Танцуют все
АрхивFlash в переводе с английского означает: вспышка, яркий свет, проблесковый огонь. Dance, соответственно, танец или же линия поведения, игра, действия…
Забавно, но именно с искрового передатчика начиналась история радио. Более того, первые передатчики были импульсными, а значит - широкополосными, и в этом чем-то сродни современным широкополосным системам передачи данных.
Аналогию можно продолжить и дальше: короткими (и чаще всего невидимыми) импульсами света передаются данные в оптических беспроводных системах связи: малая длительность световых посылок позволяет значительно снизить среднюю мощность излучения и удовлетворить санитарным нормам, а узкие лучевые диаграммы направленности служат защитой от перекрестных наводок и взаимного влияния различных систем. В результате оптические линии передачи данных, как правило, не требуют лицензирования.
А на заре радиосвязи под вопрос ставилась одновременная работа даже всего лишь двух передатчиков. Задача была решена с изобретением колебательных частотно-селективных контуров, и вся последующая история радио была тесно связана с дефицитом частотных ресурсов. В стремлении передавать в единицу времени как можно больше информации, поджимаемое снизу существующими службами, человечество упорно раздвигало границы доступного ему частотного диапазона, осваивая все более короткие волны. В результате на настоящее время практически весь доступный радиочастотный спектр поделен между многочисленными радиостанциями, операторами и прочими пользователями. От лицензирования свободны лишь немногочисленные его участки, отведенные под промышленные, медицинские цели и на потеху радиолюбителям. А сам спектр, ресурс практически неисчерпаемый (по крайней мере, во времени), стал предметом аукционных торгов и одним из существенных источников пополнения государственных бюджетов. Подробнее об этом и политике США в области лицензирования можно прочесть в статье Игоря Гордиенко.
В то же время уход в сантиметровые и миллиметровые диапазоны длин волн позволил по-новому взглянуть на антенное строительство: угловая ширина диаграммы направленности, как известно, определяется соотношением длины излучаемой волны и диаметра антенны. В результате, даже небольшие размеры антенны позволяют реализовать достаточно узкие диаграммы направленности, а прогресс в области электроники привел к появлению так называемых разумных (smart) антенн. Электроника в таких антеннах либо просто переключает лучи диаграммы направленности, стремясь обеспечить максимальный уровень сигнала от абонента, либо, в наиболее продвинутых устройствах, адаптивно настраивает всю антенну (устанавливая необходимые задержки и коэффициенты ослабления для сигналов с ее элементов), оперативно, в зависимости от шумовой обстановки, формируя нули и максимумы ее диаграммы направленности.
Прогресс в области электроники и теории обработки сигналов привел к появлению и внедрению на практике алгоритмов коррекции ошибок и широкополосных методов модуляции. Здесь показателен следующий пример: для передачи традиционного аналогового телевизионного сигнала требуется соотношение сигнал/шум около 50 дБ - мощность сигнала должна в 100 тысяч раз превышать мощность помехи. Цифровые CDMA-системы способны в той же полосе передавать поток в 2 Мбит/с (один телевизионный сигнал) при отрицательных соотношениях сигнал/шум, когда уровень помехи выше уровня сигнала. Комментарии, как говорится, излишни.
В основе CDMA лежит хорошо известный метод корреляционного приема. Входной сигнал в такой системе искусственно умножается на специально подобранную последовательность нулей и единиц длиной N бит и, фактически, передается N раз. На приемнике он умножается на эту же последовательность и накапливается в сумматоре. Ясно, что если задержка в цепи неизвестна, то потребуется, по крайней мере, N умножителей, N сумматоров и линия задержки. Если же и передатчик, и приемник предварительно синхронизированы, то после вхождения в синхронизм на каждый приемный канал в идеале потребуется ровно по одному умножителю и сумматору. Кстати, для каждого N можно подобрать примерно N ортогональных последовательностей и организовать таким образом N независимых каналов. Ясно, что чем больше N, тем больше выигрыш по соотношению сигнал/шум (до определенных пределов, так называемых систематических ошибок). И сложнее вычислительная задача (которую для простоты изложения мы постарались максимально упростить).
Тем не менее, системы CDMA получают сейчас все более широкое распространение в мобильной телефонии, кабельных и беспроводных модемах (www.sirius.be).
Описанные технологические достижения вкупе c микро- и макросотами и методами Space Division Multiple Access позволяют значительно повысить эффективность использования спектра. Вдобавок, по мнению Поля Бэрэна (Paul Baran), одного из отцов Интернета, большая часть спектра пустует большую часть времени, и интеллектуальные сетевые устройства могли бы оперативно анализировать текущую обстановку и оперативно принимать решение об отправке пакетов наиболее оптимальным способом, отчасти снимая ограничения, обусловленные лицензированием (www.forbes.com/asap/97/0602/106.htm).
Теряет былую остроту и вопрос об используемых стандартах передачи данных - об этом говорит и выпущенный компанией Ericsson мультисистемный мобильный телефон, и то простое соображение, что все большую часть операций по обработке сигнала берут на себя универсальные сигнальные процессоры и FPGA, перепрограммировать которые на лету не представляет особого труда.
Стационарная беспроводная связь (31% которой в мире приходится на DECT) уже сейчас представляет реальную ценовую альтернативу традиционной проводной, вдобавок, цены на WLL имеют тенденцию к понижению, а на медь - к росту. А стоимость разговора по мобильному телефону в Риме, в зависимости от времени суток, может оказаться ниже, чем по традиционному, проводному телефону.
Согласно оценкам Allied Business Intelligence, оборот рынка телекоммуникаций составит в этом году 903 млрд. долларов. 213 миллиардов из этой суммы пойдет на оборудование, в том числе в секторе беспроводной связи - 48 миллиардов. Четвертая часть телефонов уже сейчас обходится без проводов, а в начале следующего века, согласно прогнозам, цифры должны сравняться.
Темпы роста беспроводных телекоммуникаций в девять раз опережают традиционные проводные. Другим, столь же быстро растущим сектором рынка, является Интернет, и 1998 год, судя по всему, пройдет под знаком интеграции: мобильные средства связи все шире будут использоваться для предоставления доступа в Интернет. Тем более что все необходимые технологии уже готовы. В нашей же стране мобильные телефоны и пейджеры становятся предметом роскоши и, как таковые, обкладываются дополнительным налогом. Очередь за Интернетом?
Заинтересованный читатель может найти множество дополнительной информации по теме номера на сайте www.telecomresearch.com. Пишите: gbash@computerra.ru
