86549

Характеристика стандарта IEEE 802.11

Контрольная

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Стандарт IEEE 802.11a работает в диапазоне 5 ГГц и использует новый механизм модуляции – частотное мультиплексирование посредством ортогональных несущих (OFDM) – используемый при организации цифрового телевизионного вещания. В данном стандарте каждый пакет передается посредством 52 ортогональных несущих, каждая с шириной полосы порядка 300 кГц.

Русский

2015-04-08

395.87 KB

16 чел.

Федеральное агентство связи

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

       «Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики» (ГОУ ВПО «СибГУТИ»)                                                                                                                                                                                                                                        Факультет заочного обучения

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №1

по предмету

«БЕСПРОВОДНЫЕ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ»

вариант №02

студент 6 курса специальности «Многоканальные Телекоммуникационные Системы»

Гончаров Максим Николаевич

Студенческий билет № 071М-002         группа ЗМ-71

Домашний адрес: 623900, Свердловская область, г.Туринск,  ул.Косогорная, 37

Работа выслана в СибГУТИ    «19» ноября  2012г.

---------------------------------------------------------------------------------------

Оценка___________________________

«_____» ______________20_____г.

Преподаватель_______________________

(подпись)

Контрольная работа предъявляется экзаменатору при сдаче экзамена

СОДЕРЖАНИЕ

1.Задание и исходные данные………………………………………………………3

2.Краткая характеристика стандарта IEEE 802.11………………………………...4

3.Расчет радиуса зоны обслуживания БС…………………………………………21

4.Список использованной литературы……………………………………………27

1.ЗАДАНИЕ И ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Задание

1.Привести краткую характеристику заданного стандарта.

2. Для заданных параметров станций рассчитать радиус зоны обслуживания БС.

Исходные данные

Предпоследняя цифра номера студенческого билета

0

Тип местности

1

небольшой город

Тип антенны

α=450

Значение холмистости

20

Последняя цифра номера студенческого билета

2

Используемый стандарт

IEEE 802.11

Длина фидера, м

2

Потери в фидере антенны БС, дБ/1м

1,5

Параметры БС

Мощность передатчика, Вт

0,5

Коэффициент усиления антенны, дБ

16

Высота антенны, м

70

Чувствительность приемника, дБм

-84

Параметры МС

Мощность передатчика, Вт

0,063

Коэффициент усиления антенны, дБ

15

Высота антенны, м

7

Чувствительность приемника, дБм

-84

 

2.КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СТАНДАРТА IEEE 802.11

В начале 1980–х годов стремительно начал расти парк компьютерной техники, увеличился объем передаваемой информации, в связи с чем встал вопрос о создании высокоскоростных соединений между компьютерами. Появились беспроводные решения данной проблемы: Radio Ethernet, которое, несмотря на очевидные недостатки (невысокая скорость передачи информации – до 2 Мбит/с, малая емкость частотного диапазона, несовершенство протоколов беспроводного доступа), послужило основой для стандарта IEEE 802.11.

          В 1989 году для разработки беспроводных компьютерных сетей (WLAN) создана рабочая группа Института инженеров электротехники и радиоэлектроники США IEEE 802.11. Целью их работы являлась разработка архитектуры беспроводных сетей и спецификаций канального и физического уровней, обеспечивающих скорости передачи данных в канале от 1 Мбит/с и выше (рабочий диапазон частот: 2,4–2,4835 ГГц). В чистом виде стандарт 802.11 определяет работу на скорости 2 Мбит/с, что не удовлетворяло потребностей абонентов. Поэтому появились его модификации – 802.11b, 802.11a и 802.11g, …

Стандартом IEEE 802.11 определен единственный подуровень MAC (Medium Accsess Control), взаимодействующий с тремя типами протоколов физического уровня, соответствующих различным технологиям передачи сигналов  по радиоканалам в диапазоне 2,4 ГГц с широкополосной модуляцией с прямым расширением спектра (Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS) и частотных скачков (Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS), а также с помощью инфракрасного излучения.

16 сентября 1999 года был утвержден стандарт IEEE 802.11b. Он также использует диапазон 2,4 ГГц и определяет работу на скоростях 1 и 2 Мбит/с с модуляцией только DSSS. Кроме того, он предусматривает работу на скоростях до 11 Мбит/с (опционально ее можно увеличить до 33 Мбит/с).

Стандарт IEEE 802.11a работает в диапазоне 5 ГГц и использует новый механизм модуляции – частотное мультиплексирование посредством ортогональных несущих (OFDM) – используемый при организации цифрового телевизионного вещания. В данном стандарте каждый пакет передается посредством 52 ортогональных несущих, каждая с шириной полосы порядка 300 кГц. Ширина одного канала равна 20 МГц, несущие модулируются посредством 16- и 64-КАМ. Набор скоростей передачи следующий: 6, 9, 12, 18, 24, 36 и 54 Мбит/с (в зависимости от скорости кодирования и вида модуляции).

Стандарт IEEE 802.11g был принят в июле 2003 года и представляет собой перенесение схемы модуляции OFDM из диапазона 5 ГГц в диапазон 2,4ГГц.

Для дальнейшего анализа рассмотрим стандарт IEEE 802.11b. В нем рассматриваются два нижних уровня модели взаимодействия открытых систем OSI: физический уровень и уровень звена данных (канальный). Причем последний подразделяется на два подуровня. Верхний – Logical Link Control (LLC) – описывается в стандарте IEEE 802.2. В стандарте IEEE 802.11 рассматривается нижний подуровень – Medium Access Control (MAC), т.е. управление доступом к каналу (рисунок 2.1).

На физическом уровне возможны три способа организации передачи данных: DSSS – использование прямого расширения спектра, FHSS – использование псевдослучайной перестройки частоты и инфракрасная передача.

Изначально данный стандарт был ориентирован на диапазон частот 2,400-2,4835 ГГц с шириной полосы 83,5 МГц. Ширина канала по уровню минус 30 дБ составляет 22 МГц, следовательно, в полосе 83,5 МГц можно разместить три неперекрывающихся канала.

Высшие уровни OSI

TCP, UDP, …

Сетевой уровень

IP

Канальный уровень

IEEE 802.2 LLC

DFW MAC

Физический уровень

DSSS, FHSS

2,4 ГГц инфракрасная передача

1 или 2 Мбит/с

Рисунок 2.1 – Архитектура протоколов оборудования IEEE 802.11

Стандарт предусматривает два способа организации локальной сети:

  1.  по принципу «равный с равным» (adhoc–сеть). В этом случае связь устанавливается непосредственно между двумя рабочими станциями (WS), и не предусмотрено администрирование сети;

Рисунок 2.2 - Архитектура сети "Ad-hoc"

  1.  структурированная сеть. При этом станции взаимодействуют друг с другом не напрямую, а через точку доступа (Access Point), которая выполняет в беспроводной сети роль своеобразного концентратора (аналогично тому, как это происходит в традиционных кабельных сетях). Рассматривают два режима взаимодействия с точками доступа: BSS (Basic Service Set) и ESS (Extended Service Set). В режиме BSS все станции связываются между собой только через точку доступа, которая может выполнять также функцию моста с внешней сетью. В расширенном режиме — ESS существует ин-фраструктура нескольких сетей BSS, причем сами точки доступа взаимодействуют друг с другом, что позволяет передавать трафик от одной BSS к другой. Сами точки доступа соединяются между собой либо с помощью сегментов кабельной сети, либо с помощью радиомостов.

