Mediul de comunicatie raze infrarosii

Ca mediu de comunicatie, razele infrarosii prezint dou aspecte calitative antagoniste:

transmisia cu vitez relativ mare (10 Mbps) datorit latimii mari de band

trebuie generate semnale foarte puternice pentru a micsora efectul d un tor al luminii parazite venite de la alte surse (ferestre, becuri).

Exista patru tipuri de retele in infrarosu:

Ø      Retele cu vizibilitate directa intre transmitator si receptor;

Ø      Retele cu dispersie in infrarosu; semnalele emise se reflecta de peretii si tavanul incaperii dupa care ajung la receptor; se obtine un semnal slab datorita multiplelor reflexii si zona acoperita nu depaseste 40 m.

Ø      Retele cu redirectare (releu); folosesc un dispozitiv central care preia semnalul de la emitator si il retransmite catre receptor;

Ø      Retele optice in banda larga; ofera servicii de inalta calitate, comparabile cu cele intalnite intr-o retea cablata

Caracteristica razelor infrarosii de a fi influentate de lumina prezenta in spatiul inconjurator limiteaza dezvoltarea retelelor locale cu tehnica de transmisie bazata pe raze infrarosii.

Mediul de comunicatie Raze laser

Orice obstacol care intervine in calea razei laser intrerupe transmisia si in consecinta WLAN - urile cu raze laser sunt rar intalnite.

Mediul de comunicatie pe o singura frecventa

Retelele fǎr fir cu suport de comunicatie undele radio in band ingust prezint urm toarele caracteristici:

Transmitǎtorul si receptorul sunt acordate pe o aceeasi frecventǎ (asem n tor emisiei si receptiei unui post de radio);

Nu se impune vizibilitate direct intre transmitǎtor si receptor;

Fiind de inalt frecventǎ, semnalul nu poate traversa peretii din otel sau din beton armat;

Transmisia este relativ lent , aproximativ 4,8 Mbps;

Aria acoperit prin emisie este de circa 5 000 metri p trati;

Undele radio ocupa o banda in spectrul electromagnetic in care functioneaza serviciile de radio si televiziune, de control al traficului aerian, comunicatiile politiei, armatei, etc.;

Spectrul de frecvente radio este un mediu foarte aglomerat si pentru a introduce disciplina in utilizarea lui exista organisme oficiale si reglementari internationale:

o       in S.U.A. este Comisia Federala de Comunicatii  (FCC - Federal Communications Commision), iar

o       la nivel international ITU - R (Radio Standardization Sector

Din nefericire organismele internationale nu s-au inteles pentru o solutie unica si in consecinta nu toate echipamentele de comunicatie radio personale sunt compatibile.

Unde radio in spectru imprastiat

Cantitatea de informatie pe care o unda electromagnetica o poate transporta este direct proportionala cu largimea de banda; cu tehnologia actuala se pot codifica cativa biti pe Hertz la frecvente joase si in jur de 50 biti/Hertz la frecvente inalte, astfel ca un mediu cu  largime de banda de 500 MHz poate transporta mai multi gigabiti pe secunda

Zgomotul distruge orice semnal care are frecventa in "norul de zgomot"; pentru a micsora efectul zgomotului, in tehnica "spectru imprastiat" (spread spectrum) transmisia se  realizeaza intentionat in banda de frecventa larga, sau foarte larga, iar frecventele alocate comunicatiei (canalele) sunt dispersate (imprastiate).

Standardul 802.11 precizeaz

Ø      L rgimea de banda a semnalului purtator de informatie este de regula 1 MHz;

Ø      Intervalul "time-slot" este de obicei 100 ms;

Ø      Exist minim 75 benzi de salt, iar timpul de ocupare a

fiecarei benzi este de cel mult 400 milisecunde

Ø      Exista 26 de secvente de salturi din care utilizatorul poate sa aleaga secventa de salturi este cvasi-aleatoare si cunoscuta atat de catre emitator cat si de catre receptor;

Ø      In conditi de zgomot se poate ca un pachet sa fie corupt pe o anumita frecventa, fapt care impune retransmiterea lui pe urmatoarea frecventa de salt.

In prezent se utilizeaza doua tehnici pentru a realiza transmisia in spectru imprastiat, in cadrul LAN - urilor fara fir; in ordinea cronologica a implementarilor, acestea sunt:

Spectru imprastiat cu secventa directa (DSSS - Direct Sequence Spread Spectrum).

Spectru imprastiat cu salt de frecventa (FHSS - Frequency Hopping Spread Spectrum).

