Komunikacja w podczerwieni

Europejska wersja sieci radiowych WLAN, zgodna ze standardem HIPERLAN, zapewnia przepływność do 20 Mb/s w zasięgu 50 metrów bądź ze zmniejszoną przepływnością 1 Mb/s w zasięgu do 800 m. Nowszy standard transmisji radiowej zdefiniowany przez ETSI rezerwuje częstotliwości pracy w zakresie 2,4 GHz dla urządzeń lokalnych sieci radiowych. W tym systemie transmisji zadowalającą przepływność dla radiowych sieci dostępowych uzyskuje się również w zakresie przepływności od 1 do 2 Mb/s; sieci bezprzewodowe RLAN o wyższych szybkościach przekazu stosuje się niezwykle rzadko.

Kanały podczerwieni

Kontrpropozycją w stosunku do mikrofalowych kanałów radiowych jest transmisja bezprzewodowa wykorzystująca promieniowanie elektromagnetyczne o długości fal z zakresu 700-1500 nm, czyli promieniowanie podczerwone (rys. 1). Niewątpliwą zaletą łączności na falach zakresu podczerwieni jest dostęp do szerokiego zakresu widma transmitowanych częstotliwości, brak propagacji fal przez ściany i przeszkody w budynkach oraz możliwość łatwego kreowania kierunkowej wiązki transmisyjnej o wysokim skupieniu przesyłanej energii, jak też tworzenia szerokokątnej wiązki rozpraszającej promieniowanie w pomieszczeniach zamkniętych.

Komunikacja w podczerwieni

Rys. 1 Widmo optyczne i elektromagnetyczne

Koncepcja transmisji danych za pomocą podczerwieni jest znana od wielu lat, lecz dopiero na początku lat dziewięćdziesiątych zostały wykonane prototypy urządzeń przeznaczonych do transmisji danych z przekazem w podczerwieni. Urządzenia te, początkowo służące do łączenia systemów telewizji użytkowej, znalazły szersze zastosowanie w zdalnych sterownikach odbiorników telewizyjnych (piloty podczerwieni) oraz w kamerach zdalnego nadzoru i śledzenia elektronicznego. Dopiero widoczny w ostatnich latach postęp w dziedzinie optoelektroniki umożliwił adaptację tego sposobu transmisji w szeroko rozumianej telekomunikacji o wyższych przepływnościach, zwłaszcza do transportu danych ze stacjonarnymi lub mało ruchliwymi abonentami sieci. Transmisje w podczerwieni, mające wiele wspólnych cech z komunikacją mikrofalową, odróżniają się jednak kilkoma istotnymi parametrami przekazu, upodabniając ten sposób transmisji bardziej do techniki optycznej niż radiowej.

Komunikacja w podczerwieni

Rys. 2 Przekaz o skupionej wiązce promieniowania (SkyCom – firmy PAV)

Podstawową cechą fal z zakresu podczerwieni jest stosunkowo wysoka tłumienność jednostkowa sygnału wynosząca od 1 do 10 dB/km, będąca następstwem bardzo wysokiej częstotliwości sygnału - o kilka rzędów wielkości wyższych niż sygnały mikrofalowe. Cecha ta predysponuje zastosowanie promieniowania podczerwonego do transmisji na niewielkie odległości, typowo od kilkunastu do kilkuset metrów, najdalej w zasięgu kilku kilometrów, za pomocą łączy o skupionej wiązce promieniowania (rys. 2). Ze względu na występowanie szeregu własności upodabniających rozchodzenie się fal podczerwonych do promieniowania świetlnego najlepsze wyniki w terenie otwartym uzyskuje się dzięki zastosowaniu kierunkowych promieni bezpośrednich, łączących w linii prostej nadajniki i odbiorniki sygnałów. W pomieszczeniach zamkniętych natomiast, gdzie mogą funkcjonować bezprzewodowe sieci WLAN, stosuje się dwa rodzaje łączy między nadajnikiem a odbiornikiem pracującym w zakresie podczerwieni:
  • łącza kierunkowe z wykorzystaniem promieni bezpośrednich

  • łącza zwane dyfuzyjnymi, z wykorzystaniem promieniowania odbitego od ścian, sufitu i innych przedmiotów wewnątrz pomieszczenia.
Komunikacja w podczerwieni

Rys. 3 Dwa rodzaje łączy dyfuzyjnych

Drugim czynnikiem charakterystycznym dla fal podczerwieni jest dostępność pasma o olbrzymiej szerokości, wynoszącej około 200 THz, o długości fali 700-1500 nm, a więc w zakresie słabo do tej pory wykorzystywanego widma optycznego. Tak szerokie pasmo transmisji, porównywalne jedynie z zakresami uzyskiwanymi w torach światłowodowych, jest najbardziej interesującym parametrem z punktu widzenia potrzeb transmisji szerokopasmowej, coraz powszechniej użytkowanej w ostatnich latach. Dodatkowo brak przenikalności fal podczerwonych przez ściany biurowe umożliwia wielokrotne używanie fal o tych samych częstotliwościach w sąsiednich pomieszczeniach, a więc tworzenie odrębnych sieci lokalnych, bez ryzyka ich wzajemnej interferencji. Cecha ta staje się szczególnie ważna w razie instalacji wielu niezależnych sieci bezprzewodowych o odrębnych zastosowaniach w jednym budynku wielokondygnacyjnym. Dzięki temu łączna pojemność transmisyjna sieci bezprzewodowych opartych na promieniowaniu podczerwonym jest prawie nieograniczona, znacznie wyższa od podobnych instalacji WLAN działających za pomocą fal radiowych.

Ważną cechą przekazów w zakresie fal podczerwieni jest wysoka odporność tej transmisji na zjawisko wielodrogowości sygnału spowodowane nakładaniem się (interferencją) wielu promieni odbitych, z których każdy dociera do odbiornika z inną amplitudą, opóźnieniem i fazą. Znacznie większa odporność na zjawisko wielodrogowości podczas transmisji w podczerwieni niż w transmisji mikrofalowej bądź radiowej objawia się bardziej stabilnym odbiorem informacji, tym lepszym, im wyższa jest częstotliwość nadawanego sygnału. Należy jednak nadmienić, że opóźnienia sygnału powstające na skutek wielu odbić powodują dywergencję (rozszczepienie, rozmycie impulsów) sygnału użytecznego, prowadzą bezpośrednio do powstawania interferencji międzysymbolowych - utrudniających odbiór sygnałów o dużych częstotliwościach.


TOP 200