а) режим взаимодействия BSS

б) режим взаимодействия ESS

Рисунок 2.3- Архитектура структурированной сети

Как правило, функции управления распределены между всеми устройствами сети IEEE 802.11 – так называемый режим распределенного управления (DCFdistributed coordination function). Однако для структурированных сетей возможен режим централизованного управления (PCFpoint coordination function), когда управление передано определенной точке доступа. Такой метод используется при передаче информации, чувствительной к задержкам (видеоинформация). В сетях стандарта IEEE 802.11 не существует приоритетов и используется метод конкурентного доступа к каналу (разрабатывается стандарт IEEE 802.11е – определяющий распределенное управление с приоритетами).

Для защиты информации в данном стандарте предусмотрен механизм защиты данных, включающий аутентификацию станций и шифрование передаваемых данных (WEPwired equivalent privacy – эквивалент проводной конфиденциальности). Алгоритм WEP основан на использовании четырех общих для одной сети секретных ключей длиной 40 бит. Алгоритм использует перемножение блоков исходных данных  на псевдослучайную последовательность такой же длины, что и блок шифруемых данных. Для защиты от несанкционированного изменения передаваемой информации каждый шифрованный пакет защищается 32–разрядной контрольной суммой.

2.1 МАС – уровень протокола IEEE 802.11

Данный уровень реализует доставку данных, управление доступом к физическому уровню и безопасность передачи данных. В радиоканалах под воздействием различных факторов возможна потеря некоторых данных. Для исключения этого в стандарте предусмотрены использование помехоустойчивого кодирования и повторная передача данных по запросу на МАС уровне.

В сетях беспроводной связи данного стандарта возможны две основных проблемы: весьма сложна задача контроля несущей передающим устройством и проблема скрытой точки (рисунок 2.4) – два устройства А и В удалены и не слышат друг друга, но оба попадают в зону обслуживания третьего устройства С. Если оба устройства начнут передачу, они не смогут обнаружить конфликтную ситуацию и понять, почему пакеты не проходят.  

Рисунок 2.4 – Иллюстрация проблемы скрытой точки

Для устранения подобных проблем принят механизм CSMA/CA – множественный доступ с контролем несущей и предотвращением коллизий. Перед тем как послать данные в «эфир», станция сначала посылает специальное сообщение, называемое RTS (Ready To Send), которое трактуется как готовность данного узла к отправке данных (рисунок 2.5).

Данное RTS-сообщение содержит информацию о продолжительности предстоящей передачи и адресате и доступно всем узлам в сети. Это позволяет другим узлам задержать передачу на время, равное объявленной длительности сообщения.

АС (получатель)

АС (источник)

← Запрос передачи (RTS)

Подтверждение незанятости (CTS)

← Передача данных

Подтверждение передачи данных (АСК) →

Рисунок 2.5– Алгоритм установления соединения

с использованием запроса передачи

Приемная станция, получив сигнал RTS, отвечает посылкой сигнала CTS (Clear To Send), соответствующего готовности станции к приему информации. После этого передающая станция посылает пакет данных, а приемная станция должна передать кадр ACK, подтверждающий безошибочный прием. Если АСК не получен, попытка передачи пакета данных будет повторена. Таким образом, с использованием такого четырехэтапного протокола передачи данных (4-Way Handshake) реализуется регламентирование коллективного доступа с минимизацией вероятности возникновения коллизий.

Для определения, занят или нет канал, используется алгоритм оценки уровня сигнала в канале, предусматривающий измерение мощности сигналов на входе приемника и качества сигнала. Если мощности сигнала на входе приемника ниже порогового значения, то канал считается свободным, и на уровне доступа к каналу состояние канала устанавливается «свободен».

Здесь АС – источник передает кадр запроса передачи и тем самым оповещает все АС в зоне радиовидимости о том, что происходит обмен информацией.  Все станции, принявшие данный кадр, воздерживаются от передачи для исключения конфликтов.  АС – получатель отвечает АС – источнику кадром готовности к приему. После приема этого кадра АС – источник передает кадр данных, а АС – получатель передает кадр подтверждения приема.

Стандарт IEEE 802.11 предусматривает два механизма контроля за активностью в канале (обнаружения несущей): физический и виртуальный. Первый реализуется на физическом уровне и сводится к определению уровня сигнала в антенне и сравнению его с пороговой величиной. Виртуальный механизм обнаружения несущей основан на том, что в передаваемых кадрах данных, а также в управляющих кадрах ACK и RTS/CTS содержится информация о времени, необходимом для передачи пакета (или группы пакетов) и получения подтверждения. Все устройства сети получают информацию о текущей передаче и могут определить, сколько времени канал будет занят.

Эти механизмы относятся к сети с распределенным управлением DCF. Но возможно существование в сети и точек координации (РС), наделенных полномочиями «узурпировать» управление – в этом случае сеть переходит в режим PCF. Интервалы под управлением РС следуют строго через определенный период, в начале каждого интервала РС выставляется специальный сигнальный кадр (Beacon). Фактически режим PCF – это режим синхронной передачи, под который в асинхронной сети резервируются определенные интервалы. Он используется при передаче аудио/видео данных и других, синхронных по своей структуре.

Стандарт IEEE 802.11 требует, чтобы все совместимые беспроводные ЛВС предоставляли девять типов сервисов. Первые пять относятся к услугам распределения и предоставляются базовой станцией, остальные четыре являются станционными .

К первой группе относятся:

  1.  Ассоциация. Этот вид сервиса используется мобильными станциями для подключения к базовым станциям (БС). Осуществляется это при вхождении станции в зону действия БС. Мобильная станция передает идентификационную информацию и данные о своих возможностях. БС может принять или отвергнуть мобильную станцию.
  2.  Диссоциация. По инициативе мобильной или базовой станций может быть осуществлен разрыв ассоциации. Это происходит при выключении станции или уходе из зоны действия БС. Инициатором этой операции может быть и БС.
  3.  Реассоциация. Операция служит для смены станцией базовой станции. Это происходит при переходе из одной сотовой ячейки в другую.
  4.  Распределение. Этот вид сервиса служит для маршрутизации кадров, посылаемых базовой станции. Если адрес места назначения является локальным, то кадры передаются непосредственно, в противном случае их надо передать по проводной сети.
  5.  Интеграция. Если кадр передается через сеть, не следующую стандарту IEEE 802.11 и применяющую другую схему адресации и формат кадров, то данный вид сервиса осуществляет трансляцию форматов.

Остальные четыре вида услуг являются внутренними сервисами сотовой ячейки и предоставляются после осуществления ассоциации. В перечень этих сервисов входят:

  1.  Идентификация. Этот сервис служит для определения прав доступа станции к ресурсам сотовой ячейки.
  2.  Деидентификация. При уходе из сети станция должна выполнить деидентификацию.
  3.  Конфиденциальность. Данный сервис служит для шифрования передаваемых конфиденциальных данных. Применяется алгоритм RC4.
  4.  Доставка данных. Пересылка, также как и в Ethernet не является гарантированной. Выявлять и исправлять ошибки должны верхние уровни.

