МӘЛІМЕТТЕРДІ сымсыз тарату
технологиялары және олардың қолдану мүмкіндіктері
Алтыбаев Г.С., Куламанова А.А.
(akmaral.kulamanova@mail.ru)
Қазіргі
заманда мәліметтерді сымсыз тарату қарқынды дамуда. Егер
дыбыстық алмасудың барлығына, барлық жерде және
әрқашанда қажетті екендігі туралы барлығы жеткілікті
дәрежеде түсінікті болса, ал мәліметтерді сымсыз тарату
туралы жағдай онша түсінікті емес. Ірі технологияны жасаушылар
және элементтер базасын өндірушілер нарықтың даму
тенденциясын, тұтынушылар қызығушылын анықтауға
тырысуда. Технологиялар туындайды және жайлап қолданылыстан шыға бастайды,
онымен қоса олармен байланысты өндіріс компоненттері де
қоладанылыстан шыға бастайды. Сұрақтар жауаптарға
қарағанда өте көп.
Кілттік сөздер: сымсыз рұқсат ету,
техологиялар, стандарттар, локальді желі.
Кіріспе
Қазіргі
заманғы телекоммуникациялық желілер екі деңгейлі
иерархияға сәйкесті құрылады: магистралді транспортты
желілер және рұқсат ету желілері, олар ашық
жүйелерді құру үшін өте ыңғайлы
және экономикалық жағынан тиімді. Желіні
құрған кезде құнының 90% оның
төменгі бөлігіне келеді, демек жергілікті желіге немесе
рұқсат ету желілеріне. «Соңғы миля» мәселелерін
шешу үшін бүгінгі күні бірнеше технологиялар
ұсынылған. «Соңғы миля» - бұл жалпы
қолданыстағы байланыстың телекоммуникалық
желісінің бөлігі. Ол бірінші ретті желі мен абоненттік
қондырғының таралу нүктелерінің арасында
орналасқан. Дәстүрлі сымды технологиямен қатар
ақпаратты тарату үшін абоненттік қол жетімді сымсыз
жүйелер мен басқа да технологиялар қолданылады.
Телекоммуникациялық қызмет көрсету диапазондары қазіргі
кезде өте көп: мәліметтерді тарату, интернетке қосылу,
телефония, интерактивті видео, жылжымалы байланыс.
Технологияның қысқаша сипаттамасы
Мәліметтерді сымсыз тарату
технологияларына қысқаша сипаттама берейік, одан кейін оларға
салыстырмалы талдау жасайық. Дәстүрлі түрде
телекоммуникацияның берілген облысында IEEE америкалық стандарттары, ETSI европалық стандарттары және фирмалық стандарттар
бәсекелеседі.
ZigBeе –
бұл басқаруға және мәліметтер жинау
жүйесіне арналған сымсыз байланыс жүйесінің ашық
стандаты болып табылады.и Zigbee технологиясы өзін-өзі
ұйымдастыратын және қайта қалпына келтіретін сымсыз
желіні, қуат көзін және мобильді түйіндермен
хабарламаны автоматты түрде ретрансляция
жасауға мүмкіндік береді[1]. Қазіргі таңда
Zigbee технологиясы зерттеу зертханаларының шекарасынан шығуды
және датчиктердің сымсыз желісін құру үшін
тәжірибе жүзінде және есептің көрсетілімін автоматты
түрде оқитын құрылғыларда, күзет
жүйелерінде, өндірістегі басқару жүйесінде кең
қолданылуда.
Zigbee
желісі мәліметтерді жіберудің белгілі бір пакеттерді
жеткізудің және жеткізілетін ақпараттың кішігірім
жылдамдығында қауіпсіздігін қамтамасыз етеді. Zigbee
стандарты 868 МГц, 915 МГц және 2,4 ГГц аралығында жеке каналдардын
жеткізеді. Мәліметтерді жіберудің ең үлкен
жылдамдығы және ең жоғары кедергіге төзімділігі
2,4 ГГц аралығында жетеді. Сондықтан микросхема
өндірушілерінің көбісі, қабылдағыш датчиктерін
тек сол аралықта шығарады және онда 5 МГц қадамы бар 16
жеке каналдар қарастырылған. Эфирдегі қызметтік
ақпаратты беру жылдамдығы 250 Кбит/с құрайды. Сонымен
қатар түйіннің орташа жіберу мүмкіндігі қажет
мәліметтер үшін, жүктеу жылдамдығы және
ретрансляция санына қарай 5...40 кбит/с аралығында болуы
мүмкін. Желі түйіндері аралығындағы
қашықтық 10 м құрайды, сонымен қатар
ғимарат ішінде және ашық жерлерде 100 м құрауы
мүмкін. Ретрансляция есебінен желіні қамту зонасы едәуір
үлкейюі мүмкін. 1- ші суретте Zigbee технологиясының
топологиясы бейнеленген.
