| Apie | Žurnalas | Archyvas | Mokslo įdomybės | Paieška |

2002 m. Nr. 3 turinys

· Sistemų integracija - operatyvesnės ir lankstesnės paslaugos vartotojams

Optinis ryšys
· Puslaidininkiniai lazeriai - lemtingo lūžio metas
· Difrakcinė MEMS technologija siūlo naują platformą optiniams tinklams
· Žinutės
· Šviesa virsta skysčiu

· Ieškant tinkamiausiojo paskutinei myliai sprendimo
· Žinutės
· Prastas sandėris
· Konvergencija lusto lygmeniu

Mobilusis ryšys
· Nepriimtina mobiliojo ryšio tinklų pusė
· Visų ryšio standartų mobilusis telefonas
· Žinutės
· Išjunkite telefoną, kitaip jį išjungsime mes patys
· Riksmai orbitoje
· Pasišnekėti - nebrangu, siųsti žinutę - dar pigiau

Tendencijos
· Naujų technologijų įdiegimo Rytų ir Vidurio Europos šalyse problemos
· Rinka jau pradeda atsigauti
· Keturi mobiliosios telefonijos vystymosi scenarijai

Internetas
· Internetinė telefonija sukels revoliuciją
· Kibernetiniai parazitai
· Žinutės

Elektronika
· Geros aušinimo sistemos be kompromisų nesukursi
· Žinutės
· Grojanti striukė
· Nanotechnologijos imasi mokslo grandai
· Trijų pagrindinių spalvų jutikliai perteikia kontrastingesnį vaizdą
· Nauji veidai programuojamos logikos sektoriuje
· Nuo Turingo iki šių dienų
· Kvantiniai supersmegenys
· Kol kas "kiečiausias" tranzistorius
· Popieriaus ir rašiklio sugrįžimas

Visų ryšio standartų mobilusis telefonas

   Įsivaizduokite, kad savo senuoju mobiliuoju telefonu prisijungėte prie kito ryšio tinklo ir naudojatės jo teikiamomis paslaugomis: šią galimybę suteikia neseniai sukurta technologija - programine įranga valdomas radijo ryšys (software-defined radio, toliau - SDR). Suprantama, paslaugų tiekėjai minėtą technologiją dar turės įdiegti.

   Kiekvienas, kuris seka verslo naujienas, žino, kad mobiliojo ryšio verslui apibūdinti labiausiai tinka žodis "neapibrėžtumas". Niekas negali pasakyti, nei kokia bus ta trečiosios kartos mobiliojo korinio ryšio sistema, nei kada ji bus parengta. Diskutuojama ir dėl to, kokį geriausia pasirinkti informacijos mainų protokolą - cdma 2000, UMTS/W-CDMA, EDGE, GPRS ar net tokį, kuris apimtų ir tolimos ateities 4G standartą - ir į kokią įrangą investuoti lėšas. (CDMA - Code Division Multiple Access - kolektyvioji kodinio atskyrimo kreiptis; UMTS - Universal Mobile Telecommunications System - universalioji mobiliųjų telekomunikacijų sistema; EDGE - Enhanced Data Rates for Global Evolution; GPRS - General Packet Radio Service - bendroji radijo ryšio tarnyba.)

   Laimei, apibrėžtumo susidariusiai padėčiai gali suteikti programine įranga valdomas radijo ryšys - SDR. Šios technologijos kūrėjai, užuot keitę patį mobiliojo ryšio telefono aparatą, suteikia galimybę jį, kaip ir kitos rūšies radijo siųstuvą-imtuvą, rekonfigūruoti programiniu būdu. SDR perprogramuoja telefono aparatą, kad šis veiktų skirtingais radijo sąsajų standartais, pvz., Šiaurės Amerikos IS-95 (CDMA) ar IS-136 (TDMA - Time Division Multiple Access - kolektyvioji laikinio atskyrimo kreiptis).

