По какому каналу связи информация между компьютерами передается с помощью инфракрасных лучей

Обновлено: 29.06.2024

В данном разделе будут рассмотрены случаи, когда для передачи данных используется инфракрасное излучение или видимый свет. Инфракрасное излучение и излучение в миллиметровом диапазоне используется на небольших расстояниях в блоках дистанционного управления. Основной недостаток при этом - излучение не способно проходит через преграды. С другой стороны, этот недостаток одновременно является и преимуществом, когда излучение в одной комнате не интерферирует с излучением в другой и на использование данного частотного диапазона не надо получать разрешения. Инфракрасная связь поддерживает передачу данных через инфракрасные соединения с компьютерами и любым периферийным оборудованием по протоколам IrDA (Infrared Data Association). Она является дешевым способом соединения компьютеров друг с другом и с различными устройствами.

Инфракрасный канал передачи данных устанавливается между двумя инфракрасными устройствами. Все данные по этому каналу передаются с основного (запрашивающего) устройства на вторичное (принимающее). Роль основного устройства присваивается динамически при установке связи и сохраняется до закрытия подключения. Ее может выполнять любое пригодное для этого устройство. Некоторые периферийные устройства способны выполнять только вторичную роль.

Имеется возможность использовать сотовый телефон с инфракрасным портом для удаленного подключения к Интернету или корпоративной сети. Например, протокол IrComm позволяет использовать компьютер и сотовый телефон с инфракрасным портом для соединения с сервис-провайдером сетевых услуг, передачи и приема факсов без дополнительного оборудования. Протокол обмена изображениями позволяет передавать цифровые изображения с камеры или другого устройства на компьютер через инфракрасную связь.

Видимый диапазон также используется для передачи данных. Обычно источником света является лазер. Монохромное когерентное излучение легко фокусируется. К недостаткам относится зависимость качества передачи от атмосферных осадков и даже от конвекционных воздушных потоков.

Вопросы для самоконтроля по главе 8

1. Какие диапазоны спектра электромагнитных волн используются для построения магистральных беспроводных каналов?

2. В чем заключаются основные недостатки беспроводных сетей?

3. Опишите принцип организации связи на основе геостационарных спутников.

4. Опишите структуру спутниковых каналов передачи данных на примере системы VSAT.

5. Опишите принцип организации связи на основе низкоорбитальных спутников (на примере системы глобальной спутниковой телефонной связи "Глобалстар" или спутниковой сети Iridium).

6. В чем заключаются отличия спутниковых систем связи от наземных систем?

7. Назовите основные способы работы наземных терминалов со спутником.

8. Опишите метод мультиплексирования по времени на примере работы системы ACTS.

9. Назовите и кратко охарактеризуйте технологии, относящиеся к технологиям сотовой связи.

10. Какие протоколы транкинговой связи вы знаете?

11. В чем заключены преимущества использования сотовой телефонной сети?

12. В чем состоит основная идея организации систем мобильной связи на базе стандарта GSM?

13. В чем заключены преимущества и недостатки передачи данных в инфракрасном и видимом диапазонах?

14. Для каких целей предназначен протокол IrComm?

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

а) Основная литература

1. Протоколы информационно-вычислительных сетей. Справочник. Под ред. И. А. Мизина и А. П. Кулешова, Радио и связь, Москва, 1990.

2. Локальные вычислительные сети. Справочник. Под ред. С.В.Назарова. М.: Финансы и статистика, 1994.

3. Бождай А.С., Финогеев А.Г. Сетевые технологии. Электронное учебное пособие, 2004.

4. Борисов М. Новые стандарты высокоскоростных сетей // Открытые системы. 1994. вып.3. С. 20-31.

5. Гауэр Дж. Оптические системы связи. – Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1989.

2. Нанс Б. Компьютерные сети. - Пер с англ. - М.: Бином, 1995.

3. Стерлинг Д. Волоконная оптика. Техническое руководство. – Пер. с англ. - Изд. ОРИ, Москва, 1998.

4. Фролов А.В., Фролов Г.В. Локальные сети персональных компьютеров. Использование протоколов IPX, SPX, NETBIOS. - М.: Диалог-МИФИ, 1993.

5. Хендерсон Л., Дженкинс Т. Frame Relay межсетевые взаимодействия. – Пер. с англ. - М.: "Горячая линия - Телеком", 2000.

6. Чаппелл Л., Хейкс Д. Анализатор локальных сетей NetWare (Руководство Novell). – Пер. с англ. – М.: Изд. ОРИ, 1995.

