1 / 23

Brezžične tehnologije in promet

Brezžične tehnologije in promet. F. Dimc (izseki predavanja A. Šterna, UL LTFE) 5. junij 2013. Frekvenčni spekter. Wikipedia commons. Poglejte si simulacijo na INIS, 2013. Zgodovina brezžičnih prenosov. Prvi enostavni prenosi so bili brezžični ogenj in dim na velike razdalje

ermin
Download Presentation

Brezžične tehnologije in promet

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Brezžične tehnologije in promet F. Dimc (izseki predavanja A. Šterna, UL LTFE) 5. junij 2013

  2. Frekvenčni spekter Wikipedia commons Poglejte si simulacijo na INIS, 2013

  3. Zgodovina brezžičnih prenosov Prvi enostavni prenosi so bili brezžični • ogenj in dim na velike razdalje • bobni, kriki na manjše razdalje • ogledala, zastave v vidni razdalji • kurirska pošta v dosegu ljudi, živali Doba elektrotehnike in telekomunikacij • 1800: izum prve Zn-Cu baterije (Alessandro Volta) • 1837: uporaba telegrafa (Samuel Morse) • 1873: razvoj tehničnih osnov radia (Maxwell, Hertz, Tesla, Marconi, Armstrong .. naštej izumitelje radia in povem ti odkod si..) • 1894: prva radijska komunikacija na > 100m • 1906: prva oddaja AM radia (Fessenden) • 1991: prvi sistemi GSM v Evropi (Finska) po A. Štern, 2012

  4. Zmogljivost prenosnega kanala Kdaj prenesemo več podatkov? Kdaj imamo večjo rumeno kocko? • če prenašamo dlje časa na širšem pasu in z večjo močjo Kako več uporabnikov navidezno hkrati prenaša podatke? • FDMA - frekvenčni sodostop (Frequency Division Multiple Access) • TDMA - časovni sodostop (Time Division Multiple Access) • CDMA - kodni sodostop (Code Division Multiple Access) po A. Štern, 2012

  5. Sistemi brezžičnih zvez po A. Štern, 2012

  6. WGAN Stacionarni in mobilni domet: nekaj 1000 km Različne hitrosti: kbit/s do nekaj 10 Mbit/s Pokrivanje s sateliti LEO, MEO in GEO BGAN Broadband Global Area Networks Stacionarni domet: do 100 km, tip. 30 km Hitrost: do 72.6 Mbit/s, tip. 18 Mbit/s Kognitivni radio pri izrabi TV kanalov Operatersko okolje WRAN IEEE 802.22 Wireless Regional Area Networks WWAN Mobilni domet: do 35 km, tip. 5 km Hitrost: do 21.6 Mbit/s HSPA+ Celično globalno pokrivanje Operatersko okolje IEEE 802.20 Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) 3GPP, 3GPP2 GSM, UMTS, HSxPA, HSPA+, LTE, LTE-Advanced WMAN Stacionarni in mobilni domet: do 50 km, tip. 5 km Hitrost: 5 - 75 Mbit/s Operatersko okolje IEEE 802.16 Wireless MAN MMDS, LMDS ETSI HIPERMAN & HIPERACCESS WLAN Nomadsko: do 500 m Hitrost: do 150 (600) Mbit/s Lokalno pokrivanje Brezplačna uporaba IEEE 802.11 Wireless LAN ETSI HIPERLAN WPAN Nomadsko: do 50m Hitrost: do 1 Mbit/s, (do 1 Gbit/s) Osebno pokrivanje, brezplačno ZigBee UWB IEEE 802.15 Bluetooth WBAN Bližina telesa: do 10 cm aktivni RFID: do 50 m Hitrost: do 424 kbit/s RFID NFC A. Štern, 2012 Brezžične tehnologije

  7. RFID • Pasivni (em val čitalnika, kateremu približamo priponko, inducira napetost v dolgi anteni priponke, kar vzbudi dejavnost čipa) • manjše razdalje: LF, HF na cca. 1m, UHF do 10m • čitalniki na ključnih mestih: vrata, izhod od blagajne v trgovini, ključavnica avtomobila, avtomat za pijače • Aktivni (baterija) • do nekaj 10 m • večje hitrosti prenosa podatkov, • (mikrovalovna izvedba) cestninjenja, stanje zalog, inventarja, gibljivost zaposlenih v nadzorovanih območjih • RFID in NFC (komunikacije v bližnjem polju – čitalnik in priponka sta nekaj valovnih dolžin ( = c/f) narazen) • skupaj omogočata večje hitrosti prenosa (do 424 kbit/s), nove storitve (vstopnice, plačila, vizitke)

