectionnelle (uniquement la transmission d'un signal de télévision), cependant, une communication bidirectionnelle peut également être configurée, mais cela nécessite des coûts supplémentaires, comparables aux coûts de l'organisation de base de la transmission de données, et réduit considérablement le bande passante du réseau.

6. Les communications par satellite comprennent :

Inmarsat- système communications par satellite, développé en 1979 et utilisé à ce jour, pour l'organisation des communications dans les zones reculées peu peuplées, dans le transport maritime, pour la détermination de la position des abonnés, la transmission de données, etc. Il s'agit du premier système de communication mobile par satellite accessible au public. La constellation de satellites du système Inmarsat se compose de neuf satellites situés en orbite géostationnaire (dont 4 principaux et 5 de réserve) et couvre la quasi-totalité du globe, à l'exception des pôles. La diffusion par satellite est réalisée dans la gamme de fréquences de 1,5 GHz pour la transmission depuis le satellite et de 1,6 GHz pour la transmission vers le satellite. Plus en détail, la gamme de fréquences, le débit binaire, le codage, etc. sont décrits dans les normes, dont il existe actuellement plus de six : Inmarsat-A, Inmarsat-C, Inmarsat-D/D+, Inmarsat-M, Inmarsat-téléphone mini-M, Inmarsat -M4, etc.

Étoile mondiale- système de communication par satellite conçu pour organiser la communication par satellite en conjonction avec les réseaux cellulaires standard, en les complétant et en assurant la communication avec les régions du monde difficiles d'accès. Le système Global Star se compose de 48 satellites primaires et de 4 satellites de réserve LEO en orbite circulaire à une altitude d'environ 1 414 km. Le système Global Star offre une couverture au sol de la latitude 70° sud à la latitude 70° nord. De plus, le Global Star comprend des segments au sol qui assurent l'interaction des terminaux d'abonnés avec les réseaux cellulaires. Lors de la transmission de données ou de voix, le signal d'un abonné qui ne se trouve pas dans la zone de couverture du réseau cellulaire est transmis au satellite, d'où il est relayé à la station au sol la plus proche, où le signal est transmis au destinataire via réseaux cellulaires standards.

Thuraya Est un système régional de communications par satellite développé par Boeing Satellite Systems et couvrant environ 40% du globe (principalement l'Afrique, l'Europe et l'Asie), qui comprend environ 99 pays avec une population totale d'environ 2,5 milliards de personnes. Dans le même temps, le système ne comprend que 2 satellites, assurant une transmission de données simultanée sur 13 750 canaux. L'objectif principal du système Thuraya est de fournir des satellites connexion téléphonique, de plus, les terminaux d'abonnés sont de taille comparable aux téléphones portables ordinaires et fonctionnent comme dans réseaux cellulaires et dans le système de communication par satellite Thuraya. Autrement dit, si l'abonné se trouve dans la couverture d'un réseau cellulaire standard, alors le réseau cellulaire sera utilisé pour diffuser la conversation et les données, dès que l'abonné quitte la couverture du réseau cellulaire, le mode de transmission de données et de voix via Les satellites Thuraya seront activés. De plus, en utilisant le réseau satellite Thuraya, vous pouvez déterminer la position de l'abonné, c'est-à-dire utiliser le système pour la navigation.

Iridium- le système satellitaire de sviyazi, composé de 66 satellites en orbite basse, assurant une couverture à 100% de la Terre, mais dans certains pays le système ne fonctionne pas, par exemple en Hongrie, Pologne, Corée du Nord et certains autres pays. Le système assure la communication téléphonique, la transmission de données et les messages courts. Les terminaux d'abonné sont de petite taille, comparables aux téléphones portables standard et permettent une commutation automatique entre les communications cellulaires et satellites lorsqu'on quitte la portée des réseaux cellulaires et qu'on y retourne.

ICO- un système de communication par satellite développé par ICO Global Communications et opérationnel depuis 2002. Le système de communication par satellite fournit une transmission de données et de voix en duplex intégral à des vitesses allant jusqu'à 9,6 Kbps. Le système ICO se compose de dix satellites en orbite à une altitude d'environ 10 390 km. Les terminaux d'abonné sont légèrement plus grands en taille et en poids qu'un téléphone portable.

Euteltracs- un système de communication par satellite dont la finalité principale est la gestion et le contrôle des transports en Europe. Par son architecture et sa finalité, Euteltracs est similaire au système satellitaire américain Omnitracs. Le système Euteltracs est basé sur la transmission de messages courts (jusqu'à 1900 caractères), comprenant les données nécessaires à l'organisation du transport. Le système Euteltracs se compose d'une constellation de satellites, de stations centrales au sol, de stations de routage au sol et de terminaux de communication mobile. L'échange d'informations est centralisé et s'effectue à travers une station centrale au sol située en France. Dans le même temps, il est possible d'entretenir 45 000 véhicules dans 15 pays, dont la Russie.

Omnitrac- un système de communication par satellite pour la gestion et le contrôle des transports, développé aux États-Unis et mis en service en 1989. Le but et l'agencement sont similaires au système de communication par satellite Euteltracs utilisé en Europe. Le système est contrôlé de manière centralisée et s'effectue à partir d'un seul centre de contrôle au sol qui traite quotidiennement plusieurs millions de messages.

Prodat- système de communication par satellite pour les objets au sol. Le système utilise des algorithmes et des technologies pour réduire l'impact du terrain sur la qualité du signal transmis. Le système fonctionne depuis 1992. Les terminaux d'abonnés sont assez encombrants et se composent de trois parties : une unité externe avec une antenne omnidirectionnelle de plus d'un mètre de diamètre, une unité de communication et un terminal utilisateur de la taille d'un ordinateur portable.

Odyssée- un système de communication par satellite assurant une couverture de 65° de latitude sud à 75° de latitude nord et assurant une diffusion quasi permanente. Les principaux types de services Odyssey : communication vocale, transmission de messages courts, E-mail et la localisation des abonnés. Cependant, l'erreur dans la détermination des coordonnées est très importante (jusqu'à 15 km) et est nettement inférieure aux systèmes de navigation par satellite. Le système Odyssey se compose d'une constellation de satellites (12 satellites en orbite à moyenne altitude, à une altitude d'environ 10354 km), de stations de base au sol et de terminaux utilisateurs. Il est à noter que le relais des données entre satellites est impossible, toute transmission s'effectue via des stations de base.

ACeS (Système Cellulaire Asie)- système régional de communication par satellite géostationnaire, créé début 1996. Le système utilise un seul satellite LEO - Garuda 1, lancé en 2000 avec des zones de couverture - l'Asie du Sud-Est et l'Inde. Le satellite est capable de desservir plus d'un million d'abonnés avec 11 000 connexions téléphoniques simultanées. Il est à noter que la durée de vie du satellite Garuda 1 est d'environ 14 ans.

