Эндрю Уэзеролл - Компьютерные сети. 5-е издание

Совершенно другим подходом является следующий: вообще не распределять частоты. Пусть каждый работает на той частоте, которая ему больше нравится, но следит за мощностью своих передатчиков: она не должна быть такой, чтобы сигналы накладывались друг на друга. В соответствии с этим принципом, было решено выделить несколько частотных диапазонов, называемых ISM(Industrial, Scientific, Medical, то есть промышленные, научные, медицинские). Для работы в этих диапазонах не требуется специальной лицензии. Устройства, открывающие ворота гаража, домашние радиотелефоны, радиоуправляемые игрушки, беспроводные мыши и многие-многие другие устройства работают на ISM. Для уменьшения интерференции между независимыми устройствами им предписывается комиссией FCC ограничивать излучаемую мощность (например, до одного ватта) и применять другие техники распределения сигналов по расширенному спектру. Кроме того, производителям устройств приходится задумываться о том, как избегать конфликтов с радиолокационными устройствами.

Конкретные диапазоны ISM в разных странах свои. Например, в США сетевые устройства могут использовать диапазоны, показанные на рис. 2.11, без получения лицензии FCC. Диапазон 900 МГц использовался для ранних версий устройств, работающих по стандарту 802.11, однако на сегодняшний момент он слишком загружен. Диапазон 2,4 ГГц работает в большинстве стран и применяется для передачи данных по стандартам 802.11b/g и Bluetooth, но подвержен помехам от микроволновых печей и радарных устройств. Часть спектра в районе 5 ГГц включает диапазоны U-NII (Unlicensed National Information Infrastructure, нелицензированная национальная информационная инфраструктура). Они находятся в начальной стадии своего развития, однако быстро завоевывают популярность благодаря широкой полосе пропускания и удобству для сетей 802.11a.

ISM band — диапазон ISM; U-NII bands — диапазоны U-NII. MHz — МГц; GHz — ГГц;

По аналогии с предыдущим изданием желательно добавить слева сверху «Ширина полосы», слева снизу «Частота».

Нелицензированные диапазоны в последнее десятилетие стали чрезвычайно популярными. Возможность свободно использовать спектр частот породила огромное количество инноваций в области беспроводных локальных и частных сетей, в частности дала толчок развитию технологий 802.11 и Bluetooth. Однако для продолжения развития необходимо больше частот. Большим шагом вперед в США стало решение FCC, принятое в 2009 году. Согласно этому решению, разрешено использовать незаполненные пространства вокруг частоты 700 МГц. Незаполненное (или свободное) пространство — это выделенные диапазоны частот, которые локально не используются.

Переход от аналогового к цифровому телевизионному вещанию в США в 2010 году освободил пространство вокруг частоты 700 МГц. Единственная сложность, связанная с этим, заключается в том, что нелицензированные устройства должны уметь распознавать все находящиеся поблизости лицензированные передатчики, включая беспроводные микрофоны, которые обладают преимущественным правом использования данного диапазона частот.

Рис. 2.11. Диапазоны ISM и U-NII, используемые в США беспроводными устройствами

Также суматоха наблюдается вокруг диапазона 60 ГГц. В 2001 году FCC открыла полосу от 57 до 64 ГГц для нелицензированного использования. Это огромная часть спектра, размер которой превышает все прочие диапазоны ISM вместе взятые, поэтому она вполне может справиться с обслуживанием высокоскоростных сетей и такими задачами, как беспроводная пересылка данных телевидения высокой четкости от одного устройства к другому в пределах вашей гостиной. На частоте 60 ГГц радиоволны поглощаются кислородом. Это означает, что сигналы неспособны распространяться далеко и, следовательно, возможна работа только в сетях малого радиуса действия. Высокие частоты (60 ГГц — это чрезвычайно высокая частота, EHF, или «миллиметровый» диапазон, прямо под инфракрасным излучением) первоначально были довольно сложными для освоения производителями оборудования, однако сегодня продукция уже завоевала рынок.

2.3.4. Передача в инфракрасном диапазоне

Инфракрасное излучение без использования кабеля широко применяется для связи на небольших расстояниях. Дистанционные пульты управления для телевизоров, видеомагнитофонов и стереоаппаратуры используют инфракрасное излучение. Они относительно направленные, дешевые и легко устанавливаемые, но имеют один важный недостаток: инфракрасное излучение не проходит сквозь твердые объекты (попробуйте встать между телевизором и пультом). Мы начали с рассмотрения длинных радиоволн и постепенно продвигаемся к видимому свету, и уже инфракрасные волны мало напоминают радиоволны и ведут себя, как свет.

С другой стороны, тот факт, что инфракрасные волны не проходят сквозь стены, является также и положительным. Ведь это означает, что инфракрасная система в одной части здания не будет интерферировать с подобной системой в соседней комнате, — вы, к счастью, не сможете управлять со своего пульта телевизором соседа. Кроме того, это повышает защищенность инфракрасной системы от прослушивания, по сравнению с радиосистемой. По этой причине для использования инфракрасной системы связи не требуется государственная лицензия, в отличие от радиосвязи (кроме диапазонов ISM). Связь в инфракрасном диапазоне применяется в настольных вычислительных системах (например, для связи ноутбуков с принтерами, поддерживающими стандарт IrDA (Infrared Data Association, ассоциация инфракрасной передачи данных)), но все же не играет значимой роли в телекоммуникации.

2.3.5. Связь в видимом диапазоне

Беспроводниковые оптические сигналы или оптические системы в свободном пространстве использовались в течение нескольких веков. Герой американской войны за независимость Пол Ревер (Paul Revere) в 1775 году в Бостоне использовал двоичные оптические сигналы, информируя с колокольни Старой Северной церкви (Old North Church) население о наступлении англичан. Более современным приложением является соединение локальных сетей в двух зданиях при помощи лазеров, установленных на крышах. Оптическая связь с помощью лазера является сугубо однонаправленной, поэтому для двусторонней связи необходимо на каждой стороне установить по лазеру и по фотодетектору. Такая технология позволяет организовать при очень низкой цене связь с очень хорошей пропускной способностью и относительно высокой безопасностью, так как перехватить узкий лазерный луч очень сложно. Кроме того, такая система довольно просто монтируется и, в отличие от микроволновой связи, не требует лицензии FCC (Федеральной комиссии связи США).