Высокоскоростное мультимедийное радио
 | В этой статье есть несколько проблем. Пожалуйста, помогите улучшить его или обсудите эти проблемы на странице обсуждения . ( Узнайте, как и когда удалять эти шаблонные сообщения )
|
Высокоскоростная мультимедийная радиосвязь ( HSMM ) — это реализация высокоскоростных беспроводных сетей передачи данных TCP/IP по любительским радиочастотным каналам с использованием коммерческого готового оборудования (COTS), такого как 802.11 Wi-Fi точки доступа . Это возможно, поскольку во многих странах нелицензионные полосы частот 802.11 частично перекрываются с диапазонами любительского радио и диапазонами ISM . Только лицензированные радиолюбители могут на законных основаниях использовать усилители с высоким коэффициентом усиления и антенны на любительских радиочастотах для увеличения мощности и покрытия сигнала 802.11.
Основы
[ редактировать ]Идея этой реализации заключается в модификации коммерческого оборудования 802.11 для использования на лицензированных частотах любительской радиосвязи. Основные диапазоны частот, используемые для этих сетей: 900 МГц (33 см) , 2,4 ГГц (13 см) , 3,4 ГГц (9 см) и 5,8 ГГц (5 см) . [1] [2] [3] [4] [5] Поскольку нелицензированные полосы частот 802.11 или Wi-Fi перекрываются с любительскими частотами, для доступа к этим лицензированным частотам требуется только специальная прошивка. Такие сети могут использоваться для экстренной связи при операциях по ликвидации последствий стихийных бедствий, а также в повседневной любительской радиосвязи (хобби/социальной).
Возможности
[ редактировать ]HSMM может поддерживать большую часть трафика, который в настоящее время передает Интернет, включая видеочат, голосовую связь , обмен мгновенными сообщениями , электронную почту, Интернет ( HTTP ), передачу файлов ( FTP ) и форумы . Единственная разница заключается в том, что при использовании HSMM такие услуги реализуются сообществом, а не на коммерческой основе, и в основном они являются беспроводными. HSMM можно даже подключить к Интернету и использовать для просмотра веб-страниц, хотя из-за правил FCC в отношении разрешенного контента это делается только при непосредственном использовании для радиолюбительской деятельности (согласно Части 97). Используя направленные антенны и усилители с высоким коэффициентом усиления, можно обеспечить надежную беспроводную связь на большие расстояния на многие мили, которая ограничивается только распространением и радиогоризонтом .
Пропускная способность и скорости
[ редактировать ]В сетях HSMM чаще всего используется профессиональное оборудование с более узкой полосой пропускания канала , например 5 или 10 МГц, чтобы увеличить дальность действия. В сетях обычно используется канал -2 с полосой пропускания 5 МГц. Для линий дальнего действия, выходящих за пределы мегаполисов, можно использовать модуляции 802.11b DSSS или оборудование 802.11ah (900 МГц), что еще больше увеличивает дальность связи за счет скорости.
- DSSS 10 Вт составляет максимальную мощность PEP в США.
|
- DSSS 10 Вт составляет максимальную мощность PEP в США.
|
|
|
|
|
|
США / FCC Частоты и каналы
[ редактировать ]Ниже приводится список каналов 802.11, которые перекрываются в любительский радиодиапазон согласно FCC в США . Обратите внимание, что любительский диапазон 5 см простирается от 5,65 до 5,925 ГГц, поэтому существует множество частот за пределами блока ISM/UNII Части 15, используемого для 802.11a. Многие точки доступа коммерческого класса 802.11a также могут работать между обычными каналами, используя разнос каналов 5 МГц вместо стандартного разноса каналов 20 МГц. Каналы 802.11a 132, 136 и 140 доступны для нелицензированного использования только в ETSI регионах . Каналы и частоты, отмеченные красным, использовать нельзя.
* необходимо использовать полосу пропускания 5/10 МГц |
|
|
На следующих изображениях показаны перекрывающиеся отношения нелицензированных групп Части 15 и полос, лицензированных Частью 97. Изображения не в масштабе.
