Projektowanie Sieci Lokalnych i Rozległych wykład 1: fale i kanał radiowy

Transkrypt

1 Projektowanie Sieci Lokalnych i Rozległych wykład 1: fale i kanał radiowy Dr inż. Jacek Mazurkiewicz Instytut Informatyki, Automatyki i Robotyki Jacek.Mazurkiewicz@pwr.wroc.pl

2 Sprawy formalne (1) konsultacje, p. 225 C-3: WT: 13-15, PT: 9-11 trochę slajdy: trochę Wiktor Zinn kolokwium zaliczeniowe: na wykładzie - PSLiR to ino wykład - zadania stwierdzające co w głowie zostało - pytanie bonusowe!

3 Sprawy formalne (2) a może na Ślężę? zapewne w maju dzień roboczy, może sobota dojazd na własny koszt reszta zdarma wizyta w RTCN wykład okolicznościowy alternatywa zaliczeniowa

4 PSLiR o czym będzie Charakterystyka bezprzewodowych mediów transmisyjnych: fale radiowe i mikrofale, światło laserowe i podczerwień Struktura i własności radiowego oraz optycznego systemu transmisyjnego Protokoły dostępu do łącza w sieciach bezprzewodowych, ocena efektywności protokołów Transmisja danych w systemach cyfrowej telefonii bezprzewodowej: GSM, UMTS, DECT Transmisja danych w satelitarnych systemach cyfrowej radiokomunikacji: IRIDIUM, GLOBALSTAR, ICO, Teledesic, Skybridge Transmisja danych cyfrowych w systemach przywoławczych i systemie RDS Bezprzewodowe sieci rozległe: Aloha, Packet Radio, CDPD, Mobitex, sieci trankingowe - TETRA, EDACS Bezprzewodowe sieci lokalne: IEEE , HiPeRLAN, IrDA, BlueTooth Styk sieci lokalnych z przemysłowymi i pomiarowymi protokołami transmisji danych: PROFIBUS, I2C, IEC 625, RS 485 Współpraca sieci komputerowej bezprzewodowej i przewodowej: metody integracji sieci, konwertery protokołów Zarządzanie sieciami, elementy bezpieczeństwa sieci Instalatorstwo sieciowe: procedury instalacyjne, urządzenia sieciowe, analizatory, testery infrastruktury sieciowej

5 PSLiR - literatura Zieliński B., Bezprzewodowe sieci komputerowe, Wydawnictwo Helion, Gliwice Wesołowski K., Systemy radiokomunikacji ruchomej, WKŁ, Warszawa Hołubowicz W., Płóciennik P., Cyfrowe systemy telefonii komórkowej GSM 900, GSM 1800, UMTS, HOLKOM, Poznań Tanenbaum A. S., Computer Networks, Prentice-Hall International Inc. Sheldon T., Lan Times Encyclopedia of Networking, McGraw - Hill Inc. Kasprzak A., Rozległe sieci komputerowe z komutacją pakietów, Oficyna Wydawnicza PWr Vademecum teleinformatyka, praca zbiorowa, IDG Poland S.A., Warszawa Katalogi i inne materiały firm: Cisco, 3 Com, Echelon, Hewlett Packard, Motorola masz kontakt z wykładem dasz radę!

6 Propagacja radiowa (1) Nadajnik antena nadawcza Odbiornik antena odbiorcza: antena izotropowa gęstość mocy: - gęstość mocy odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości od nadajnika

7 Propagacja radiowa (2) Moc odbierana moc generowana i powierzchnia anteny: Antena kierunkowa koncentracja mocy:

8 Propagacja radiowa (3) Zysk kierunkowy rośnie z częstotliwością: Moc odbierana maleje z kwadratem odległości i kwadratem częstotliwości Moc sygnału odbieranego i zasięg systemu radiowego są ograniczone: - mocą nadajnika, - częstotliwością fali nośnej - zyskami kierunkowymi anten odbiorczej i nadawczej - odległością między antenami

