ΗΜΥ 100 Εισαγωγή στην Τεχνολογία Οπτικές και Ασύρματες ...
DESCRIPTION
ΗΜΥ 100 Εισαγωγή στην Τεχνολογία Οπτικές και Ασύρματες Τηλεπικοινωνίες. 6 Νοεμβρίου, 2007 Γεώργιος Έλληνας Επίκουρος Καθηγητής. ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ. Οπτικές Τηλεπικοινωνίες. Δεδομένα. Οπτικό Σύστημα. Ενισχυτής. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
ΗΜΥ 100Εισαγωγή στην Τεχνολογία
Οπτικές και Ασύρματες Τηλεπικοινωνίες
6 Νοεμβρίου, 2007
Γεώργιος ΈλληναςΕπίκουρος Καθηγητής
ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ
ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ
Οπτικές Τηλεπικοινωνίες
Φωτοδίοδος
Δεδομένα
Laser/LED
Ίνα
Εξωτερικός
Διαμορφωτής
Οπτικός πομπός
Ενισχυτής Ισχύος
ΕνισχυτήςΓραμμής Προενισχυτής
Οπτικός δέκτης
Ίνα
Αποδιαμορφωτής
Οπτικόφίλτρο
Οπτικό Σύστημα
Οπτικό Σύστημα
Εξέλιξη των τηλεπικοινωνιών
Σημαντικές στιγμές στην ιστορία των Oπτικών Τηλεπικοινωνιών
1870 Ανακάλυψη κυματοδήγησης του φωτός
1955 Ανακάλυψη οπτικής ίνας
1962 Ανακάλυψη laser ημιαγωγού
1966 Πρώτη χρήση οπτικής ίνας στις οπτικές τηλεπικοινωνίες
1970 Ανακάλυψη οπτικής ίνας χαμηλής εξασθένισης (< 20 dB/km)
Πρώτα lasers ημιαγωγού σε θερμοκρασία δωματίου
1977 Πρώτο σύστημα οπτικών τηλεπικοινωνιών (Σικάγο, Η.Π.Α.)
1988 Πρώτο οπτικό υπερατλαντικό καλώδιο (ΤΑΤ-8)
1996 Μετάδοση 1 Tb/s σε οπτική ίνα
Ανατομία μιας οπτικής ίνας
• Διάμετρος:– Μονότροπη οπτική ίνα: 8 μm πυρήνας, 125 μm μανδύας– Πολύτροπη οπτική ίνα : 50, 62.5, 100 μm πυρήνας, 125
μm μανδύας
Πλεονεκτήματα οπτικών ινών
• Μεγάλο εύρος ζώνης (~25 THz/παράθυρο στο υπέρυθρο 0.8,1.3 και
1.55 μm)
• Χαμηλή εξασθένιση (~0.25 dB/km στο 1.55 μm)
• Χαμηλό κόστος παραγωγής (~cents/km)
• Μικρoσκοπικό πάχος (~μm)
• Αναισθησία σε ΗΜ παρεμβολές
• Προστασία από πιθανές υποκλοπές (;)
Μειονεκτήματα οπτικών ινών
• Μικρές διαστάσεις των ινών, πχ μονότροπη ίνα έχει τυπική διάμετρο πυρήνα 8 m
- ένωση ινών είναι δύσκολη- σύζευξη φωτός από lasers στις ίνες είναι δύσκολο (οδηγεί σε ψηλά κόστη για
pigtailed lasers).• Μπορεί να μην είναι πάντα η λύση χαμηλότερου
κόστους για μικρές αποστάσεις (πχ fiber to the home), αλλά συνήθως οι εφαρμογές είναι αυτές που καθορίζουν την τεχνολογία!