3,4 ГГц 802.11b/g
5,8 ГГц 802.11a
- Используемые сокращения : ( любительское радио ) ( ISM ) ( Радар )
Каналы и мощность
[ редактировать ]ФКС / США
[ редактировать ]802.11а
[ редактировать ]- Любительский радиодиапазон 802.11a состоит из 30 перекрывающихся каналов в диапазоне 5,650–5,925 ГГц (5 см). Стандарт 802.11a использует OFDM или « мультиплексирование с ортогональным частотным разделением » для передачи данных и поэтому не классифицируется как технология с расширенным спектром . По этой причине на оборудование 802.11a не распространяются правила электропитания, изложенные в FCC Part 97 § 97.311 , а максимально допустимая выходная мощность составляет 1500 Вт (Вт) PEP .
802.11б
[ редактировать ]- Любительский радиодиапазон 802.11b состоит из 8 перекрывающихся каналов в диапазоне 2,390–2,450 ГГц (13 см). Спецификация 802.11b использует расширенный спектр прямой последовательности (DSSS) для передачи данных и подчиняется правилам FCC Part 97 § 97.311 . Таким образом, максимально допустимая выходная мощность в США составляет 10 Вт PEP .
802.11г
[ редактировать ]- Любительский радиодиапазон 802.11g состоит из 8 перекрывающихся каналов в диапазоне 2,4 ГГц (13 см). Стандарт 802.11g использует OFDM или « мультиплексирование с ортогональным частотным разделением » для передачи данных и поэтому не классифицируется как расширенный спектр . По этой причине на оборудование 802.11g не распространяются правила электропитания, изложенные в FCC Part 97 § 97.311 , а максимально допустимая выходная мощность составляет 1500 Вт PEP .
802.11n
[ редактировать ]- Любительский радиодиапазон 802.11n состоит из 8 перекрывающихся каналов в диапазоне 2,4 ГГц (13 см). Стандарт 802.11n использует OFDM или « мультиплексирование с ортогональным частотным разделением » для передачи данных и поэтому не классифицируется как расширенный спектр . По этой причине на оборудование 802.11n не распространяются правила электропитания, указанные в FCC Part 97 § 97.311 , а максимально допустимая выходная мощность составляет 1500 Вт PEP .
802.11y
[ редактировать ]- Любительский радиодиапазон 802.11y состоит из 24 перекрывающихся каналов в диапазоне 3,4 ГГц (9 см). Стандарт 802.11y использует OFDM или « мультиплексирование с ортогональным частотным разделением » для передачи данных и поэтому не классифицируется как расширенный спектр . По этой причине на оборудование 802.11y не распространяются правила электропитания, изложенные в FCC Part 97 § 97.311 , а максимально допустимая выходная мощность составляет 1500 Вт PEP .
Совместное использование частот
[ редактировать ]ФКС / США
[ редактировать ]802.11а
[ редактировать ]- Полоса 5 см используется совместно фиксированной спутниковой службой в МСЭ Районе 1 и радиолокационной службой. В регионе 2 ITU (США) основным пользователем является военная радиолокация, в частности военно-морской радар. Радиолюбители имеют вторичные привилегии перед Федеральной радиолокационной службой во всем диапазоне и не могут создавать помех этим пользователям. Операторам-любителям эта полоса выделена на вторичной основе с устройствами ISM и космическими исследованиями. Операторы-любители, операторы космических исследований и ISM имеют «право на работу». Из-за отсутствия большого количества пользователей Part 15 (по сравнению с 2,4 ГГц) уровень шума, как правило, ниже во многих частях США, но может быть довольно перегруженным в городских центрах и на вершинах гор. Обычно следует избегать частот 5,6–5,65 ГГц (канал 132), чтобы не создавать помех TDWR . метеорологическим радиолокационным станциям
802.11b/г/н
[ редактировать ]- Полоса 13 см используется совместно с пользователями Части 15 , а также Федеральной радиолокационной службой и устройствами ISM (промышленными, научными, медицинскими). Радиолюбители имеют вторичные привилегии перед Федеральной радиолокационной службой во всем диапазоне и не могут создавать помех этим пользователям. Радиолюбители имеют первичные права на использование устройств ISM в диапазоне 2,390–2,417 ГГц и вторичные права в диапазоне 2,417–2,450 ГГц. Из-за большого количества пользователей Части 15 уровень шума в этом диапазоне имеет тенденцию быть довольно высоким.