7. Шапиро Дж., Бойс Дж. Windows 2000 Server. Библия пользователя. – Пер. с англ. – М.: «Диалектика» - 2001.

8. Шатт С. Мир компьютерных сетей. - Пер. с англ. - Киев: BHV, 1996.

б) Дополнительная литература и сетевые ресурсы

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Инфракрасный канал - канал передачи данных, не требующий для своего функционирования проводных соединений. В компьютерной технике обычно используется для связи компьютеров с периферийными устройствами (интерфейс IrDA)

В отличие от радиоканала инфракрасный канал нечувствителен к электромагнитным помехам, и это позволяет использовать его в производственных условиях. К недостаткам инфракрасного канала относятся высокая стоимость приемников и передатчиков, где требуется преобразование электрического сигнала в инфракрасный и обратно, а также низкие скорости передачи (обычно не превышает 5-10 Мбит/с, но при использовании инфракрасных лазеров возможны существенно более высокие скорости). Кроме этого, не обеспечивается секретность передаваемой информации. В условиях прямой видимости инфракрасный канал может обеспечить связь на расстояниях в несколько километров, но наиболее удобен он для связи компьютеров, находящихся в одной комнате, где отражения от стен комнаты дает устойчивую и надежную связь. Наиболее естественный тип топологии здесь — «шина» (то есть переданный сигнал одновременно получают все абоненты). Ясно, что имея такое количество недостатков, инфракрасный канал не смог получить широкого распространения.

Содержание

Схожие технологии

Достоинства

не требует проводов
нечувствителен к электромагнитным помехам
в отличие от радиосвязи, не требует лицензирования в инспекции электросвязи

Недостатки

высокая стоимость приемников и передатчиков
низкая скорость передачи данных
незащищенность передаваемой информации
необходимость нахождения приемника и передатчика в прямой видимости

Ссылки

Среды передачи информации
Инфракрасное излучение

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое "Инфракрасный канал" в других словарях:

Инфракрасный порт — Внешний ИК порт в телефоне Siemens CXT70 IrDA Infrared Data Association, ИК порт, Инфракрасный порт группа стандартов, описывающая протоколы физического и логического уровня передачи данных с использованием инфракрасного диапазона световых волн в … Википедия

MBT-70 — … Википедия

IrDA — Внешний ИК порт в телефоне Siemens CXT70 IrDA Infrared Data Association, ИК порт, Инфракрасный порт группа стандартов, описывающая протоколы физического и логического уровня передачи данных с использованием инфракрасного диапазона световых волн в … Википедия

ИК-порт — Внешний ИК порт в телефоне Siemens CXT70 IrDA Infrared Data Association, ИК порт, Инфракрасный порт группа стандартов, описывающая протоколы физического и логического уровня передачи данных с использованием инфракрасного диапазона световых волн в … Википедия

ИК порт — Внешний ИК порт в телефоне Siemens CXT70 IrDA Infrared Data Association, ИК порт, Инфракрасный порт группа стандартов, описывающая протоколы физического и логического уровня передачи данных с использованием инфракрасного диапазона световых волн в … Википедия

Инфракрасная связь — Внешний ИК порт в телефоне Siemens CXT70 IrDA Infrared Data Association, ИК порт, Инфракрасный порт группа стандартов, описывающая протоколы физического и логического уровня передачи данных с использованием инфракрасного диапазона световых волн в … Википедия

Infrared Data Association — Внешний USB модуль инфракрасного порта … Википедия

Отличительные признаки локальной вычислительной сети [1] :

-высокая скорость передачи информации (не менее 10 Мбит/с);

-низкий уровень ошибок передачи (высококачественные каналы связи) - допустимая вероятность ошибок передачи данных - 10 -8 .

высокоэффективный, быстродействующий механизм управления обменом;

-регламентированное количество компьютеров, подключаемых к сети.

При таких свойствах понятно, что глобальные сети отличаются от локальных тем, что они рассчитаны на неограниченное число абонентов. Кроме того, они чаще всего используют не слишком качественные каналы связи и относительно низкую скорость передачи данных, а механизм управления обменом в этих сетях не может быть гарантированно быстрым.

Сегодня достаточно сложно провести четкое разделение между локальными и глобальными сетями - большинство локальных сетей имеет выход в глобальную. Однако характер передаваемой информации, способы организации обмена, режимы доступа к ресурсам внутри локальной сети сильно отличаются от тех, что приняты в глобальной сети. Несмотря на то, что все компьютеры локальной сети включены также и в глобальную сеть, специфики локальной сети это не отменяет. Возможность выхода в глобальную сеть является одним из ресурсов, разделяемых пользователями локальной сети.