Orbcom- un système de communication par satellite en orbite basse conçu pour la transmission de messages courts. Le premier satellite du système Orbcom a été lancé en 1991, il y a maintenant 36 satellites (en 2000). Les satellites Orbcom couvrent toute la surface de la Terre. En plus du système orbital satellitaire, Orbcom comprend : des stations sol nodales associées aux centres de contrôle régionaux et aux terminaux utilisateurs. Le transfert de données s'effectue de la manière suivante. Les messages sont transmis du terminal utilisateur au satellite le plus proche. S'il y a une station nodale à la portée du satellite, alors le satellite lui relayera les données, d'où elles seront transmises au centre régional, où sera tracée la route pour délivrer le message à l'abonné, y en utilisant les réseaux cellulaires, et le transfert de ce message sera effectivement organisé. S'il n'y a pas de station nodale dans la zone satellite, le message sera enregistré et transmis lorsque la station nodale entre dans la zone de couverture, ce qui peut arriver même plusieurs heures après la transmission du message.

Gonets-D1M- système de communication et de transmission de données par satellite, composé de trois satellites en orbite basse (1 400 km) : deux satellites de première génération « Gonets-D1 » et un satellite amélioré « Gonets-M », avec une période de circulation de 114 minutes. Le système comprend également une infrastructure au sol, composée du centre de contrôle du système, du centre de contrôle du complexe de communication, des stations centrales et régionales, du centre de contrôle de vol et du centre balistique. Il existe 4 stations régionales au sol et elles sont situées à Moscou, Zheleznogorsk (territoire de Krasnoïarsk), Ioujno-Sakhalinsk et sur la péninsule de Tiksi. À l'heure actuelle, le système de communication par satellite couvre l'ensemble du territoire de la Russie et la capacité du système, sous réserve de la mise en œuvre du programme et de la constellation orbitale de satellites à 14 pièces, suffira à assurer la communication en dur pour atteindre les régions de Russie jusqu'à 200 000 abonnés. En 2012, 5 autres satellites Gonets-M devaient être lancés, mais je ne connais pas les résultats. Jusqu'en 2015, il est prévu d'étendre la composition des satellites de communication à 14 pièces.

étoile polaire- système de communication par satellite développé par JSC Gazprom Space Systems. Le système Polar Star est conçu pour fournir des communications mobiles à large bande en Russie et dans les régions polaires. Certes, il sera principalement utilisé pour fournir des communications et un accès Internet aux installations mobiles et distantes de Gazprom. À l'heure actuelle (2012), la constellation orbitale de satellites comprend quatre engins spatiaux situés sur une orbite très elliptique.

Glonass- Satellite russe système de navigation, composé de 31 satellites en orbite à une altitude de 19 100 km, dont 24 satellites sont utilisés aux fins pour lesquelles ils sont destinés, le reste des satellites est en réserve ou au stade de la maintenance, et un satellite est au stade d'essai (comme de fin 2012). Le système satellitaire GLONASS fournit une détermination des coordonnées avec une précision de 3 à 6 mètres lors de l'utilisation de 7 à 8 satellites. Les appareils de navigation des abonnés peuvent utiliser simultanément les données des satellites du système de navigation GPS dans le nombre total de 14-19 satellites avec les satellites du système de navigation Glonass, avec une précision de détermination des coordonnées de 2 à 3 mètres.
Les satellites inclus dans le système Glonass génèrent de manière synchrone un signal. Les appareils d'abonné, recevant des signaux de satellites, ont chronométré l'heure de réception d'un signal de chaque satellite. Connaissant la position des satellites (les satellites se déplacent sur des orbites connues à une vitesse connue) et les délais entre la réception d'un signal de leur part (plus le satellite est éloigné, plus le signal synchrone sera reçu tardivement), un système d'équations est établi (au moins vous devez recevoir un signal de quatre satellites) à partir duquel la position de l'appareil de l'abonné est calculée ... Plus le nombre de satellites impliqués dans le calcul est important, plus les coordonnées de l'abonné seront déterminées avec précision.

GPS Est un système de navigation par satellite créé par le département américain de la Défense. Le GPS se compose de 30 satellites en orbite autour de la terre sur des orbites circulaires à une altitude d'environ 20 200 km. En fait, le nombre de satellites est plus important, mais certains d'entre eux sont situés sur maintenance, mais en fonctionnement (fin 2012) seuls 30 satellites sont utilisés. Le système GPS fournit une précision de détermination des coordonnées de 2 à 4 mètres lors de l'utilisation de 6 à 11 satellites. Le principe de fonctionnement du système GPS et de Glonass est similaire, mais la création du système satellite GPS a commencé plus tôt. Ainsi, le premier satellite du système GPS a été lancé le 14 juillet 1974, et le premier satellite du système Glonass n'a été lancé en orbite que le 12 octobre 1982. De plus, le système GPS comprend plus de satellites et le GPS vous permet d'obtenir une précision de détermination des coordonnées supérieure au système Glonass.

Ceci conclut mon examen des technologies, normes et systèmes sans fil existants. Naturellement, cette liste n'est pas complète, mais elle fournit des exemples des types de communication sans fil les plus populaires et les plus couramment utilisés. J'espère que cette revue vous aidera à naviguer plus facilement dans un segment aussi vaste et diversifié de la science et de la technologie, dans le monde des technologies sans fil, qui remplace rapidement et en toute confiance les technologies de communication filaires obsolètes, incommodes et imprésentables.

Transmission sans fil les données connaissent actuellement une sorte de boom. Si tout est assez clair avec l'échange vocal, tout le monde en a besoin, partout et toujours, alors dans le domaine de la transmission de données sans fil, la situation n'est pas si claire. Principaux développeurs et fabricants de technologies élément de base essayant fébrilement de déterminer les tendances de développement du marché, c'est-à-dire les intérêts du consommateur. Les technologies et la production de composants associée émergent et s'effacent tranquillement. il y a beaucoup plus de questions que de réponses.

Les réseaux de données peuvent être classés comme suit :

1. Réseaux locaux autonomes (les flux de données sont territorialement fermés au sein d'une entreprise, d'un bureau, d'une maison, d'un appartement).
2. Réseaux locaux avec accès au réseau de transport (primaire) (certains consommateurs ont accès en dehors du réseau local, par exemple à Internet).
3. Réseaux d'accès direct des consommateurs au réseau de transport.

Une telle classification simplifiée dans ce cas est tout à fait suffisante (voir Figure 1).

Les réseaux de télécommunication modernes sont construits et optimisés selon une hiérarchie à deux niveaux : les réseaux de transport fédérateurs et les réseaux d'accès, ce qui est beaucoup plus efficace et pratique pour la construction systèmes ouverts et la prestation de services intégrés. Lors de la construction d'un réseau, jusqu'à 90 % du coût total tombe sur son lien inférieur, c'est-à-dire le réseau local ou le réseau d'accès. Un certain nombre de technologies ont été proposées aujourd'hui pour résoudre le problème du "dernier kilomètre". Le « dernier kilomètre » est la portion du réseau public de télécommunications située entre le point d'allocation des ressources du réseau principal et l'équipement client. En plus des technologies filaires traditionnelles, l'information est distribuée systèmes sans fil l'accès des abonnés et un certain nombre d'autres technologies. L'éventail des services de télécommunication actuellement proposés aux utilisateurs finaux est assez large : transmission de données, accès Internet, téléphonie, vidéo interactive, communication avec des objets mobiles. Chacun des services peut être subdivisé en fonction du niveau de performance et de qualité offert.