802.11y
[ редактировать ]- Полоса 9 см используется совместно с фиксированными службами и связью космос-Земля. Радиолюбители, использующие этот диапазон, не могут создавать помех другим лицензированным пользователям, включая правительственные радиолокационные станции. Небольшое количество пользователей делает эту группу тихой.
Идентификация
[ редактировать ]Как и в любом любительском радиорежиме, станции должны идентифицироваться не реже одного раза в 10 минут. Одним из приемлемых способов сделать это является передача своего позывного внутри эхо-запроса ICMP (широко известного как ping ). Если для точки доступа установлено значение «главный», то позывной пользователя может быть установлен как « SSID » и, следовательно, будет передаваться через регулярные промежутки времени.
Также можно использовать «push»-запрос DDNS для автоматической отправки любительского позывного в виде обычного текста ( ASCII ) каждые 10 минут. компьютера Для этого необходимо, чтобы в качестве имени хоста был указан позывной оператора-любителя, а время аренды DHCP- серверов было установлено меньше или равно 10 минутам. При реализации этого метода компьютер будет отправлять DNS-запрос «push», включающий имя хоста локального компьютера, каждый раз при продлении аренды DHCP. Этот метод поддерживается всеми современными операционными системами, включая, помимо прочего, Windows , Mac OS X , BSD и Linux .
Аппаратное обеспечение 802.11 может передавать и принимать все время, пока оно включено, даже если пользователь не отправляет данные.
Безопасность
[ редактировать ]Поскольку смысл любительских передач не может быть скрыт, применяемые меры безопасности должны быть опубликованы. Это не обязательно ограничивает схемы аутентификации или входа в систему, но ограничивает полностью зашифрованную связь. Это делает связь уязвимой для различных атак после завершения аутентификации. Это очень затрудняет предотвращение доступа неавторизованных пользователей к сетям HSMM, хотя случайных подслушивающих лиц можно эффективно сдержать. Текущие схемы включают использование фильтрации MAC-адресов , WEP и WPA / WPA2 . Фильтрацию MAC-адресов и WEP можно взломать с помощью бесплатного программного обеспечения из Интернета, что делает их менее безопасными вариантами. Согласно правилам FCC сами ключи шифрования должны быть опубликованы в общедоступном месте при использовании WEP, WPA/WPA2 или любого другого шифрования. [ нужна ссылка ] , тем самым подрывая безопасность их реализации. Однако такие меры эффективны против случайных или случайных вторжений в беспроводную сеть.
Используя профессиональное или модифицированное оборудование, можно работать на каналах 802.11a, которые находятся за пределами разрешенных FCC полос, часть 15, но все же находятся в пределах любительских радиодиапазонов 5,8 ГГц (5 см) или 2,4 ГГц (13 см). Трансверторы или «преобразователи частоты» также могут использоваться для перевода операций HSMM 802.11b/g/n из диапазона 2,4 ГГц (13 см) в диапазон любительской радиосвязи 3,4 ГГц (9 см). Такое перемещение обеспечивает определенную степень безопасности, поскольку работает за пределами каналов, доступных для нелицензированных (Часть 15) устройств 802.11.
Пользовательские частоты
[ редактировать ]Использование только любительских частот обеспечивает лучшую безопасность и помехоустойчивость для радиолюбителей. Раньше было легко использовать модифицированное оборудование потребительского уровня для работы 802.11 на каналах, которые находятся за пределами обычных частот, выделенных FCC для нелицензированных пользователей, но все еще находятся в диапазоне любительской радиосвязи. Однако проблемы регулирования, связанные с несанкционированным использованием лицензированных частот, усложняют задачу. В новых драйверах Linux реализована специальная нормативная база данных , которая не позволяет обычному пользователю работать за пределами рабочих диапазонов, специфичных для конкретной страны. Это требует использования радиоприемопередатчиков, основанных на использовании технологии трансвертера (или преобразователя частоты).