Весь обмен информацией в сетях IEEE 802.11 происходит посредством отдельных кадров (frames). По структуре их можно разделить на кадры физического уровня и кадры МАС – уровня. Фактически кадры формируются на МАС – уровне, на физическом уровне к нему добавляется заголовок физического уровня. Структура МАС – кадра представлена на рисунке 2.6.

Поле управления кадром используется для указания типа кадра и передачи битов управления (рисунок 2.7).

DS1, DS2 – указатели направления передачи, показывают, кому предназначены данные: распределительной системе (к точкам доступа) или АС, и источник данных;

поле управления кадром FC

поле длительности соединения D/I

поле адреса

поле управления очередностью пакетов SC

поле адреса

поле данных

поле проверки на четность CRC

16 бит

16 бит

144 бита (48*3)

16 бит

48 бит

0…18496

32 бит

Рисунок 2.6 – Структура МАС – кадра

версия протокола (2)

тип кадра (2)

указатель действий (4)

1 DS1

1 DS2

1 MF

1 RT

1 PM

MD

W

O

Рисунок 2.7 – Структура поля управления

MF – указатель количества пакетов. Если количество пакетов больше одного и передаваемый пакет не последний, то указатель MF устанавливается в единичное состояние. Если пакет передается повторно, то указатель повторной передачи RT имеет единичное состояние.

PM – бит управления режимом излучения, он используется для включения режимов энергосбережения.

MD – указатель количества данных, он устанавливается в единичное состояние, что соответствует неполной передаче.

W – указатель использования алгоритма шифрования устанавливается в единичное состояние, если используются алгоритмы шифрования WEP.

О – указатель соблюдения очередности пакетов МАС устанавливается в единичное положение, если кадры содержат данные, последовательность которых строго упорядочена.

Поле длительности соединения указывает время (мкс), которое требуется для передачи МАС – кадра. Иногда в этом поле передается идентификатор соединения.

В МАС – кадре могут быть указаны четыре поля адреса: адрес источника, адрес получателя данных, адрес передающей АС, адрес приемной АС.

В поле управления очередностью указывается номер пакета (4 бита), используемый при разбиении исходного сообщения на пакеты и последующей сборки, и порядковый номер (12 бит), который служит для нумерации кадров, передаваемых между конкретными АС.

В поле данных передаются либо данные LLC – уровня, либо информация управления уровня МАС.

Для обнаружения ошибок в принимаемом кадре применяется 32 – битовое поле проверки на четность. При этом ошибки только обнаруживаются, исправление достигается в необходимых случаях повторной передачи по запросу.

Все кадры разделяются на кадры управления, контрольные кадры и информационные кадры.

Контрольные кадры способствуют надежной доставке информационных кадров. Существует шесть подтипов контрольных кадров:

  1.  Опрос после выхода из экономичного режима (PS-опрос). Данный кадр передается любой станцией станции, включающей точку доступа. В кадре запрашивается передача кадра, прибывшего, когда станция находилась в режиме энергосбережения, и в данный момент размещенного в буфере точки доступа.
  2.  Запрос передачи (RTS). Данный кадр является первым из четверки, используемой для обеспечения надежной передачи данных. Станция, пославшая это сообщение, предупреждает адресата и остальные станции, способные принять данное сообщение, о своей попытке передать адресату информационный кадр.
  3.  «Готов к передаче» (CTS). Второй кадр четырехкадровой схемы. Передается станцией-адресатом станции-источнику и предоставляет право отправки информационного кадра.
  4.  Подтверждение (АСК). Подтверждение успешного приема предыдущих данных, кадра управления или кадра PS-oпpoc.
  5.  Без состязания (СF)-конец. Объявляет конец периода без состязания; часть стратегии использования распределенного режима доступа.
  6.  CF-конец + CF-подтверждение. Подтверждает кадр CF-конец. Данный кадр завершает период без состязания и освобождает станции от ограничений, связанных с этим периодом.

Существует восемь подтипов информационных кадров, собранных в две группы. Первые четыре подтипа определяют кадры, переносящие данные высших уровней от исходной станции к станции-адресату:

  1.  Данные. Просто информационный кадр. Может использоваться как в период состязания, так и в период без состязания.
  2.  Данные + CF-подтверждение. Может передаваться только в период без состязания. Помимо данных в этом кадре имеется подтверждение полученной ранее информации.
  3.  Данные + CF-oпpoc. Используется точечным координатором для доставки данных к мобильной станции и для запроса у мобильной станции информационного кадра, который находится в ее буфере.
  4.  Данные + CF-подтверждение + CF-oпpoc. Объединяет в одном кадре функции двух описанных выше кадров.

Остальные четыре подтипа информационных кадров фактически не переносят данных  пользователя. Информационный кадр «нулевая функция» не переносит ни данных, ни запросов, ни подтверждений. Он используется только для передачи точке доступа бита управления питанием в поле управления кадром, указывая, что станция перешла в режим работы с пониженным энергопотреблением. Оставшиеся три кадра (CF- подтверждение, CF-oпpoc, CF-подтверждение + CF-oпpoc) имеют те же функции, что и описанные выше подтипы кадров (данные + CF-подтверждение, данные + CF-oпpoc, данные + CF-подтверждение + CF-oпpoc), но не несут пользовательских данных.

Кадры управления используются для управления связью станций и точек доступа. Возможны следующие подтипы:

  1.  Запрос ассоциации. Посылается станцией к точке доступа с целью запроса ассоциации с данной сетью с базовым набором услуг (Basic Service Set, BSS). Кадр включает информацию о возможностях, например, будет ли использоваться шифрование, или способна ли станция отвечать при опросе.
  2.  Ответ на запрос ассоциации. Возвращается точкой доступа и указывает, что запрос ассоциации принят.
  3.  Запрос повторной ассоциации. Посылается станцией при переходе между BSS, когда требуется установить ассоциацию с точкой доступа в новом BSS. Использование повторной ассоциации, а не просто ассоциации позволяет новой точке доступа договариваться со старой о передаче информационных кадров по новому адресу.
  4.  Ответ на запрос повторной ассоциации. Возвращается точкой доступа и указывает, что запрос повторной ассоциации принят.
  5.  Пробный запрос. Используется станцией для получения информации от другой станции или точки доступа. Кадр используется для локализации BSS стандарта IEEE 802.11.
  6.  Ответ на пробный запрос. Отклик на пробный запрос.
  7.  Сигнальный кадр. Передается периодически, позволяет мобильным станциям локализировать и идентифицировать BSS.
  8.  Объявление наличия трафика. Посылается мобильной станцией с целью уведомления других (которые могут находиться в режиме пониженного энергопотребления), что в буфере данной станции находятся кадры, адресованные другим.
  9.  Разрыв ассоциации. Используется станцией для аннуляции ассоциации.
  10.  Аутентификация. Для аутентификации станций используются множественные кадры.
  11.  Отмена аутентификации. Передается для прекращения безопасного соединения.

2.2 Физический уровень стандарта IEEE 802.11b

В базовой версии стандарта предусмотрено три варианта физического уровня: FH-SS, DS-SS и IR – инфракрасная передача.