  8. Data exchange Dimc, Pečar, .., Valič, 2013, AN EVALUATION OF BUS PRIORITY PILOT APPLICATION FOR EFFICIENT BUS SERVICE IN LJUBLJANA Rešitev z zig-bee v prometu

  9. Izzivi brezžičnosti • Brezžičnost • Za komunikacijo ni treba žic, optičnih vlaken, uporablja pa se radijski oz. optični spekter ali ultrazvok s fiksno ter nomadsko oz. mobilno uporabo • Pozorni moramo biti na: • domet komunikacije • zasedenost povezav • motnje pri prenosu • hitrost prenosa podatkov • varnost komunikacije • opremo za komunikacije • razpoložljivo energijo • ceno za zasedanje spektra

  10. Izvor-ponor informacij Električni tok Radijski signal IZVOR INFORMACIJE IZVORNI KODIRNIK KANALSKI KODIRNIK MODULATOR PRENOSNI KANAL Govor, glasba, slike, video, podatki WAV, MP3, JPEG, DivX, ZIP robustnost, redundanca, priprava na lastnosti prenosnega kanal AM/FM, QPSK, QAM64, kHz, MHz, GHz izgube, lom, uklon, presih, presluh, šum, interferenca PONOR INFORMACIJE PONORNI DEKODER KANALSKI DEKODER DE- MODULATOR po A. Štern, 2012

  11. Konstelacijski diagram 16QAM šum Digitalne modulacije c(t) = C cos (ωct + φc) • nQAM kvadraturne amplitudne modulacije • spreminjanje dveh parametrov: amplitude in faze • konstelacijski diagram - prikaz simbolov • vsak simbol pri nQAM nosi k bitov • pri 16QAM nosi vsak simbol log2n=k=4 bite • 2 bita določata amplitudo, 2 pa fazo • vpliv šuma • šum premika lokacije simbolov v naključni smeri • pri dani moči se posamezni simboli naključno približujejo • mejne hitrosti • moč pada s kvadratom razdalje • razdalje med simboli se hitro bližajo • pri istem šumu enkrat simboli trčijo • omejitev višjih redov modulacije z razpoložljivo močjo • hitrejši prenos -> bližje anteni moč po A. Štern, 2012

  12. Klic v tujino Gateway Mobile Switching Centre Home Location Register Base Station Controller Kaj se zgodi, če iz Slovenije kličemo slovenskega naročnika, ki gostuje v tujini: • klicatelj v Sloveniji zavrti telefonsko številko mobilnika • pri domačem operaterju mobilnika se preveri stanje uporabnika (HLR) • uporabnik je doma, v domačem omrežju • uporabnik se nahaja v tujini, prijavljen je v omrežju tujega operaterja • uporabnik ima izklopljen telefon • klic se preusmeri v tujino • tuj operater • preveri, na katerem območju celic se uporabnik nahaja • sproži klic na skupino celic • naročnik v tujini • se odzove na klic • plača gostovanje po A. Štern, 2012

  13. Celičnost mobilne telefonije • Operater GSM ima na voljo omejeno število prenosnih kanalov (frekvenc) • V sosednjih celicah se ne pojavijo iste frekvence • Šestkotniki (en osrednji in 6 okoli) tvorijo celico, vsaki celici pripada 1/7 vseh frekvenc • na eni frekvenci ( f1) poteka • 8 časovnih rezin uporabnikov in signalizacija • TDMA sodostop V zvočnikh ob prehodu med celicami zaslišimo motnjo s frekvenco 1 / 4,615 ms = 216,6 Hz po A. Štern, 2012

  14. Prenos govora in podatkov • Stopnje pred oddajo • govor (pretvorimo v digitalni zapis, kodiramo), podatke (z modemi prilagodimo na ustrezne napetostne nivoje) • kanalsko kodiranje (razporeditev po možnih kanalih) • šifriranje (tudi za varnost, zanesljivost prenosa) • moduliranje (vključitev visoke frekvence nosilnega signala) • Brezžično prenašamo modulirane signale po A. Štern, 2012