По локальной сети может передаваться разнообразная цифровая информация: данные, изображения, голосовой трафик, электронные письма и т.д. Чаще всего локальные сети используются для разделения (совместного использования) таких ресурсов, как дисковое пространство, принтеров и выхода в глобальную сеть, но это всего лишь малая доля тех возможностей, которые предоставляют средства локальных сетей. Например, они позволяют осуществлять обмен информацией между компьютерами разных типов [2] . Полноценными абонентами (узлами) сети могут быть не только компьютеры, но и другие устройства, поддерживающие сетевые технологии - принтеры, плоттеры, сканеры, дисковые массивы. Локальные сети дают также возможность организовать многопроцессорную вычислительную среду на всех компьютерах сети, что ускоряет решение сложных, ресурсоемких задач. С их помощью можно управлять работой технологической системы или исследовательской установки в режиме реального времени с нескольких компьютеров одновременно.

Вместе с тем компьютерные сети имеют и существенные недостатки:

-сеть требует дополнительных, иногда значительных материальных затрат на покупку оборудования, сетевого программного обеспечения, на создание сетевой инфраструктуры и обучение персонала;

-сеть требует приема на работу специалиста (администратора сети), который будет заниматься обеспечением работоспособности сети, ее модернизацией, управлением доступом к сетевым ресурсам, устранением неисправностей, защитой информации, резервным копированием и архивированием данных;

-проводная сеть ограничивает возможности перемещения компьютеров, подключенных к ней, так как в этом случае может понадобиться перекладка соединительных кабелей;

-сеть является средой для распространения компьютерных вирусов, поэтому вопросам защиты от них придется уделять больше внимания, чем в случае автономного использования компьютеров;

-сеть значительно повышает риск несанкционированного доступа к информации (информационная защита требует проведения комплекса, соответствующих организационных и технических мероприятий).

Основные определения и термины

Абонент (узел, хост, станция) - это устройство, подключенное к сети и активно участвующее в информационном обмене. Чаще всего абонентом (узлом) сети является компьютер, но абонентом также может быть сетевой принтер или другое периферийное устройство, имеющее возможность напрямую подключаться к сети.

Сервером называется абонент (узел) сети, который предоставляет свои ресурсы другим абонентам, но сам не использует их ресурсы. Таким образом, он обслуживает сеть. Выделенный сервер - это сервер, занимающийся только сетевыми задачами. Невыделенный сервер может помимо обслуживания сети выполнять и другие задачи пользователей. Специфический тип сервера - это сетевой принтер.

Клиентом называется абонент сети, который только использует сетевые ресурсы, но сам свои ресурсы в сеть не отдает. Компьютер-клиент также называют рабочей станцией.

Под сервером и клиентом понимают не только сами компьютеры, но и работающие на них программные приложения. В этом случае то приложение, которое только отдает ресурс в сеть, является сервером, а то приложение, которое только пользуется сетевыми ресурсами - клиентом.

[1] Кондратенко С., Новиков Ю. Основы локальных сетей [Электронный ресурс]

[2] Бабешко, В.Н. Распределенные информационно-вычислительные системы в туманных вычислительных сетях.

Обычно мы рассматриваем светодиоды как эффективные визуальные элементы. Однако стоит помнить, что с помощью света также можно передавать информацию на расстояние.

В этой статье мы обсудим назначение инфракрасных светодиодов. Однако в ходе практических экспериментов, мы сосредоточимся на встроенном инфракрасном приемнике, благодаря которому, мы построим тестер для дистанционного управления RTV.

Что нужно знать об инфракрасном спектре?

Инфракрасные волны находятся между микроволнами и видимым светом, а это очень широкий диапазон. По этой причине они были разделены на три основные группы:

ИК-связь

Этот стандарт связи чрезвычайно удобен, поэтому он также очень активно используется любителями электроники. Обычный пульт от телевизора может быстро стать, например, контроллером для нашего робота, созданного на основе Arduino.

Что может служить ИК-передатчиком?

Чаще всего, для передачи, используются специальные светодиоды или лазеры. Для наших задач, то есть передачи по воздуху на короткие расстояния, используются ИК-светодиоды, то есть те, которые излучают инфракрасный свет. Они дешевы, компактны и просты в использовании.

ИК-светодиоды чаще всего выпускаются в двух вариантах: с прозрачной или темной (черный / темно-синий) линзой. Цвет линзы совершенно не имеет значения, темная линза не является препятствием для инфракрасного излучения. Кроме того, как и обычные светодиоды, они выпускаются в корпусах разного диаметра, например 3 и 5 мм.