На физическом уровне к МАС-кадрам добавляется заголовок физического уровня, состоящий из преамбулы и собственно заголовка физического уровня.

2.2.1 Физический уровень DS-SS

На физическом уровне этого типа используется технология расширения спектра методом прямой последовательности.

Кадр физического уровня DS-SS представлен на рисунке 2.8.

Преамбула содержит стартовую синхропоследовательность для настройки приемника и 16-битовый код начала кадра.

Рисунок 2.8 – Кадр физического уровня

Поле синхронизации позволяет достичь точной синхронизации опорного сигнала приемника и принимаемого сигнала. Для осуществления синхронизации может быть применен последовательный алгоритм поиска и синхронизации сигналов с расширенным спектром. Обработка сигналов обеспечивается либо когерентным корреляционным приемником, либо цифровым согласованным фильтром. Данное поле содержит последовательность из единичных символов, каждая из которых представлена сигналом на основе последовательности Баркера 10110111000 (это позволяет на приемной стороне получить при обработке сигнала энергетический выигрыш, пропорциональный значению базы, которая равна 11). Кроме того, ее используют для регулировки коэффициента усиления и измерения мощности принимаемого сигнала.

Код начала кадра позволяет жестко привязаться к начальному биту кадра (первый бит заголовка кадра).

В заголовок кадра физического уровня (48 бит) входит указатель типа сигнала (SIGNAL), поле услуг (оно не используется и является резервным) и указатель длины поля данных (LENGHT).

Указатель типа сигнала (8 бит) содержит информацию о том, какой из сигналов модуляции используется, и какова скорость передачи данных 1 или 2 Мбит/с.

Указатель длины пакета данных содержит информацию о числе символов или длине поля данных в мкс (минимальная длина – 16 мкс, максимальная – 216–1).

Поле указателя типа сигнала, поле услуг и поле указателя длины для защиты от ошибок кодируются кодом проверки на четность. Биты контроля четности помещаются в поле контроля четности (16 бит).

В данном стандарте предусмотрено два типа заголовков - длинный и короткий – которые отличаются длиной синхропоследовательности (128 и 56 бит), способом ее генерации, а также тем, что символ начала кадра в коротком заголовке передается в обратном порядке. В длинном заголовке все поля передаются со скоростью 1 Мбит/с, а в коротком – преамбула идет со скоростью 1 Мбит/с, а другие поля – со скоростью 2 Мбит/с.

Основные параметры физического уровня представлены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 – Параметры физического уровня протокола IEEE 802.11

Параметр

Значение

DSSS

FHSS

Диапазон частот, МГц

2400–2483,5

Количество каналов

13

79

Мощность излучения, дБм

10–20

Коэффициент расширения спектра

11

Отношение сигнал/шум при BER=10–5, дБ

17

19

Скорость передачи информации в канале, Мбод

1

1 или 2

 В 1998 году рабочая группа представила расширение физического уровня, позволяющее передавать пакеты данных со скоростью 11 Мбит/с или резервной 5,5  Мбит/с

2.2.2 Физический уровень FH-SS

Физический интерфейс FH-SS  - расширение спектра скачкообразной перестройкой частоты – характеризуется хорошей устойчивостью к искажениям, высокой емкостью системы, низким энергопотреблением, небольшой стоимостью оборудования. В США и Европе для нее было выделено 79 частот с шагом 1 МГц, в Японии – 23 частоты. Передача ведется с использованием модуляции GFSK. Для скорости 1 Мбит/с используется двухуровневая модуляция, для 2 Мбит/с – четырехуровневая.

Смена несущей происходит не реже чем 2,5 раза в секунду (перестройка частоты позволяет избежать длительных помех со стороны других АС). Число возможных частот может изменяться в пределах от 1 до 79. Минимальная величина частотной перестройки для США и Европы составляет 6 МГц. Число скачков частоты должно быть кратно 3, поэтому возможными являются 26 типов последовательностей изменения частоты.

Скорость перестройки частоты устанавливают точки доступа. Абонентское устройство определяет скорость перестройки частоты в процессе установления соединения с конкретной точкой доступа.

Кадр физического уровня FHSS представлен на рисунке 2.9.

Преамбула –96

Заголовок кадра физического уровня

МАС протокол обмена данными

Поле синхронизации

Указатель начала

Указатель длины поля данных

Тип сигнала

Контроль ошибок

Поле данных

80

16

12

4

16

≤ 4095

Рисунок 2.9 – Кадр физического уровня FHSS

Поле синхронизации представляет собой чередование единиц и нулей, необходимое для точного восстановление задержки принимаемого сигнала, требуемой для организации приема с накоплением (когерентного или некогерентного). По ней синхронизируются приемники и определяется активность в канале.

Указатель начала данных представляет собой двоичную последовательность 0000110010111101, по которой определяется первый бит данных.

В заголовке кадра указываются длина поля данных (максимум 4095 байт). В поле типа сигнала указывается возможная скорость передачи информации, жестко связанная с видом применяемого сигнала. В поле контроля ошибок передается результат помехоустойчивого кодирования, позволяющим обнаруживать ошибки в заголовке кадра.

Передаваемые данные помещаются в поле данных. Для рандомизации данных используется скремблирование (скремблируются блоки данных из 32 символов).

2.2.3 Физический уровень инфракрасного диапазона

В третьем типе физического уровня цифровая передача ведется в инфракрасном диапазоне с длиной волны 850-950 нм с использованием импульсно-позиционной модуляции. Здесь также применяются две скорости 1 и 2 Мбит/с. При передаче данных с меньшей скоростью они группируются в 4-битовые блоки. В обоих случаях длительность импульсов составляет 250 нс. Пиковая мощность передачи составляет 2 Вт, при этом средняя мощность при скорости 1 Мбит/с составляет 125 мВт и 250 мВт при скорости 2 Мбит/с.

Инфракрасный интерфейс самый дешевый и не требует частотного регулирования. Но здесь наблюдается самая малая дальность связи.

Структура кадра показана на рисунке 2.10.

Рисунок 2.10 – Структура пакета физического уровня для оптического диапазона

Поле синхронизации (SYNC) представляет собой чередование единиц и нулей, необходимое для точного восстановление задержки принимаемого сигнала, требуемой для организации приема с накоплением (когерентного или некогерентного). По ней синхронизируются приемники и определяется активность в канале.

Код начала данных (SFD) представляет собой двоичную последовательность 0000110010111101, по которой определяется первый бит данных.

В поле типа сигнала указывается возможная скорость передачи информации, жестко связанная с видом применяемого сигнала. В поле контроля ошибок передается результат помехоустойчивого кодирования, позволяющим обнаруживать ошибки в заголовке кадра.

Поле регулировки уровня постоянного тока – содержит битовую последовательность, позволяющую приемной станции устанавливать требуемый уровень постоянного тока сигнала.

Указатель длины пакета данных содержит информацию о числе символов или длине поля данных в мкс.

Биты контроля четности (CRC) помещаются в поле контроля четности (16 бит).

