Страница 43 из 64
Политика распределения частот
Для предотвращения анархии при использовании частот существуют определенные национальные и международные соглашения, касающиеся политики их распределения. Понятно, что всем хочется сделать связь максимально быстрой, поэтому все хотели бы получить в свое распоряжение максимально широкий спектр. Национальные правительства распределяют частоты между AM- и FM-радиостанциями, телевидением, операторами сотовой связи, а также телефонными компаниями, полицией, морскими и аэронавигационными службами, военными, администрацией и еще многими другими потенциальными клиентами. Международное агентство ITU-R (WRC) пытается скоординировать действия различных структур, чтобы можно было производить устройства, способные работать в любой точке планеты. Тем не менее рекомендации ITU-R не являются обязательными для исполнения. Так, например, Федеральная комиссия по связи, FCC (Federal Communication Commision), занимающаяся раздачей частотных диапазонов в США, иногда пренебрегает этими рекомендациями — чаще всего из-за соответствующей убедительной просьбы какой-нибудь влиятельной политической группировки, которой требуется конкретная часть спектра.
Даже если определенный диапазон выделен под конкретные цели (например, под сотовую связь), то встает новый вопрос: как распределять те или иные частоты внутри диапазона между операторами связи? В прошлом были популярны три алгоритма. Первый из них, часто называемый конкурсом красоты, подразумевал подробные объяснения претендентов, доказывающие, что именно предлагаемый ими сервис лучше всего отвечает интересам общественности. После этого «жюри» решает, чья история выглядит самой красивой. Такая направленность на угождение администрации, зачастую подкрепленная, что называется, рублем, ведет лишь к развитию взяточничества, коррупции, непотизма и т. д. Более того, даже если какой-нибудь честный чиновник видит, что иностранная фирма может сделать для отечественного потребителя больше, чем иные национальные компании, то ему придется долго это доказывать, преодолевая сопротивление своих коллег.
Такие наблюдения в конце концов привели к созданию альтернативного алгоритма — обычной лотереи среди компаний, желающих получить свою долю спектрального пирога. Проблема здесь лишь в том, что в лотерее могут участвовать и фирмы, совершенно не заинтересованные ни в каких частотах. Например, если определенный частотный диапазон достается какому-нибудь крупному ресторану, он может очень выгодно продать его, ничем не рискуя.
Этот алгоритм очень бурно критиковался за то, что выиграть могут совершенно случайные лица. Результатом стало внедрение третьего алгоритма — аукциона. На аукционных торгах частоту выигрывал тот покупатель, который мог выложить наибольшую сумму. Когда в 2000 году. Британское правительство проводило аукцион между операторами мобильной связи третьего поколения, ожидаемая сумма доходов составляла 4 млрд долларов. Она достигла 40 млрд, поскольку операторы просто впали в бешенство в борьбе за будущее своего бизнеса, предпочитая умереть, но не уйти с рынка мобильной связи. Эти события очень заинтересовали правительства других стран, которые тоже были не прочь получить такой доход, не прикладывая никак усилий. На аукционную систему перешли многие, и она работала, оставляя на своем пути обессиленные такой конкурентной борьбой компании, в один миг оказавшиеся на грани банкротства. В лучшем случае, компаниям, выигравшим частоту, требуется несколько лет, чтобы выплатить все свои долги.
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.