Различные цвета линз ИК-светодиодов

В случае светодиодов этого типа стоит проверить такие параметры, как:

длина излучаемой волны,
максимальная продолжительная мощность,
максимальный продолжительный ток (порядка нескольких десятков миллиампер),
максимальный ток в импульсе (даже более 2 ампер),
рабочее напряжение,
угол освещения,
размер корпуса.

Пример управления ИК-диодом

Параметры примерного ИК-диода могут выглядеть так:

длина волны: 940 нм,
максимальная продолжительная мощность: 100 мВт,
максимальный продолжительный ток: 20 мА,
прямое напряжение: 1,6 В,
угол луча: 20 °,
размер корпуса: 5 мм.

Исходя из информации в статье описывающей, что такое мощность, можно быстро подсчитать, что подключение диода к источнику постоянного питания позволит току проходить через него не более чем:

I макс = P макс / U f = 100 мВт / 1,6 В = 62,5 мА

Как мы уже упоминали, передающие диоды рассчитаны на импульсный режим работы, в отличие от рассмотренных ранее диодов, которые обычно работают в непрерывном режиме. Предположим, что рабочий цикл составляет 10%, что является обычным значением.

Тогда допустимый ток в импульсе будет:

I max_imp = P max / (U f ⋅ k f ) = 100 мВт / (1,6 В 10%) = 625 мА

Более сильный ток означает большую интенсивность света. Мы хотим, чтобы наш пульт от телевизора работал практически из любой точки комнаты.

Такие расчеты следует рассматривать как приблизительные, поскольку для точных расчетов, необходима вольт-амперная характеристика, которую немногие производители предоставляют в своей документации. Тем не менее, на практике, такой оценки очень часто бывает достаточно.

Практический тест ИК-диода?

Схема простого тестера ИК-диодов

На практике такая система может выглядеть так:


Схема на макетной плате	ИК-диод на практике

Если схема правильно собрана, то после включения питания… ничего не произойдет. То есть, диод будет светить, но невооруженным глазом мы этого не увидим. Однако мы можем видеть, что диод горит, когда мы посмотрим на него, например, используя цифровую камеру на телефоне или веб-камеру, встроенную в ноутбук.

Направив объектив телефона прямо на диод, вы должны увидеть, что светодиод светится фиолетовым светом. Камера видит инфракрасный свет, в отличие от человеческого глаза.

Как было сказано ранее, мы еще вернемся к теме использования ИК-светодиодов. Однако сначала нам нужно узнать, среди прочего, про интегрированные инфракрасные приемники.

Интегрированные инфракрасные приемники

В продаже есть две основные группы элементов, чувствительных к инфракрасным лучам: фотодиоды и фототранзисторы. Интересно то, что оба этих элемента обычно выглядят так же, как обычные светодиоды. Так что будьте осторожны, не перепутайте их, так как визуально отличить их практически невозможно.

Интегрированные инфракрасные приемники имеют специальные, полностью закрытые непрозрачные корпуса, но инфракрасное излучение без проблем проникает через такой корпус. Это одна из обработок, которые делают этот элемент устойчивым к помехам.

Внутри этого инфракрасного приемника находится довольно сложная схема, отвечающая за прием, фильтрацию и декодирование сигнала. Ниже приведена блок-схема из технической документации, показывающая (более или менее), что содержится в этом элементе.

Блок-схема TSOP31236

Инфракрасный приемник на практике

Предметы, необходимые для выполнения этой работы:

1 × интегрированный инфракрасный приемник TSOP31236,
Резистор 1 × 10 кОм,
Резистор 1 × 1 кОм,
Резистор 1 × 100 Ом,
1 × 220 мкФ конденсатор,
Конденсатор 1 × 100 нФ,
1 × 1N4148 диод,
1 × светодиод (выберите свой любимый цвет),
Батарея 4 × AA,
1 × блок для 4 батареек АА,
1 × макетная плата,
комплект соединительных проводов,
1 × пульт для любого оборудования RTV (например, телевизор, приставка).

Схема тестера ДУ телевизора на базе TSOP

Эта схема в собранном виде может выглядеть так:


Схема ДУ телевизора на макетной плате	Схема TSOP31236 на практике

Для чего нужен диод 1N4148?

Диод 1N4148, включенный последовательно с блоком питания, снижает напряжение аккумулятора примерно на 0,7 В. Это было необходимо потому, что производитель не разрешает запитывать приемник напряжением выше 5,5 В. В блоке, четыре новых 1,5 В. аккумуляторов обеспечивают напряжение 6 В или чуть выше). Так что пришлось как-то «снизить» напряжение. Достаточно одного выпрямительного диода (собственно того падения напряжения, которое он создает). Благодаря этой процедуре нам не пришлось использовать стабилизатор напряжения или импульсный преобразователь .

