Pondělí 8. srpna 2022, svátek má Soběslav
  • schránka
  • Přihlásit Můj účet
  • Pondělí 8. srpna 2022 Soběslav

Mobilní data (2)

Chceme-li správně pochopit principy fungování bezdrátových sítí a jejich možnosti přenosu dat, je vhodné se alespoň letmo zmínit o způsobem dělení frekvenčních pásem (multiplexů), které používají. O tom bude dnešní povídání

Druhy multiplexů

Chceme-li správně pochopit principy fungování bezdrátových sítí a jejich možnosti přenosu dat, je vhodné se alespoň letmo zmínit o způsobem dělení frekvenčních pásem (multiplexů), které používají. Připomeňme si, že cílem je využít toto pásmo pro více samostatných a na sobě nezávislých přenosových kanálů.

Tzv. frekvenční multiplex (FDMA, Frequency Division Multiplexing) je založen na přímém rozdělení jednoho "širšího" frekvenčního pásma na několik "užších" frekvenčních pásem, které mohou být používány samostatně a nezávisle na sobě. Jde o čistě analogovou techniku, použitelnou tudíž i v analogových sítích. Nevýhodou je poměrně velká režie, nutná k dostatečnému oddělení jednotlivých "užších" pásem, a v důsledku toho relativně velká neefektivnosti (ve využití "širšího" frekvenčního pásma). Tento typ multiplexu se používal a dosud používá např. v mobilních sítích 1. generace (např. v síti NMT).

Tzv. časový multiplex (TDMA, Time Division Multiplexing) je již digitální technikou, založenou na možnosti rozdělit přenosové schopnosti celého "širšího" frekvenčního pásma v čase. Lze si představit, že po jistý krátký časový okamžik se celé frekvenční pásmo věnuje jednomu dílčímu přenosovému kanálu, pak druhému, třetímu atd., pak znovu prvnímu, druhému ... a vše opakuje v neustálém cyklu. Používá se např. v sítích GSM (které jsou mobilními sítěmi 2. generace).

Tzv. kódový multiplex (CDMA, Code Division Multiplexing) je také již plně digitální a lze si jej představit tak, že pro potřeby přenosu "éterem" vůbec nedochází k dělení příslušného "širšího" frekvenčního spektra. Toto je využíváno pro přenos celé, a to pro potřeby více (všech) dílčích přenosů. Potřebné "dělení" je pak realizováno až v koncových zařízeních (přijímačích), které si "vezmou" jen to, co přísluší jimi používanému dílčímu přenosovému kanálu. Jako "kódový" je tento druh multiplexu označován proto, že jednotlivé dílčí přenosy jsou "zakódovány" do jediného společného přenosu (který využívá celé frekvenční pásmo), a každý účastník si z tohoto celku "dekóduje" jen to co mu přísluší, s využitím odpovídajícího kódu který má k dispozici. Výhodou tohoto řešení je vysoká efektivnost využití dostupného frekvenčního pásma (díky tomu že je využíváno celé). Stejně tak veškerá složitost, která je spojena s realizací multiplexu, je přenesena do koncových zařízení (vysílačích a přijímačích) a projevuje se ve zvýšených nárocích na inteligenci a výpočetní kapacitu těchto zařízení (aby uměly provádět potřebné kódování a dekódování). Zdokonalovat koncová zařízení přitom lze bez apriorních omezení, zatímco zvětšovat používané frekvenční rozsahy není možné. S využitím kódového multiplexu (v jeho dokonalejší a "širší" podobě, Wide CDMA) se počítá v mobilních sítích 3. generace.

Druhy bezdrátových sítí

Každá bezdrátová síť, pracující v licenčním pásmu, má vždy přiděleny určité konkrétní frekvence (resp. rozsahy frekvencí) a s nimi musí vystačit. Prostřednictvím technik z předchozího odstavce je může dělit na menší části a vytvářet tak dílčí kanály, prostřednictvím kterých pak vzájemně komunikují uživatelé sítě. Přitom je ale možné použít různé základní přístupy, ze kterých následně vyplývají různé koncepce bezdrátových sítí.

Jedna koncepce vychází z předpokladu, že dílčích přenosových kanálů (vzniklých vhodným dělením, pomocí jednoho z dostupných multiplexů) je dostatek pro všechny účastníky, kteří budou chtít komunikovat souběžně. Příslušné kanály jsou proto "platné" v celém dosahu sítě a jsou přidělovány dynamicky, na základě momentální potřeby (a následně zase uvolňovány). To pak umožňuje i přímý přenos od jednoho účastníka k více účastníkům současně (tzv. multicast či dokonce broadcast, neboli vysílání ke všem). Toho je s výhodou využíváno například bezpečnostními či záchrannými složkami, případně většími dopravci v jejich bezdrátových sítích apod. Na tomto principu (tzv. trunkových sítí, trunked networks) jsou založeny například standardy TETRA a TETRAPOL, obecně pak systémy PMR (Private/Professional Mobile Radio) a PAMR (Public Access Mobile Radio). Sítě na tomto principu jsou ovšem použitelné jen pro menší počty uživatelů - obvykle se uvádí jako hranice počet 200 uživatelů.