2.3 Вариации стандарта IEEE 802.11

IEEE 802.11a

Является наиболее "широкополосным" из семейства стандартов 802.11, предусматривая скорость передачи данных до 54 Мбит/с (редакцией стандарта, утвержденной в 1999 г., определены три обязательных скорости - 6, 12 и 24 Мбит/с и пять необязательных - 9, 18, 36, 48 и 54 Мбит/с).

В отличие от базового стандарта, ориентированного на область частот 2,4 ГГц, спецификациями IEEE 802.11а предусмотрена работа в диапазоне 5 ГГц. В качестве метода модуляции сигнала выбрано ортогональное частотное мультиплексирование (OFDM). Наиболее существенное различие между этим методом и радиотехнологиями DSSS и FHSS заключается в том, что OFDM предполагает параллельную передачу полезного сигнала одновременно по нескольким частотам диапазона, в то время как технологии расширения спектра передают сигналы последовательно. В результате повышается пропускная способность канала и качество сигнала.

К недостаткам IEEE 802.11а относятся более высокая потребляемая мощность радиопередатчиков для частот 5 ГГц, а так же меньший радиус действия (оборудование для 2,4 ГГц может работать на расстоянии до 300м, а для 5ГГц - около 100м).

IEEE 802.11b

Благодаря высокой скорости передачи данных (до 11 Мбит/с), а также ориентации на "освоенный" диапазон 2,4 ГГц, этот стандарт завоевал наибольшую популярность у производителей оборудования для беспроводных сетей.

В окончательной редакции стандарт IEEE 802.11b, известный также как Wi-Fi (wireless fidelity), был принят в 1999г.

Поскольку оборудование, работающее на максимальной скорости 11 Мбит/с, имеет меньший радиус действия, чем на более низких скоростях, то стандартом IEEE 802.11b предусмотрено автоматическое понижение скорости при ухудшении качества сигнала.

Для передачи сигнала используется метод прямой последовательности (Direct Sequence Spread Spectrum), при котором весь диапазон делится на 5 перекрывающих друг друга поддиапазонов, по каждому из которых передается информация. Значения каждого бита кодируются последовательностью дополнительных кодов (Complementary Code Keying).

Как и в случае базового стандарта IEEE 802.11, четкие механизмы роуминга спецификациями IEEE 802.11b не определены.

IEEE 802.11e

Спецификации стандарта IEEE 802.11е позволяют создавать мультисервисные беспроводные локальные сети (ЛС), ориентированные на различные категории пользователей, как корпоративных так и индивидуальных. При сохранении полной совместимости с уже принятыми стандартами IEEE 802.11а и b, он позволит расширить их функциональность за счет поддержки потоковых мультимедиа-данных и гарантированного качества услуг (QoS). Создание данного стандарта связано с использованием средств мультимедиа. Он определяет механизм назначения приоритетов разным видам трафика - таким, как аудио- и видеоприложения.

IEEE 802.11f

Спецификации IEEE 802.11f описывают протокол обмена служебной информацией между точками доступа (Inter-Access Point Protocol, IAPP), что необходимо для построения распределенных беспроводных сетей передачи данных. Данный стандарт, связанный с аутентификацией, определяет механизм взаимодействия точек связи между собой при перемещении клиента между сегментами сети. Другое название стандарта - Inter Access Point Protocol.

IEEE 802.11g

Последние разработки в области беспроводной связи привели к появлению на рынке устройств новой спецификации стандарта - IEEE 802.11g. Новое оборудование позволяет передавать данные на скоростях до 54Мбит/с и работает в диапазоне частот 2.4 Гц - том же, что и устройства стандарта IEEE 802.11b. Это позволяет обеспечить совместимость со стандартом IEEE 802.11b и использовать в новых сетях старое оборудование. В связи с тем, что рабочий диапазон IEEE 802.11a лежит вблизи 5 Гц, IEEE 802.11g, с вдвое меньшими несущими частотами, выигрывает по дальности стабильной связи. Зона покрытия IEEE 802.11g больше, чем у IEEE 802.11a, т.е. на равную площадь понадобится устанавливать меньше точек доступа.

Стандарт 802.11g подразумевает OFDM-схему модуляции сигнала - ортогональное мультиплексирование частот, то есть метод частотного уплотнения канала. OFDM менее подвержена такому явлению как помехи от работающих рядом каналов (интерференция). Таким образом, стандарт IEEE 802.11g может "обслуживать" беспроводных клиентов с меньшими задержками, чем IEEE 802.11b.

IEEE 802.11h

Рабочая группа IEEE 802.11h рассматривает возможность дополнения существующих спецификаций IEEE 802.11 MAC (уровень доступа к среде передачи) и 802.11a PHY (физический уровень в сетях IEEE 802.11a) алгоритмами эффективного выбора частот для офисных и уличных беспроводных сетей, а также средствами управления использованием спектра, контроля за излучаемой мощностью и генерации соответствующих отчетов.

Предполагается, что решение этих задач будет базироваться на использовании протоколов Dynamic Frequency Selection (DFS) и Transmit Power Control (TPC), предложенных Европейским институтом стандартов по телекоммуникациям (ETSI). Указанные протоколы предусматривают динамическое реагирование клиентов беспроводной сети на интерференцию радиосигналов путем перехода на другой канал, снижения мощности либо обоими способами.

Разработка данного стандарта связана с проблемами при использовании IEEE 802.11а в Европе, где в диапазоне 5 ГГц работают некоторые системы спутниковой связи. Для предотвращения взаимных помех стандарт 802.11h имеет механизм "квазиинтеллектуального" управления мощностью излучения и выбором несущей частоты передачи.

IEEE 802.11i

До мая 2001 г. стандартизация средств информационной безопасности для беспроводных сетей IEEE 802.11 относилась к ведению рабочей группы IEEE 802.11e, но затем эта проблематика была выделена в самостоятельное подразделение. Разрабатываемый стандарт IEEE 802.1X призван расширить возможности протокола IEEE 802.11 MAC, предусмотрев средства шифрования передаваемых данных, а также централизованной аутентификации пользователей и рабочих станций. В результате масштабы беспроводных локальных сетей можно будет наращивать до сотен и тысяч рабочих станций.

В основе IEEE 802.1X лежит протокол аутентификации Extensible Authentication Protocol (EAP), базирующийся на PPP. Сама процедура аутентификации предполагает участие в ней трех сторон - вызывающей (клиента), вызываемой (точки доступа) и сервера аутентификации (как правило, сервера RADIUS). В то же время новый стандарт, судя по всему, оставит на усмотрение производителей реализацию алгоритмов управления ключами.

Разрабатываемые средства защиты данных должны найти применение не только в беспроводных, но и в других локальных сетях - Ethernet и Token Ring. Вот почему будущий стандарт получил номер IEEE 802.1X, а его разработку группа IEEE 802.11i ведет совместно с комитетом IEEE 802.

Целью создания данной спецификации является повышение уровня безопасности беспроводных сетей. В ней реализован набор защитных функций при обмене информацией через беспроводные сети - в частности, технология AES (Advanced Encryption Standard) - алгоритм шифрования, поддерживающий ключи длиной 128, 192 и 256 бит. Предусматривается совместимость всех используемых в данное время устройств - в частности, Intel Centrino – с IEEE 802.11i-сетями.