  15. Komuniciranje in navigiranje s pomočjo satelitov • Pokrivanje območij s satelitskimi signali • dopolnjevanje obstoječe prizemne komunikacijske infrastrukture • pomemben člen pri optimizaciji povezljivosti “kjerkoli, kadarkoli” v omrežjih 4G • pomembna vloga na območjih brez prizemne infrastrukture • morja in oceani, puščave, gore • postavitev visokih “baznih postaj” oz. “letečih ur” • bolj vertikalno pokrivanje ozemlja s signalom • dosegljivost tudi v dolinah in soteskah

  16. Inmarsat • International Maritime Satellite Organization • začetek zagotavljanja komunikacijskih storitev pomorščakom leta 1982 • zagotavlja komercialne storitve in javno brezplačno pomoč v sili • GMDSS - Global Maritime Distress Safety System - prioritetna komunikacija v sili • EPIRB - Emergency Position Indicating Radio Beacon • Vrste storitev • govorne storitve • sporočilne storitve SMS/faks • videotelefonija • podatkovne storitve različnih tipov • 600-9600 bit/s - telemetrija • 64kbit/s - vodovni prenos (CS) • 492 kbit/s - paketni prenos (PS) po A. Štern 2012

  17. Pokrivanje Inmarsat • Sateliti v geosinhroni tirnici na 35,786 km • 3 generacije satelitov I-2, I-3 in I-4 (skupaj 10 SAT) • generacija 2 (2 SAT) se izteka po 20 letih • generacija 3 (5 SAT) zagotavlja osnovne storitve • generacija 4 (3 SAT) zagotavlja storitve IP BGAN po A. Štern 2012

  18. Iridium • Prvi poskus zagotavljanja globalne satelitske telefonije 1998 • začetni neuspeh - odmevna zgodba o nezrelosti uporabniškega trga • razlogi: cena storitev in opreme, velikost terminalov, primerjava z GSM • leta 2001 ponovno oživetje projekta s kapitalom 6 mrd. $ • današnje tržišče obsega 523.000 uporabnikov po celem svetu (dec. 11) • Vrste storitev • govorne in podatkovne storitve • govorni kodeki od 2.2 do 3.8 kbit/s • omogočen prenos IP do 10 kbit/s • dosežena latenca 1800 ms • sporočilne in enosmerne paging storitve • pošiljanje SBD (Short Burst Data) • sporočila <2 kB s časom prenosa od 6 do 22 sekund po A. Štern 2012

  19. Thuraya • Pokriva zgolj določene regije z 2 GEO satelitoma • osrednja in južna Evropa, srednji Vzhod, S Afrika, del Azije in Avstralije • uporaba 200 ločenih nastavljivih antenskih snopov (angl. spot beam) • Vrste storitev • govorne storitve • prenos kratkih sporočil SMS • prenos podatkov • 9,6 kbit/s za podatke in faks • 60/15 kbit/s DL/UL za GmPRS podatke • 444 kbit/s z uporabo prenosnih terminalov • podpora GPS na vseh terminalih • podpora več storitvam: govorni predal, WAP, “Prayer service” • klici v sili z natančnim sporočanjem lokacije

  20. Prednosti in slabosti sat. komunikacij • Prednosti • pokrivanje zelo velikih geografskih območij • premoščanje nepokritih področij • cenovna politika neodvisna od razdalje oz. lokacije klica • možnost sprejema broadcast sporočil • kopica možnih storitev s področja zaščite in reševanja • Slabosti • veliki stroški vzpostavitve sistema • motnje v komunikaciji in zakasnitve • zasedenost frekvenc in tirnic • v večini potrebna vidnost prostega neba • slaba razpoložljivost terminalne opreme • in dostopa do tehnologije po A. Štern 2012

  21. Satelitsko zaznavanje na daljavo • Spremljanje prometa s sateliti (Air- and space borne remote sensing systems for traffic data collection -European contributions) • Spremljanje ladijskega prometa (satelitski AIS), satelitski nadzor nad izlitji • Projekt Aquarius slanost svetovnih morij

More Related