   Negana to, programinėje įrangoje įdiegtas radijo ryšio funkcionalumas atveria ir nemažai kitų galimybių. Mobiliojo SDR prietaiso ryšio nesutrikdytų ir dinamiškai kintantis bei nenuspėjamas mobiliojo ryšio tinklų veikimo pobūdis. Šiuo prietaisu būtų galima efektyviai naudoti radijo bangų galią bei jų spektrą, staigiai pereiti nuo vieno standarto radijo ryšio prie kito (tarkim, nuo GSM prie PDC , kai europietis abonentas keliauja į Japoniją, ar nuo GSM prie EDGE, kai jis savo telefono aparatą nutaria modernizuoti).

    Toks mobilusis telefonas būtų kaip niekad lanksčios konfigūracijos. Inžinieriai, kurdami naujas SDR ryšio priemones, iš esamų (ankstesnių) programinės įrangos modulių galėtų pasirinkti reikiamą jų rinkinį. Ši programinių modulių pakartotinio panaudojimo galimybė sukels tikrą bevielio ryšio sistemų perversmą, leisdama jas operatyviai tobulinti ir plėtoti. Net aparatinė įranga taps gerokai paprastesnė, nes SDR technologija ją išvaduos nuo daugelio sudėtingų analoginių grandinių, kurių funkcijas perims programinė įranga.

    Šiuo metu SDR technologija plačiai paplitusi pagrindinėse korinio ryšio stotyse (pirmiausia dėl jos savybės gerokai supaprastinti naudojamą aparatinę įrangą), be to, ją jau pradėta diegti mobiliuosiuose korinio ryšio telefonuose.

   Kaip SDR veikia jungtinėje taktinėje radijo sistemoje (Joint Tactical Radio System, toliau - JTRS), aktyviai tiria ir JAV gynybos organizacijos. Čia, naudojantis įvairiomis moduliavimo schemomis, kurių nešliai pasirenkami iš 5MHz-2GHz intervalo, siekiama, kad sistemos rekonfigūruojami siųstuvai-imtuvai galėtų tuo pat metu naudotis vaizdo, garso bei kita skaitmenine informacija. Nors JTRS programinėje įrangoje ir panaudotas kodavimo principas, ji pati veikia masiniam vartotojui skirtos operacinės sistemos terpėje, taigi sistema yra atviros struktūros.

   Atskirai lėktuvams, tankams, sunkvežimiams ar kariams galėtų būti skirta sava programos versija, sukurta, atsižvelgus į jų individualius požymius. JAV kariškiai tikisi, kad tuomet, kai bus standartizuotos egzistuojančios sistemos ir sukurtas bendrasis jų standartas, visų karinių pajėgų padaliniai nuo žemiausių iki aukščiausių turės patikimą ryšį.

   Pagal programą, kurią pradėta vykdyti anksčiau nei buvo sukurta JTRS, General Dynamics Systems kompanija (Skotsdeilas, Arizonos valstija) vysto savąją SDR versiją, vadinamą Digital Modular Radio - skaitmeniniu moduliniu radijo ryšiu. Kompanijos produkcija dabar tiekiama JAV karo laivynui. Sistemos terpėje konfigūruojami prietaisai gali atlikti tiek funkcijų, kiek jų atliktų kartu veikdami keturi įprastiniai prietaisai.

   Susidomėjimas SDR technologija (verslo ir gynybos srityse) pastaraisiais metais išaugo pirmiausia todėl, kad jau esama galingų, bet gana pigių procesorių. Šiuo metu labiau apsimoka naudoti ne analoginės elektronikos komponentus, o programuojamus skaitmeninius prietaisus ir į juos integruoti radijo ryšio funkcijas.

   Šią užduotį įveiktų bendrosios paskirties spartieji skaitmeninių signalų procesoriai, atliekantys logines ir aritmetines operacijas, bet šiais laikais ekonomiškiau naudoti spartesnius ir lankstesnės konfigūracijos lustus: specialios paskirties integrinius grandynus (jų aritmetines funkcijas valdo koduotos loginės komandos) ir vartotojo programuojamas loginių elementų matricas (field programmable gate arrays - FPGA), kurių programuojami sujungimai ir loginės funkcijos gali būti nustatytos jau įsigijus lustą. Kurdami ir tobulindami SDR sistemą, korinio ryšio projektuotojai sprendžia sudėtingą uždavinį - kaip racionaliau tarp esamų komponentų paskirstyti signalo apdorojimo funkcijas.