Εξέλιξη της εξασθένισης της οπτικής ίνας
D. B. Keck, R. D. Maurer, P. C. SchultzCorning, Inc.
Εθνικό Μετάλλιο Τεχνολογίας ΗΠΑ 2000Εφευρέτες της πρώτης οπτικής ίνας
χαμηλής εξασθένισης (1970)
Τα φασματικά παράθυρα των οπτικών ινών προσφέρουν
μεγάλο εύρος συχνοτήτων
Η αγορά των οπτικών ινών
• ~600 εκατομμύρια km οπτικών ινών έχουν εγκατασταθεί παγκοσμίως
• Η ετήσια κατανάλωση οπτικών ινών μόνο το 2001 ήταν 110 εκατομμύρια km (έναντι 230 εκατομμύρια km χάλκινων καλωδίων)
Το διαδίκτυο κι η ανάγκη των οπτικών τηλεπικοινωνιών
Οπτικά συστήματα
Υποθαλάσσιο δίκτυο οπτικών ινών
Undersea cable laying ship, Cagayan de Oro beach landing
Υποθαλάσσιο δίκτυο οπτικών ινών
1997: Το πρώτο υπερατλαντικό τηλεφωνικό καλώδιο χαλκού το 1956 μπορούσε να μεταφέρει 36 συνομιλίες; Το πρώτο καλώδιο οπτικών ινών που εγκαταστάθηκε το 1988 στον Ατλαντικό μπορούσε να μεταφέρει 8,000 κανάλια (64 kb/s) σε δύο ζεύγη οπτικών ινών. Το Fiber-optic Link Around the Globe (FLAG) μπορεί να μεταφέρει 120,000 κανάλια (64-kb/s) σε δύο ζεύγη οπτικών ινών.
Το αρχικό πρόγραμμα FLAG όταν τελείωσε τον Σεπτέμβρη του 1997 ήταν η μακρύτερηκατασκευή στον κόσμο. Με την ολοκλήρωση του συνδέει την Αγγλία με την Ιαπωνία με ένα σύστημα υποθαλασσίων οπτικών ινών που καλύπτουν μια έκταση μεγαλύτερη από 28,000 km (περισσότερη από 2/3 της περιφέρειας της γης)
FLAG Atlantic
Υπερατλαντικό καλώδιο FLAG Atlantic-1
• Ρυθμός σηματοδοσίας (Tb/s):2.4/κατεύθυνση
• Μήκος (km): 6250/κατεύθυνση
• Κόστος κατασκευής (δις Δολάρια):1.1
• Χώρες που συνδέονται:ΗΠΑ, Γαλλία, Αγγλία
Ισοδύναμο με όλες τις εφημερίδες του κόσμου για τα τελευταία 300 χρόνια να μεταδίδονται στην άλλη πλευρά του Ατλαντικού ή περίπου ισοδύναμο με 30 εκατομμύρια ταυτόχρονα τηλεφωνήματα σε 1 δευτερόλεπτο. (www.flagatlantic.com)
Συστήματα που δουλεύουν με 8 Tb/s σε αποστάσεις μεγαλύτερες των 6,500 km διατίθενται τώρα από διάφορεςεταιρείες
Υπερατλαντικό καλώδιο FLAG Atlantic-1
Sea-Me-We339,000 km20 Gb/s (8 2.5 Gb/s)
http://smw3.fcr.fr/
What’s next?
• Σήμερα: – 10 Gb/s ανά κανάλι– 4-128 κανάλια ανά ίνα: > 40 Gb/s– 32 - 196 ίνες/καλώδιο: > 1.2 Tb/s/καλώδιο– Θεωρητικά 25 Tb/s ανά ίνα
• Ολικό εύρος ζώνης διπλασιάζεται κάθε 8 μήνες!
1 fiber = 25 Tbps
3x εύρος ζώνης/χρόνο για 25 χρόνια
Νόμος του Gilder
Τάσεις: Αυξανόμενη κίνηση δεδομένων
e-commerce$3 τρισεκατομμύρια μέχρι το 2003
1990 1995 2000 2005
RelativeLoad
30
20
10
• Οι Τηλεπικοινωνίες είναι τώρα ο τρίτος μεγαλύτερος τομέας της παγκόσμιας οικονομίας
POTS δεν δημιουργούνπλέον σημαντικά κέρδη
Source: Corning International Network Traffic Model
Τάσεις: Αυξανόμενη κίνηση δεδομένων
0.01 0.1 1 10 100 1000 10,000
Voice
CD Quality Stereo Audio
Professional Quality Stereo Audio
Compressed Digital Video (MPEG)
0.064
Data rate (Mb/s):
1.4
8
2.3
216
650
1080
Studio Quality Digital Video
Medical Imaging Quality Digital Video
Studio Quality Digital HDTV
Τάσεις: Εξέλιξη σε πιο ψηλούς ρυθμούς δεδομένων
10,000
1,000
100
10
1
0.1
0.01
0.001
BT, B
it ra
te G
b/s
1990 1998 2006 2014 Year
Ethernet
Telecoms
• Ethernet: Χ 10 φορές αύξηση ρυθμού δεδομένων κάθε δύο χρόνια
Τάσεις: Εξέλιξη σε πιο ψηλούς ρυθμούς δεδομένων
0.001
0.01
0.1
1
10
100
1000
Cumulativelength(millions km)
Year1975 1980 1985 1990 1995 2000
Source: Corning
Οπτικές Ίνες ανά το παγκόσμιο
Γιατί χρειαζόμαστε όλο αυτό το εύρος ζώνης?
10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90%
Online users frequently/occasionally engaging in activity (2001)
0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%
140%
160%
- 20%
Cha
nge
1998
- 2
000
Shopping
Buy airline tickets
Banking
Check weatherTravel information
EmailInternetsearchesChat rooms
Sports scoresDownloadsoftware
Gamble Shareprices
Τάσεις για E-commerce
Μελλοντικές ανάγκες εύρους ζώνης
1990 2000 2010 2020YearSource: Corning
Mainstream-Graphics-Text-Voice
Frontier-HDTV-Webcasting, streaming video-Multimedia
Future-Web agents-Metacomputing-3-D multimedia-Telemedicine
Today = 1 Tb/s
10 ×
1000 ×
1,000 ×(1 Pb/s)
100,000 ×
1,000,000 ×
Req
uire
d bi
t ra
te (
Tb/
s)
Free Spacee.g. intersatellite links
Κατευθυνόμενες
Ολοκληρωμένα οπτικά(Integrated Optics)
-Χρησιμοποιούνται για λειτουργικότητα, πχ μεταγωγή, διαίρεση και συνδυασμό σήματος,πολυπλεξία, κτλ
Οπτικές Ίνες- Άριστο μέσο μετάδοσης - Υπερισχύει στις ενσύρματες τηλεπικοινωνίες μεγάλων αποστάσεων
Κατηγορίες οπτικών τηλεπικοινωνιακών συστημάτων
• Το διαθέσιμο εύρος ζώνης είναι μερικά Tbps – Όμως δεν υπάρχουν ηλεκτρονικές συσκευές πιο γρήγορες από μερικές δεκάδες Gbps. Πως μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε όλο αυτό το εύρος ζώνης ??
• Για να χρησιμοποιήσουμε αποτελεσματικά το εύρος ζώνης σε μονότροπες οπτικές ίνες χρειαζόμαστε κάποια τεχνική πολυπλεξίας => χρησιμοποιούμε πολυπλεξία κατά μήκος κύματος (WDM)
• TDM : Διαφορετικές ροές δεδομένων χαμηλότερων ρυθμών (data rates) πολυπλέκονται σε μια ροή δεδομένων ψηλότερου ρυθμού χρησιμοποιώντας πολυπλεξία με διαίρεση χρόνου (Time Division Multiplexing (TDM))
• WDM : Ταυτόχρονη μετάδοση δεδομένων σε διαφορετικά μήκη κύματος (όπως το FDM στα ραδιοφωνικά συστήματα)
Τεχνικές Πολυπλεξίας
TDM :
WDM :
.
.
1
N
B bps
NB bps
.
.
1
N
B bps
.
.
B bps
B bps
1, 2, …, N
Τεχνικές Πολυπλεξίας
Πολυπλεξία κατά μήκος κύματος
Πομποί ΔέκτεςΕνισχυτές γραμμής
Πομποί
Δέκτες
Ενισχυτές γραμμήςΠολυπλέκτης Αποπολυπλέκτης
Πολυπλεξία κατά μήκος κύματος (Wavelength
Division Multiplexing (WDM))
• Πολυπλεξία καναλιών από διαφορετικούς χρήστες στην ίδια οπτική ίνα
• Το οπτικό φάσμα μετάδοσης διαμοιράζεται σε ένα αριθμό (μη επικαλυπτόμενων) ζωνών μήκων κύματος, με το κάθε μήκος κύματος να χρησιμοποιείται για ένα κανάλι επικοινωνίας.
• Η διαφορά μεταξύ ηλεκτρονικής και οπτικής είναι η ευκρίνεια (granularity) (Electronics provide finer granularity and rich connectivity whereas optics provide coarser granularity and large throughput).
.καλώδιο
ίνα . . .
Μήκη κύματος
1 2 3
τυπική απόσταση 0.2-1nm
Πολυπλεξία κατά μήκος κύματος
(Wavelength Division Multiplexing (WDM))
Οπτικά δίκτυα
Το φυσικό στρώμα σήμερα
ΑστικήΤηλεφωνία
Υπεραστικήτηλεφωνία
ΑστικήΤηλεφωνία
ΤοπικάΔίκτυα
HUB
OC3/OC12
DCS
CO
SuperHUB
OC48
OC192
N. Ghani et al., Optical FiberTelecommunications IVB, Ch.8
Το φυσικό στρώμα αύριο
DWDM HUB
ΑστικήΤηλεφωνία
Υπεραστικήτηλεφωνία
ΑστικήΤηλεφωνία
ΤοπικάΔίκτυα
WDM
OC12/192
DCS/OXC
WDM CO
DWDM Super HUB
Οπτικοί κόμβοι
• Τερματικός κόμβος Wavelength Terminal Multiplexer (WTM)
• Κόμβος προσθήκης/απαγωγής μηκών κύματος Wavelength Add/Drop Multiplexer (WADM)
• Κόμβος δρομολόγησης μηκών κύματος Wavelength Selective Crossconnect (WSXC)
WTM
WADM
WSXC
Τερματικός κόμβος
Combiner
8 x 8
DFB Lasersκαι διαμορφωτές
EDFA
To the network
3
6
1
2
4
5
7
8
Receiver Array
1
2
8
From the network
EDFA
DM
UX
WTM
Κόμβος προσθήκης/απαγωγής μ.κ.
1
EDFA EDFA
DM
UX M
UX
2
N
ΣΥΜΒΟΛΑ
2x2 διακόπτης
Εξασθενητής με βρόχοαυτομάτου ελέγχου
WADM
Κόμβος δρομολόγησης μ.κ.
4x4space switch
DM
UX
MU
XServo-
controlled attenuators
Input 1
Input 2
Input 4
Output 1
Output 2
Output 4
ED
FA
ED
FA
WSXC
WDM Αρχιτεκτονικές Δικτύου
• Συστήματα επικοινωνίας μεταξύ δύο σημείων (Point-to-point)
• Δίκτυα τοπολογίας δακτυλίου (ring)
• Δίκτυα τοπολογίας βρόγχου (mesh)
Σύστημα επικοινωνίας μεταξύ δύο σημείων (point-to-point)
. .
.
Mu
x/Dem
ux
. . .
Mu
x/D
emu
x
600km
120km
Αρχιτεκτονική Δακτυλίου (Ring Network Architecture)
2 Fiber 2 Fiber WDM WDM RingRing
Electronic Electronic EquipmentEquipment
2 Fiber WADM2 Fiber WADM(Wavelength Add-Drop (Wavelength Add-Drop
Mux)Mux)
SONET or SONET or Other NEOther NE
Central Central OfficeOffice
Αρχιτεκτονική Βρόγχου(Mesh Network Architecture)
Wavelength Cross-connect
Wavelength Cross-connect
Wavelength Cross-connect
Element Management System
Wavelength Cross-connect
Αρχιτεκτονικές Δικτύων
Σενάριο Εξέλιξης
SONET Ring
ADM
WDM link
WADM
WDM RingInter-office
1-2.5 Gbps/wavelength8-32 wavelengths
OXC
Ring
Star
WDM backbone
Αρχιτεκτονικές Δικτύων
32
ATM SwitchIP Router
WDM Backbone Network
Metro WDM Network
Access Network
ATM/IP/SONET
SONET Ring
64
64
HH11
HH22 4
1 2
3
Cap
acity
/Cab
le E
xhau
st
large spare capacity
large spare capacity
large spare
capacity
large
spar
e
cap
acity
large spare
capacity
100
mile
s
Κόστος Δικτύων (point-to-point)
Κόστος Δικτύων (point-to-point)
• e.g 16 μήκη κύματος και ένας οπτικός ενισχυτής => οικονομία 16 ινών και 16 O/E/O αναγεννητές ($80K για κάθε σήμα OC-48 Gbps)HH22 44
HH11
1 2
3
WD
M
Term
inal
Capacity/Cable Exhaust Relief
16 fold increase in capacity
...
...
...
WD
M
Term
inal
HH11 HH22
1
2 3
4
100 milesC
apac
ity/C
able
Exh
aust
large spare capacity
large
spar
e
cap
acity
Capacity/C
able Exhaust
Capacity/Cable Exhaust
Capacity/Cable
Exhaust
HH11 HH22
1 2 3 4
Traffic:One OC-48 between each CO and the two hubs
Κόστος Δικτύων (δακτύλιοι)
1. Backhoe Solution: Ψηλό κόστος - $6M
2. OC-192 TDM solution:0 % spare capacity in network10 Add/Drop MuxesCost = 10 x $300K = $3M
3. OC-48 WDM 16 Solution:50 % spare capacity in network6 Wavelength Add/Drop MuxesCost = 6 x $375K = $2.25M
HH11 HH22
1
2 3
4
OC-48
4x OC-48
OC-48
OC-48
OC-48
4x OC-48
OC-48
OC-48OC-48
OC-48
HH11 HH22
1
2 3
4
OC-48
OC-48
OC-48
OC-48OC-48
OC-48
OC-48
OC-48
OC-48
OC-48
OC-48
OC-48
OC-48
OC-48
OC-48
OC-48
Κόστος Δικτύων (δακτύλιοι)
Διασύνδεση Η/Υ
Οπτικές συνδέσεις σε Η/Υ Ι
Σήμερα Σε 5-10 χρόνια
Οπτικές συνδέσεις σε Η/Υ ΙΙ
Το σχήμα δείχνει μια πρωτότυπη οπτική ζεύξη μεταξύ δύο πλακετών που χρησιμοποιούνται στον υπολογιστή ενός αεροπλάνου. Το κύκλωμα υλοποιήθηκε στα εργαστήρια της Daimler-Chrysler στο Ulm της Γερμανίας και λειτουργεί με ρυθμό σηματοδοσίας 1 Gb/s. Η διαμορφωμένη οπτική δέσμη ενός laser που βρίσκεται στη μια πλακέτα στέλνεται δια μέσου ενός συστήματος φακών, ενός πλαστικού κυματοδηγού και δυο καθρεφτών σε μια φωτοδίοδο στην κάτω πλακέτα.
Ενσύρματη μετάδοση
Οπτικές συνδέσεις σε Η/Υ ΙΙI
Ασύρματη μετάδοση Το σχήμα δείχνει μια πρωτότυπη οπτική ζεύξη 256 καναλιών μεταξύ δύο ολοκληρωμένων κυκλωμάτων CMOS. Το κύκλωμα υλοποιήθηκε στο Πανεπιστήμιο του San Diego. Χρησιμοποιεί μια συστοιχία από 256 lasers κάθετης κοιλότητας επιφανειακής εκπομπής (VCSELs), που είναι τοποθετημένα πάνω στο ένα ολοκληρωμένο, και που το καθένα εκπέμπει διαμορφωμένο φως με ρυθμό σηματοδοσίας 1 Gb/s σε διαφορετική φέρουσα συχνότητα. Το φως κατευθύνεται σε μια συστοιχία φωτοδιόδων που βρίσκεται στο άλλο ολοκληρωμένο δια μέσου ενός συστήματος φακών, φραγμάτων περίθλασης και ενός καθρέφτη.
Οπτικές Τηλεπικοινωνίες
Ένα λαμπρό μέλλον
Μεσοπρόθεσμη έρευνα
• Υψίρρυθμη μετάδοση σε μεγάλες αποστάσεις:• > 40 Gb/s ανά οπτικό κανάλι• ~10 Tb/s ανά οπτική ίνα • ~10000 km
• Αμιγώς οπτικά δίκτυα (μεταγωγής κυκλωμάτων, πακέτων)
• Οπτικά ολοκληρωμένα κυκλώματα– Μονολιθικά (νανοτεχνολογία, φωτονικοί κρύσταλλοι)– Υβριδικά (μικρο-ελεκτρο-μηχανικά συστήματα)
• Νέα υλικά (π.χ. Οργανικοί ημιαγωγοί, πολυμερή πλαστικά)
Ιδέες για μακροπρόθεσμη έρευνα
• Κβαντικές τηλεπικοινωνίες & κρυπτογραφία (τηλεμεταφορά)
• Χαοτικές τηλεπικοινωνίες• Καινούριες εφαρμογές, απαιτητικές σε εύρος
ζώνης
... και σίγουρα, κάτι εντελώς αναπάντεχο που δεν το έχει σκεφθεί (;) ακόμη κανένας!
Ασύρματες Επικοινωνίες
Παρελθόν
1900-1940
• Ευρεία χρήση ασύρματου τηλέγραφου κατά τον πρώτο παγκόσμιο πόλεμο
• Ραδιοφωνικές Εκπομπές 1920-1930• Πλοήγηση Αεροσκαφών με χρήση
ραδιοβοηθημάτων (μετα το 1920)• Διαμόρφωση FM (Frequency Modulation)
το 1935 • Ευρεία χρήση ασύρματων από αστυνομίες
αμερικάνικών πόλεων (μετά το 1930)
Ασύρματη Τηλεφωνία 0ης Γενιάς
• Πρώτη λειτουργία συστήματος το 1946, στις Η.Π.Α– Frequency Modulation, κανάλι 120 KHz– Αρχικά Push-to-Talk, αργότερα Full-Duplex
• Τοπολογία Δικτύου: Μια πολύ μεγάλη κεραία για κάθε μεγάλη αμερικανική πόλη
• Πρόβλημα: περιορισμένος αριθμός καναλιών– Πολύ γρήγορα τα συστήματα κορέστηκαν
Παρόν(~1980-2000)
Κυψελωτή Τοπολογία
Κυψελωτά Δίκτυα
• Οι χρήστες επικοινωνούν αποκλειστικά με τους σταθμούς βάσης
• Τα κινητά τηλέφωνα έχουν περιορισμένες αρμοδιότητες και δυνατότητες
Δίκτυο Σταθερής
Τηλεφωνίας
Α Β
Ασύρματη Τηλεφωνία 1ης Γενιάς
• Κυψελωτή Τοπολογία
• Αναλογική διαμόρφωση FM
• Μερικά συστήματα:– NTT Cellular, Japan, 1979– Advanced Mobile Phone System (AMPS),
USA, 1983– European Total Access Cellular System
(ETACS), Ευρώπη, 1985
Ασύρματη Τηλεφωνία 2ης Γενιάς (2G)
• Ψηφιακή Μετάδοση• GSM: Global System for Mobile Commun.
– Πανευρωπαϊκό standard, Time Division Multiple Access (TDMA)
• IS-95– Αμερικανικό standard, βασισμένο σε τεχνολογία Code
Division Multiple Access (CDMA) Qualcomm
• Pacific Digital Cellular (PDC)– Ιαπωνικό standard, TDMA
• IS-136– Αμερικανικό standard, TDMA
Ασύρματη Τηλεφωνία Γενιάς 2.5G
• High Speed Circuit Switched Data (HSCSD) για το GSM.– Κάθε χρήστης λαμβάνει πολλαπλές οπές (slots)
• General Packet Radio Service (GPRS) για τα GSM, IS-136– Μεταγωγή Πακέτου όπως στο Internet!
• Enhanced Data rates for GSM Evolution (EDGE) για τα GSM, IS-136– Πολλαπλές οπές και προσαρμογή στο κανάλι
• IS-95B για το IS-95– Κάθε χρήστης λαμβάνει πολλαπλούς κώδικες
Κυψελοειδής Τηλεφωνία Γενιάς 3G
• 3G W-CDMA (UMTS)– Μετεξέλιξη του GSM, αλλά βασισμένο σε
Wideband CDMA και μεταγωγή πακέτου. Ευρωπαϊκό standard
• 3G cdma2000– Μετεξέλιξη του ISM-95, αμερικανικό standard
• 3G TD-SCDMA– Κινεζικό standard, βασισμένο στο GSM
Τηλέφωνα χωρίς καλώδιο (Cordless phones)
• Η πρώτη γενιά απλώς αντικαθιστούσε το καλώδιο με ένα ασύρματο κανάλι.
• Οι δέκτες και πομποί που απαιτούνται είναι πολύ απλοί
• Spread Spectrum, για αντιμετώπιση παρεμβολών
Δορυφορικές Επικοινωνίες με Γεωστατικούς Δορυφόρους
Δορυφορικές Επικοινωνίες με Δορυφόρους Χαμηλής Τροχιάς (Low
Earth Orbit – LEO)
Δορυφορικές Επικοινωνίες με Δορυφόρους Χαμηλής Τροχιάς (Low
Earth Orbit – LEO)
• Μερικές εταιρίες:– Iridium: έτος λειτουργίας 1998, 66 δορυφόροι
που επικοινωνούν μεταξύ τους– Globalstar: έτος λειτουργίας 1998, 40
δορυφόροι που επικοινωνούν με σταθμούς βάσης
– Και οι δύο εταιρείες δεν έχουν κέρδη
Ασύρματα Τοπικά Δίκτυα (Wireless Local Area Networks)
• Δύο standard:– IEEE 802.11
{a,b,g,h,I,e}– HiperLAN {1,2}
Ασύρματος Τοπικός Βρόχος (Wireless Local Loop)
• Το πιο κοινό standard: Local Multipoint Distribution Service (LMDS)
Μέλλον(~2000-2020)
Κυψελοειδής Τηλεφωνία Γενιάς 4G (και βάλε)
Με την παρούσα τεχνολογία, οι χρήστες επικοινωνούν αποκλειστικά με το σταθμό βάσης
Στην κινητή τηλεφωνία τέταρτης γενιάς οι χρήστες θα μπορούν να μιλούν απευθείας μεταξύ τους
Με την παρούσα τεχνολογία, ο χρήστης Α είναι εκτός δικτύου
Α
ΒΣτην κινητή τηλεφωνία τέταρτης γενιάς ο Β θα προωθεί τα δεδομένα του Α
Ασύρματα Αδόμητα Δίκτυα (Wireless Ad Hoc Networks)
• Οι χρήστες δημιουργούν ένα εξ ολοκλήρου ασύρματο δίκτυο.
• Οι χρήστες έχουν πλέον αυξημένες δυνατότητες και αρμοδιότητες.
Δίκτυο Σταθερής
Τηλεφωνίας
Α
Β
Ασύρματα Δίκτυα Αισθητήρων (Wireless Sensor Networks)
SINK
SINK
Task Manager
Internet, Satellite, UAV
Τεχνολογία Αισθητήρων
Εφαρμογές• Στρατιωτικές Εφαρμογές
– Παρακολούθηση πεδίου μάχης– Έλεγχος για τυχόν πυρηνική, βιολογική ή χημική επίθεση
• Περιβαλλοντικές εφαρμογές– Ανίχνευση υπερχείλισης σε ποτάμια– Ανίχνευση επικίνδυνων χημικών ουσιών– Ανίχνευση φωτιάς
• Εφαρμογές σε κτίρια– Ασφάλεια– Έλεγχος κλιματισμού– Δίκτυο επιταχυνσιόμετρων μπορεί να καταγράψει τον
τρόπο κατάρρευσης κτιρίων
Vehicular Ad Hoc Networks (VANETs)
Εφαρμογές• Αυτόματη ανταλλαγή πληροφοριών σχετικών με
ασφάλεια– Απότομο φρενάρισμα, ολισθηρό οδόστρωμα
• Μετάδοση πληροφοριών χρήσιμων στον οδηγό– Μποτιλιάρισμα μπροστά– Έργα στο οδόστρωμα μπροστά– Δελτία καιρού– software upgrades, κοκ.
• Πρόσβαση στο Internet (“Infotainment”)• Μετάδοση Διαφημίσεων
– «McDonalds στα δεξιά»
Τυπική Εφαρμογή
Το αυτοκίνητο Α εντοπίζει ενδεχόμενη πηγή κινδύνου και τη μεταδίδει στο αυτοκίνητο Β (χωρίς παρέμβαση του οδηγού)
Το αυτοκίνητο Β δεν μπορεί να μεταδώσει απευθείας στα αυτοκίνηταC και D, και χρησιμοποιεί τα αυτοκίνηταΠου κινούνται στην αντίθετη λωρίδα κυκλοφορίας
A B C D
Ασύρματα πλεγματικά (?) δίκτυα (Wireless Mesh Networks)
INTERNET