СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИЙ БЕСПРОВОДНОЙ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

В настоящее время в области передачи данных наблюдается тенденция к развитию беспроводных систем связи – сети радиосвязи. Беспроводные технологии приобретают все большую популярность. Это объясняется их дешевизной и приемлемой пропускной способностью. Исходя из текущих темпов развития беспроводных сетей можно сделать вывод, о том, что в скором будущем беспроводные технологии превзойдут проводные сети. Именно поэтому в этой статье мы остановимся на классификации беспроводных технологий и рассмотрим достоинства и  недостатки каждой из них.

Технологии беспроводной передачи данных принято классифицировать по «дальнобойности» на несколько секторов:

1. Сектор локальных интерфейсов - короткодействующие технологии

беспроводной передачи данных (Bluetooth, WirelessUSB),

2. Сектор локальных домашних и офисных сетей - среднедействующие

технологии беспроводной передачи данных (WiFi),

3. Сектор региональных городских сетей - среднедействующие технологии беспроводной передачи данных (WiMAX, Mobile Broadband Wireless Access),
4. Сектор глобальных сетей (дальнедействующие технологии беспроводной передачи данных на базе радиорелейных, сотовых и спутниковых технологий). [4]

В настоящее время существует множество технологий беспроводной передачи данных, каждая из которых обладает определенными техническими характеристиками, которые и определяют ее область применения. В рамках данной работы мы рассмотрим наиболее распространенные в настоящее время технологии, известные нам под маркетинговыми названиями Wi-Fi, WiMAX, Bluetooth, LTE.

Начнем с технологии Bluetooth . Эта технология была разработана в 90-х годах прошлого века компанией Ericsson. Ее основной целью являлась замена кабельных интерфейсов телефонов. Идея Bluetooth была подхвачена другими разработчиками и начала быстро развиваться. В настоящее же время, технология Bluetooth является широко распространённым коммуникационным стандартом беспроводной связи на малых расстояниях.

Bluetooth использует для своей работы принцип FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum). Т.е данные разбиваются на пакеты и передаются по псевдослучайному алгоритму скачкообразной перестройки частоты. Понимают друг друга только те устройства, которые настроены на одинаковые шаблоны передачи, другими же устройствами передаваемая информация воспринимается как шум.

Технология Bluetooth объединяет устройства в небольшие по численности и расстоянию сети, так называемые, пико сети. В простейшем случае это два мобильных устройства с поддержкой технологии Bluetooth. Устройство, которое создает и поддерживает соединение называется master, а другое – slave. При этом роли master/slave не строго фиксированы и поэтому могут меняться в зависимости от ситуации. Для работы устройств по технологии Bluetooth отведен диапозон частот от 2.402 ГГц до 2.480 ГГц. Эта технология способна передавать данные со скоростью до 720 кбит/с на расстояние от 10 до 100 метров.[5]

Основным достоинством способствующим распространению  технологии Bluetooth является ее низкая стоимость, совместимость между устройствами Bluetooth разных производителей и высокая степень защиты передаваемых данных. Однако, у этой технологии относительно низкая скорость передачи данных.

Wi-Fi (от английского - Wireless Fidelity) – это стандарт беспроводной связи, объединяющий несколько протоколов, его официальное название IEEE 802.11 (от Institute of Electrical and Electronic Engineers - международной организации, занимающейся разработкой стандартов в области электронных технологий). Самым распространенным в настоящее время  является протокол IEEE 802.11b.Это протокол определяет функционирование сетей, использующих для передачи данных частотный диапазон от 2,4 ГГц до 2.4835 ГГц и обеспечивающих максимальную скорость передачи  11 Мбит/сек на расстояние от 100 до 300 метров. Так же существует стандарты 802.11a (используемая частота 5ГГц, максимальная скорость54 Мбит/с),  802.11g(работает на частоте 2,4 ГГц ). Однако, из-за сложности реализации и меньшей дальности эти стандарты не получили широкое распространение. В настоящее время ведется разработка стандарта 802.11n, сможет обеспечить скорость передачи данных до 320 Мбит/c.

Центром беспроводной сети Wi-Fi является точка доступа (Access Point), которая, чаще всего, подключается к Ethernet-сети. После подключения вокруг точки доступа образуется зона Wi-Fi (хот-спот) радиусом от 50 до100 метров, в пределах которого можно использовать беспроводную сеть.