   Specialios paskirties integriniai grandynai yra pigesni, be to, jų geresni parametrai, tačiau, esant didesniems integracijos laipsniams, mažėja jų programavimo galimybės. Reikia pridurti, kad įvairių standartų radijo ryšiui pasiekti dažnai reikia kelių specialios paskirties integrinių grandynų. Palyginimui galima paminėti, kad į vieną bendrosios paskirties skaitmeninių signalų procesorių ar FPGA būtų galima lengvai integruoti kelių standartų sąsajas.

Telefonų architektūros kontūrai

   SDR siųstuvų-imtuvų funkcijos įdiegiamos programa, kurią pragena bendrosios paskirties aparatinė įranga. Analoginių grandinių blokai, kaip kad dažnio derinimo, filtravimo, moduliavimo ir demoduliavimo, yra keičiami programine įranga, kuri šias funkcijas realizuoja skaitmenine technika. Tokiu principu sukonstruota įranga įgalina programiniu būdu taip nustatyti vieno siųstuvo-imtuvo maišytuvus ir filtrus, kad prietaisas valdytų įvairių nešlių moduliavimo schemas ir ryšys būtų palaikomas skirtingais dažniais.

   Tradicinis dvilypis korinio ryšio telefonas (1 pav.) yra tipiškas antros kartos prietaisas. Šiaurės Amerikoje jis būtų tinkamas naudoti dviejų tipų tinkluose - analoginio standarto AMPS (Advanced Mobile Phone Service - patobulinto mobiliojo ryšio tarnyba) ir europinio skaitmeninio standarto GSM. Tam telefono schemoje sumontuota po 2 atskirus siųstuvus ir imtuvus.

   Kai telefonas veikia analoginiu režimu, iš analoginių signalų procesoriaus išėjęs signalas apdorojamas kaip ir daugumoje radijo ir televizijos stočių - pagal klasikinę superheterodininio imtuvo schemą. Procesoriaus signalas moduliuoja tarpinio dažnio (I-F) signalą, kuris keičiamas aukštesniu radijo dažniu, stiprinamas ir išspinduliuojamas antena. Priimdamas analoginį signalą, analoginis imtuvas jį keičia dviem pakopomis - analoginiu filtru pasirenkamas kanalas ir signalas siunčiamas demoduliuoti signalų procesoriui (1pav.).

1 pav. Dabartinis dvimodis mobiliojo ryšio telefonas
Šis įprastinis dvimodis mobiliojo ryšio telefonas veikia dviejuose skirtinguose tinkluose; šiuo atveju – vienas tinklas analoginis, kitas – skaitmeninis. Siųstuvo ir imtuvo schemos suderintos. Tokia prietaiso struktūra priimtina, bet akivaizdu, kad atsiradus trečiam ryšio tinklui telefonui reikės kito siųstuvo ir imtuvo.

   Skaitmeninis siųstuvas-imtuvas veikia panašiai, tik signalą keičia skaitmeninių signalų procesorius, o ne analoginės grandinės. Be šių operacijų, dar gali būti dekompresija, dešifravimas ir filtravimas.

   Dvilypių telefonų pagrindą sudaro programuojama aparatinė įranga, kurios reikiamos funkcijos gali būti aktyvuotos ar deaktyvuotos. SDR sistemos veikimo principas yra tobulesnis. Skaitmeninių signalų procesorius įkraunamas programa, kuri prireikus pragenama, kad būtų realizuotos funkcijos, reikalingos vienam ar kitam standartui nustatyti.

   Norint, kad įprastinis telefono aparatas galėtų naudotis SDR sistema, pirmiausia reikia visas įmanomas analogines grandines keisti skaitmeninėmis. Iš pradžių reikėtų panaikinti analogines moduliavimo dažnių juostos operacijas, kurios atliekamos signalo įėjime (paprastai balso).Šis signalas dar yra savojo spektro (žemo dažnio) srityje, dar nėra moduliavęs nešlio ir neperėjęs į aukštesnio dažnio juostą (žr. 2 pav.).