 

 

Sítě na buňkovém principu

Pro větší počty uživatelů je nutné najít způsob, jak omezený počet frekvenčních kanálů použít opakovaně, tedy tak aby každý jednotlivý kanál mohl být využit více komunikujícími účastníky souběžně, bez toho aby se jejich přenosy navzájem ovlivňovaly. Řešením je tzv. buňkový (celulární) princip, který ilustruje obrázek. Celá oblast, která má být pokryta, je rozdělena na oblasti nazývané buňky. V každé buňce se vždy používá pro komunikaci určitý počet frekvenčních přenosových kanálů, vzniklých dělením pomocí frekvenčního multiplexu z celkového rozsahu frekvencí, které byly příslušné síti přiděleny. Důležité ale je, aby v žádné ze sousedních buněk nebyly používány stejné frekvenční kanály! Opakované použití stejných frekvenčních kanálů je možné, ale jen v nesousedních buňkách. Díky tomuto opakování je pak možné pokrýt libovolně velké území - stačí jen vhodně zvolit systém buněk a jimi používaných frekvenčních kanálů, a pak využít možnost opakování (na obrázku je znárodněna zjednodušená představa použití jednoho frekvenčního kanálu v celé buňce, a tento je vyjádřen konkrétní barvou).

V sítích na buňkovém principu ale nemůže docházet k přímé komunikaci dvou koncových účastníků. Pokud by se právě nacházeli ve stejné buňce, pak by to ještě bylo v principu možné, ale jakmile se nachází v různých buňkách, již to možné není. Proto zde nastupuje komunikace "přes prostředníka", kterým je samotná celulární síť. Vše probíhá takto: v každé buňce je jedna tzv. základnová stanice (BTS, Base Transceiver Station). Každý koncový účastník, resp. jeho koncové zařízení, komunikuje pouze s touto koncovou stanicí, na frekvencích (frekvenčních kanálech) které jsou v příslušné buňce používány. Komunikace s jiným účastníkem (v jiné nebo stejné buňce) se děje přes základnové stanice, které se propojí mezi sebou (viz obrázek č. 2). Limitujícím faktorem opět je bezdrátová komunikace mezi koncovým zařízením a základnovou stanicí, vzhledem k omezenému rozsahu využitelných frekvencí (naopak propojení mezi základnovými stanicemi může být realizováno jakýmkoli dostupným způsobem, třeba i "drátovými" spoji). V praxi pak samozřejmě záleží i na tom, kolik uživatelů právě komunikuje v rámci dané buňky - její celková přenosová kapacita je samozřejmě apriorně omezena (tím, kolik frekvenčních kanálů je buňce přiděleno).

 

 

Družicové systémy LEO

Právě popsaný buňkový princip předpokládá, že uživatelé se mohou pohybovat a přecházet mezi jednotlivými buňkami (které se naopak nepohybují, díky pevné poloze základnových stanic). V jistém smyslu přesně opačně je tomu u satelitních sítí LEO (Low Earth Orbit), které tvoří soustava družic na nízké oběžné dráze. Díky své nízké dráze se tyto družice pohybují vůči zemskému povrchu, a tudíž i vůči uživateli. Ten přechází z dosahu jedné družice LEO do dosahu jiné družice, a tyto si mezi sebou předávají komunikaci s koncovým uživatelem obdobným způsobem, jako to dělají základnové stanice "pozemní" buňkové sítě při pohybu koncového uživatele.

Asi nejznámějším příkladem sítě LEO je ambiciózní projekt IRIDIUM s 66 družicemi, uvedený do provozu již v roce do provozu v roce 1998 (ale již v roce 1999 museli provozovatelé sítě IRIDIUM vyhlásit bankrot, nicméně v březnu 2001 byla síť znovuspuštěna po odkoupení novým investorem). Síť IRIDIUM nabízela (resp. nabízí) obousměrné datové přenosy na bázi přepojování okruhů rychlostí 2,4 kbps v rámci služby Dial-up Data, a dále datové přenosy pro potřeby připojení k Internetu, rychlostí až 10 kbps, v rámci služby Direct Internet Data.