420 МГц
[ редактировать ]Doodle Labs — частная производственная компания со штаб-квартирой в Сингапуре, которая разрабатывает и производит линейку устройств беспроводного приема данных большого радиуса действия.
DL-435 — это адаптер mini-PCI на базе беспроводного чипсета Atheros.
XAGYL Communications — канадский дистрибьютор сверхскоростного беспроводного оборудования большой дальности действия.
XAGYL Communications XC420M — это адаптер mini-PCI на базе беспроводного чипсета Atheros.
Способность набора микросхем Atheros использовать полосу пропускания передачи 5 МГц может обеспечить работу части 97 в поддиапазоне ATV 420–430 МГц. (Обратите внимание, что работа на частоте 420–430 МГц не разрешена вблизи границы Канады и США. См. правило «Линии А».)
900 МГц
[ редактировать ]Трансвертеры, а также использование более старого оборудования 802.11, такого как оригинальные модемы NRC WaveLan или FHSS производства Aerocomm и FreeWave, позволяют работать в этом диапазоне. Серия Ubiquiti M9 также предоставляет оборудование, работающее в этом диапазоне. Помните, что минимальный уровень шума в этом диапазоне в крупных городах обычно очень высок, что серьезно ограничивает производительность приемника.
Пользовательские частоты 2,4 ГГц
[ редактировать ]Используя оборудование профессионального уровня или модифицированное оборудование потребительского уровня, можно эффективно работать на оборудовании 802.11b/g на каналах: «-1» на частоте 2,402 ГГц и «-2» на частоте 2,397 ГГц. Использование этих каналов позволяет операторам-любителям отказаться от нелицензированных операторов Части 15, но может создавать помехи для любительских спутниковых радиоканалов в диапазоне частот около 2,400 ГГц и 2,401 ГГц.
3,3–3,8 ГГц
[ редактировать ]Преобразование частоты предполагает использование трансвертеров , которые полностью преобразуют рабочую частоту устройства 802.11b/g из 2,4 ГГц в другой диапазон. Трансвертер — это технический термин, который редко используется для описания продуктов, которые более известны как преобразователи частоты , повышающие/понижающие преобразователи и просто преобразователи . Имеющиеся в продаже преобразователи могут преобразовывать сигнал 802.11b/g частотой 2,4 ГГц в полосу частот 3,4 ГГц (9 см), которая не разрешена для пользователей, не имеющих лицензии согласно Части 15.
У Ubiquiti Networks есть четыре радиостанции на базе чипсетов Atheros со встроенными трансвертерами для этого диапазона. PowerBridge M3 и M365 для 3,5 ГГц и 3,65 ГГц соответственно для эстетически скромных соединений PtP (точка-точка). Nanostation M3 и M365 заключены в литой защищенный от атмосферных воздействий корпус с антеннами с двойной поляризацией 13,7 дБи. Rocket M3, M365 и M365 GPS помещены в прочный корпус и оснащены мощным, очень линейным радиомодулем 2x2 MIMO с двумя разъемами RP-SMA (водонепроницаемыми). Наконец, NanoBridge M3 и M365 для PtP-соединений на больших расстояниях. Эти устройства используют наборы микросхем Atheros в режиме N вместе с протоколом Ubiquiti airMax TDMA для решения проблемы скрытого узла, которая обычно возникает при использовании беспроводной связи ptmp вне помещения. UBNT в настоящее время не разрешает продажу радиолюбителям в США и продает эти радиоприемники только по лицензии FCC. Это может быть связано с запретными зонами вблизи побережий и объектов ВМС США. Полоса 3,5 ГГц в настоящее время используется для работы радаров Министерства обороны и ВМС (корабельных и наземных) и охватывает 60 процентов населения США. Однако ситуация может измениться в связи с недавним решением FCC. НПРМ и порядок .
