Олимпиада "Наноэлектроника"
Неофициальный сайт

Меню сайта
Категории раздела
Наш опрос
Оценка сайта нано-е.рф
Всего ответов: 57
Статистика

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0
Главная » Статьи » Сети (МИФИ) » Домашние задания (по сетям МИФИ)

Технологии UWB и C-UWB
Министерство образования и науки Российской Федерации

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЯДЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИФИ»

ОТЧЕТ
О ВЫПОЛНЕНИИ ДОМАШНЕГО ЗАДАНИЯ № 1

Домашнее задание по курсу «Сети компьютеров»

по теме:
«Технология UWB и C-UWB»


Выполнил: гр. А9-09 Н.О. Сарычева

Преподаватель: доц. В. А. Лапшинский
28.10.2012

Содержание
Введение
1. Аннотация
2. Краткое описание технологий
3. Применение
4. История развития
5. Помехозащищенность
Заключение
Список используемой литературы

Введение


Беспроводные технологии не только стремительно отвоевывают нишу локальных сетей, но и постепенно начинают использоваться в беспроводных офисах, когда все периферийные устройства (принтер, сканер, внешний жесткий диск, цифровая камера, проектор) подключаются к компьютеру беспроводным способом. Для устройств бытовой электроники необходим высокоскоростной беспроводной интерфейс, однако использование таких беспроводных технологий, как Bluetooth или протоколы семейства 802.11, имеет ряд ограничений. Основной недостаток этих протоколов заключается в их сравнительно небольшой полосе пропускания. Поэтому в тех случаях, когда речь идет о приложениях, которым требуется высокая скорость передачи, например при передаче мультимедийного контента, использование данных беспроводных технологий ограничено пропускной способностью канала связи.
Альтернативной технологией беспроводного доступа, обеспечивающей обмен данными по радиоканалу между бытовыми электронными устройствами, периферийными устройствами ПК и мобильными устройствами на небольших расстояниях с очень высокой скоростью и малыми затратами энергии, является сверхширокополосная технология Ultra WideBand (UWB).

Аннотация

В этой статье будут рассмотрены технологиии UWB и C-UWB и их применения.

Краткое описание технологий

UWB

UWB получила свое название «сверхширокополосная связь» из-за того, что в этом стандарте для связи используется самый широкий из распространенных сегодня технологий диапазон частот. Федеральная комиссия по связи (Federal Communications Commission’s, FCC) определяет UWB-сигнал как любой сигнал в спектральном диапазоне от 3,1 до 10,6 ГГц, имеющий ширину спектра более 500 МГц. Отметим, что в спектральном диапазоне от 3,1 до 10,6 ГГц (ширина диапазона 7,5 ГГц) спектральная плотность мощности UWB-сигнала ограничена значением –41,5 дБм/МГц (рис. 2), то есть этот сигнал очень слабый и фактически сливается с уровнем шума, вследствие чего UWB-сигналы не требуют лицензирования (Рис.1).
Отчасти столь долгий срок (четыре года) на создание первых спецификаций технологии объясняется тем, что эти частоты используются военными и гражданскими радами. После долгих споров разработчикам все-таки удалось убедить органы государственного контроля в том, что широкополосная беспроводная связь в этом диапазоне на небольших расстояниях (заявленная дистанция связи с пропускной способностью до 110 Мбит/с. не превышает 10 м) никак не влияет на работу радаров. На фоне мощного излучения радаров сигнал от UWB-устройств будет выглядеть как инфузория-туфелька рядом со слоном.

Рис.1 Диапазон частот UWB

C-UWB
В традиционных широкополосных системах для расширения спектра используется модуляция амплитуды, фазы или частоты, либо и того, и другого, и третьего, вместе взятых. В технологии C-UWB передача информации основана на модуляции мощности сложного шумового сигнала и переходе к его некогерентной (энергетической) обработке. Это позволяет избавиться от промежуточных частот и гетерогенирования, прецизионных фильтров, кварцевых генераторов, прецизионной автоподстройки частоты и т.п. – т.е. от всех тех элементов, которые весьма трудно интегрировать на кристалле.

