Краткие теоретические сведения. На сегодняшний день существует большое количество разнообразных систем и стандартов

На сегодняшний день существует большое количество разнообразных систем и стандартов беспроводной передачи данных от бытовых радиоприемников до профессиональных радиомодемов и спутниковых систем передачи данных, обслуживающих миллионы абонентов по всему миру.

Все эти системы предназначены для одной цели – передача информации от абонента к абоненту. При этом, необходимо решать одну из важнейших задач в радиосвязи – обеспечить использование имеющегося ресурса полосы рабочих частот в интересах как можно большего количества пользователей, учитывая тот факт, что частотный ресурс, выделенный для определенного стандарта – есть величина не безграничная.

Стандартизацией в области радиосвязи занимается международный телекоммуникационный союз (ITU), его подразделения (такие как МСЭ-Р) разрабатывают рекомендации в таких областях как: управление использованием радиочастотного спектра, распространения радиоволн, управление в системах спутниковых служб и т.д.

Не маловажным органом в области стандартизации является международная организация ISO и «Институт инженеров электротехники и электроники» (IEEE) который разработал спецификации и параметры таких стандартов как IEEE 802.11, ZigBee и др. широко используемых по всему миру стандартов передачи данных.

Распределением частотных диапазонов между различными службами в РФ, занимается ФГУП «Главный радиочастотный центр», именно он определяет частоты, максимальную мощность и полосу канала передачи в радиосистеме.

При разработке и внедрении беспроводных систем передачи данных, инженер должен решать большой круг задач связанных с достижением максимальных параметров вводимой в эксплуатацию систему, опираясь на нормативно-правовые акты и технологические рекомендации органов власти и стандартизации.

Контрольная работа рассчитана на письменные ответы к заданным вопросам, а также решение задач, позволяющих показать одни из важных проблем с которыми может столкнуться инженер при работе с беспроводными системами передачи данных.

Вариант для расчета выбирается по последней цифре номера зачетной книжки студента.

1. Одна из основных проблем построения беспроводных систем передачи данных это решение задачи доступа большого количества пользователей к ограниченному ресурсу среды передачи – частоте. Опишите работу 4 основных методов множественного доступа абонентов к среде передачи данных.

2. Спутниковые системы для вывода космических аппаратов используют 4 вида орбит: низкоорбитальные, среднеорбитальные, геостационарные и эллиптические. Какой вид орбит использует спутниковая система связи iridium?

3. Согласно рекомендации МСЭ R P.525-2 «Расчет ослабления в свободном пространстве» для линии связи между абонентами ослабление в свободном пространстве между изотропными антеннами, называемое также основными потерями передачи в свободном пространстве рассчитывают следующим образом:

(1)

f – частота сигнала

d – расстояние

L – потери свободном пространстве

Рассчитать затухание на трассе распространения сигнала между 2 абонентами

Таблица 1 – Исходные данные

4. Согласно рекомендации МСЭ R P.525-2 «Расчет ослабления в свободном пространстве» на основе распространения радиоволн в свободном пространстве напряженность поля при заданной изотропно излучаемой мощности передатчика рассчитывается как:

(2)

Мощность, подводимая к изотропной антенне приемника при заданной напряженности поля:

(3)

Рассчитать мощность на входе радиоприемного устройства исходя из исходных данных (см. таблицу 1).

5. Современные системы беспроводной идентификации RFID находят применение в большинстве сфер деятельности людей, начиная от отслеживания грузов на складе до слежения за популярностью животных. Выделяют RFID-метки активные (с собственным источником питания) и пассивные (питание чипа осуществляется за счет индуктивной связи). Как происходит передача данных от транспондера к считывателю в пассивной RFID метке? (привести схему работы RFID системы).

6. Законодательство РФ разрешает использовать на специально выделенных диапазонах частот без регистрации приемопередающего средства различные радиотехнические устройства. Согласно какому законодательному акту РФ выделены не лицензируемые частоты, каковы условия использования этих частот?

7. Одним из не лицензируемых диапазонов частот является диапазон PMR 446-446,1 МГц, в нем выделено 8 каналов с полосой пропускания 12,5кГц. С какой целью первый канал смещен на 6,25 кГц относительно начала диапазона?

8. На какой частоте работают промышленные радиомодемы согласно нормативно-правовых актов ГКРЧ РФ?

9. В стандарте 802.11 описывается 2 уровня модели сетевого взаимодействия OSI 7: физический и канальный. Что определяет каждый из уровней в стандарте?

10. В стандарте 802.11, как и в любом другом цифровом стандарте передачи данных используется пакетная передача данных. Опишите структуру работы стандарта на физическом уровне.

11. Согласно спецификации стандарта 802.11 в РФ допустимая мощность передатчика составляет 100 мВт что составляет 20 dBm. Какая мощность будет на входе приемного устройства, если значение параметра RSSI (received signal strength indicator ) -74 dBm?

12. Согласно отношению Хартли-Шеннона предельная пропускная способность системы передачи данных определяется по формуле:

, где (4)

М – количество независимых потоков данных

B – пропускная способность системы, МГц

– отношение сигнал/шум, dBm

Определить максимальную скорость системы для стандарта 802.11n если отношение синал/шум = 20 dBm

13. Согласно спецификации стандарта 802.11 какой вид модуляции применяется в этой системе?

14. Одной из широко используемых систем связи ближнего радиуса действия является система ZigBee. Какие уровни модели OSI 7 описывает данная система.

15. Транкинговые системы связи одни из наиболее широко применяемых систем профессиональной связи. Они характеризуются возможностью одновременной работы нескольких абонентов на одной частоте. Какой способ множественного доступа применятся в этих системах?

16. Одним из видов радиосвязи на большие расстояние в УКВ и СВЧ диапазонах являются радиорелейные линии связи. Одним из основных параметров влияющим на распространение радиоволн в РРЛ является радиус зоны Френеля – радиус эллипсоида вращения, сформированного в пространстве радиоволной распространяющейся от радиопередатчика до приемника.

Рассчитать радиус зоны Френеля

(5)

F – частота (ГГц)

S ­– расстояние от передатчика до зоны Френеля (км)

D ­– расстояние от приемника до зоны Френеля (км)

если F = 8 ГГц

S=D = 12 км

Таблица 2 – Исходные данные