Для чего нужен дополнительный резистор?

В свою очередь, резистор R1 (10 кОм) обеспечивает постоянный ток через выпрямительный диод, так что напряжение, подаваемое на приемник, не зависит в значительной степени от тока, потребляемого схемой. Ток, потребляемый этой схемой, сильно различается. Если светодиод не горит, TSOP31236 потребляет менее 1 мА. При включенном светодиоде потребление увеличивается на

4 мА (немного, но все равно в 4 раза больше).

Диод D1 использовался в качестве редуктора напряжения питания, но для того, чтобы действовать в этой роли, через него должен протекать «значительный» ток, чтобы на нем могло образоваться напряжение

0,7 В. Важно отметить, что он должен выполнять эту функцию должным образом (все время работы), даже когда TSOP ожидает ИК-сигнала, то есть при низком энергопотреблении.

Что такое «значительный ток»? Это спорный вопрос. Он нигде не определен и зависит в основном от параметров кремниевого диода и температуры окружающей среды. Здесь мы предположили, что дополнительная нагрузка диода с током около 0,5 мА от резистора R1 будет постоянно обеспечивать «значительный ток». В результате на D1 всегда будет требоваться падение напряжения около 0,7 Вольт.

Работа пульта-тестера на практике

Работа пульта-тестера

Принцип работы TSOP31236

Эти крошечные импульсы тока, с фотодиода, улавливаются предусилителем. На его выходе усиливается электрический сигнал, пропорциональный интенсивности принимаемого света.

Блок-схема TSOP31236

Предварительно усиленный сигнал поступает в блок АРУ (автоматическая регулировка усиления), то есть на усилитель с автоматически регулируемым усилением. Затем сигнал поступает на фильтр, который вырезает из него только частоту, для которой построена схема. В данном случае это 36 кГц. Этот фильтр называется полосовым фильтром.

Основные параметры ресивера:

полученная длина волны: 950 нм,
центральная частота фильтра: 36 кГц,
напряжение питания: 2,5-5,5 В,
потребление тока: 0,3–0,45 мА,
максимальный ток, протекающий через выход: 5 мА.

К сожалению или к счастью, ни один элемент не идеален. Каждый интегрированный приемник будет реагировать на разную длину волны света и разную частоту, но его чувствительность будет ниже. Это представлено в таблицах, взятых из примечания к каталогу.

Например: когда мы помещаем передающий диод в передатчик, который излучает длину волны 850 нм, чувствительность будет только 30% от той, которая была бы получена при использовании аналогичного диода на 950 нм. То же самое относится и к частоте импульсов, управляющих диодом: если она упадет с номинальных 36 кГц до, например, 34,2 кГц, то есть на 5% , чувствительность упадет до 70% от номинального значения.

Большинство встроенных приемников требуют фильтрации питающего напряжения. Следующую диаграмму можно найти в примечании к каталогу. Некоторые убеждены, что если применить хорошую стабилизацию и фильтрацию напряжения, питающего всю схему, об этих дополнительных элементах можно смело забыть.

Также стоит помнить, что производители предлагают два типа интегрированных приемников. Один из таких, как TSOP31236, обсуждаемый здесь, то есть схема, которая сигнализирует на своем выходе о факте приема волны с заданной частотой, пока она длится. Второй тип способен излучать импульс длительностью несколько миллисекунд, даже если передающий диод работает во много раз дольше. Следующий импульс произойдет после выключения и повторного включения передачи.

Вывод

Инфракрасный порт, несмотря на простоту использования и невысокую стоимость компонентов приемопередатчика, имеет серьезный недостаток: он требует, чтобы передатчик и приемник были видны (невозможно передать информацию, например, через стену). Это одна из причин отказа от инфракрасной схемы передачи данных IrDA. На смену ему пришли технологии, использующие радиоволны (включая Bluetooth и Wi-Fi).

Концепция передачи данных на основе использования инфракрасных (ИК) каналов прорабатывалась в течение многих лет и интерес к ней в настоящее время только расширяется в связи возрастающими потребностями в высокоскоростных беспроводных каналах связи.