2 pav. Programine įranga valdomas mobiliojo ryšio telefonas
Visas SDR sistemos terpėje veikiančio mobiliojo telefono funkcijas nustato programinė įranga, tad turėdamas tik po vieną siųstuvą ir imtuvą, jis gali veikti skirtingo radijo ryšio standarto tinkluose. Imtuvas turi analoginį radijo dažnio keitiklį, kurio išėjime tarpinio dažnio signalas vienu keitikliu keičiamas skaitmeniniu ir toliau skaitmeniniu būdu keičiamas į moduliavimo dažnių juostą. Vėliau programuojamame skaitmeninių signalų procesoriuje integruotais skaitmeniniais filtrais iš moduliavimo dažnių juostos išskiriamas reikiamas kanalas.

   Kai aparatas veikia kaip siųstuvas, įėjimo (balso) signalas turi būti verčiamas skaitmeniniu kiek galima arčiau mikrofono grandinės, kad visos tolesnės signalo apdorojimo procedūros (spūda, filtravimas ir moduliavimas) būtų atliekamos skaitmenine technika. Kai signalas skaitmeninis, jis apdorojamas programiniu būdu.

   Kai telefonas veikia priėmimo režimu, taikomi panašūs principai. Šiuo atveju analoginį radijo signalą RF reikia keisti skaitmeniniu kiek galima arčiau antenos, gautą skaitmeninį signalą apdoroti programuojamais prietaisais, o paskui keisti analoginiu kaip galima arčiau ausinės (ji schemoje neparodyta).

   Kitas žingsnis, kuris patobulintų mobiliojo ryšio telefoną, būtų žengtas tuomet, jei rinkoje pasirodytų galingi analoginiai skaitmeniniai ir skaitmeniniai analoginiai keitikliai. Tada prietaisus būtų galima programuoti aukštų dažnių srityje - iš pradžių tarpinio dažnio (I-F), paskui - radijo dažnio (RF).

   Palyginti su įprastinės konfigūracijos telefonais, šių telefonų siųstuvams reikėtų perpus mažiau komponentų. Vietoj kelių siuntimo ir priėmimo grandinių programuojamas mobilusis telefonas jų turėtų tik po vieną. Šios grandinės būtų programuojamos priklausomai nuo to, kokio standarto yra abonentinis tinklas.

   Aukšto dažnio funkcijas, kaip filtravimas ir maišymas, sunku programuoti silicio - pigiausios ir visuotinai paplitusios medžiagos - lustuose. Norint šias funkcijas įdiegti, reikalinga sparta, kuri viršija silicio galimybes. Tarkime, GSM standarto telefono tarpinio dažnio I-F segmentas valdomas kelių šimtų megahercų dažniu, kuris silicio integriniam grandynui yra visai priimtinas, tačiau visoms kitoms telefono funkcijoms įdiegti reikia procesoriaus, kuris galėtų atlikti 100 mlrd. komandų per sekundę. Šiam uždaviniui atlikti reikia siliciogermanio lustų. Plg.: šiuolaikinių mobiliųjų telefonų specializuoti silicio lustai atlieka 10-100 mln. komandų per sekundę.

Keturios pagrindinės technologijos

    Pagrindiniai SDR sistemos komponentai, kurie nustato jos eksploatacijos parametrus, yra analoginiai skaitmeniniai keitikliai, skaitmeninių signalų procesoriai, filtrai ir radijo dažnio (RF) stiprintuvai.

   Labai svarbus SDR elementas yra analoginis skaitmeninis keitiklis, nes nuo jo veikimo spartos priklauso, kurią grandinės vietą prie antenos reikia pasirinkti, norint analoginį signalą keisti skaitmeniniu. (Kuo mažesnė sparta, tuo ši vieta arčiau antenos.) Apibrėžti keitiklio charakteristikas visuomet sunku, nes reikia nustatyti ir analoginių, ir skaitmeninių signalų parametrus. Apskritai turi būti apibrėžtos trys keitiklio charakteristikos: sparta (imčių skaičius per sekundę), skiriamoji geba imties metu (perduodamų bitų skaičius) ir tiesiškumas (parametras, nusakantis, ar tiksliai skaitmeninės išvesties kodas atitinka analoginės įvesties vertes).

