Вопрос-Ответ. Беспроводные технологии и беспроводная передача данных

В. Какую максимальную скорость передачи данных обеспечивает технология Bluetooth?

О. В настоящее время консорциумом Bluetooth SIG приняты спецификации Bluetooth версий 1.1, 1.2 и 2.0 с поддержкой EDR (EDR – Enhanced Data Rate – расширенная скорость передачи данных). Поэтому более корректно вопрос следует сформулировать следующим образом: «Кaкую максимальную скорость передачи данных обеспечивает технология Bluetooth, при использовании Bluetooth устройств, версия 1.1 или 1.2 или 2.0?» Bluetooth устройства, соответствующие Bluetooth спецификации версий 1.1 и 1.2, позволяют осуществлять обмен данными на скорости до 723,2 кбит/с. В свою очередь, устройства с поддержкой Bluetooth спецификации версия 2.0 + EDR обеспечивают данными на скорости до 3 Мбит/с. Однако, надо учитывать то, что устройства с поддержкой Bluetooth спецификации Bluetooth версий 1.1, 1.2 и 2.0 + EDR могут выполнять обмен данными не только на указанных выше максимальных скоростях, но и на более низких скоростях. Для того чтобы понять, почему максимальные скорости передачи данных для Bluetooth ограничены 723,2 кбит/с для Bluetooth спецификации версий 1.1, 1.2 и 3 Мбит/с для 2.0 + EDR, рассмотрим вкратце процесс передачи данных. В технологии Bluetooth передача данных осуществляется в пакетном режиме. Для асинхронной передачи данных, в спецификации версий 1.1 и 1.2, определено семь типов пакетов: DM1, DM3, DM5, AUX1, DH1, DH3 и DH5. Пакеты DM (Data Medium Rate) предназначены для передачи данных на средней скорости, а пакеты DH (DH – Data High Rate) на высокой скорости. Цифры в наименовании типа пакета указывают количество одиночных временных слотов, выделяемых для передачи пакета. Например, для передачи DH1 выделяется один только один временной слот, а для DM5 может быть выделено до пяти временных слотов.

В Bluetooth спецификации версии 2.0 + EDR, дополнительно к семи, рассмотренным выше, пакетам вводится шесть пакетов: 2-DH1, 3-DH1, 2-DH3, 3-DH3, 2-DH5 and 3-DH5. Пакеты 2-DH1, 2-DH3 и 2-DH5 аналогичны пакетам DH1, DH3 и DH5, за исключением того, что передаваемая информация модулируется с использованием дифференциальной 4-х фазной квадратурной фазовой модуляции (?/4-DQPSK). При передачи информации в пакетах 3-DH1, 3-DH3 и 3-DH5, информация модулируется с помощью 8-позиционной дифференциальной фазовой модуляцией (8DPSK). В таблице. приведена основные характеристики асинхронных пакетов DM и DH для Bluetooth спецификации версий 1.1, 1.2.

В. Необходимо организовать канал передачи данных на расстояние до 20 км. При этом желательно не использовать спутниковое и радиорелейное каналообразующее оборудование. Что вы можете посоветовать?

О. К сожалению, в вопросе отсутствует требование к скорости передачи данных на указанном расстоянии. Поэтому, если скорость передачи данных 1200 и 2400 кбит/с является приемлемой для данного проекта, то для передачи данных могут быть выбраны радиостанции УКВ диапазона со встроенным радиомодемом, позволяющие не только осуществлять голосовую радиосвязь, но и передавать данные в пакетном режиме. Диапазон рабочих частот радиостанций составляет 146 – 174 МГц. Вследствие того, что передача данных выполняется в УКВ-диапазоне, между антеннами на приемной и передающих сторонах должна быть прямая видимость. Для обеспечения прямой видимости радиостанции комплектуются внешними вибраторными антенными, которые устанавливаются на телескопических мачтовых устройствах.

В. Что такое погрешности селективного доступа GPS-приемников?

О. С целью ограничения возможности использования GPS в военных целях потенциальными противниками МО США начиная с 25 марта 1990г. осуществило введение так называемого режима селективного доступа (SA). Эффект от его применения выражается в загрублении точности измерения местоположения, скорости и времени потребителя. Достигается это за счет фазовой модуляции передаваемого НКА сигнала некоторой случайной функцией, представляющей собой марковский процесс. Указанная модуляция приводит к дополнительным погрешностям измерения псевдодальности и псевдоскорости, зависящим от глубины селективного доступа GPS. Показатель глубины селективного доступа передается в кадре навигационного сообщения для каждого НКА вместе с эфемеридными данными и имеет смысл эквивалентной ошибки измерения ПД (в метрах на уровне СКО). Как правило, предельная погрешность измерения ПД и ПС не превышает 100 м и 1 м/с, соответственно.

Вклад от эффекта селективного доступа в результирующую погрешность определения координат и скорости изделия существенно больше вклада остальных составляющих ошибок навигационного поля и фактически определяет достигнутую точность навигационных определений в автономном режиме (рис. 1-3).

После снятия в ночь с 1 на 2 мая 2000 года в системе GPS селективного доступа точность определения местоположения по открытому С/А коду существенно улучшилась (рис. 3, 4).

В. Какие существуют основные методы повышения точности навигационных определений?

О. Основным методом повышения точности является использованием дифференциального режима навигации.

Сущность дифференциального режима навигации заключается в устранении некоторых погрешностей навигационного поля системы, сильно коррелированных в локальных районах (до 2000 км).

Под сильнокоррелированными понимаются погрешности, для которых степень корреляции является достаточно высокой при пространственных разносах до нескольких тысяч километров и временных запаздываниях до 1 часа. К сильнокоррелированным можно отнести погрешности навигационных определений, обусловленные:

• селективным доступом;
• рассинхронизацией бортовых шкал времени (БШВ) НКА;
• влиянием погрешностей эфемерид НКА;
• распространением навигационных сигналов в ионосфере и тропосфере.

В. Подскажите, каковы основные области применения GPS/ГЛОНАСС?

О. Основными областями применения систем GPS/ГЛОНАСС являются:

• Министерство обороны.
• Транспорт:
  • космический;
  • воздушный;
  • морской;
  • речной;
  • наземный.
• Прикладные задачи:
  • геодезия;
  • картография;
  • океанография;
  • геофизика;
  • землеустройство;
  • геология;
  • добыча полезных ископаемых;
  • рыболовство;
  • экология.
• Научные задачи:
  • фундаментальные исследования;
  • научно-экспериментальные исследования.

Число областей применения GPS-средств впечатляюще велико. Их можно систематизировать по содержанию основных задач. Практически все виды GPS-приемников обеспечивают:

• определение трех текущих координат (долгота, широта и высота над уровнем моря);
• определение трех составляющих скорости объекта;
• определение точного времени с точностью не менее 0,1 с;
• вычисление истинного путевого угла объекта;
• прием и обработку вспомогательной информации.

Эти задачи являются основными. Различия в классах приемников начинаются там, где проявляются специфические требования, связанные с областью применения.

Вопросы и ответы по беспровдным технологиям. Часть 2