Содержание работы

Введение. 2
1 Бескабельные каналы связи 7
2 Преимущества технологии беспроводной передачи в инфракрасном диапазоне 10
3 Простое описание технологии (физика процессов) 14
4 Технология (компоненты) 21
5 Зависимость качества передачи от погоды 29
6 Инфракрасные системы связи 36
7 Беспроводная оптическая связь. Мифы и реальность 61
8 Расчет инфракрасного канала 75
9 Обзор рынка ИК систем 99
10 Нормы и требования 105
11 Заключение 107
12 Список использованных источников 109

Файлы: 1 файл

РЕФ- ИК-канал.doc

Еще в конце 60-х годов в Москве проводились испытания передачи данных на базе Российского оборудования беспроводной инфракрасной связи, которое было установлено между МГУ и Зубовской площадью. Потом проводился ряд экспериментов в начале 70-х годов в различных регионах страны. В целом, испытания были успешными, но на тот момент у специалистов сложилось достаточно прохладное мнение об этой технологии и сводилось оно к тому, что плохие погодные условия делают использование беспроводных инфракрасных каналов неприемлемым и бесперспективным направлением.

Как мы увидим дальше, ограничение на использование данного вида связи обуславливается не только уровнем развития технологии, но и возможностью прогнозирования поведения системы для корректного определения границ применимости технологии. Затем наметился перерыв в развитии интереса к применению технологии для передачи данных. Он остался в основном в области военного применения для различных систем целеуказания, дальномеров и т.д. и т.п.

Вновь к применению ИК систем для беспроводной передачи данных вернулись к концу 80-х годов, когда получили широкое развитее локальные вычислительные сети, и, что особенно важно, получила большое развитие технология передачи данных по оптоволоконным кабелям. Обе технологии чрезвычайно близки и различаются, в основном, адаптацией систем под среду передачи.

Коммерческие ИК cистемы передачи трафика локальных сетей или для внутрикорпоративных систем стали появляться на рынке в начале 90-х годов. Одним из самых активных первопроходцев была канадская компания A.T.Schindler, но она была не единственной. Заметную активность проявляли фирмы Joltи SilCom системы, с обычным сетевым интерфейсами Ethernet, Token Ring, обеспечивали передачу данных на дистанциях до 500 метров и использовали в передающем устройстве инфракрасные полупроводниковые излучающие диоды.

Системы текоммуникационного применения получили свое развитие лишь к 1998г, когда уровень развития лазерной технологии позволил освоить в массовом производстве лазерные полупроводниковые диоды мощностью 100мВт и более, с высоким показателем параметра наработки на отказ (MTBF), а именно более 50000 часов – тот минимальный уровень, который требуется для надежного функционирования телекоммуникационной коммерческой системы.

Значительный опыт, приобретенный в результате большого количества инсталляций систем передачи информации на основе оптоволоконных каналов с инфракрасными приемопередатчиками, позволил довести эту технологию до совершенства. При этом был обеспечен высокий уровень безопасности данных и достигнута оптимальная стоимость, так как в данном случае отпадала необходимость в использовании дорогих в прокладке арендуемых кабельных каналов связи.

Использование радиотехнологии является хотя и доминирующим, но не единственным способом замены дорогостоящих проводных коммуникаций. Все больше производителей телекоммуникационного оборудования обращают внимание на инфракрасную часть электромагнитного спектра как на вполне подходящую среду передачи информационных сигналов. Активно развивающаяся технология передачи данных с помощью инфракрасных оптических модемов получила название беспроводной оптической связи. Ныне с уверенностью можно сказать: беспроводная оптика перешагнула порог научно-исследовательских лабораторий и ищет дорогу на телекоммуникационный рынок, как в операторской, так и в корпоративной нише. Достаточно того, что несколько известных сетевых интеграторов (в частности, Diamond Communication, "Телеком-Транспорт" и MicroMax) включили оборудование лазерных модемов в спецификации своих типовых решений для построения распределенных сетей.

Беспроводные появились позже кабельных локальных сетей, но получили широкое распространение. Различают два типа беспроводных локальных сетей. Широко распространены локальные радиосети. Это связано с тем, что в этих сетях стены неэкранированных помещений являются прозрачными для сигналов, что обеспечивает взаимодействие информационных систем на значительных расстояниях. Вторым типом являются локальные инфракрасные сети. Они намного дешевле радиосетей. Кроме этого, они обеспечивают высокую защиту от НеСанкционированного Доступа (НСД) и не подтверждены влиянию радиопомех. Вместе с этим, каналы инфракрасных сетей работают только в пределах прямой видимости взаимодействующих партнеров и не проходят сквозь стены.

Локальная инфракрасная сеть – беспроводная локальная сеть, в которой передача сигналов осуществляется по инфракрасным каналам.