   Šiuo metu sparčiausi analoginiai skaitmeniniai keitikliai yra naudojami naujausiuose skaitmeniniuose oscilografuose - jie atlieka apie 10 mlrd. imčių per sekundę. Mobiliesiems korinio ryšio telefonams jie netinka, nes yra per brangūs ir naudoja daug galios. Priimtinos kainos ir užtektinos skiriamosios gebos keitikliai, skirti naudoti mobiliuosiuose telefonuose, įveikia apie 100 mln. imčių per sekundę. To pakanka siųstuvo-imtuvo I-F dažnių juostai apdoroti - diskretizuoti visą I-F korinio ryšio juostą ir atskirti reikiamus ryšio kanalus. Tačiau toks keitiklis nė iš tolo nesusidorotų su radijo dažnio juosta RF.

   Naudotis SDR sistema galima ir kitu būdu - telefono schemoje taikyti tiesioginio keitimo artin. Šiuo atveju analoginės grandinės signalas, išvengdamas tarpinės I-F pakopos, RF signalą tiesiogiai keičia žemo dažnio signalu (3 pav.). Toliau šį signalą analoginis skaitmeninis keitiklis keičia skaitmeniniu, o reikiamas kanalas išrenkamas filtrais, kurių programa integruota į skaitmeninių signalų procesorių.

3 pav. Tiesioginio keitimo mobiliojo ryšio telefonas
Tiesioginio keitimo programine įranga valdomas mobilusis telefonas gali veikti platesniu dažnių diapazonu, nes radijo dažnio diapazono signalas tiesiogiai keičiamas į moduliavimo dažnių juostą (ir atvirkščiai) be tarpinio I-F bloko ir jo komponentų. Kaip ir daugelis bevielio ryšio prietaisų, šis telefonas faziniu keitikliu išsaugo dažnių juostą. Keitiklis signalą išskaido į du komponentus, kurių fazės skiriasi 90o (I ir Q). Šie du signalai neinterferuodami sklinda tuo pačiu kanalu.

   Pasak Analog Devices Inc. (Masačiusetso valstija) sistemos administratoriaus Zorano Zvonaro, šis artinys atrodo patraukliai, bet jį realizuoti trukdytų sunkiai įveikiamos techninės kliūtys.

   Skaitmeninių signalų procesorius yra kertinis SDR blokas. Procesoriuje gali būti įdiegtos mažiausiai dvi radijo ryšio sąsajos, kad vartotojas galėtų persijungti nuo vieno radijo ryšio standarto prie kito. Ateityje, kai mobiliaisiais telefonais bus galima susisiekti su kitais asmeniniais elektroniniais prietaisais, ši standarto keitimo galimybė bus įprasta. Tokiais atvejais skaitmeninių signalų procesoriai vienu metu galės realizuoti kelias radijo ryšio sąsajas, kaip kad kompiuteriu vienu metu galima naudotis keliomis programomis. SDR sistemos procesorius atliks balso duomenų kompresijos/dekompresijos, moduliavimo/demoduliavimo ir filtravimo funkcijas.

   Nors skaitmeninių signalų procesoriaus sparta kasmet vis didėja, jos nepakanka visoms SDR funkcijoms atlikti. Prisiminkime, kad norint realizuoti I-F grandinės funkcijas, procesorius turi atlikti 100 mlrd. komandų per sekundę. Veikimo spartą būtų galima padidinti, lygiagrečiai sujungus reikiamą kiekį procesorių, tačiau tuomet smarkiai padidėtų telefono matmenys, svoris, naudojamoji galia ir kaina.

   Kaip tvirtina Texas Instruments garso ir vaizdo laboratorijos direktorius P. Papamichalis, būtų geriausia SDR kurti su programuojamu skaitmeninių signalų procesoriumi. Tačiau šiuo metu nėra reikiamos spartos ir naudojamosios galios procesorių, tad esamų naudojimas ribotas. Todėl kol kas realiausia išeitis būtų specialios paskirties integriniai grandynai (Application Specific Integrated Circuit - ASIC). Vėliau turėtų būti naudojamos mišriosios skaitmeninių signalų procesorių ir ASIC struktūros. Papamichalio teiginiu, sparčiausi yra jų kompanijos gaminami specializuoti 600 MHz dažniu veikiantys C6000 serijos procesoriai, vieno ciklo metu atliekantys 8 komandas (arba 4,8 mlrd. komandų per sekundę).