IEEE 802.11n

Как и все стандарты комитета IEEE 802.11, он предназначен для создания локальных беспроводных сетей, действующих в нелицензируемых (в США и ряде других стран) диапазонах частот. Стандарт описывает алгоритмы работы и требования к аппаратуре на физическом уровне (Phy) и на уровне управления доступом к каналу (МАС) (Media access control – подуровень уровня соединения в терминологии модели взаимодействия открытых систем). Новый стандарт призван повысить пропускную способность локальных беспроводных сетей до номинальных скоростей свыше 100 Мбит/с (порядка 600 Мбит/с).

Стандарт IEEE 802.11n предназначен для работы в диапазоне 5 ГГц, обеспечивая совместимость с оборудованием IEEE 802.11а. Однако он отличается от предшественников как на физическом, так и на МАС-уровне: ключевые нововведения на физическом уровне – применение технологии антенных систем MIMO (multiinput multioutput – "множественный вход множественный выход") и возможность удвоить ширину канала. На МАС-уровне появилась возможность объединить несколько пакетов в один (на МАС-уровне это также далеко не единственное новшество).  Технология MIMO – одно из наиболее перспективных направлений развития беспроводных систем передачи данных. Она предполагает наличие в приемнике и передатчике нескольких антенных каналов. Задействовать эти каналы можно по-разному: они могут функционировать как абсолютно независимые (например, поляризационно- или частотно-разнесенные) и как коррелированные. Цель применения MIMO-техники в стандарте IEEE 802.11n, где все антенные каналы действуют в едином частотном диапазоне, – увеличение скорости передачи, расширение частотного диапазона и повышение спектральной эффективности по сравнению с "традиционными" системами.

Здесь важно напомнить, что в стандарте IEEE 802.11n, равно как и в IEEE 802.11а/g, используется OFDM-модуляция (Orthogonal Frequency Digital Multiplexing – мультиплексирование посредством ортогональных несущих). В стандарте IEEE 802.11n каждый информационный символ (OFDM-символ) объединяет 56 модулированных поднесущих частот, где 4 – пилотные и 52 – информационные. Таким образом, MIMO – это фактически дополнительное кодирование информации, так называемое пространственно-временное кодирование STC (space-time coding). Именно такое сочетание кодирования в частотной и пространственной области и обеспечивает множественность путей распространения сигнала. Это делает систему связи более надежной, в частности, благодаря устойчивости к межсимвольной интерференции. Последнее крайне актуально при создании систем передачи информации в помещениях или в условиях городской застройки, где уровень переотражений сигнала велик.

В упрощенном виде технологию MIMO, применяемую в IEEE 802.11n, можно представить как разделение высокоскоростного потока OFDM-символов на N потоков, где N – число передающих антенн. По сравнению с традиционными системами с одной антенной SISO (single input, single output – "один вход один выход"), если в каждом канале сохранять номинальную скорость, общая пропускная способность системы теоретически возрастет в N раз. Если же суммарная пропускная способность MIMO-системы не отличается от SISO-системы, то скорость в каждом антенном канале можно снизить в N раз. Это позволит, например, увеличить дальность передачи – ведь чем медленнее канал, тем ниже предельно допустимое соотношение сигнал/шум (SNR).

Приемник восстанавливает исходный поток данных, полученный по различным антенным каналам. При этом число приемных антенн может отличаться от числа передающих.

С ростом числа приемных антенн увеличивается и надежность работы MIMO-системы. Это связано с пропорциональным увеличением числа пространственных каналов. Чем их больше, тем более вариативна принимаемая информация и тем ниже вероятность полного замирания сигнала сразу во всех каналах. Добавление одной приемной антенны увеличивает соотношение сигнал/шум примерно на 3 дБ. Однако увеличение числа антенных каналов в приемнике существенно усложняет обработку сигналов. Соответственно, растет и стоимость устройства.

Еще одно важное отличие IEEE 802.11n от предшественников – возможность удвоить ширину частотного канала. Стандарт IEEE 802.11n допускает работу не только в 20-МГц канале (как и стандарт IEEE 802.11а), но в полосе 40 МГц. Поскольку стандарт IEEE 802.11n позволяет работать в канале шириной 40 МГц, порог максимальной скорости передачи удваивается. Кроме того, в так называемом режиме высокой пропускной способности (НТ-режим, High Throughput) число информационных поднесущих OFDM увеличивается до 108 (против 48 в стандарте IEEE 802.11а). Все это повышает номинальную пропускную способность канала в 2,25 раза. Удвоение ширины канала позволяет также увеличить зону покрытия. Устройства IEEE 802.11n совместимы с оборудованием стандарта IEEE 802.11а и могут одновременно работать с ними в одном частотном диапазоне. Более того, система передачи данных, включающая как устройства IEEE 802.11а, так и IEEE 802.11n, предоставляет дополнительные возможности в плане повышения дальности передачи. Используя два приемных антенных канала, можно не только существенно снизить вероятность возникновения замираний в канале (условия для возникновения замираний сигнала сразу в двух пространственных антенных каналах маловероятны), но и улучшить бюджет системы на 3 дБ. Это означает, что дальность передачи увеличится примерно на 20% по сравнению с оборудованием IEEE 802.11а.

Стандарт IEEE 802.11n предоставляет дополнительные возможности и на МАС-уровне. Одна из важнейших среди них – это возможность объединения нескольких пакетов в один. Обмен по беспроводной сети происходит посредством пакетов. Каждый пакет физического уровня, помимо собственно поля данных (пакет МАС-уровня), содержит служебные поля – заголовок, контрольную сумму и т.п. Более того, каждый переданный пакет в ряде режимов требует подтверждения приема, на что также расходуется трафик. Все эти накладные расходы неизбежно снижают эффективную скорость обмена в лучшем случае до 50%. Увеличение объема поля данных ограничено соображениями вероятности безошибочной передачи пакета. Поскольку здесь ресурсы стандарта IEEE 802.11n гораздо выше, чем у предшественников, размер пакета зачастую можно увеличить. Для этого предусмотрена процедура объединения нескольких стандартных пакетов МАС-уровня в один.

3.РАСЧЕТ РАДИУСА ЗОНЫ ОБСЛУЖИВАНИЯ БС

    Для стандарта IEEE 802.11 радиус зоны обслуживания БС рассчитывается с использованием модели COST 231 – Уолфиш – Икегами.

    Модель COST231-Уолфиш-Икегами может применяться в случаях, когда антенна базовой станции расположена как выше, так и ниже линии уровня крыш городской застройки. В совокупность эмпирических факторов, учтённых расчётной формулой выходят высоты антенн базовой и подвижной станций, ширина улиц, расстояния между зданиями, высота здания и ориентация улиц относительно направления распространения сигнала. В общих чертах формула, описывающая потери сигнала, состоит из трёх членов - потерь Ls на распространение в свободном пространстве; потерь Lrts  на дифракцию и рассеивания волн на крышах зданий и Lms, вызванных от многократных дифракций от рядов зданий. Второй член Lrts определяет потери от дифракции волн на крышах зданий, благодаря которой сигнал попадает в подвижную станцию, движущуюся вдоль улиц. Третий член Lms учитывает многократную дифракцию на рядах зданий. Суммарные потери рассчитываются по формуле

(L50)dB=Ls+Lrts+Lms.