Klasické satelitní přenosy využívají satelitů na tzv. geostacionární dráze. Takovéto satelity se vůči zemskému povrchu neotáčí (proto ostatně: geostacionární), a svým dosahem pokrývají stále stejnou oblast na zemském povrchu. Lze je velmi efektivně využít pro distribuci dat k více příjemcům současně (tedy pro multicast a broadcast), poněkud problematičtější je zpětný kanál při obousměrném přenosu. V praxi existují taková řešení datových přenosů přes geostacionární satelity, která řeší zpětný kanál použitím jiné přenosové cesty (pozemní, například telefonní sítě či pevné linky). Na tomto principu funguje např. služba DirecPC. Existují však již také obousměrné satelitní datové přenosy.

  • Nejčtenější

Webbův teleskop vyfotil galaxii Cartwheel vzdálenou 500 milionů světelných let

Webbův vesmírný teleskop pořídil záběry galaxie Cartwheel vzdálené 500 milionů světelných let. Fascinující snímky...

Stíhačky pro Ukrajinu? Možná svatá trojice spolu s Javelin a HIMARS

Ukrajinské vedení hned z kraje konfliktu úpěnlivě žádalo spojence zejména o těžkou techniku, která by umožnila bránit...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

Vyzkoušeli jsme nový set-top-box O2TV, překvapil konfigurací i cenou

Podsvětlený dálkový ovladač s pohybovým čidlem, možnost připojit bluetooth sluchátka a dostatek USB portů. To jsou...

Expert: Rusy předběhla ve vesmírném programu už i Čína a Evropa. O NASA nemluvě

Rozstřel Rusové chtějí po roce 2024 ukončit svou účast na Mezinárodní vesmírné stanici. V Rozstřelu se nad důsledky tohoto...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

Zkoušeli „házet“ vodu i s nádržemi. Zajímavé kapitoly leteckého hašení

Historie leteckého boje s lesními požáry se začala psát už v roce 1919. Začalo to protipožárním hlídkováním, hašení z...

Tenkrát před 40 lety. Veteráni z Pitavalu Krampol, Zedníček a Frej vzpomínají

Premium Jak je to dávno, co se prvně Pavel Zedníček, Jiří Krampol a Ladislav Frej sešli na natáčení seriálu Malý pitaval z...

Žena má mít dítě, když je zamilovaná, říká psychogynekoložka Máslová

Premium Ženy dělají velkou chybu, když mateřství příliš plánují, tvrdí psychogynekoložka a internistka Helena Máslová. „Vhodná...

Nebezpečný pro Česko. Proč stát nechce uzbeckého zápasníka Muradova?

Premium Mnoho let hrdě nastupoval do klece i s českou vlajkou na zádech. V malém evropském státě prorazil do velkého světa...

  • Další z rubriky

Bez USB-C Power Delivery již notebook ani monitor nechceme. Ukážeme proč

Pokud si to pohlídáte při výběru, již dnes můžete monitor a notebook propojit pouze jedním kabelem, který se postará...

Nové procesory AMD poprvé překonají 5GHz a spotřebují až 170 W energie

V pondělí společnost AMD představila dlouho očekávanou novou generaci svých procesorů Ryzen 7000 na platformě Zen 4....

Acer v herním notebooku oprášil mrtvou technologii, nejspíš přišel její čas

Deset let je ve vývoji displejů, nanotechnologií a procesorů dlouhá doba. Zdá se proto, že dřív neúspěšné tažení 3D...

Toto se Applu fakt povedlo. Udivující výkon v tichém chladném kabátku

Vyzkoušeli jsme počítač Apple Mac Studio M1 MAX s monitorem Display Studio. Zatímco o skvělém počítači můžeme říci, že...

Podpora na plyn a vytápění nebude. Stát pošle jen dva tisíce na elektřinu

Lidé, kteří topí plynem nebo jsou napojeni na dálkové vytápění se letos vládní podpory nejspíš nedočkají. Podle...

Budu znovu chodit a tančit, věří Vendulka z Básníků a vybírá peníze na léčbu

Herečka Eva Jeníčková (58), která se proslavila coby Vendulka utěšitelka ze série o Básnících, řeší zdravotní problémy....

Porno je čistá práce, myslí si osmnáctiletá Hanka ze SuperStar

Hana Džurbanová zaujala před dvěma lety jako zpěvačka porotu v SuperStar, kde skončila mezi osmnácti nejlepšími...

Díky Stiflerově mámě jsem měla sex s nejmíň 200 lidmi, vzpomíná herečka

Americká herečka Jennifer Coolidge (60) ve filmech Prci, prci, prcičky hrála Stiflerovu mámu Jeanine, která měla...

Johnny Depp trpí poruchou erekce, proto mě penetroval lahví, tvrdí Heardová

Nově zveřejněné dokumenty ze soudního procesu mezi Johnnym Deppem a Amber Heardovou obsahují tvrzení, že slavný...