   Kad ir kokie šie prietaisai atrodytų spartūs, jie yra maždaug 20 kartų lėtesni, kad vykdytų I-F grandies funkcijas, o ką jau kalbėti apie RF! Tačiau apskritai šiuo metu ryšio technikoje mielai naudojami ir lėtesni procesoriai, nes jie ir pigesni, ir naudoja mažiau galios. Pavyzdžiui, kad ir ekonomiški Texas Instruments C5000 serijos procesoriai, kurie veikia 300MHz sparta ir atlieka 600 mln. komandų per sekundę.

Specializuoti filtrai

   SDR eksploatacinės charakteristikos labai priklauso nuo filtrų kokybės. Filtrų funkcijas gali atlikti specializuoti lustai. Palyginti su skaitmeninių signalų procesoriais, šie lustai yra pigūs ir nepasižymi sudėtinga architektūra. Tiesa, jie nėra programuojami, tačiau ir korinio ryšio telefonų standartinės dažnių juostos yra fiksuotos.

   Nuo filtrų priklauso SDR signalų apdorojimo sparta, jautrumas, dinaminis diapazonas ir galimybė išvengti gretimų kanalų trukdžių. Kad filtrai svarbūs, liudija telefono konstrukcija - jie naudojami trijose vietose: RF, I-F bei moduliavimo dažnių juostoje ir užima trečdalį telefono tūrio. Tačiau šie filtrai neišstumia analoginių filtrų. SDR sistemos veikia plačiu dažnio diapazonu, todėl joms reikia naujausių medžiagų komponentų - induktyvumo ričių ir kondensatorių. Naujausios medžiagos ir šiuolaikinės filtrų gamybos technologijos sudarys sąlygas gaminti mažesnių matmenų, bet patogesnius naudoti plačiajuosčius filtrus. Šiam tikslui gali būti plačiai taikomi superlaidieji ir mikromechaniniai filtrų komponentai.

   Šiuo metu RF stiprintuvuose, veikiančiuose iki 2 GHz korinio ir asmeninio ryšio paslaugų (Personal Communications Services - PCS) juostų dažniu, naudojami silicio komponentai. Nauja siliciogermanio tranzistorių technologija numuštų RF galios stiprintuvų kainą, sumažintų veikiančią įtampą ir praplėstų ryšio diapazono juostą iki milimetrinių bangų (mažiausiai iki 40GHz). Be to, RF technologija gerokai patobulėtų, jei būtų sukurti tiesinių charakteristikų galios stiprintuvai. Jais būtų galima vienu metu apdoroti daugelio siųstuvų signalus. Tokiais stiprintuvais papildyta SDR konstrukcija efektyviau naudotų galią, o jie patys, palyginti su įprastiniais, užimtų mažiau vietos. Deja, tokie plačiajuosčiai stiprintuvai turėtų būti labai brangūs.

Sistemos adaptyvumas

   Iki šiol šiame straipsnyje buvo pabrėžiama, kad programinėje įrangoje įdiegta radijo ryšio savybė - funkcionalumas - tinklo operatorius ir abonentus apsaugo nuo nenuspėjamų technologijos šuolių. Kitaip tariant, toks radikalus korinio ryšio teikimo būdas neleistų atsilikti nuo technikos progreso.

   Bet SDR galimybės dar platesnės. Jos terpėje veikiančios radijo ryšio priemonės (ne tik mobilieji telefonai) realiu laiku galėtų prisitaikyti prie greitai kintančių bevielio ryšio sistemos charakteristikų. Mobiliojo ryšio vartotojams ši savybė itin aktuali. Verta paminėti, kad radijo ryšio priemonė programiniu būdu gali būti papildyta naujomis funkcijomis. Pavyzdžiui, SDR sistema galėtų valdyti radijo bangos galią, kad silpno signalo zonose būtų geresnis ryšys, arba galėtų įdiegti papildomą kodą, kad sumažėtų gretimų ryšio kanalų trukdžių. Ir atvirkščiai - retai naudojamas funkcijas ar nereikalingus kodus iš siųstuvų-imtuvų ji tokiu pat būdu pašalintų.