Главными достоинствами Wi-Fi является свободный доступ пользователей, находящихся в зоне охвата,  к сети Интернет, высокая скорость передачи данных и совместимость между устройствами Wi-Fi разных производителей. [3]

Технология WiMAX это стандарт беспроводной связи,  его официальное название IEEE 802.16.

WiMAX состоит из базовой станции и клиентской станции, связывает их Интернет-сеть. Для соединения между станциями (базовой и клиентской) используются частоты от 2 до 11 ГГц. Для установления соединения между базовыми станциями расположенными на прямой видимости, используется частотный диапазон от 10 до 66 ГГц. Это позволяет добиться скорости передачи между базовыми станциями до 120 Мбит/сек.

В сетях 802.16 применяют алгоритм планирования. Принцип действия данного алгоритма основывается на следующем: абсолютная любая клиентская станция может подключиться к точке доступа и после подключения для нее автоматически будет созданный отдельный слот непосредственно на точке доступа. Ко всему прочему остальные пользователи не могут оказывать влияние на это и таким образом, исключая обрыв связи. Главными достоинствами сети  WiMAX является высокая скорость, большая зона охвата сигналом, высокой качество передачи голоса и изображения. Однако, из-за высокой стоимости данная технология пока не получила широкого распространения. [1]

Технология LTE (4G-сети) была разработана с целью повышения скорости передачи данных и уменьшения задержки при передаче пакетов данных. LTE является следующим после 3G поколением мобильной связи. Сам термин LTE означает «долгосрочная эволюция», что подразумевает долговременное использование технологии в будущем. Основным достоинством, отличающим LTE  от своих предшественников, является высокая скорость передачи данных. Она составляет до 320 Мбит/с в нисходящем потоке и до 173 Мбит/с в восходящем потоке. Зона покрытия LTE достигает от 5 до 30 км, но случае высокого расположения антенн может достигнуть 100 км. Основой 4G можно назвать технологию кодирования OFDM и технологию передачи данных MIMO.

OFDM – (Orthogonal frequency-division multiplexing) — мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов. Это цифровая схема модуляции, использующая для генерации сигналов множество близко расположенных несущих. Все поднесущие моделируются по стандартной схеме КАМ (квадратурная амплитудная модуляция) на небольшой символьной скорости с соблюдением общей скорости передачи данных, как и в простых схемах модуляции одной несущей в этой же самой полосе пропускания. В действительности сигналы OFDM генерируются благодаря применению "Быстрого преобразования Фурье"

MIMO - Multiple Input Multiple Output (множественный вход множественный выход) – представляет собой технологию в которой передача и прием данных осуществляется с помощью нескольких антенн. При этом принимающие и передающие сигнал антенны разносятся таким образом, чтобы степень корреляции была минимальной.[2]

В России 4G-сеть достаточно мало развита. В настоящее время она отлажено функционирует только в крупных городах, но в планах операторов мобильной связи, таких как Мегафон, МТС и Билайн к 2018 году покрыть сетью 4G всю территорию нашей страны.

Каждая из рассмотренных выше технологий имеет свои достоинства и свои недостатки. Но объединят их то, что они имеют хорошую перспективу к развитию, так как в современном обществе каждый человек хочет иметь быстрый и качественный доступ к необходимой информации. Это и является основным фактором развития беспроводных технологий связи.

Список литературы:

1. Описание технологии WiMAX// ПроРемонтПк - 2015 –[электронный ресурс] – Режим доступа - URL: http://proremontpk.ru/technology/wimax/chto-takoe-wimax.html (дата обращения 14.02.16)
2. Сети LTE: структура и принцип работы// Мобильные сети - 2012 –[электронный ресурс] – Режим доступа - URL: http://www.mobile-networks.ru/articles/seti_lte_struktura_i_princip_raboty.html (дата обращения 15.02.16)
3. Технология Wi-fi// Учебные материалы –[электронный ресурс] – Режим доступа -  URL: http://works.doklad.ru/view/uRYMp9PznQw.html (дата обращения 14.02.16)
4. Финогеев А. Г. Беспроводные технологии передачи данных для создания систем управления  и персональной информационной поддержки. // Единое окно  –[электронный ресурс] – Режим доступа - URL: http://window.edu.ru/catalog/pdf2txt/177/56177/27140 ( дата обращения 13.02.16)
5. Bluetooth // Сотовая связь – история, стандарты, технологии –[электронный ресурс] – Режим доступа -URL: http://celnet.ru/bluetooth.php (дата обращения 13.02.16)