DSSS permite fiecarei statii sa transmita continuu, pe intreg spectrul de frecventa; transmisiile multiple si simultane sunt separate cu ajutorul tehnicii codificarii.

In DSSS, fiecare interval de bit este divizat in m intervale scurte numite aschii (chips); in mod obisnuit sunt 62 sau 124 de aschii/bit.

Fiecare statie are un cod unic pe m biti, numit secventa de aschii (chip sequence); pentru a transmite un bit "1", statia isi trimite propria secventa de aschii; pentru a transmite un bit "0", statia transmite complementul secventei sale de aschii; nici o alta secventa nu este permisa

De exemplu pentru m = 8, daca statia A are secventa 00011011, va transmite bitul "1" sub forma sirului de biti 00011011 si bitul "0" sub forma sirului de biti 11100100.

Cresterea cantitatii de informatie transmisa de la b biti/sec la mb aschii/sec poate fi realizata daca largimea de banda disponibila este marita de m ori, deci DSSS este o forma de comunicatie in spectru larg.

Eficienta comunicatiei in tehnica DSSS este mai buna decat in tehnica FDM (Frequency Division Multiplexing); ca demonstratie presupunem disponibila o banda de 1 MHz  pentru 100 statii si 1 bit/Hz:

in tehnica FDM fiecare statie are la dispozitie 10 kHz si poate transmite cu 10 Kbps (1bit/Hz);

in tehnica DSSS, fiecare statie foloseste toata banda de

1 MHz si rata aschiilor este de 1 mega-aschie pe secunda; cu 50 de aschii/bit, largimea de banda efectiva pentru fiecare statie este de doua ori mai mare decat in cazul FDM.

Problema alocarii canalului pentru fiecare statie este rezolvata datorita proprietatii de ortogonalitate a secventelor de aschii alocate statiilor.

Toate secventele de aschii sunt ortogonale doua cate doua, adica produsul scalar normat al oricaror doua secvente distincte de aschii S si T, notat S T, este zero.

unde S _i si T_i reprezinta bitii corespunzatori din cele doua secvente.

Treptat DSSS va abandonata in favoarea metodei de transmisie FHSS.

Observatie L: cele doua tehnologii, DSSS si FHSS nu sunt compatibile intre ele.

FHSS foloseste un numar mare de canale de frecventa si anume 80; placile adaptoare folosite pentru spectrul imprastiat se acordeaza pentru o perioada de timp predefinita (time slot) pe un anumit canal, dupa care fac un salt de frecventa (hop) pe un alt canal de frecventa (frequency slot);

Emitatorul si receptorul cunosc secventa precisa de salturi si calculatoarele din retea sunt sincronizate cu aceeasi perioada de salt.

Deoarece secventa de salt de la un canal la altul este secreta si p strata in interiorul sistemului, tehnica de transmisie ofer si o anumit securitate implicit ; un plus de securitate este adus dac transmitǎtorul si receptorul cripteaz datele transmise.

Pe ansamblu, transmisia prin tehnica FHSS este greu de detectat (interceptat) si aproape imposibil de bruiat.

Considerand aspectele de mai jos, aproape toti producatorii de echipamente au ales metoda FHSS.

FHSS este mai simpla si mai ieftin de implementat, mai sigura, cu securitate sporita si permite transmisii simultane, multiple.

FHSS nu cere alocarea unei benzi compacte (continue) de frecventa

FHSS asigura o protectie mai buna fata de fenomenul de interferenta cu semnale parazite deoarece sare in jurul sursei de zgomot; retelele DSSS pot fi serios afectate de interferentele cu semnale exterioare din aceeasi banda de frecventa, deoarece banda de frecventa pe care lucreaza este preselectata si fixa

FHSS are o capacitate insumata mai mare decat DSSS  si este mai scalabia (proprietatea de a-si pastra performantele pentru o crestere a numarului de utilizatori); daca se impune gestionarea activitatii unui numar mai mare de statii in celula FHSS, se adauga un AP (Access Point) suplimetar si astfel capacitatea se dubleaza

Prin natura sa FHSS permite coexistenta mai multor AP-uri in celula, fara ca acestea sa interfere (cel putin teoretic).

Sistemele FHSS sunt avantajate de maniera de  transmisie fizica; unitatile de date FHSS sunt mai mici decat cele DSSS si totodata unitatile DSSS necesita mai multa putere de emisie.

Avantajul tehnicii DSSS fata de FHSS este ca gestioneaza mai usor trecerea dintr-o celula in alta si poate asigura conexiuni punct-la-punct, cu rate de transfer mai mari.