   Tačiau šis adaptyvumas turi ir didelį trūkumą. Pasikeitus ryšio charakteristikoms, ryšys atsiranda kiek vėliau nei įprastai, nes siųstuvams prireikia papildomai laiko pasikeitusioms ryšio sąlygoms atpažinti ir į jas reaguoti. Toks vėlinimasis gali veikti garso ir vaizdo informacijos perdavimą.

   Gebėdamos sekti ryšio pralaidą, atpažinti pasikeitusias ryšio charakteristikas daugiajuostės SDR sistemos gali išgauti naudos iš nenaudojamų dažnio kanalų ir šitaip tinklo operatoriams padėti veiksmingiau eksploatuoti ryšio tinklus. Pavyzdžiui, kuriuo nors metu nenaudojamas radijo ieškos (paging) kanalas gali būti panaudotas kitokio pobūdžio informacijai siųsti.

   Čia kyla klausimas, kaip keisti mobiliųjų telefonų funkcijas ir kanalus, kad nebūtų pažeistos sistemos valdymo taisyklės? Pavyzdžiui, Federalinė ryšio komisija jau šiuo metu kiekvieną ryšio priemonę įpareigoja naudotis savuoju dažnio kanalu. Iki SDR sistema visuotinai pasklis, atitinkamos nacionalinės ir tarptautinės ryšio priežiūros organizacijos turės drauge aptarti šiuos klausimus.

   SDR sistema veiktų ir tuomet, jei ryšys būtų palaikomas sudėtingomis, kanalų interferencijos kompensavimo antenomis, kai yra prasta ryšio kokybė ar ribota sistemos pralaida. Kaip žinoma, antenos yra įtaisų, galinčių siųsti ir priimti elektromagnetinių bangų energiją tiksliai nustatytomis, bet keičiamomis kryptimis, rinkinys. Jos suformuoja bangų kryptinę diagramą, kurioje elektromagnetinė energija stiprinama tik reikiamo erdvinio kampo kryptimi ir slopinama kitomis kryptimis. Sumontuotos pagrindinėje korinio ryšio tinklo stotyje, jos gali priimti kelių vartotojų siunčiamus signalus ir slopinti trukdžius. Tokios antenos, užuot priėmusios ir išspinduliavusios vieno ryšio kanalo bangas, galėtų siųsti ar priimti daugelį neinterferuojančių kanalų, taigi didinti korio pralaidą. Sukurti anteną, kuri stiprintų plačiajuosčius signalus, yra sunku, todėl SDR sistemų kūrėjai sutelkė dėmesį į siaurajuostes antenas, kurių vienoje SDR sistemoje gali būti daug. Kiek reikės antenų tam tikrai radijo bangų spektro daliai, priklauso nuo to, kaip pavyks kompensuoti bangos amplitudės ir fazės paklaidą to kanalo dažnių juostoje. Ši kompensavimo galimybė savo ruožtu priklausys nuo juostos pločio. Ateityje galbūt bus naudojamos konfigūruojamos daugiajuostės antenos.

Programos įkėlimas

   Bendrais bruožais susipažinę su SDR, išsiaiškinkime, kaip papildoma ar keičiama radijo ryšio programinė įranga. Šiuo metu modernizuotų programų įkėlimas per Internetą jau yra įprastas įvairių sistemų tobulinimo būdas, nors per modemą atliekamas įkėlimo procesas neretai vyksta lėtai ir strigdamas. Toks būdas galėtų būti taikomas ir bevielio ryšio sistemoms, kai abonentas Internetu arba net radijo bangomis pats įkrauna reikiamų standartų radijo ryšio sąsajas. Jei būtų įsteigtas šios paslaugos teikimo centras, kontroliuojantis visą įkrovimo procesą, abonentams šia paslauga pasinaudoti būtų paprasta.

   Kad tokia galimybė būtų realizuota, reikia apibrėžti principus, kuriais vadovaudamiesi skirtingi ryšio tiekėjai galėtų kurti suderintas programinės ir aparatinės įrangos sąsajas. Norint parengti ir standartizuoti visą programos įkėlimo procedūrą, galima naudotis, pavyzdžiui, probleminės orientacijos (object-oriented) technologijomis Common Object Request Broker Architecture (Corba) arba Java.