    Вторая и третья компоненты не учитываются, поскольку абоненты стационарные.

 

 Методика прогноза зон покрытия базовых станций для сетей подвижной связи будет следующей:

1) В соответствии с выражением (1) вычисляется уровень эффективной изотропно излучаемой мощности передатчика РИЗЛ:

 ,                                               (1)

где  РПРД [дБм] = 10lg Р'ПРД + 30 – уровень мощности передатчика в дБ/мВт;

Р'ПРД - мощность передатчика в Вт;

ВФ ПРД [дБ] = ПРДlФ ПРД - потери в фидере антенны передатчика;

ПРД [дБ/м] - погонное затухание в фидере антенны передатчика;

lФ ПРД [м] - длина фидера антенны передатчика;

GПРД [дБ] - коэффициент усиления антенны передатчика в направлении связи.

2) Определяется значение минимально необходимого уровня сигнала на входе приемной антенны РПСмин  согласно формулы (2):

Основным условием обеспечения связи будет необходимость превышения уровня мощности полезного сигнала на входе приемной антенны минимально необходимого уровня мощности (РПСмин), определяемого техническими характеристиками приемника:

 ,  (2)

где  РПРМ [дБм] = 20lg Р'ПРМ - 10lg RПРМ - 90 - чувствительность приемника в дБм;

Р'ПРМ - чувствительность приемника в мкВ;

RПРМ [Ом] - входное сопротивление приемника (в случае, если чувствительность приемника задается в дБм, то в качестве РПРМ используется именно это значение);

ВФ ПРМ [дБ] = ПРМlФ ПРМ - потери в фидере антенны приемника;

ПРМ [дБ/м] - погонное затухание в фидере антенны приемника;

lФ ПРМ [м] - длина фидера антенны приемника;

GПРМ [дБ] - коэффициент усиления антенны приемника в направлении связи.

3) Определяется величина дополнительного запаса уровня мощности сигнала, обеспечивающего требуемую надежность связи РПСдоп.

Величина дополнительного запаса уровня мощности сигнала определяется статистическими параметрами сигнала на трассах подвижной связи, а именно стандартными отклонениями сигнала по месту (d[дБ]) и по времени (t[дБ]). При этом многочисленные экспериментальные исследования показали, что значение d зависит в основном от степени неровности местности и диапазона частот, а t - от дальности связи.

На расстояниях меньше 10 км значение стандартного отклонения зависит от дальности связи (). И аппроксимируются формулой:

 , дБ (3)

Стандартное отклонение сигнала по времени t зависит от дальности связи и для точек приема, расположенных на расстоянии менее 100 км от передатчиков определяется выражением

 , дБ (4)

Обобщенное значение стандартного отклонения сигнала по месту и по времени

,                                                            (5)

Дополнительный запас уровня сигнала

РПСдоп.= z,                                                              (6)

где - нормированное действующее значение напряженности поля в точке

      приема. Будет равно 2,326 для заданной вероятности .

 

4)Вычисляется значение требуемого уровня мощности сигнала на входе приемной антенны, обеспечивающей необходимую надежность связи.

                      ,                                               (7)                                     

Таким образом, для того чтобы мощность сигнала на входе приемной антенны РПС, превышала минимальную мощность сигнала на входе приемной антенны РПСмин исходя из чувствительности приемника, с заданной вероятностью, необходимо, чтобы выполнялось условие

РПС  РПСмин + РПСдоп ,                                              (8)

                                                  ,                                                    (9)

где  РПС[дБм] – уровень мощности полезного сигнала на входе приемной антенны в     дБм;  

РИЗЛ [дБм] – уровень эффективной изотропно излучаемой мощности передатчика в дБм;

     L [дБ] - затухание сигнала при распространении, определяемое по формулам (10);

,                                          (10)

где - частота излучения, МГц;

 - расстояние между БС и АС, км; 

5)Рассчитываются максимально допустимые потери при распространении сигнала на трассе.

   LДОП = РИЗЛРПСтр                                                               (11)

                        LДОП = 40 – (-83,886) = 123,886 дБ                                                     

6)Определяется максимальная дальность связи путем решения уравнения

 L(r) = LДОП                                                            (12)

относительно r.

Расчет производится для трех углов диаграммы направленности.

В данном случае α/2=22,5°; α/4=11°; α=0°

             Диаграмма направленности секторной антенны с углом 45°

   Расчет радиуса зоны обслуживания базовой станции с использованием

модели  COST 231 – Уолфиш – Икегами.для α/2 = 22,5°

1)Уровень эффективной изотропно излучаемой мощности передатчика РИЗЛ:

РПРД  = 10lg0,5 + 30 = 27 дБм;

ВФ ПРД  = 1,52 = 3 дБ;

дБм

2) Значение минимально необходимого уровня сигнала на входе приемной антенны РПСмин :                     

где  РПРМ [дБм] = 20lg Р'ПРМ - 10lg RПРМ - 90 - чувствительность приемника в дБм

дБм

3)Величина дополнительного запаса уровня мощности сигнала, обеспечивающего требуемую надежность связи РПСдоп.

, дБ

r  = 3 км – выбираем произвольно

, дБ

, дБ

, раз;

РПСдоп.= z,                                                              

РПСдоп.= 2,3266,99 = 16,26, раз = 10lg16,26 = 12,111 дБ.                                                              

4) Значение требуемого уровня мощности сигнала на входе приемной антенны, обеспечивающей необходимую надежность связи.

                      ,                                                

                                           , дБм

, дБ;

, дБм                 

-82,609  -83,889, условие (8) выполняется.

5)Максимально допустимые потери при распространении сигнала на трассе.

   LДОП = РИЗЛРПСтр                                                               (11)

                        LДОП = 40 – (-83,889) = 123,889 дБ                                                     

6)Если выполняется уравнение  L(r) ≤  LДОП ; и LДОП - L (r) < 3 дБ

то радиус выбран, верно.                                                          

В нашем случае   L(r) ≤   LДОП ;  122,609 дБ < 123,889 дБ; 123,889 - 122,609 = = 1,28< 3 дБ

Значит r  = 3 км  -  выбран  правильно.

   Расчет радиуса зоны обслуживания базовой станции с использованием

модели  COST 231 – Уолфиш – Икегами.для α/4 = 11° Gпрм = 15,5 дБ

1)Уровень эффективной изотропно излучаемой мощности передатчика РИЗЛ:

РПРД  = 10lg0,5 + 30 = 27 дБм;

ВФ ПРД  = 1,52 = 3 дБ;

дБм

2) Значение минимально необходимого уровня сигнала на входе приемной антенны РПСмин :                     

где  РПРМ [дБм] = 20lg Р'ПРМ - 10lg RПРМ - 90 - чувствительность приемника в дБм

дБм

3)Величина дополнительного запаса уровня мощности сигнала, обеспечивающего требуемую надежность связи РПСдоп.

, дБ

r  = 2,8 км – выбираем произвольно

, дБ

, дБ

, раз;

РПСдоп.= z,                                                              

РПСдоп.= 2,3266,87 = 15,98, раз = 10lg15,98 = 12,036 дБ.                                                              

4) Значение требуемого уровня мощности сигнала на входе приемной антенны, обеспечивающей необходимую надежность связи.

