Разработка беспроводной многоканальной системы передачи больших потоков данных реального времени
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
4802.15.4от 20 до 250 Кбит/сдо 100 мИз таблицы 1 видно, что технология UWB не подходят из-за небольшого радиуса действия, пригодного разве что для домашнего применения. Технологии GPRS, IrDa, ZigBee и UMTS обладают недостаточной пропускной способностью.
Технологии WiMax и LTE (4G) обладают подходящими параметрами, но требуют наличия в сети стационарной точки доступа и разрешительных документов на ее установку, что делает их использование возможным только в зоне покрытия стороннего провайдера, имеющего такую станцию.
Таким образом, можно заключить, что наиболее подходящей технологией для реализации поставленной задачи является технология Wi-Fi.
Основные преимущества:
Подходящий радиус действия и пропускная способность.
Технология использует разрешенную полосу частот.
На рынке представлено достаточное количество доступных по цене точек доступа.
Огромное количество устройств имеет встроенные Wi-Fi модули, что позволяет отладить работу сети, не прибегая к разработке собственной аппаратной базы.
3.2 Технология IEEE 802.11n
В настоящее время технология беспроводной передачи данных Wi-Fi является одной из самых распространенных. Утвержденная 11 сентября 2009 года технология IEEE 802.11n [5*] является логичным развитием ряда уже существующих технологий Wi-Fi - 802.11a, 802.11b и 802.11g.
Оборудование стандарта 802.11n разрешено к применению на территории России в диапазонах 2400-2483.5, 5150-5350 и 5650-5725 МГц [4]
Следует отметить, что заявленная стандартом скорость передачи данных - 150 Мбит/с является скоростью физического уровня. Если же говорить о скорости передачи данных на уровне приложений, то необходимо учитывать различные факторы, такие как:
накладные расходы, связанные с передачей кадров физического, канального, сетевого и транспортного уровней.
Возможные потери данных из-за плохих условий передачи, а следовательно, необходимость повторных посылок пакетов.
Второй фактор зависит от реальных условий передачи данных, и оценить его не зная их практически невозможно. Анализ стандарта IEEE 802.11n показывает, что если учесть только первый фактор, скорость передачи данных на уровне приложений будет равна 84,2 Мбит/с.[5]
Говоря о стандарте IEEE 802.11n, выделим некоторые аспекты, связанные с организацией сети.
Возможные топологии сети:
Технология IEEE 802.11n поддерживает две разных топологии сети:
Соединение типа точка-точка (Ad-hoc).
Звезда - есть выделенный узел сети (точка доступа - Access Point), обеспечивающий работоспособность сети и являющийся приемной станцией для передаваемых данных. Другие абоненты сети - передающие станции.
Технология MIMO
Технология MIMO (Multiple Input Multiple Output)[6] - технология передачи данных с помощью N антенн и их приёма М антеннами, также называемая пространственным мультиплексированием.. Пространственное мультиплексирование может поддерживать линейное увеличение пропускной способности в зависимости от количества антенн на каждой стороне. Опираясь на рисунок 3, принцип работы можно описать следующим образом:
Рис. 3 - Технология MIMO
Существует последовательность байтов для передачи (b1..bn). Передающее устройство разделяет его на подпоследовательности (T1..Tn) для одновременной передачи каждой из N передающих антенн. Сигналы, полученные на принимающих антеннах (R1..Rm) можно описать следующим образом:
Где hij - коэффициент искажения при передаче i-ой антенны j-той.
Эту систему можно переписать в матричном виде
И выразить оттуда матрицу [T] - передаваемые сигналы. После этого принимающее устройство восстанавливает исходную последовательность (b1..bn).
Коэффициенты матрицы [H] определяются по переданной преамбуле - некоторой заранее известной на принимающей стороне последовательности, передаваемой в начале каждого кадра физического уровня для обеспечения синхронизации. Таким образом, используя технологию MIMO в конфигурации 2х2 антенны, можно получить увеличение пропускной способности в 2 раза. Максимальное поддерживаемое стандартом количество антенн - четыре. Но фактически, на рынке не существует Wi-Fi модулей, использующих все четыре антенны.
Используемый диапазон частот
Устройства, поддерживающие стандарт IEEE 802.11n могут работать в двух частотных диапазонах - 2,4 ГГц и 5 ГГц. [5]
Используемая ширина каналов
Оборудование стандарта 802.11n может работать с использованием каналов