    Visgi yra ir programinės įrangos įkėlimo keblumų. Pavyzdžiui, kol kas neaišku, kaip pakeitus įrangos funkcionalumą, pakis jos FCC (Federal Communications Commission - federalinės ryšio komisijos) sertifikatas. Taip pat norint vartotojus apsaugoti nuo apgaulės, labai svarbu tikrinti įkeliamos programos sveikumą.

Kas dar plėtoja SDR technologiją

   SDR sistemos tyrimus atlieka ne tik bevielio ryšio kompanijos ir korinių tinklų organizacijos, bet ir mokslinio tyrimo įstaigos. Džordžijos technologijos instituto mokslininkai vykdo Yamacraw Initiative programą, kurią finansuoja valstijos Ekonomikos departamentas. Pagrindinis programos tikslas - SDR pagrindu sukurti didelės spartos bevielio ryšio sistemą. Projektas siekia dviejų tikslų:

   Sukurti adaptyvųjį mobilųjį ryšį, kuris koordinuotų programų, ryšio tinklo, kreipties bei aparatinės įrangos keitimo veiksmus, kai pereinama nuo vieno standarto ar kanalo prie kito.

   Sukurti aukštos kokybės bevielio ryšio sistemą, kurioje būtų naudojamos adaptyviosios antenos ir kodavimo algoritmai. Šios priemonės garantuotų stabilius ryšio kanalų parametrus.

   Kad sistema patikimai veiktų, turi būti nustatyta ir patikros procedūra. Į tikrinamų parametrų sąrašą turėtų būti įtraukta radijo ryšio juostos ribos, pagrindiniai telefono aparato komponentai DAC, ADC, procesoriai ir kt.

   Tuo tarpu Masačiusetso technologijos instituto Kompiuterijos laboratorijos mokslininkai kuria galingą universalųjį mikrokompiuterį, kuris galėtų veikti kaip mobilusis telefonas, ieškas (pager), AM/FM radijo imtuvas ir televizorius. Be to, juo būtų galima radijo bangomis susisiekti su Internetu. Naujausia SDR programa Handy 21 galėtų pakeisti daug šiuolaikinių ryšio priemonių vienu nešiojamuoju prietaisu. Šiuo atveju norima prietaiso funkcija pasirenkama taip, kaip kompiuteryje pele pasirenkama reikiama programa. Prietaisas, galima sakyti, būtų asmeninis kompiuteris su įmontuota antena ir plačiajuosčiu analoginiu skaitmeniniu keitikliu. Šios sistemos aparatine įranga būtų galima pasirinkti bet kurią 10 MHz spektro sritį, pakeisti ją tarpiniu dažniu, o signalą įrašyti į mikrokompiuterio atmintį.

   Masačiusetso technologijos institutas kuria ir universalųjį loginį lustą, kuris, būdamas palyginti pigus, pasižymėtų didele sparta ir maža naudojamąja galia. Kad būtų suderinamas su įvairiomis programomis, šis lustas projektuojamas specializuotos architektūros. Juo ketinama pakeisti bendrosios paskirties mikroprocesorius ir specialiosios paskirties integrinius grandynus. Turėdamas daugiau kaip tūkstantį įvado/išvado kontaktų, šis lustas galėtų apdoroti dešimt kartų didesnius duomenų srautus nei šiuolaikiniai procesoriai.

   Apibendrinant galima pasakyti, kad programine įranga valdomo radijo ryšio artinys gali apimti visų tipų bevielius programuojamus prietaisus ir jiems suteikti lankstesnio konfigūravimo galimybę. Šioje terpėje veikiantys prietaisai būtų lengvai modernizuojami, tobulinami ir net pritaikomi tenkinti individualius vartotojų poreikius. Jei ateityje ryšio paslaugos būtų teikiamos šios naujos ryšio technikos sampratos pagrindu, o su ja susietos programos būtų įkeliamos per Internetą, ji tikrai turėtų galimybių atskleisti visus savo privalumus. Bus įdomu stebėti, ar asmenys, einantys paslaugų teikėjų pareigas, įvertins atsiradusias galimybes, ar jomis naudosis tik saujelė naujai iškilusių verslininkų.


El. p.: info@elektronika.lt