Une structure de système d'accès d'abonné typique comprend typiquement un réseau d'accès et un réseau de distribution.

• Le terminal d'abonné (AT) est un appareil de réception et d'émission radio de petite taille avec une antenne interne ou externe. L'équipement utilisateur du terminal est connecté directement au terminal d'abonné et par l'intermédiaire du canal radio a accès au réseau de communication ;
• point d'accès (AP) - un dispositif qui permet la communication des abonnés du réseau d'accès avec un réseau d'accès (principal) de télécommunication ;
• point de distribution (TP) - un élément du réseau primaire qui fournit l'organisation d'un réseau de distribution avec des points d'accès.

Le terme « réseau de distribution » fait référence à la portion du réseau entre le point d'accès et le point de distribution. Le réseau de distribution peut ne pas exister si le réseau d'accès part directement du point d'allocation des ressources du réseau de transport. Le point d'accès doit assurer la mise en œuvre de protocoles de réseau d'accès lorsqu'il interagit avec des terminaux d'abonnés, de protocoles de réseau public lorsqu'il travaille avec un nœud de commutation, ainsi que la conversion mutuelle de ces protocoles et le contrôle de flux de données dans le système d'accès d'abonné. En pratique, ces fonctions sont exécutées par des routeurs (dans les réseaux de données), des concentrateurs et des stations de base (dans les réseaux cellulaires et les systèmes d'accès sans fil aux abonnés) et certains autres dispositifs. Différentes technologies peuvent être utilisées aussi bien pour le réseau d'accès que pour le réseau de distribution ; vous pouvez également déployer des réseaux hybrides. Une variété de configurations de réseau est autorisée, en fonction de la bande passante requise, du coût du réseau prévu, de la topologie, des restrictions imposées par divers organismes de réglementation, etc.

La classification des systèmes d'accès des abonnés sans fil (WLL (Wireless Local Loop) ou RLL (Radio Local Loop)) peut également être effectuée selon un certain nombre de paramètres - structure, plage de fréquence utilisée, contenu du trafic, etc.

Aujourd'hui, il n'existe pas de classification généralement acceptée des systèmes WLL, cependant, une certaine systématisation est possible selon les principales caractéristiques (voir Tableau 1).

Tableau 1 : Systématisation des caractéristiques WLL

L'objectif principal des systèmes point à point dans l'infrastructure du dernier kilomètre est de connecter de petits systèmes de communication concentrés (réseau local, PBX, etc.) aux réseaux d'entreprise, aux réseaux de communication publics ou aux nœuds de télécommunication. Les systèmes cellulaires et les systèmes point à multipoint sont utilisés lorsqu'il est nécessaire de connecter des groupes disparates d'abonnés à un nœud de système de communication. Il existe une grande variété de systèmes WLL de ces deux types, ce qui oblige à classer les systèmes à structure cellulaire et à structure point à multipoint selon la nature de leur trafic. Il existe trois classes principales de tels systèmes :

• systèmes d'accès d'abonnés à des réseaux de transmission de données;
• systèmes de raccordement d'abonnés au réseau téléphonique public;
• systèmes de type intégral.

À leur tour, les systèmes d'accès d'abonnés aux réseaux de transmission de données peuvent être divisés en sous-classes suivantes :

a) les systèmes centrés sur le service des abonnés avec une faible intensité individuelle de transactions courtes (systèmes de surveillance à des fins diverses, systèmes de paiement sans numéraire, etc.) ;
b) systèmes axés sur la fourniture d'accès au réseau ressources d'information(Internet, services RNIS, accès à distance au local réseaux informatiques et etc.).

Les systèmes radio pour connecter des abonnés au réseau téléphonique public (TF-OP) sont parfois également appelés "prolongateurs radio téléphoniques". Souvent, les « rallonges téléphoniques » sans fil fournissent également des services de données et de télécopie.

Les systèmes intégrés combinent les systèmes des deux premiers types et sont plus polyvalents. En plus de fournir une communication téléphonique, les systèmes de type intégré peuvent servir des abonnés en transmettant des données et des informations vidéo. De plus, les abonnés transmettant des données peuvent fonctionner dans une large gamme de débits de transmission - de 1200 bits/s à des dizaines voire des centaines de kilobits par seconde. Une tâche intégrale de ces systèmes est également de fournir aux abonnés un accès aux services des réseaux de communication numérique à intégration de services (RNIS).

Si nous sommes dans le cadre du catéchisme, alors nous considérerons successivement ceux qui surviennent dans vrai vie questions liées à la transmission de données sans fil, puis y répondre. Un examen suffisamment complet de ce problème nécessiterait des recherches spéciales, par conséquent, nous nous limitons à une analyse (apparemment incomplète) de documents provenant de périodiques techniques étrangers (principalement américains et européens) plutôt que scientifiques, ainsi que de revues nationales de l'orientation correspondante, qui sont très justement remarquées comme des nouveautés et des tendances. Un Internet en langue étrangère avec des adresses bien connues ne sera pas oublié non plus, même s'il présente un certain nombre de spécificités.

Sans entrer dans les détails, on peut noter que la transmission de données, comme l'un des types de communication, a les exigences les plus élevées pour la fiabilité des informations transmises. Les transferts de fichiers, par exemple, ne tolèrent généralement aucune erreur.

La réponse à la première question « qui a besoin d'une transmission de données sans fil ? » simple - à tous à un degré ou à un autre. L'une des vertus d'Hollywood (autres que les effets spéciaux) est le fait incontestable qu'il façonne l'opinion publique et, du point de vue technologies de l'information, dans la bonne direction. " Maison intelligente« (maison intelligente) nécessite une surveillance continue de tous les systèmes de survie, la voiture en a besoin, etc. Ce n'est pas l'avenir, mais la réalité.

Habituellement, une collision entre un consommateur et un producteur ressemblait à quelque chose comme ça : j'ai besoin de ça, mais d'un autre côté ça sonnait - et je peux le faire. Maintenant, le tableau est exactement le contraire (à l'exception des éternelles contraintes technologiques naturelles et temporaires). Le mouvement des consommateurs est évident - plus et moins cher. Mais que faut-il ? Il y a deux options ici - le travail et la vie. De plus, les deux options ne sont pas étrangères l'une à l'autre. La question suivante est donc : de quoi avez-vous besoin pour travailler ? La réponse est que vous avez besoin de tout. Là où il y a un système, il y a des gens. Voyons ce que les technologies et composants existants peuvent nous offrir. Pour l'orientation, nous utilisons la figure 2, qui montre le positionnement approximatif d'un certain nombre de technologies de transmission de données sans fil dans les coordonnées « portée de communication - débit de transmission ».

En haut de la figure, les applications typiques de ces technologies sont présentées. Ici, en succession avec la croissance de la vitesse de transmission requise, sont placés : transmission de la parole, images fixes, accès Internet bas débit, transmission sans fil œuvres musicales, diffusion vidéo, transmission vidéo numérique, transmission vidéo multicanal. La plage de communication varie des unités de mètres aux unités de kilomètres, le taux de transfert de données passe de dizaines de kilobits par seconde à des dizaines de mégabits par seconde.