Zigbee
желісінің негізінде mesh-топология жатыр. Мұндай желіде,
әрбір құрылғы басқа кез-келген
құрылғымен тікелей немесе желі, түйін арқылы
байланыс орната алады. Mesh-топология түйіндер арасында бағытты
таңдаудың өзгеше нұсқасын көрсетеді.
Хабарлама түйіннен түйінге, соңғы алушыға
жеткенше түсіп отырады. Желінің қолжетімділігін, кедергілер
немесе істен шығу кезінде жоғарыланатын, хабарламаның
әртүрлі өту жолдары бар. Zigbee желісінде 4 түрдегі
түйін бар: координатор, роутер, ұйқтағыш
құрылғы және мобильді құрылғы[1].
Zigbee желісіндегі басты құрылғы бұл координатор, ол
желіні қалыптастыру функциясын орындайды, сонымен қатар сенімділік
ортасы болып табылады. Ұйықтағыш және мобильді
құрылғы төмен қуат көзін тұтыну
режимін қолданады. Ережеге сай, бұл түйіндер батарея
қуатын ұстанады. Әдетте олар датчиктер немесе контроллерлер,
басқа да қолданушы құрылығы рольін орындайды.
Олардың саны, нақты қосымшаның қажеттілігімен
анықталады. Роутерлер пакеттер маршрутизациясын жүзеге асырады
және кез-келген уақыт аралығында мәліметтерді жіберуге
дайын болуы қажет. Сондықтан бұл түйіндер төмен
қуат көзін тұтыну режимін қолданбайды және оларда
тұрақты қуат көзі болады. Желідегі олардың саны,
мобильді және ұйықтағыш
құрылғылардың қажет санына қызмет
көрсету үшін жеткілікті болуы керек. Бір роутермен қамтамасыз
етілетін ұйықтағыш және мобильді
құрылғылардың максималды саны 32.
ZigBee технологиясын ZigBee Alliance ұйымы ұсынған,
ол алдына, осы технологияның компоненттерін инженерлік іске асыруды
және қосымшаларын қоса алғандағы
ережелердің (желілік деңгейден қосымша деңгейге дейін)
жеті деңгейлі үлгісінің жоғарғы қабатын
қамтамасыз ету мақсатын қояды. Сәйкесті төмен
жылдамдықты мәліметтерді тарату стандартын құру
үшін IEEE 802.15.4 комитеті қосылды, ол жеті деңгейлі үлгінің
MAC (тарату ортасына қол жеткізуді басқару - media access control) және PHY (физикалық ортада сигналдарды тарату деңгейі) деңгейлерін
құрайды. Бірінші физикалық деңгей (PHY) негізінен жүйенің
құнын, мәліметтерді тарату жылдамдығын, тұтынатын
қуатын, жиілік диапазондарын, пішінін анықтайды [2].
Бұл технологияның
міндеті - әртүрлі қолданысқа арналған автоматты
және дистанционды басқару жүйелерінің компоненттерін
қамтамасыз ету болып табылады. Осы кезде абоненттік терминал үшін
оларды АА типті екі элементтермен жарты жылдан екі жалға дейін автоматты
қорек көзімен қамтамасыз ету мақсаты қойылады.
Бұл жүйелерді
басқа мәліметтерді тарату желілерімен өзара байланыстыру
үшін шлюз құру қарастырылады.
Қолданылатын жиіліктер: ISM (2,4 ГГц, жылдамдығы 250
кбит/с), европалық диапазон 868
МГц (20 кбит/с) және америкалық диапазон
915 МГц (40 кбит/с).
Bluetooth технологиясы – бұл
мәліметтерді радио бойынша жақын ара
қашықтыққа тарату технологиясы (
IEEE 802.11х стандарттарының жиынтығын IEEE америкалық
институты құрады. IEEE
802.11 стандарты базалық стандарт болып табылады және сымсыз локальді
желілерді (WLAN) ұйымдастыру үшін
қажетті ережелерді анықтайды.