                      ,                                                

                                           , дБм

, дБ;

, дБм                 

-82,33 -83,964, условие (8) выполняется.

5)Максимально допустимые потери при распространении сигнала на трассе.

   LДОП = РИЗЛРПСтр                                                               (11)

                        LДОП = 39,5 – (-83,964) = 123,464 дБ                                                     

6)Если выполняется уравнение  L(r) ≤  LДОП ; и LДОП - L (r) < 3 дБ

то радиус выбран, верно.                                                          

В нашем случае   L(r) ≤   LДОП ;  121,83 дБ < 123,464 дБ; 123,464 - 121,83 =

= 1,634< 3 дБ

Значит r  = 2,8 км  -  выбран  правильно.

Расчет радиуса зоны обслуживания базовой станции с использованием

модели  COST 231 – Уолфиш – Икегами.для α = 0° Gпрм = 14,3 дБ

1)Уровень эффективной изотропно излучаемой мощности передатчика РИЗЛ:

РПРД  = 10lg0,5 + 30 = 27 дБм;

ВФ ПРД  = 1,52 = 3 дБ;

дБм

2) Значение минимально необходимого уровня сигнала на входе приемной антенны РПСмин :                     

где  РПРМ [дБм] = 20lg Р'ПРМ - 10lg RПРМ - 90 - чувствительность приемника в дБм

дБм

3)Величина дополнительного запаса уровня мощности сигнала, обеспечивающего требуемую надежность связи РПСдоп.

, дБ

r  = 2,3км – выбираем произвольно

, дБ

, дБ

, раз;

РПСдоп.= z,                                                              

РПСдоп.= 2,3266,5 = 15,12, раз = 10lg15,12 = 11,795 дБ.                                                              

4) Значение требуемого уровня мощности сигнала на входе приемной антенны, обеспечивающей необходимую надежность связи.

                      ,                                                

                                           , дБм

, дБ;

, дБм                 

-81,309 -84,205, условие (8) выполняется.

5)Максимально допустимые потери при распространении сигнала на трассе.

   LДОП = РИЗЛРПСтр                                                               (11)

                        LДОП = 38,3 – (-84,205) = 122,505 дБ                                                     

6)Если выполняется уравнение  L(r) ≤  LДОП ; и LДОП - L (r) < 3 дБ

то радиус выбран, верно.                                                          

В нашем случае   L(r) ≤   LДОП ;  119,609 дБ < 122,505 дБ; 122,505 - 119,609 = = 2,896< 3 дБ

Значит r  = 2,3 км  -  выбран  правильно.

Рис.6  Зона покрытия БС

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

  1.  Задание для контрольной работы и методика выполнения.

    Новосибирск, СибГУТИ, 2012.- 12с.

  1.  Конспект лекций по дисциплине БТСК

  1.  Григорьев В.А., Лагутенко О.И., Распаев Ю.А. Сети и системы радиодоступа.- М.: ЭКО-ТРЕНДЗ, 2005.- 381с.

  1.  Беленький В.Г. Расчет зоны покрытия базовых станций в системах связи с подвижными объектами. Методические указания. – Новосибирск, СибГУТИ, 2000.- 24с.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

52483. Тест Кеттелла, дитячий варіант. Адаптований Е.М.Александровською 12ФЛО-120 551.5 KB
  Читаючи питання вибирай ту частину яка підходить тобі більше. Тоді відмічай ту яка підходить тобі більше чи як частіше буває. Коли учитель вибирає іншого хлопчика для роботи яку ти сам хотів зробити тобі стає образливо чи ти швидко про це забуваєш 10. Тобі сподобалося б більше працювати з книгами в бібліотеці чи бути капітаном дальнього плавання 15.
52484. Kreatives Deutsch: Ich kann auch Dichter sein 196.5 KB
  usrьstung:Мusik von Bethoven Portrдte der deutschen Dichter die gedruckten Teile der Gedichte ein Projektor. Durchfьhrung der Stunde Lehrer : Guten Tg liebe Schьler Wir begrьЯen euch sehr herzlich in unserem Gedichtlbortorium Wir mchen jetzt eine interessnte Reise in die Welt der Dichtung und des Reimes. Viel SpЯ lso und gute Erlebnisse Die erste Sttion wird Die lustigen Reime . Lehrer: Sehr schцn hbt ihr ds gemcht Fьr so begbte Dichter wr die ufgbe zu leicht.
52485. Wer wird Millionär 277 KB
  In unserem Sl sind die besten Kenner der deutschen Sprche. Der Lehrer erklärt die Regeln des Spieles gibt den Schülern eine ufgbe um die Teilnehmer zu wählen. Frge: 50 Jeder Spieler ht 3 Joker: 50 50 T – Telefon P – Publikum Frgen zum Spiel I 1. Wie viele Frben gibt es in der Flgge Deutschlnds .
52486. In der Deutschstunde 119.5 KB
  Wie geht’s Seid ihr guter Lune Die Schüler ntworten. L: Wir beginnen mit den Rätselerzählungen die ihr zu Huse geschrieben hbt. Die Schüler hören und rten ws für eine Stunde ds ist. Sch 1: In dieser Stunde turnen wir n den Ringen springen hoch lufen um die Wette spielen Fußbll.
52487. Розв’язування текстових задач, зокрема комбінаторних 43 KB
  Систематизувати й поглибити знання учнів шляхом розв’язування текстових задач, що потребують використання залежностей між величинами; розвивати логічне мислення, культуру математичної мови і записів; виховувати інтерес до математики, взаємодовіру, посилювати міжпредметну інтеграцію
52488. Функції психодіагностики в навчально-виховному процесі 146.5 KB
  Інформація яка буде одержана за допомогою діагностики дасть змогу сформулювати точні уявлення про позашкільні інтереси учнів їхні плани. Влітку перед початком занять я як майбутній класний керівник 5 класу проводжу попередню діагностику учнів класу: непряму – переглядаю особові справи спілкуюся з класоводами цього класу; пряму – відвідую сім’ї моїх майбутніх вихованців. Після чого складається таблиця Початкові відомості про учнів класу. У деяких учнів можуть зміниться навіть взаємини в родині її склад житлові умови та матеріальний...
52489. Розвиток діалогічного мовлення за професійним спрямуванням. (професії «Бармен, офіціант», «Кухар, офіціант») 106.5 KB
  Це може бути відповідь згода заперечення уточнююче запитання прояв солідарності співчуття радості і т.Запитання зустрічне запитання: − Cn you tke nother plce − Just now.Повідомлення – запитання: Tht stek is not tsty .Спонукання запитання або повідомлення: We hve no strwberries tody.
52490. Кольори в ритмічній пульсації 57.5 KB
  Мета: Поглибити знання учнів про творчість французького композитора Клода Дебюссі на прикладі фортепіанної мініатюри Місячне сяйво з Бергамаської сюїти. Залучити учнів до сприйняття музичного творущо розкриває витончені відтінки багатогранної образної палітри настроїв людини та довкілля яке вона сприймає. Виховувати музичний смак учнів потяг до прекрасного. Групи учнів получили творчі завдання.