Les options technologiques Bluetooth 1 et Bluetooth 2 diffèrent en classe de puissance (voir le paragraphe correspondant pour plus de détails). HL2 signifie technologie HiperLAN2 développée par l'ETSI (The European Telecommunications Stahdarts Institute). Les propriétés grand public des technologies HL2 et IEEE802.11a sont proches. La figure ne montre pas la technologie HomeRF, qui dans sa première version avec un débit de transmission de 1,6 Mbit/s est proche du Bluetooth, et dans la version HomeRF 2.0 avec un débit de transmission de 10 Mbit/s elle est en concurrence avec les technologies IEEE802.11b. dans lequel les technologies envisagées peuvent être utilisées. Ce sont : PAN (un concept relativement nouveau - Personal Area Network), LAN (réseaux locaux) et WAN (distribué). LMDS (Local Multipoint Distribution Service) signifie Data Distribution Network (actuellement utilisé dans les systèmes de télévision cellulaire). Ce poste peut également accueillir MMDS (Multipoint Multichannel Distribution Service) - un système de distribution de données multicanal.

La figure montre clairement la répartition des technologies entre les différentes niches de consommation et la présence de technologies concurrentes, qui sont généralement d'origine américaine et européenne. Les technologies situées les unes à côté des autres peuvent également être partiellement interchangeables, c'est-à-dire qu'elles se complètent plutôt que de se concurrencer.

Gammes de fréquences utilisées et leur régulation

La figure 2 manque d'informations sur les ressources de fréquence utilisées. D'une manière générale, pour la transmission de données, les deux gammes de fréquences qui nécessitent une autorisation de l'État (et avec elle, des frais de licence) peuvent être utilisées, ainsi que des gammes de fréquences sans licence, qui sont relativement gratuites pour leur utilisation. Il s'agit généralement de la limitation de la densité admissible du champ électromagnétique dans la zone éloignée, qui est déterminée par la puissance d'émission et la directivité des antennes. L'utilisation généralisée de bandes de fréquences sans licence est désormais courante. Potentiellement, cela conduira (et conduira) inévitablement à l'émergence de problèmes de CEM intersystèmes et intersystèmes (compatibilité électromagnétique).

À ce type Les ressources de fréquence font référence à l'ISM (équipement industriel, scientifique et médical) - une gamme de fréquences destinée à être utilisée dans des équipements sans licence (industriels, scientifiques, médicaux, domestiques ou similaires), à l'exception des applications de communication. L'équipement doit générer et utiliser localement de l'énergie radiofréquence. Aux États-Unis, cette gamme comprend un certain nombre d'intervalles : 915,0 ± 13 MHz ; 2450 ± 50 MHz ; 5,8 ± 0,075 GHz ; 24,125 ± 0,125 GHz. La version européenne a quelques différences.

Or, l'intervalle de fréquence 2450 MHz est largement utilisé pour organiser des systèmes de transmission de données sur de courtes distances (par exemple, les réseaux locaux sans fil WLAN). En Russie, l'utilisation à titre secondaire de l'intervalle 2400-2483,5 MHz est autorisée (l'utilisation secondaire signifie l'impossibilité d'utiliser en cas de brouillage des systèmes utilisant cette gamme à titre primaire). A l'heure actuelle, conformément à la décision du Comité d'Etat pour les radiofréquences du 29 avril 2002 (protocole n° 18/3) « Sur la procédure d'utilisation sur le territoire Fédération Russe systèmes de transmission de données intra-bureaux dans la bande de fréquences 2400 - 2483,5 MHz " personnes bandes de fréquences pour l'organisation sur le territoire de la Fédération de Russie de systèmes de transmission de données sans fil intra-bureaux à titre secondaire et sous réserve de la non-présentation de réclamations pour interférences possibles des SER militaires et civils, ainsi que des installations à haute fréquence de usage industriel, scientifique, médical et domestique en utilisant la bande de fréquences spécifiée. Il convient de garder à l'esprit que ces systèmes ne nécessitent pas de coordination avec les autorités des radiofréquences du ministère de la Défense de la Fédération de Russie et d'autres ministères et départements (si nécessaire) de la Russie. Pour obtenir l'autorisation d'utiliser les radiofréquences pour l'exploitation de systèmes de transmission de données intra-bureau, le demandeur envoie une demande de radiofréquence au centre principal de radiofréquence de la FSUE sous la forme spécifiée à l'annexe 1 de la décision du Comité d'État pour les radiofréquences du 29 avril 2002 (protocole n°18 // 3). En l'absence de commentaires sur la demande, le Centre principal des radiofréquences de la FSUE prépare des projets de permis. Après paiement des travaux d'examen de la demande, le demandeur obtient un permis d'utilisation de la bande de fréquences 2400-2483,5 MHz pour l'exploitation des systèmes internes du REM. Sur la base de ce document, le demandeur obtient un permis d'exploitation du RES auprès de l'Entreprise unitaire d'État fédérale correspondante du Centre RF du District fédéral.

L'espacement de 5,8 GHz coïncide avec les fréquences attribuées aux systèmes d'infrastructure nationale d'information sans licence (U-NII), permettant un déploiement rapide des systèmes à un coût bien inférieur à celui des bandes sous licence. En janvier 1997, la Federal Communications Commission (FCC) des États-Unis a attribué trois bandes de fréquences aux services U-NII d'une largeur totale de 300 MHz dans la bande des 5 GHz : la bande U-NII 1 (5,15 - 5,25 GHz) et la bande U-NII 2 (5,25-5,35 GHz) pour les réseaux locaux et autres applications de communication à courte distance, et U-NII 3 (5,725-5,825 GHz) pour les réseaux à plus longue portée. En Russie, les fréquences de la gamme 5,725 - 5,875 GHz peuvent être utilisées à condition que le niveau d'interférence radio provenant de sources de rayonnement ne dépasse pas le niveau admissible d'interférence radio industrielle.

Par ailleurs, la FCC a annoncé la nécessité de changer la méthodologie même d'attribution des gammes de fréquences. L'idée principale est de répartir le spectre de manière dynamique, car certains intervalles de fréquence sont utilisés de manière très intensive, tandis que d'autres sont pratiquement libres. Il est également prévu de prendre en compte dans l'autorisation non seulement les fréquences elles-mêmes, mais aussi le moment de leur occupation, la puissance de rayonnement. Il est également recommandé de travailler sur la question d'une analyse des interférences plus efficace, de définir le niveau de puissance d'émission maximal en fonction des gammes de fréquences et du niveau de bruit. Enfin, il est proposé d'introduire trois types d'octroi de licences de ressources fréquentielles : utilisation exclusive, usage commun et une utilisation contrôlée. À notre avis, cette approche est tout à fait adéquate à l'heure actuelle.

Brève description des technologies

Donnons brève description technologies de transmission de données sans fil, puis effectuer leur analyse comparative. Traditionnellement, dans ce domaine des télécommunications (et pas seulement ici), les normes américaines IEEE, les normes européennes ETSI et les normes propriétaires rivalisent.