Сфера применения ИК делится на две четко разграниченные области: короткие линии связи с периферийными устройствами и соединения внутри ЛВС (или даже между ЛВС). В обоих случаях требуется располагать устройства на линии прямой видимости, но каждый вариант имеет свои преимущества. В целом ИK-соединения отличаются высокой степенью защищенности информации и создают мало помех.

Инфракрасный канал – канал использующий для передачи данных инфракрасное излучение.

Инфракрасный канал работает в диапазоне высоких частот, где сигналы мало подвержены электрическим помехам. В соответствии с этим, передача данных осуществляется с небольшим числом ошибок и высокими скоростями. Вместе с этим для использования канала необходимо, чтобы Оконечное Оборудование Данных (ООД) "видело" друг друга. Более того, из-за быстрого затухания сигнала в не всегда чистой атмосфере, длина инфракрасного канала в воздухе ограничена небольшими расстояниями. Так, при использовании направленной антенны и маломощного передатчика (100мВт) связь возможна на расстоянии до 30-50 м. Однако, применение направленной антенны с более мощным передатчиком (250 мВт) увеличивает это расстояние до 10 км. Из-за пыли, дождя, снега происходит рассеивание сигнала.

Благодаря созданию инфракрасных лазеров и световодов длина инфракрасных каналов резко увеличилась. Поэтому они стали использоваться не только на земле, но и в космосе. Возникли инфракрасные сети, построенные на инфракрасных каналах. Особенно широко применяются локальные инфракрасные сети. Стандарты инфракрасных сетей разрабатывает находящаяся в Калифорнии (США) "ассоциация инфракрасных данных" IRDA, созданная ведущими производителями информационных средств.

Бескабельные каналы связи

Кроме кабельных, в компьютерных сетях иногда используются также бескабельные каналы. Их главное преимущество состоит в том, что не требуется никакой прокладки проводов (не надо делать отверстий в стенах, не надо закреплять кабель в трубах и желобах, прокладывать его под фальшполами, над подвесными потолками или в вентиляционных шaxтax, не надо искать и устранять повреждения кабеля). К тому же компьютерные сети можно в этом случае легко перемещать в пределах комнаты или здания, так как они ни к чему не привязаны.

Радиоканал использует передачу информации по радиоволнам, поэтому он может обеспечить связь на многие десятки, сотни и даже тысячи километров. Скорость передачи может достигать десятков мегабит в секунду здесь многое зависит от выбранной длины волны и способа кодирования). Однако в локальных сетях радиоканал не получил широкого распространения из-за довольно высокой стоимости передающих и приемных устройств, низкой помехозащищенности, полного отсутствия секретности передаваемой информации и низкой надежности связи. А вот для глобальных сетей радиоканал часто является единственно возможным решением, так как позволяет с помощью спутников-ретрансляторов сравнительно просто обеспечить связь со всем миром. Используют радиоканал , и для связи двух и более локальных сетей, находящихся далеко друг от друга, в единую сеть.

Существует несколько стандартн ых типов радиопередачи информации. Остановимся на двух из них.

Передача в узком спектре (или одночастотная передача) рассчитана на охват площади до 46 500 м2. Радиосигнал в данном случае не проникает через металлические и железобетонные преграды, поэтому даже в пределах одного здания могут быть серьезные проблемы со связью. Связь в данном случае относительно медленная (около 4,8 Мбит/с).
Передача в рассеянном спектре для преодоления недостатков одночастотной передачи предполагает использование некоторой полосы частот, разделенной на каналы. Все абоненты сети через определенный временной интервал синхронно переходят на следующий канал. Для повышения секретности используется специальное кодирование информации. Скорость передачи при этом невысока - не более 2 Мбит/с, расстояние между абонентами - не более 3,2 км на открытом пространстве и не более 120 м внутри здания.

Кроме указанных типов, существуют и другие радиоканалы, например сотовые сети, строящиеся по тем же принципам, что и сотовые телефонные сети (они используют равномерно распределенные по площади ретрансляторы), а также микроволновые сети, применяющие узконаправленную передачу между наземными объектами или между спутником и наземной станцией.

Инфракрасный канал также не требует соединительных проводов, так как использует для связи инфракрасное излучение (подобно пульту дистанционного управления домашнего телевизора). Главное его преимущество по сравнению с радиоканалом - нечувствительность к электромагнитным помехам, что позволяет применять его, например, в производственных условиях. Правда, в данном случае требуется довольно высокая мощность передачи, чтобы не влияли никакие другие источники теплового (инфракрасного) излучения. Плохо работает инфракрасная связь и в условиях сильной запыленности воздуха.