9 Problemy propagacyjne (1) Szumy i zakłócenia: - pochodzenia naturalnego: atmosfera - działalność człowieka - Signal-to-Noise SNR w db - interferencje - Carrier-to-Interference ratio C/I Propagacja wielodrogowa: - odbicia i ugięcia - na dobre i na złe - cień radiowy

10 Problemy propagacyjne (2) Zaniki Rayleigha: - suma identycznych fal różniących się fazą - ta sama faza sygnał wzmocniony! - faza przeciwna sygnał zerowy! - zaniki co pól długości fali

11 Problemy propagacyjne (3) Dyspersja i absorpcja sygnału: - odbicia od dalekich przeszkód - dociera to samo przesunięte w czasie - symbole informacji się powielają - ograniczenie prędkości transmisji w kanale Przesunięcia Dopplera: - niebagatelne: 900 MHz, 60 km/h przesunięcie 53 Hz

12 Fale radiowe klasyfikacja (1)

13 Fale radiowe klasyfikacja (2)

14 Fale klasyfikacja propagacyjna troposferyczne: odbicie w troposferze jonosferyczne: powrót z jonosfery - Ziemia jonosfera jonosferyczne: powierzchniowe - przestrzenne - bezpośrednie - odbite

15 Wpływa Ziemi na propagację odbicie od powierzchni: fale krótkie i ultrakrótkie tłumienie: fale wnikają w powierzchnię Ziemi interferencja: fala bezpośrednia i odbita skokowe zmiany natężenia pola: - na granicy ośrodków o różnych parametrach refrakcja brzegowa: - zmiana kierunku fali na brzegu morza rozproszenie fal: - z powodu nierównej powierzchni Ziemi

16 Wpływ troposfery na propagację refrakcja: ujemna odchylenie fali od Ziemi - zerowa brak refrakcji - dodatnia odchylenie w stronę Ziemi - krytyczna fala równoległa do powierzchni - superrefrakcja wielokrotny powrót rozproszenie chaos mas powietrza tłumienie krótszych niż 10 cm - opady tłumienie zakresu bliskiego optyce

17 Wpływ jonosfery na propagację (1) załamanie powrót fal na Ziemię dyspersja różnice w szybkości - częstotliwość absorpcja zderzenia elektronów z cząsteczkami gazów Fale długie: khz km od nadajnika natężenie pola fali jonosferycznej większe od natężenia fali powierzchniowej - falowód kulisty ograniczony powierzchnią Ziemi i dolną granicą jonosfery - warunki propagacji małe i powolne zmiany w czasie

18 Wpływ jonosfery na propagację (2) Fale średnie: khz - obszar bliskiego zasięgu fala powierzchniowa dominuje - strefa interferencji silne wahania natężenia pola interferencja fali powierzchniowej i jonosferycznej - obszar dalekiego zasięgu dominuje fala jonosferyczna - zjawisko luksemburskie przesłuch między sygnałami emitowanymi na oddalonych częstotliwościach rozchodzenie fal po wspólnej drodze

19 Wpływ jonosfery na propagację (3) Fale krótkie: MHz - trzy rodzaje transmisji - strefa milczenia dziura od końca zasięgu fali powierzchniowej i początkiem zasięgu fali jonosferycznej - odbicia od warstw sporadycznych poprawa zasięgu w nocy - zaburzenia jonosferyczne burze jonosferyczne pogorszenie warunków łączności - zanik powszechny wzrost absorpcji zanik odbioru na półkuli oświetlonej Słońcem - zanik interferencyjny i polaryzacyjny interferencje fal o zmienionej polaryzacji polem magnetycznym

20 Wpływ jonosfery na propagację (4) Fale ultrakrótkie i mikrofale: - 30 MHz GHz - podobnie do promieni widzialnych - refrakcja troposferyczna - dyfrakcja od przeszkód terenowych - rozproszenie w troposferze chwilowe dalekie odbiory - odbicie od śladów meteorów dajmy spokój kosmosowi!