La technologie ZigBee est promue par la ZigBee Alliance, qui vise à fournir aux couches supérieures du modèle à sept couches une pile de protocoles (de la couche réseau à la couche application), y compris les profils d'application et la mise en œuvre technique des composants technologiques. Le comité IEEE 802.15.4 a rejoint le développement de la norme correspondante pour la transmission de données à faible vitesse, en développant les couches MAC (contrôle d'accès au support) et PHY (couche de transmission de signal dans le support physique) du modèle à sept couches. C'est la première couche physique (PHY) qui détermine principalement le coût du système, les débits de transmission de données, la consommation d'énergie, les dimensions et la plage de fréquences.

Le but de cette technologie est de fournir des composants du système d'automatisation et télécommandeà des fins diverses. Dans le même temps, l'objectif était fixé pour l'AT de leur fournir une alimentation autonome par batterie avec deux piles AA pour une durée de six mois à deux ans. Variantes d'utilisation d'appareils basés sur cette technologie : systèmes de sécurité domestique sans fil contre l'accès non autorisé à ceux-ci ; télécommande climatiseurs, systèmes d'éclairage des pièces et stores; contrôle de tous les appareils pour les personnes handicapées, les personnes âgées et les enfants ; contrôle universel des appareils audio et vidéo; clavier sans fil, souris PC, panneau de commande console de jeu; détecteurs sans fil de présence de fumée et de CO ; automatisation et contrôle d'éléments de locaux industriels et résidentiels (éclairage, etc.).

Le développement de passerelles pour l'interaction de ces systèmes avec d'autres réseaux de transmission de données est envisagé.

Fréquences utilisées : ISM (2,4 GHz à 250 kbps), européenne 868 MHz (20 kbps) et US 915 MHz (40 kbps).

La technologie Bluetooth est une technologie de transmission radio à courte portée (jusqu'à 10 m, extensible jusqu'à 100 m), permettant la communication téléphones sans fil, ordinateurs et périphériques divers, sans avoir besoin de ligne de mire. Selon la puissance de l'émetteur radio, l'équipement est divisé en trois classes : la première (puissance de sortie maximale 100 mW), la seconde (2,5 mW) et la troisième (1 mW).

La technologie a été lancée par Ericsson Mobile Communications. Son objectif initial était d'obtenir une nouvelle interface radio à faible consommation d'énergie et à faible coût, qui permettrait la communication entre les téléphones portables et les casques. De plus, la nouvelle interface était destinée à transférer des données entre un PC, entre un PC et ses périphériques, entre un ordinateur portable et téléphone portable etc.

En février 1998. Ericsson, avec Intel, IBM, Toshiba et Nokia, ont formé un groupe spécial pour développer et promouvoir la technologie appelée Bluetooth SIG (Groupe d'intérêt spécial). Cette technologie est totalement ouverte, et donc toute entreprise qui a signé accord de licence, peut faire partie du Bluetooth SIG et commencer à créer des produits basés sur celui-ci.

La famille de normes IEEE 802.11x est développée par l'Institut américain IEEE. La norme IEEE 802.11, achevée en 1997, est la norme de base et définit les protocoles requis pour les réseaux locaux sans fil (WLAN). Les principaux sont le MAC (sous-couche inférieure de la couche liaison) et le protocole PHY pour la signalisation dans le support physique. Comme ces derniers, l'utilisation d'ondes radio et de rayonnement infrarouge est autorisée. La norme 802.11 définit une seule sous-couche MAC qui interagit avec trois types de protocoles de couche physique correspondant à diverses technologies de transmission de signaux - sur des canaux radio 2,4 GHz avec une modulation à large bande à spectre étalé direct (DSSS) et à saut de fréquence (FHSS), ainsi qu'à radiation. Les spécifications de la norme prévoient deux valeurs du taux de transfert de données - 1 et 2 Mbit / s. Par rapport aux réseaux locaux câblés, la sous-couche Ethernet MAC a été améliorée pour inclure un certain nombre de fonctions généralement exécutées par des protocoles supérieurs à haut niveau, en particulier, les procédures de fragmentation et de retransmission des paquets. Cela est dû au désir d'augmenter le débit effectif du système en réduisant la surcharge de retransmission des paquets.

La norme 802.11 définit Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA / CA) comme principale méthode d'accès au support.

Gestion de l'alimentation. Pour économiser les ressources énergétiques des postes de travail mobiles utilisés dans LAN sans fil, la norme 802.11 fournit un mécanisme de commutation des stations vers le mode dit passif avec une consommation électrique minimale.

Architecture et composants du réseau... La norme 802.11 est basée sur une architecture cellulaire, et un réseau peut être constitué d'une ou plusieurs cellules. Chaque cellule est contrôlée par une station de base, qui est un AP, qui, avec les postes utilisateurs situés à sa portée, forme une zone de couverture de base. Les points d'accès au réseau multicellulaire communiquent entre eux via un système de distribution, qui est l'équivalent d'un segment de dorsale LAN câblé. L'ensemble de l'infrastructure, y compris les points d'accès et le système de distribution, forme une zone de service étendue. La norme prévoit également une version monocellulaire du réseau sans fil, qui peut être mise en œuvre sans point d'accès, tandis que certaines de ses fonctions sont exécutées directement par les postes de travail.

Roaming. Pour assurer le passage des postes de travail mobiles de la zone de couverture d'un point d'accès à un autre, les systèmes multicellulaires prévoient des procédures particulières de balayage (écoute active et passive de l'air) et d'adhésion (Association), mais la norme 802.11 ne le fait pas. fournir des spécifications strictes pour la mise en œuvre de l'itinérance.

Sécurité. Pour protéger les WLAN, la norme IEEE 802.11 fournit un ensemble de mesures de sécurité pour la transmission de données sous le nom général Wired Equivalent Privacy (WEP). Il comprend des moyens de contrer les accès non autorisés au réseau (mécanismes et procédures d'authentification), ainsi que d'empêcher l'interception d'informations (cryptage).

Aujourd'hui, la norme la plus répandue est IEEE 802.11b. En raison de son taux de transfert de données élevé (jusqu'à 11 Mbps), de son débit presque équivalent aux réseaux locaux Ethernet filaires conventionnels et de son orientation vers la bande 2,4 GHz, cette norme a acquis la plus grande popularité parmi les fabricants d'équipements pour réseaux sans fil. La version finale de la norme 802.11b, également connue sous le nom de Wi-Fi (Wireless Fidelity), a été adoptée en 1999. Il utilise DSSS avec des séquences Walsh 8 bits comme technologie radio de base. Étant donné que les équipements fonctionnant à une vitesse maximale de 11 Mbps ont une portée plus courte qu'un basses vitesses, la norme 802.11b prévoit une réduction automatique de la vitesse lorsque la qualité du signal se détériore. Comme pour la norme 802.11 de base, il n'y a pas de mécanismes d'itinérance clairs dans les spécifications 802.11b. Un autre développement de la famille IEEE 802.11x était la norme IEEE 802.11a, qui prévoit un taux de transfert de données allant jusqu'à 54 Mbit / s (l'édition de la norme, approuvée en 1999, définit trois taux obligatoires - 6, 12 et 24 Mbit/s, et cinq en option - 9, 18, 36, 48 et 54 Mbps). Contrairement à la norme de base, centrée sur la gamme de fréquences 2,4 GHz, les spécifications 802.11a prévoient un fonctionnement dans la gamme 5 GHz. Le multiplexage orthogonal de fréquence (OFDM) est choisi comme méthode de modulation du signal. La différence la plus significative entre cette technique et les technologies radio DSSS et FHSS est que l'OFDM suppose la transmission parallèle du signal souhaité simultanément sur plusieurs fréquences de la gamme, tandis que les technologies à spectre étalé transmettent des signaux en série. Le résultat est une augmentation de la bande passante du canal et de la qualité du signal. Les inconvénients de 802.11a incluent une consommation d'énergie plus élevée des émetteurs radio pour les fréquences 5 GHz, ainsi qu'une portée plus courte (l'équipement pour 2,4 GHz peut fonctionner à une distance allant jusqu'à 300 m et pour 5 GHz - environ 100 m).

Pour l'exhaustivité de l'examen des capacités de la famille IEEE802.11x, nous présentons une brève description d'un certain nombre d'autres normes et de leurs spécifications. Dans un effort pour étendre la géographie des réseaux 802.11, l'IEEE développe des exigences universelles pour la couche physique 802.11 (procédures de canalisation, séquences de fréquences pseudo-aléatoires, etc.). La norme 802.11d correspondante est toujours en cours de développement. Les spécifications d'une autre norme 802.11e à venir permettent la création de réseaux locaux sans fil multiservices destinés à diverses catégories d'utilisateurs, tant professionnels qu'individuels. Tout en maintenant une compatibilité totale avec déjà normes acceptées 802.11a et 802.11b, il étendra leurs fonctionnalités en prenant en charge le streaming de données multimédia et une qualité de service garantie (QoS). Les spécifications 802.11f décrivent le protocole IAPP (Inter-Access Point Protocol), qui est nécessaire pour construire des réseaux de transmission de données sans fil distribués. Groupe de travail IEEE 802.11h envisage d'augmenter les spécifications 802.11 MAC et 802.11a PHY existantes avec des algorithmes de sélection de fréquence efficaces pour les réseaux sans fil de bureau et extérieurs, ainsi que la gestion du spectre, la surveillance de la puissance rayonnée et la génération de rapports. Il est supposé que la solution de ces problèmes sera basée sur l'utilisation des protocoles de sélection dynamique de fréquence (DFS) et de contrôle de puissance d'émission (TPC) proposés par l'ETSI. Ces protocoles assurent la réponse dynamique des clients sans fil aux interférences des signaux radio en passant à un autre canal, en réduisant la puissance, ou les deux.

Les spécifications de la norme IEEE 802.11i étendront les capacités du protocole 802.11 MAC en fournissant des moyens de cryptage des données transmises, ainsi qu'une authentification centralisée des utilisateurs et des postes de travail. En conséquence, l'échelle des réseaux locaux sans fil peut être étendue à des centaines et des milliers de postes de travail. La norme est basée sur le protocole d'authentification extensible (EAP) basé sur PPP. La procédure d'authentification elle-même implique la participation de trois parties - l'appelant (client), l'appelé (points d'accès) et le serveur d'authentification (généralement le serveur RADIUS). Dans le même temps, la nouvelle norme laissera apparemment la mise en œuvre d'algorithmes de gestion de clés à la discrétion des fabricants. Les outils de protection des données développés devraient trouver une application non seulement dans le sans fil, mais aussi dans d'autres réseaux locaux- Ethernet et Token Ring. Par conséquent, la future norme a reçu le numéro IEEE 802.1X, et le groupe 802.11i la développe en collaboration avec le comité IEEE 802.1.

Les spécifications 802.11g actuellement en cours de révision représentent une évolution de la norme 802.11b et permettent d'augmenter les débits de données LAN sans fil à 22 Mbps (et peut-être plus) en utilisant une modulation de signal plus efficace. Parmi plusieurs propositions de technologie radio de base pour cette norme, le groupe de travail IEEE a récemment sélectionné la solution OFMD d'Intersil. L'un des avantages de la future norme est la rétrocompatibilité avec le 802.11b.

La spécification de la norme 802.11j stipulera l'existence de réseaux 802.11a et HiperLAN2 dans la même gamme.

Il est impossible de ne pas mentionner les activités de l'IEEE dans le domaine des technologies LMDS et MMDS (coin supérieur droit de la Fig. 2). Systèmes de distribution multipoints locaux et multicanaux LMDS et MMDS (appelés aussi « télévision cellulaire » et « KTV sans fil »), destinés à l'origine à la diffusion de programmes de télévision dans les zones sans infrastructure câblée, en Ces derniers temps sont de plus en plus utilisés pour fournir une transmission de données sans fil à large bande du dernier kilomètre. La portée des émetteurs MMDS fonctionnant dans la gamme 2,1-2,7 GHz peut atteindre 40-50 km, tandis que la portée maximale de transmission du signal dans les systèmes LMDS utilisant des fréquences nettement plus élevées dans la région 27-31 GHz est de 2,5 –3 km. La distribution de masse de ces systèmes a été jusqu'à présent entravée par le manque de normes industrielles et, par conséquent, l'incompatibilité des produits de différents fabricants. Début 2000, un comité de travail 802.16 a été créé au sein de l'IEEE pour étudier diverses solutions et développer des règles uniformes pour la construction de systèmes de communication sans fil à large bande. Initialement, il s'est concentré sur les questions de normalisation des systèmes LMDS dans la gamme 28-30 GHz, mais bientôt les pouvoirs du comité ont été étendus à la gamme de fréquences de 2 à 66 GHz et plusieurs groupes de travail ont été constitués dans sa composition. Le groupe 802.16.1 développe des spécifications d'interface radio pour les systèmes utilisant la bande 10-66 GHz. Le groupe de travail 802.16.2 s'occupe de la coexistence de réseaux fixes à large bande dans les bandes 5-6 GHz sans licence (en particulier, avec les réseaux locaux sans fil 802.11a). Enfin, le groupe 802.16.3 prépare des spécifications d'interface radio pour les systèmes sous licence dans la bande 2-11 GHz. L'objectif principal de ce groupe était de faciliter le déploiement accéléré des systèmes MMDS en permettant aux fabricants de créer des produits interopérables basés sur une norme unique.

Les normes sont développées sur la base d'un modèle de référence unique qui combine trois types d'interfaces dans le chemin de communication entre les appareils ou réseaux d'abonnés (par exemple, un LAN ou un PBX) et Réseau de transport(RTC ou Internet). La première interface radio définit l'interaction du nœud émetteur-récepteur d'abonné avec la station de base, la seconde comprend deux composants couvrant l'échange de signaux entre les nœuds radio et les réseaux "situés derrière eux" - l'abonné et le transport (d'autres comités IEEE participent au élaboration du cahier des charges de cette interface). Les spécifications de la troisième interface radio supplémentaire définissent l'utilisation de répéteurs ou de réflecteurs pour augmenter la couverture du système et éviter les obstacles sur le trajet du signal.

Le comité 802.16 a déjà adopté des spécifications préliminaires pour les interfaces radio pour les systèmes dans la gamme 10 - 66 GHz utilisant des technologies de livraison de signaux à porteuse unique. La norme 802.16a définit à la fois les méthodes de transmission monoporteuse et OFDM pour les systèmes dans la gamme 2-11 GHz, tandis que la norme 802.16b pour la gamme 5-6 GHz définit la technologie OFDM.

La « réponse » européenne à la création de normes américaines a été le développement de la technologie HiperLAN2 (High Performance Radio LAN), qui promet de devenir un concurrent majeur des technologies LAN sans fil 802.11. Les initiateurs et les partisans actifs de la nouvelle norme sont Nokia et Ericsson. Tout comme 802.11a, la norme HiperLAN2 se concentre sur la bande 5 GHz et est capable de fournir des taux de transfert de données jusqu'à 54 Mbps. Les deux normes utilisent des techniques de modulation de signal de multiplexage par répartition orthogonale de la fréquence (OFDM) similaires, mais ont des spécifications différentes pour les protocoles d'accès au support MAC. Si pour 802.11a c'est similaire à Ethernet, alors dans HiperLAN2, c'est plus comme ATM. Une autre différence entre HiperLAN2 et 802.11a, qui peut lui donner un certain avantage sur son concurrent, est la prise en charge du trafic multimédia et la QoS (802.11a est principalement axée sur la transmission de données). Selon l'ETSI, le développement de la norme est effectué en tenant compte de la compatibilité des équipements avec les systèmes 802.11a.

La technologie américaine HomeRF se concentre sur la création d'un "environnement multimédia domestique" qui combine des canaux de transmission de données, la téléphonie, des informations audio et vidéo, éventuellement dans l'avenir de la télémétrie des systèmes de sécurité et des systèmes de survie. De plus, la technologie permet de fournir un accès Internet à un débit suffisamment élevé. D'où les impératifs technologiques : faible coût, faible consommation électrique (notamment pour des appareils portables), dimensions réduites, simplicité d'installation technique et logicielle. La structure d'un réseau multimédia domestique construit à l'aide de la technologie HomeRF est illustrée à la Fig. 3. Les terminaux mobiles peuvent être Ordinateur personnel, combinés sans fil, casques. Le point d'accès (appelé station de base sur la figure) fournit une connexion filaire à Internet.

La technologie utilise une plage de fréquences de fonctionnement de 2,4 GHz, un saut de fréquence adaptatif avec un nombre de sauts de 50 à 100 par seconde. La première version de la norme offrait un taux de transfert de données maximal jusqu'à 1,6 Mbit / s et une portée de communication typique allant jusqu'à 50 M. La deuxième génération de HomeRF 2.0 permet des taux de transfert de données allant jusqu'à 10 Mbit / s. Les deux options se caractérisent actuellement par une faible consommation électrique des terminaux d'abonnés en mode veille avec connectivité TCP/IP (inférieure à 10 mW en mode connecté). La troisième génération de technologie fournira des taux de transfert allant jusqu'à 20 Mbps.

Les spécifications décrivant l'interface réseau se réfèrent aux deux couches inférieures du modèle d'interconnexion de systèmes ouverts (OSI) à sept couches (voir la Figure 4).

La deuxième couche (contrôle de liaison de données, DLC) définit dans ce cas le contrôle d'accès au support de transmission (MAC) et fournit les fonctionnalités de transmission vocale ou de données prioritaires, de sécurité des communications, d'itinérance et de conformité avec les couches supérieures du modèle. Les paramètres des deux niveaux inférieurs de cette norme optimisé conjointement pour répondre aux exigences CEM intra et hors système spécifiées.

La technologie HomeRF offre trois types de transmission de données (voir Figure 4) :

• asynchrone, sans connexion de type "transmission de données par paquets" (ou "Ethernet sans fil") basé sur le protocole TCP/IP (Chemin de données "Ethernet");
• priorisé - transmission de session de données multimédia basée sur UDP / IP (Streaming Data Path);
• transmission isochrone, duplex, symétrique, bidirectionnelle pour les conversations téléphoniques selon le protocole DECT (Toll Quality Voice Path).

Le domaine temporel est construit de telle sorte que dans l'intervalle de temps (10 ou 20 ms), les données prioritaires soient transmises en premier (au total, jusqu'à huit niveaux de priorité sont possibles). La dernière partie de la durée du domaine principal est destinée à la transmission de signaux vocaux et est divisée en le nombre correspondant de créneaux de longueur fixe. La transmission vocale est organisée sur la base des protocoles de niveau supérieur de la norme DECT. De plus, la technologie HomeRF applique directement les solutions techniques des équipementiers DECT. Il est important que plus l'échange vocal est petit, plus le taux de transfert de données est élevé. Selon la quantité de trafic vocal, 10 ou 20 ms du domaine temporel sont alloués pour la transmission du trafic asynchrone. Jusqu'à huit flux de paquets peuvent être transmis en même temps, l'ordre de transmission étant déterminé par une priorité donnée. Cependant, si le nombre de flux est inférieur à huit, il n'y a pas de réservation de paquet (délai de transmission). La dernière partie du domaine assure la transmission des paquets vocaux perdus sur une fréquence différente, ce qui est unique dans cette technologie et permet d'assurer la qualité de la transmission vocale, correspondant à la communication filaire.

Comparaison de plusieurs technologies

Commençons par le coin inférieur gauche de l'image et comparons les technologies Bluetooth et ZigBee. Les résultats de l'analyse comparative sont présentés sous la forme du tableau 2.

Remarques:

1. Le débit de transmission d'une liaison radio utilisant des discrets, par exemple, signaux numériques, est mesuré en bauds, ce qui correspond au nombre de changements discrets des paramètres du signal par unité de temps. Parfois, ce paramètre est appelé débit de transmission technique, car il caractérise le fonctionnement du modem de liaison radio. Le débit de transmission des informations est mesuré en bits ou octets transmis par unité de temps et caractérise les performances de la source d'informations. Le consommateur s'intéresse au débit de transmission "bit", et le constructeur le met en œuvre à l'aide d'un modem spécifique. Par conséquent, l'écart dans les valeurs de ces paramètres pour le même lien radio suit.
2. Les terminaux d'abonnés peuvent être en trois modes : actif (la transmission est en cours), en mode veille (le terminal est prêt pour une transmission immédiate) et en mode « veille », dont le terminal ne sort que périodiquement et longtemps. Ce dernier mode réduit drastiquement la consommation électrique du terminal d'abonné.

Comparons maintenant les technologies HomeRF et IEEE802.11x. Comme indicateurs de la conformité des technologies considérées avec les tâches à résoudre, nous prendrons les éléments suivants : coût, qualité de l'échange vocal, prise en charge de l'échange multimédia, débit de transfert de données, portée de communication, consommation électrique, poids et dimensions, topologie du réseau , CEM externe, CEM interne, protection contre les interceptions et disponibilité en itinérance à l'extérieur des locaux. Les technologies seront comparées en termes d'indicateurs absolus de ces paramètres.

Prix. La complexité inférieure donne à HomeRF un avantage de coût par rapport à IEEE802.11. Dans les prochaines années, avec les mêmes volumes de production, HomeRF aura un avantage dans le paramètre PTO (Bill of Materials) d'au moins un facteur 2.