Предельные скорости передачи информации по инфракрасному каналу не превышают 5-10 Мбит/с. Секретность передаваемой информации, как и в случае радиоканала, также не достигается. Как и в случае радиоканала требуются сравнительно дорогие приемники и передатчики. Все это приводит к тому, что применяют инфракрасные каналы довольно редко.

Инфракрасные каналы делятся на две группы:

Каналы прямой видимости, в которых связь осуществляется на лучах, идущих непосредственно от передатчика к приемнику. При этом связь возможна только при отсутствии препятствий между компьютерами сети. Протяженность канала прямой видимости может достигать нескольких километров.
Каналы на рассеянном излучении, которые работают на сигналах, отраженных от стен, потолка, пола и других препятствий. Препятствия в данном случае не страшны, но связь может осуществляться только в пределах одного помещения.

Если говорить о возможных топологиях, то наиболее естественно все беспроводные каналы связи подходят для топологии типа «шина», в которой информация передается одновременно всем абонентам. Но в принципе при организации узконаправленной передачи можно реализовать любые TOPI (кольцо, звезда, комбинированные топологии) как на радиоканале, так и на инфракрасном канале.

Преимущества технологии беспроводной передачи в инфракрасном диапазоне

Очень коротко отметим преимущества использования ИК систем беспроводной передачи по сравнению с другими беспроводными решениями, т.к. этому вопросу в литературе было уделено уже достаточно много внимания.

Использование ИК диапазона (или неиспользование радио диапазона). Загруженность и засоренность радиоэфира приводит к тому, что в крупных городах получить частотную полосу становится весьма проблематичным, а вседоступность "открытых" диапазонов не может гарантировать качества канала в коммерческих и служебных системах связи, не смотря на использование технологий передачи со скачком частоты и сложным цифровым кодированием.

Высокая конфиденциальность связи. Передача осуществляется узким лучом при полном отсутствии боковых излучений.

Отсутствие необходимости в разрешениях на использование радиочастотного спектра часто является определяющим фактором при выборе оборудования передачи.

И, наверное, главное преимущество - отсутствие принципиальных сложностей в ИК технологии с пределом скорости передачи. Если в радиочастотных системах для занятия разумной ширины полосы передачи приходится применять изощренное кодирование, которое к тому же снижает другие характеристики системы (к примеру, отношение сигнал/шум в приемнике), то все эти сложности не имеют никакого отношения к инфракрасным системам. Скоростные характеристики канала передачи в ИК системах в основном определяются техническими характеристиками модулирующих усилителей и частотными свойствами фотодиодов! Но технология, как известно, развивается весьма бурными темпами. Уже сейчас, когда самой старой коммерческой беспроводной ИК системе вряд ли будет 12 лет, скорости достигли отметки 2.5 Гбит/с, а при мультиплексировании по длине волны, до 10 Гбит/с.

Инфракрасное излучение

Инфракрасное излучение - электромагнитное излучение, расположенное в электромагнитном спектре перед красным концом видимых лучей.

Инфракрасное излучение занимает полосу частот электромагнитного спектра от 50-100 ГГц до 400 ТГц. В соответствии с этим оптические характеристики рассматриваемого излучения значительно отличаются от тех же характеристик видимых лучей. Так, слой воды толщиной несколько сантиметров непрозрачен для инфракрасного излучения. И, наоборот, пластинки германия и кремния для него прозрачны. Инфракрасное излучение легко проходит от солнца до земли. Однако в атмосфере оно быстро ослабляется в результате рассеяния и поглощения. Особенно сильно излучение поглощается парами воды (снег, дождь), частицами пыли и дыма. Вместе с этим, при передаче инфракрасного излучения через специальные световоды, указанные помехи отсутствуют. Важно, что рассматриваемое излучение защищено от многих электромагнитных помех.

Полоса частот – часть спектра синусоидальных колебаний электромагнитных излучений, лежащая в определенных пределах.

Электромагнитный спектр определяет полосы частот, используемые для передачи звука, радиоизлучения, инфракрасного излучения, света. Внутри этих, основных, диапазонов выделяются полосы, используемые в применяемых технологиях передачи данных.

Полосы делятся (рис.132) на две группы: узкие и широкие. Узкой называют полосу, ширина которой не превышает речевую полосу. Последняя принята равной 3000 Гц (от 300 до 3330). Такую полосу используют узкополосные каналы. Широкой именуют полосу, частота которой превышает (и часто, во много раз) звуковую. Как правило, широкая полоса включает в себя множество узких полос. Канал, пропускающий широкую полосу называют широкополосным каналом.

Читайте также: