tvitel Frekvenciaugrásos szórt spektrumú átvitel (FHSS) átviteli megoldások Mihalik GáspG Szórt spektrum (FHSS, DSSS) Ortogonális Frekvenciaosztásos

Átírás

1 Rádiófrekvenciás átvitel Vezeték k nélkn lküli li adatátvitel tvitel Mihalik GáspG spár Keskeny frekvenciasávú (sok watt / Hz) f f Széles frekvenciasávú <<1 Frekvenciaugrásos szórt spektrumú átvitel (FHSS) Frekvenciaugrásos szórt spektrumú átvitel (FHSS) Hedy Lamarr További széles sávús átviteli megoldások Szórt spektrum (FHSS, DSSS) Ortogonális Frekvenciaosztásos sos Multiplexelés (OFDM) Ultraszéless lessávú Moduláci ció (UWB) Rádiófrekvenciás átvitel Miért rádiófrekvencia? Egyszerően en elıáll llíthatók Nagy távolst volságokra jutnak el Könnyen áthatolnak az épületek falain Minden irányban terjednek ezért nem kell fizikailag precízen illeszteni a vevıt és az adót t (1970 GM - Ohio) 1

2 Rádióhullámok tulajdonságainak frekvenciafügg ggése Alacsony fr.-án: áthatolnak minden akadályon, az adótól l távolodva t a teljesítm tményük k gyorsan csökken Nagy fr.-án: : egyenes vonal mentén n terjednek, visszaverıdnek a tárgyakrt rgyakról Mikrohullámú átvitel 100 MHz felett a hullámok szinte teljesen egyenes vonalban terjednek Jól fókuszálhatók! Jó jel/zaj viszony Egymás mellett elhelyezett adók interferencia nélkül kommunikálhatnak Megoldandó problémák Az egyenes vonalban való terjedés s miatt probléma (adótornyok távolst volsága: 100m magas, 80 km táv.) t A hullámok egy része r megtörik az alacsonyabb légrl grétegekben (késıbb érnek célba többutas jelgyengülés) Az elhalkulás s függ f az idıjárást stól és s a frekvenciától: 4 GHz fölött a víz v z elnyeli a sugarakat Mikrohullám m használata Nagytávols volságú távbeszélırendszerekben Mobiltelefon-hálózatokban Televízi ziós s mősorszm sorszórásbansban Stb. Nem kell útvonal Nem túl t l drága Frekvenciahiány! Elektromágneses spektrum politikai vonatkozásai Mivel sokan akarják k használni informáci ció tovább bbításra, szabályozni kell A világon jój lenne egységes gesíteni: ITU-R (International Telecommunication Union - Radiocommunication) ) egyik ügynöksége csinálja a WARC javaslataik nem kötelezık Milyen szép p is lenne a világon mindenhol mőködım készülékek. Szolgáltat ltatók k közötti k szétoszt tosztás Mikor megvan, hogy melyik sávot s mire, felmerül l a KI kérdése Stratégi giák: 1. Széps pségverseny 2. Sorsolás 3. Árverezés 2

3 A nem szabályoz lyozás Mindenkit hagynak úgy adni, ahogy akar, de korlátozz tozzák k a teljesítm tményt ISM-sávok (Industrial, Scientific, Medical) 900 MHz: : legjobban mőködik, m de zsúfolt, és s nem mindenhol elérhet rhetı 2,4 GHz: : szinte mindenhol elérhet rhetı,, de a mikrohullámú sütık és s a radarállom llomások interferenciát t okoznak 5,7 GHz: új, drága Infravörös és s milliméteres hullámú átvitel Televízi ziók HIFI berendezések videomagnók Jól l irány nyítható Olcsó Könnyen elıáll llítható Nincs interferencia távirányítóiban Rövid távolst volságú hálózatok (pl. Laptop - nyomtató) Pont-pont kapcsolatoknál Látható fényhullámú átvitel Paul Revere már r a XVIII. században zadban küldött bináris jeleket az Old North Church tornyából l Bostonban Mai alkalmazások - lézer Viszonylag rövidr Nagy sávszs vszélesség Nehéz z irány nyíthatóság Kommunikáci ciós s mőholdakm as években: fémborf mborítású meteorológiai léggl ggömbök Nem sokkal késıbb k az amerikai haditengerészet felfedezte, hogy van egy állandó gömb Mőholdak Mőholdak Tulajdonképpen hatalmas mikrohullámú jelismétl tlık Van rajtuk több t transzponder Nyaláb: széles vagy keskeny Hajlított csı 3

4 Mőholdak típusait Geoszinkron mőholdak 1945-ben Arthur C. Clarke számításai sai ~35800 km-es magasságban gban keringı mőhold a FöldrF ldrıl l nézve n mozdulatlan Röppályákkal, napelemekkel, rádiófrekvenciákkal, kkal, kilövési eljárással A nagy energiaigényő, törékeny vákuumcsövek miatt lehetetlen Science-fiction Megvalósításuk suk a gyakorlatban december 16: megépített tették k az elsı tranzisztort júliusban j fellıtt tték k az elsı kommunikáci ciós s mőholdat: m a Telstart 2 foknál l kisebb távolst volságot nem lehet tartani a GEO mőholdak m között: k 180 ilyen mőhold lehet az egyenlítı körül Az ITU osztja ki a pályák (orbit) egyes állásait (slot) politikai vonzatok Pályakorrekció Az égitestek gravitáci ciós s mezeje elmozdíthatja pályp lyájukról l a mőholdakatm Ezt rakétahajt tahajtómővekkel ellensúlyozz lyozzák: pozicionálás Mikor az üzemanyag elfogy (kb. 10 év) instabillá válik a mőhold: m kikapcsolják Belép p a légtl gtérbe és s vagy elég, vagy a felszínre esik Frekvenciasávok vok Interferencia a földi f adásokkal ITU szabályozza Alkalmazás Egy mőholdon m kb. 40 transzponder van (statikus, dinamikus sávhozzs vhozzárendelés), ma már m r van némi n feldolgozási képessk pességük Transzponderek mőködése: frekvenciaosztásos sos és s idıoszt osztásos sos multiplexelés Mőhold nyalábok: lábnyom l (footprint( footprint), pontnyalábok (spot beam) 4

5 VSAT rendszer Very Small Aperture Terminal nagyon kis nyílássz sszögő terminál A legtöbb rendszerben a mikroállom llomások nem képesek egymással közvetlenül l kommunikálni a kis teljesítm tmény miatt VSAT alkalmazás A Föld F népessn pességének nagyjából l a fele több mint egy órányi távolst volságra lakik a legközelebbi telefontól Ezekre a helyekre telefonkábelt kihúzni nagyon költsk ltséges volna Megoldás: napelemes, 1m átmérıjő VSAT antenna Hátrány: késleltetés (GEO mőholdaknál ~270 ms, hubos VSAT rendszerekben ~540 ms) Mőholdas rendszerek tulajdonságai Késleltetés Adatszórás s (titkosítás) s) Az üzenet átviteli költsk ltsége nem függ f a távolságtól Kiváló hibaarány Azonnali telepíthet thetıség MEO mőholdakm Medium Earth Orbit (közepes röppr ppályás mőholdak) ~6 óránként nt megkerülik a FöldetF Mőholdkövetés! Kisebb lábnyom, l kisebb késleltetk sleltetés, s, kisebb adóteljes teljesítmény Nem használj lják k telekommunikáci ciós s célokrac A GPS rendszer (General Positioning System) 24 db, kb km magasan keringı MEO mőhold LEO mőholdakm Low Earth Orbit (alacsony röppr ppályás) mőholdak Gyors mozgásúak: egy teljes rendszerhez sok kell Az adó állomások teljesítm tménye még m kisebb lehet, kisebb a késleltetk sleltetés s is Iridium 1990-ben a Motorola 77 LEO mőhold m fellövésére kért engedélyt az FCC-tıl (Federal Communication Comission) A 77. elem az Iridium ez lett a project neve (késıbb a tervet felülvizsg lvizsgálták: csak 66 mőhold is elegendı 66. elem a Diszprózium zium) Amint egy mőhold m eltőnik a felhasználó látóterébıl, megjelenik egy másikm 5

6 Iridium (folyt.) ben fellı fellıtté tték a mő mőholdakat Nem volt nagy kereslet a mő mőholdas telefonokra a mobiltelefonok ebben az idı idıben futottak fel ben tö tönkrement a cé cég 25 millió ó $ é rt megvette egy befektetı milli befektetı az 5 milliá á rdnyi eszkö ö zt milli eszk ben újra indult a szolgá szolgáltatá ltatás Iridium feladatai Hanghí Hanghívás, fax, szemé személyi hí hívó, adatszolgá adatszolgáltatá ltatás, navigá navigáció ció A vilá világon bá bárhol(!) ké képes legyen az elı elıfizetı fizetı kis ké késlelteté sleltetéssel telefonbeszé telefonbeszélgeté lgetés lebonyolí lebonyolítására A beszé beszélgeté lgetés dí díja a hí hívás tá távolsá volságától teljesen fü független ( ( Mőködés A mő mőholdak 750 km magasan keringenek, kö kör alakú alakú, sarki rö röppá ppályá lyákon 32 szé szélessé lességi fokonké fokonként 6 lá láncba rendezı rendezıdve Mőholdanké holdanként 48 cella (pontnyalá (pontnyaláb), és 3840 csatorna Globalstar Teledesic InternetInternet-felhaszná felhasználóknak szá szántá nták ben alapí alapítottá tották a cé céget Az akkori telefonos kapcsolatok nagyon lassú lassúak voltak Olyan VSAT rendszert akartak, ami megkerü megkerüli az összes telefontá telefontársasá rsaságot 100 Mb/s Mb/s feltö feltölté ltési, 720 Mb/s Mb/s letö letölté ltési sebessé sebesség volt a cé cél Az Iridium alternatí alternatív megoldá megoldása 48 LEO mő mőhold Hajlí Hajlított csı csı módszer a bonyolult dolgokat a fö földö ldön tartja A nagy fö földi antenná antennák miatt a telefonok teljesí teljesítmé tménye csö csökkenthetı kkenthetı ( ( Teledesic (folyt.) Eredetileg 840 db, 700 kmkm-en keringı keringı LEO mőholdat akartak Ez ké késıbb 1400 kmkm-en, 288 dbdb-ra csö csökkent Megint ké késıbb 30 db, nagyobb lá lábnyomú bnyomú mőhold Az őrben tö törté rténı csomagkapcsolá csomagkapcsolásra terveztek A felhaszná felhasználók dinamikusan igé igénylik a sávszé vszélessé lességet kb. 50 ms alatt Az Iridium és a Globalstar kereskedelmi sikertelensé sikertelensége miatt októ október 11-én leá leállí llítottá tották a projektet 6

7 Mőholdak és s fényvezetf nyvezetı kábelek összehasonlításasa Az 1980-as évek elejéig mőholdak: m addig a telefonhálózat keveset változottv 1984-ben Amerikában, majd Európában piaci verseny ADSL, távolst volsági hívások h árának csökkent kkentése A földi, fényvezetıszálas kapcsolatoké a jövı? Néhány mőholdas m alkalmazás Széless lessávú adatátvitel tvitel (fényvezet nyvezetı szálakon idı-,, frekvencia multiplexelés) Mobil kommunikáci ció ott is, ahol nincs cella alapú összeköttetés Adatszórási si képessk pesség Indonézia (13677 sziget kábel?!) A vezetékekhez szüks kséges engedélyek beszerzése se nehéz, vagy drága Gyors üzembe állítás Összefoglalás Széless lessávú,, keskenysávú rádiófr. fr.-s átvitel Frekvenciugrásos sos, Közvetlen sorozat Rádiófr. fr.-ás átvitel jellemzıi Rádióhullámok viselkedése (LF, HF); többutas jelgyengülés, ISM sávoks Mikrohullámú adatátvitel tvitel - jellemzık Infravörös és s láthatl tható tartomány Mőholdak típusai t alkalmazásuk - példák Köszönöm m a figyelmet! 7