Олардың
негізгілері - MAC (арналық деңгейдің төменгі деңгейшесі) ортасына
қол жеткізуді басқару ережелері және PHY
физикалық ортадағы сигналдарды тарату ережелері. PHY физикалық ортадағы сигналдарды тарату ережелерінде
радиотолқындарды және инфрақызыл сәулеленуді
қолдануға рұқсат етіледі. 802.11 стандарты жалғыз MAC деңгейшесін анықтайды, ол кеңжолақты модуляциялы,
спектрі тура кеңейетін (DSSS) және ППРЧ (FHSS) 2,4 ГГц диапазонындағы радиоарналар
бойынша, сонымен қоса инфрақызыл сәулеленудің
көмегімен сигналдарды таратудың әртүрлі
технологияларына сәйкес келетін физикалық деңгейдің
үш ережелерімен өзара әсерлеседі. Стандарттың
спецификасы мәліметтерді таратудың екі жылдамдығын 1 және 2 Мбит/с
қарастырады[6]. Сымды локальді есептеуіш желі Ethernet – пен салыстырғанда MAC деңгейшесінің мүмкіншілігі оған бірнеше
функцияларды қосу есебінен артты. Ол функциялар әдетте одан
жоғары деңгейде орындалатын ережелермен, пакеттерді фрагменттеу мен
ретрансляциялау процедураларымен іске асады.
802.11 стандартының ортасына
қол жеткізудің негізгі әдісі ретінде CSMA/CA (Carrier
Sense Multiple Access with Collision Avoidance –
таратушыны
анықтайтын және пакеттердің бір-бірімен
соқтығысуын болдырмайтын көптеген қол жеткізілімдер) механизмі анықталған.
Қорытынды
Мақалада
көрсетілген BlueTooth, Wi-Fi және ZigBee мәліметтерді
берудің сымсыз технологиясына қысқаша шолу техникалық
құжаттарға негізделген тек осы немесе басқа
технологияның
артықшылықтарын көрсету тәжірибелері бар
әзірлеушілер үшін де қиынға соғатынын
көрсетті. Сондықтан таңдау жолдары бірнеше параметрлерді
кешенді талдауда негізделуі қажет. Технологияның салыстырмалы
сипаттамалары көрсетілген. Мәліметтерді берудің сымсыз
технологиясын таңдау кезінде дұрыс шешім қабылдауға осы
ақпараттар көмектеседі.
Әдебиеттер
тізімі
1. Vijay K. Garg. Wireless
communications and networking. Morgan Kaufmann
Publishers, 2007.
2. Wireless technology. Protocols,
Standards, and Techniques. CRC Press LLC, 2002
3. В.М. Вишневский и др. Широкополосные
беспроводные сети передачи информации. М.: Техносфера, 2005
4. Jyh-Chen Chen, Tao Zhang. IP-Based Next-Generation Wireless Networks.
John Wiley and Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, 2004.
6. В.А. Григорьев, О.И. Лагутенко, Ю.А.
Распопов. Сети и системы беспроводного доступа. - М.: Экотрендз, 2005
Алтыбаев Г.С., Куламанова А.А.
Технологии беспроводной передачи данных и возможности их применения
Беспроводная передача
данных в настоящее время переживает своеобразный бум. Если с речевым обменом
все в достаточной степени понятно, он нужен всем, везде и всегда, то в области
беспроводной передачи данных ситуация не столь однозначна. Крупнейшие
разработчики технологий и производители элементной базы лихорадочно пытаются
определить тенденции развития рынка, то есть интересы потребителя. Возникают и
тихо угасают технологии и связанное с ними производство компонентов. Вопросов
много больше, чем ответов.
Altybaev G, Kulamanova A
Wireless data transmission technology and their
applications
Wireless data
transmission is currently experiencing a kind of boom. If all voice
communications are sufficiently clear, it is necessary for all, everywhere and
always, in the field of wireless data situation is not so clear. Major
technology developers and manufacturers element base frantically trying to determine
market trends, ie the interests of the consumer. Appear and fade away quietly
technology and the associated production of components. There are many
questions than answers.
References
1. Vijay K. Garg. Wireless communications and networking. Morgan Kaufmann
Publishers, 2007.
2. Wireless technology. Protocols, Standards, and Techniques. CRC Press LLC, 2002
3. VM Wisniewski et al. Broadband wireless network information. М.: Тechnosphere, 2005
4. Jyh-Chen Chen, Tao Zhang. IP-Based Next-Generation Wireless Networks.
John Wiley and Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, 2004.
6. V.A. Grigoriev,
O.I. Lagutenko, Y.A. Raspopov. Network and wireless access systems. - М.: Ekotrendz, 2005