Применение



Рис.2 Области применения UWB

За счет широкого радиочастотного диапазона технология UWB позволяет передавать по беспроводному каналу на небольшие расстояния (например, в пределах дома или небольшого офиса) значительно большие объемы данных и за меньшее время, чем традиционные беспроводные технологии. В сочетании с малым энергопотреблением и импульсным характером передачи данных это позволяет достигать высокой скорости передачи данных без помех со стороны оборудования других применяющихся сегодня беспроводных стандартов, таких как Wi-Fi, WiMAX и стандарты сотовой связи.
По задумке, эта технология и связанные с ней подстандарты обеспечат использование высокоскоростных беспроводных соединений между различными устройствами в быту и офисе (Рис.2). Новые стандарты разрабатываются для беспроводных персональных сетей (WPAN) и предназначены для передачи изображения, звука и других данных по высокоскоростным широкополосным соединениям. Вот лишь краткий список бытовой электроники, в которой применяются технология UWB (Рис.3):
• Развлекательные домашние центры на базе ПК
• Цифровые видеокамеры
• Цифровые фотокамеры
• HDTV телевизоры
• Внешние пишущие приводы DVD-RW/CD-RW
• Внешние накопители (HDD)
• Игровые приставки
• MP3 плееры
• ТВ-приставки
• PDA
• Мобильные телефоны и коммуникаторы
• Карманные видео плееры (Personal Video Player, PVP)
• Карманные видеомагнитофоны (Personal Video Recorder, PVR)
• Принтеры
• Сканеры
• Цифровые проекторы
• Наушники и колонки


Рис.3 Устройства, применяющие UWB


История развития


Исследования в области сверхширокополосной радиосвязи начались ещё в 1940 году, а с 1960 по 1990 годы эта технология использовалась военными в радарах, передаче изображений и высокозащищённых скрытых коммуникационных системах. Долгое время разработки финансировались правительством США и эти технологии оставались секретными, пока информация не была опубликована для всеобщего доступа в 1994 году. С этого времени технология получила коммерческое развитие благодаря следующим разработкам:
1. Федеральная комиссия по коммуникациям США (FCC — Federal Communications Commission) 14 февраля 2002 года дала ограниченное разрешение на использование сверхширокополосного оборудования. Это положило начало процессу коммерциализации технологии UWB на безлицензионной основе для трёх различных категорий устройств: систем передачи изображений, передвижных радиолокационных станций и коммуникационных и измерительных систем (которые на данный момент и развиваются наиболее быстрыми темпами). Эти нормативы для обеспечения, не требующего получения лицензии функционирования устройств были позже (13 февраля 2003 года) пересмотрены комиссией FCC с незначительными расширениями.

2. Движущей силой, подталкивающей развитие принципиально новой технологии сверхширокополосной связи, послужил тот факт, что достижения в области кремниевой технологии постепенно начали подходить к своему практическому пределу и встал вопрос поиска принципиально новых решений, которые позволили бы открыть новый потенциал для дальнейшего роста. Вторым решающим фактором стал бурный рост мирового рынка беспроводных решений, требующих все большой надёжности и пропускной способности от беспроводных информационных каналов связи.

Помехозащищенность


UWB
Необходимо помнить, что UWB представляет собой радиочастотную технологию и поэтому, если она разработана не должным образом, без соблюдения соответствующих правил, то, как и любая РЧ-технология, может создавать помехи существующим системам. Кроме того, имеет место несколько способов генерации UWB-излучения. Некоторые из этих способов более расположены к генерированию побочных излучений от воздействия помех, некоторые — менее.
Например, системы UWB, которые используют импульсное возбуждение антенны, вырабатывают энергию, в которой реальное расширение частотного спектра значительно больше, чем расчетный рабочий диапазон частот антенны. Для расчетного диапазона частот можно выбрать ширину КСВН, то есть полосу частот, для которой КСВН меньше некоторого числа, скажем, 2:1; либо ширину полосы излучения, которая представляет частоту, при которой основной лепесток диаграммы направленности антенны остается в некоторых пределах, скажем, в районе 3 дБ от максимального значения. К сожалению, очень трудно в жестких пределах контролировать ширину полосы пропускания и центральную частоту таких излучений с одиночной антенной.
Современные методики, такие как используемые в текущих приборах MSSI, создают сигналы UWB посредством формирования импульсов до момента передачи антенной. Эти методики имеют значительные преимущества по контролируемости обоих параметров: частоты и ширины полосы и могут быть использованы для того, чтобы работать за пределами ограниченных диапазонов, таких как зарезервированные для GPS и систем жизнеобеспечения.

