Bazele radiocomunicațiilor

1. Introducere

În 1876 experimentul lui Alexander Graham Bell care demonstra că vocea poate fi transmisă la distanţă pe cabluri de cupru a marcat naşterea telecomunicaţiilor. Zece ani mai târziu erau 155.000 de telefoane în uz în SUA.

Telecomunicaţiile au avut o evoluţie fără precedent în ştiinţă, de la comutarea de circuite la comutarea de pachete de mare viteză, de la transmisiile prin cablurile de cupru la cele prin fibre optice, prin satelit şi comunicaţiile mobile.

În prezent suntem martori ai unei revoluţii tehnologice care va reconfigura întreaga infrastructură, atât a telecomunicaţiilor cât şi a informaticii. Creşterea volumului de informaţii vehiculate pe canalele de comunicaţii, cererea de noi servicii şi aplicaţii la viteze din ce în ce mai mari, de ordinul gigabiţilor pe secundă (sau chiar Tbiţilor au determinat înlocuirea reţelei de telecomunicaţii cu un sistem digital avansat

B-ISDN (Broadband Integrated Services Digital Network). Videoteleconferinţa , comunicaţiile multimedia, televiziunea de înaltă definiţie, comunicaţiile la distanţă interumane însoţite de realitate virtuală (telemedicină, învăţământul la distanţă), servicii de comunicaţii personale sunt câteva exemple de servicii care necesită integrarea reţelelor telefonice cu reţelele de calculatoare, pentru a se putea asigura transmisia atât a semnalelor continue video /audio cât şi a celor numerice.

2. Caracteristicile reţelelor moderne de comunicaţii

Reţelele moderne de comunicaţii, au un număr de mii de noduri, cu diferite tipuri de surse, diferite tipuri de trafic, care deservesc un număr variabil, foarte mare de utilizatori. Reţelele care erau în principal orientate pe îmbunătăţirea serviciilor vocale au evoluat spre comunicaţiile multimedia. S-a încetăţenit opinia că multimedia şi videoconferinţele vor reprezenta preponderent traficul viitorului. Toate aceste servicii necesită o bandă largă de frecvenţe ocupate. Există aplicaţii ca de exemplu bazele de date geospaţiale care consumă chiar mai multă bandă decât comunicaţiile multimedia. Comunicaţiile interumane, ca educaţia şi telemedicina, însoţite de realitate virtuală necesită nu numai o bandă foarte mare dar şi parametrii care definesc calitatea serviciului satisfăcători (QoS quality of service).

Deci scopul BISDN este să ofere o paletă largă de servicii unui număr cât mai mare, variabil de utilizatori, la diferite viteze (rate de bit) într-o manieră eficientă şi la un preţ accesibil. BISDN trebuie să asigure integrarea reţelelor prin satelit cu reţelele mobile, celulare şi cu reţelele terestre. BISDN trebuie să garanteze compatibilitatea componentelor, conectivitate totală (global roaming) în condiţiile unei capacităţi cât mai mari de transmisie, a unei viteze de procesare în timp real şi a satisfacerii parametrilor QOS. Vorbim în prezent de o generaţie 3 a sistemelor de transmisie şi se prefigurează deja generaţia 4G. Sistemele de comunicaţie curente suportă aplicaţii multimedia şi INTERNET. Ca de exemplu, sistemul Spaceway asigură o legătură de transmisie în jos cu viteze de până la 100Mb pe secundă şi o capacitate totală de 4,4 Gb/s.

O tehnologie cheie pentru B-ISDN, o reprezintă modul de transfer asincron, al informaţiei ATM (Asynchronus Transfer Mode), prin care informaţia este segmentată în pachete de lungime fixă numite celule, ceea ce facilitează comutarea de mare viteză.

O celulă reprezintă doar o parte din blocul de date de transmis. Fiecare celulă are un antet care determină destinaţia, permiţând astfel o rutare transparentă prin reţea. Celula conţine pe lângă adresa destinaţie şi alte informaţii necesare pentru o mai bună circulaţie a acesteia prin canalul de comunicaţie. Celulele nu sunt preasignate, ele sunt asignate şi transmise prin multiplexare în timp la cererea utilizatorului. În reţelele ATM, comunicaţia este orientată pe conexiune, utilizând circuitul virtual la nivelul cel mai de jos.

Transmisia ATM nu este limitată la un tip de mediu de transmisie, putând fi utilizată în toate mediile de comunicaţie existente, cablu coaxial, cablu torsadat, fibre optice. Organizaţia ATM Forum recomandă folosirea următoarelor interfeţe fizice pentru ATM: FDDI, Fiber Channel, SONET, Frame Relay şi X.25.

Tehnologia ATM îndeplineşte câteva dintre obiectivele majore ale BISDN: suportă toate serviciile existente în prezent, asigură o utilizare eficientă a resurselor reţelei, minimizează timpul de procesare în nodurile intermediare, suportă viteze mari de transmisie, garantează performanţele necesare pentru aplicaţiile existente.

În ceea ce priveşte dezvoltarea ulterioară a reţelelor de comunicaţii există mai multe scenarii care toate au la bază transmisiile prin satelit, fie că utilizează tehnica ATM, fie protocoalele INTERNET. Reţeaua globală trebuie să integreze reţele ATM cu Internetul, după cum se poate observa din arhitecturile prezentate în paragraful ……[].

3. Caracteristicile traficului într-o reţea de comunicaţii

Principala caracteristică a traficului este că aproape toţi parametrii săi variază, respectiv numărul utilizatorilor, topologia reţelei, ratele de transfer ale informaţiei, lăţimea de bandă necesară. Astfel încât cerinţele transmisiei diferă în funcţie de nivelele de servicii oferite utilizatorilor.

Vocea împachetată necesită o bandă relativ redusă dată de o viteză de transmisie de aproximativ 8 kb/s, dar necesită o întârziere redusă pentru a asigura calitate la destinaţie.

Traficul video necesită o bandă mai largă, dată de o transmisie de 128-384 kb/s şi de asemenea o întârziere redusă în transmisie.

Traficul de date, respectiv de fişiere sau email poate accepta latenţă în transmisie fără deprecierea parametrilor QOS. Emailul necesită bandă redusă, dar transmisia de fişiere necesită bandă largă.

Traficul se desfăşoară în rafale şi modelarea sa este posibilă doar în anumite condiţii de constrângere şi pentru aplicaţii specifice. Presupunerea făcută în reţeaua telefonică a distribuţiei Poisson s-a demonstrat neviabilă în transmisia de date.

În teoria curentă şi în practică încă domină modelele exponenţiale, care însă s-au demonstrat a fi adecvate doar la o scară limitată de timp. Nici unul dintre aceste modele nu este capabil să ilustreze exact proprietăţile traficului real. Limitările algoritmilor convenţionali se datorează în special necesităţii modelării exacte a problemei, ceea ce este foarte dificil de realizat în condiţiile complexe ale traficului real.