La qualité de l'échange de parole. La technologie HomeRF fournit une communication vocale multicanal avec des indicateurs de qualité correspondant aux communications filaires, et la technologie IEEE802.11 ne répond clairement pas aux exigences modernes. DANS cet aspect HomeRF se concentre sur la norme DECT avec sa technologie éprouvée. IEEE802.11 n'est généralement pas axé sur l'échange de parole, pour lequel il est nécessaire d'utiliser des appareils supplémentaires... Cependant, même dans ce cas, la transmission de la parole n'est pas protégée contre les influences extérieures... Il existe également un inconvénient tel que l'incompatibilité avec la technologie DECT.

Prise en charge des échanges multimédias. La technologie HomeRF prend en charge la transmission multimédia multidirectionnelle indépendante de la voix avec des priorités d'accès multiples. IEEE802.11b et IEEE802.11a peuvent transférer des données à grande vitesse, mais s'il y a beaucoup de trafic de données asynchrone sur le réseau, des conséquences indésirables sont possibles. Ce problème résolu par l'équipe de développement IEEE802.11e en améliorant la couche MAC. Il y a des développements d'entreprises privées dans ce sens, mais ce "n'est plus la technologie IEEE802.11".

Tableau 2 : Comparaison des technologies Bluetooth et ZigBee

Débit en bauds... HomeRF et IEEE802.11 fournissent la vitesse de transmission nécessaire pour un système à grande vitesse, mais pour HomeRF son développement ultérieur à des vitesses de l'ordre de 20 Mbps n'est pas associé à un tel problèmes mondiaux comme pour IEEE802.11 (passage à une nouvelle gamme de fréquences). IEEE802.11b évolue également vers l'augmentation des débits de données jusqu'à 20 Mbps tout en maintenant la rétrocompatibilité (équipe de développement IEEE802.11g), mais les solutions proposées enfreignent les réglementations existantes pour l'utilisation de la bande 2,4 GHz. IEEE802.11a a plus de chances de réussir, mais il n'est pas compatible avec l'IEEE802.11b existant.

Portée de communication. IEEE802.11 a été conçu à l'origine pour fonctionner en l'absence de perturbations externes, tandis que HomeRF est conçu pour les environnements électromagnétiques difficiles.

Consommation d'énergie... La technologie HomeRF est optimisée pour une faible consommation d'énergie d'AT en mode veille. Il en va de même pour la phase active des appareils.

Poids et dimensions... Les appareils HomeRF ont un agencement beaucoup plus simple de composants portables. Pour IEEE802.11, les cartes PC (ou Carte PCMCIA), mais les plus petits paramètres correspondent à la carte Compact Flash, qui jusqu'à présent ne peut être utilisée que dans HomeRF.

Topologie du réseau. La technologie HomeRF prend en charge simultanément l'interaction d'éléments d'un réseau hiérarchique et d'éléments d'un réseau à un seul niveau. La structure hiérarchique est idéale pour les applications vocales et Internet de haute qualité telles que la diffusion sur le Web. La structure à un seul niveau est pratique pour une allocation efficace des ressources réseau (par exemple, pour l'accès à un dispositif de service). Bluetooth est essentiellement un système point à multipoint. Ceci est efficace dans un réseau hôte/utilisateur (d'autant plus que l'hôte peut ne pas être prédéfini). mais fait donné identifie initialement l'utilisation inefficace de la « bande passante du système » dans son ensemble. Des variantes de la norme IEEE802.11 peuvent fonctionner dans les deux types de réseaux (PCF - Point Coordination Function ou DCF - Distributed Coordination Function), mais pas simultanément dans les deux. Les produits de variante IEEE802.11b existants fonctionnent uniquement dans DCF. La réduction de la consommation d'énergie et la réalisation d'une transmission de données prioritaire peuvent être obtenues dans un PCF plus complexe et plus coûteux. Le groupe d'étude IEEE802.11e explore activement le développement de PCF basé sur des changements de couche MAC, qui pourraient fondamentalement changer le développement de la technologie de variante IEEE802.11b dans le sens du streaming de données. Une difficulté supplémentaire pour résoudre ce problème sera la fourniture de l'itinérance aux consommateurs.

CEM externe. HomeRF a été conçu à l'origine pour résister avec succès aux interférences externes dans la bande 2,4 GHz. Pour maintenir la haute qualité de l'échange vocal sous l'influence d'interférences hors système, une technologie spéciale pour la retransmission des paquets vocaux affectés est fournie. En l'absence du trafic limité de l'échange vocal, une transmission de haute qualité de flux de données est fournie sur la base de l'utilisation de sauts de fréquence. À ce jour, la norme IEEE802.11b a été beaucoup plus étudiée pour l'effet de l'exposition aux rayonnements indésirables, bien que les données disponibles soient largement contradictoires. Par exemple, la plupart des utilisateurs ne font pas attention à une diminution de 10 à 40 % de la vitesse de transmission d'un appareil à côté d'un four à micro-ondes. Gros problème pour les réseaux IEEE802.11, il existe des fluctuations importantes de la qualité de la transmission vocale avec une quantité importante de transmission de données (congestion interne du réseau). L'option IEEE802.11a « ne dépend pas » des problèmes d'interférences aujourd'hui uniquement parce que la bande 5 GHz est relativement libre pour le moment, mais à l'avenir elle sera confrontée aux mêmes problèmes.

CEM interne. L'objectif de conception d'IEEE802.11 est d'organiser efficacement un réseau local dans une grande entreprise, plutôt que plusieurs petites situées les unes à côté des autres. Optimisé les performances du système dans son ensemble, et non un seul ou un groupe d'utilisateurs. Lorsqu'un rayonnement est détecté (même avec un niveau inférieur à celui qui interfère), l'appareil cesse de fonctionner dans le réseau, et deux réseaux qui n'interfèrent pas vraiment l'un avec l'autre cessent de fonctionner. La technologie HomeRF est potentiellement exempte de cet inconvénient.

Protection contre les interceptions. Les normes à l'étude sont numériques et l'utilisation de procédures standard de cryptage et d'auto-authentification les protège au niveau des ménages contre l'interception radio. Cependant, ils n'ont pas une protection suffisante contre les systèmes spéciaux. Des études ont montré que le système de protection IEEE02.11b est ouvrable et que l'appareil de l'utilisateur peut être connecté à un réseau externe pour un accès non autorisé à ses informations ou y entrer de la désinformation, même sans définir de clé de chiffrement. HomeRF fournit meilleure protection au niveau logique.

Itinérance à l'extérieur. Pris en charge par les deux normes.

La conclusion intégrale de l'analyse d'un certain nombre de technologies est la suivante : chaque technologie est conçue pour son propre usage. La norme IEEE802.11 est conçue pour une utilisation professionnelle. La technologie HomeRF est conçue pour créer un réseau multimédia domestique avec accès Internet haut débit pour les utilisateurs. Bluetooth permet la communication sans fil dans les systèmes mobiles (de transport) et dans les petits espaces. ZigBee est la norme pour créer réseaux technologiqueséchange de commandes de télémétrie et de contrôle.

Actuellement, il n'a pas été possible de surmonter les désaccords entre les différents groupes de développeurs et de fabricants de technologies de transmission de données. Sera-t-il possible de créer une plateforme technologique unifiée pour la transmission de données ? Jusqu'à présent, la solution à ce problème n'est pas évidente.

Vladimir Dmitriev