Пользовательские частоты 5,8 ГГц
[ редактировать ]Используя оборудование профессионального уровня или модифицированное оборудование потребительского уровня, можно работать на каналах 802.11a 116–140 (5,57–5,71 ГГц) и каналах выше 165 (> 5,835 ГГц). Эти частоты находятся за пределами нелицензируемого диапазона, выделенного FCC в соответствии с Частью 15, но все же находятся в диапазоне любительской радиосвязи 5,8 ГГц (5 см). Модификация потребительского оборудования для работы на этих расширенных каналах часто включает установку неоригинального встроенного ПО и/или изменение настройки «кода страны» беспроводной карты. При покупке оборудования профессионального уровня многие компании разрешают использование этих расширенных частот за небольшую дополнительную плату.
Кастомная прошивка
[ редактировать ]Один из популярных способов получить доступ к частотам, предназначенным только для любителей, — это модификация стандартной точки доступа с помощью специальной прошивки . Эта кастомная прошивка находится в свободном доступе в Интернете от таких проектов, как DD-WRT и OpenWrt . Проект AREDN поддерживает стандартную прошивку, которая поддерживает частоты только Part-97 на оборудовании Ubiquiti и TP-Link. [8] Популярным модифицированным аппаратным обеспечением является Linksys WRT54GL из-за широкой доступности как аппаратного обеспечения, так и стороннего встроенного ПО , однако аппаратное обеспечение Linksys не обеспечивает плавную перестройку частоты из-за закрытого характера драйверов Linksys.
См. также
[ редактировать ]- Карта узлов HSMM сети AREDN
- Любительская радиосвязь в экстренных ситуациях
- Распределение любительских радиочастот
- AMPRNet
- ДД-ВРТ
- Городская сеть
- Ортогональное мультиплексирование с частотным разделением каналов
- Пакетное радио
- Распространение спектра
- Томатная прошивка
- Сверхширокополосный
- Беспроводная система распределения
- Беспроводная локальная сеть
- Список узлов HSMM
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Сеть экстренной передачи данных любительского радио» . www.arednmesh.org .
- ^ «Широкополосный-Хамнет» . www.broadband-hamnet.org .
- ^ «АРРЛ::Внимание» . www.arrl.org .
- ^ «Использование IEEE 802.11b в соответствии с частью 97 правил FCC» . www.arrl.org .
- ^ Радиооборудование HSMM arrl.org
- ^ Перейти обратно: а б с «IEEE 802.11ah | Wi-Fi субгигагерца | Примечания по электронике» . www.electronics-notes.com .
- ^ «Работа в диапазонах U-NII – план каналов 802.11 (§15.407)» . ФКС . Проверено 30 июля 2023 г.
- ^ «Сеть экстренной передачи данных любительского радио» . AREDNmesh.org .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Правила FCC, часть 97
- Правила FCC, часть 15
- Отказ FCC от OFDM как расширенного спектра [ постоянная мертвая ссылка ]
- Использование беспроводных Ethernet-устройств (Часть 15) для любительского радио
- Каналы и частоты 5,0 ГГц (802.11a/h)
- BROADBAND-HAMNET.ORG Wireless Mesh : отмеченный наградами Broadband-Hamnet — проект, начатый в Остине, штат Техас, но ставший стандартом любительской широкополосной связи во всем мире, по созданию ячеистых сетей со скоростью широкополосного доступа (> 1 Мбит/с) для использования радиолюбителями. .
- AREDN – Любительская радиосеть экстренной передачи данных . Этот проект продолжает работу с того места, где заканчивается Broadband-Hamnet, и продвигает программное обеспечение с открытым исходным кодом для широко доступных коммерческих устройств, а также расширяет технологию за пределы 2,4 ГГц до любительских диапазонов 900 МГц, 3,4 ГГц и 5,7 ГГц.
- Обеспечение инновационного использования малых сот в диапазоне 3,5 ГГц NPRM и заказ