C-UWB
Классические шумоподобные системы обеспечивают наивысшую помехозащищенность по сравнению с любыми другими классами систем радиосвязи. Тем не менее, попадание помех любого вида в приемный радиотракт существенно снижает соотношение сигнал/шум и, соответственно, ухудшает все качественные характеристики системы связи (в соответствии с теоремой Шеннона-Котельникова). Более того, помеха легко может привести к превышению предельного соотношения сигнал/шум и полному выводу из строя даже сверхширокополосной системы связи. Поскольку широкополосные системы по своей природе (в этом суть механизма корреляции) восприимчивы лишь к помехам с очень сходной структурой сигнала, да еще и синхронизированным с работой приемника, то такие "специальные" помехи действительно большой мощности, в широкой полосе и на большом пространстве – исключительная редкость, даже в военное время. Наиболее реальный и опасный тип помех для систем широкополосной связи – это мощные помехи (случайные и преднамеренные) от близкорасположенных мощных узкополосных станций, попавшие в полосу пропускания приемника.

Рис.4 Построение приемника по технологии C-UWB

Уникальное соотношение цена/качество, наряду с перечисленными выше техническими преимуществами, позволят C UWB-технологии стать базовой платформой для создания как новейших систем связи и управления для высокоскоростных подвижных объектов (авиация, космонавтика, автомобилестроение, судостроение), глобальных и локальных телекоммуникационных систем, систем спутниковой навигации, систем позиционирования в реальном масштабе времени (RTLS), так и для реализации масштабных гражданских проектов. Среди последних можно называть такие как "компьютерная пыль", "умный дом", "автомобиль будущего", "закрытые радиоохранные системы" и т.п. То есть предлагаемая технология может стать основой для создания широкого спектра новейшего потребительского Hi-Tech оборудования, базой для новейших секторов IT-рынка, включая огромнейший рынок систем безопасности и стремительно растущий рынок RFID-систем для логистики, контроля, учета, для защиты документов идентификации личности и создания "автоматизированной системы борьбы с терроризмом" и т.п.

Заключение


Технологии UWB имеет существенные преимущества. Среди них значительная простота реализации и низкая стоимость при крайне высокой ширине полосы пропускания частот и, соответственно, при существенно большей пропускной способности. Вторым важным преимуществом является независимость величины коэффициента битовых ошибок к изменению скорости обмена данными — для неизменной формы огибающей удвоение скорости обмена данными требует удвоения пиковой и средней мощности. И, наконец, третьим важным преимуществом является то, что существуют практически реализуемые конструкции, невосприимчивые к многолучевому распространению радиосигнала и имеющие двойное.

Список использованной литературы


1. http://www.electronics.ru/issue/2008/5/15/
2. http://ru.wikipedia.org/wiki/Сверширокополосные_сигналы
3. http://ru.wikipedia.org/wiki/UWB
4. http://www.compress.ru/Archive/CP/2005/5/39/
5. http://www.wireless-e.ru/articles/bluetooth/2007_1_6.php
6. http://www.ixbt.com/comm/uwb-tech.shtml
7. http://www.lastmile.su/journal/article/2085
8. Шахнович.И. Сверхширокополосная связь. Второе рождение? – ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес, 2001, №4.
Категория: Домашние задания (по сетям МИФИ) | Добавил: Abi (28.10.2012) | Автор: Сарычева Наталия Олеговна
Просмотров: 1839 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Форма входа
Поиск
Друзья сайта