Система бездротового інтернет-зв’язку

Реферат: Система бездротового Інтернет-зв'язку складається з двох частин: перша являє собою приймач та роутер, а друга має щонайменше базову станцію, адаптер, вишку та зовнішню антену Wi-Fi. Приймач розміщено на плавучому засобі, що знаходиться в акваторії певних водойм або їх частин в межах дії сигналу зовнішньої антени Wi-Fi, а зовнішня антена Wi-Fi має направлену дію в напрямку такої акваторії чи її частини та розташована на суші. UA 109722 U (12) UA 109722 U UA 109722 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до систем бездротового Інтернет-зв'язку, зокрема до зовнішніх антен Wi-Fi для прийому та передачі направлених сигналів, та призначена для використання на морських судах будь-якого типу, що знаходяться на стоянках типу "рейд" та "дальній рейд". На даний момент відомо кілька способів зв'язку для моряків, що перебувають на судах, які стоять на рейді або дальньому рейді, з адресатами на березі. Проте жоден із таких не відповідає заявленим вимогам, зокрема, постійний стабільний сигнал, збільшена швидкість передачі та отримання інформації, помірна плата за використання мережі тощо. Відомий та широко використовується супутниковий зв'язок та супутниковий Інтернет зокрема. На ринку є чимала кількість варіантів пропозицій супутникового доступу до Глобальної мережі. Одним із найбільш поширеним способом зв'язку серед моряків є система "Inmarsat". Супутниковий зв'язок "Inmarsat" використовує для зв'язку геостаціонарні супутники, які виступають у ролі активних ретрансляторів радіосигналів між терміналами на рухомих об'єктах і фіксованими земними станціями "Інмарсат", які з'єднані з наземними мережами зв'язку. У склад системи Inmarsat входять наступні частини: 1) космічний сегмент, що включає діючі та запасні геостаціонарні супутники з ретрансляторами. Супутники запускаються на геостаціонарну орбіту. Кожен супутник має свою певну зону покриття або зону охоплення, в яку входить водна поверхня і суша, і всередині цієї зони антена СЗС може напряму "бачити" супутник. 2) береговий сегмент – берегові земні станції. Включає в себе глобальну мережу берегових земних станцій (Coast (Land) Earth Station, CES, LES), координуючих станцій мережі (КСС) (Network Coordination Station, NCS) і Центр експлуатації мережі та управління космічними супутниками в Лондоні. 3) парк терміналів на рухомих об'єктах – суднові земні станції (СЗС) (Ship Earth Station – SES). Термінали зв'язку встановлюються на борту судна і призначені для зв'язку з береговими абонентами через супутник і берегові земні станції. Принцип роботи двостороннього супутникового Інтернету наступний. Запит від комп'ютера надсилається на супутниковий модем, який перетворює запит до радіосигналу, який потрапляє на передавальний пристрій антенного поста. Передавальний пристрій опромінює дзеркало антени і сфокусований сигнал від нього у вигляді вузькоспрямованого імпульсного радіосигналу передається на супутник-ретранслятор. Точка стояння супутника-ретранслятора розташована чітко над екватором на висоті близько 36 000 кілометрів. Завдяки розміщенню супутника на геостаціонарній орбіті (а саме для цього він і виводиться на таку висоту над екватором) швидкість його обертання збігається зі швидкістю обертання Землі. Цим досягається незмінне положення супутника щодо земної поверхні і дозволяє зафіксувати зону покриття кожного променя з транспондерів (передавачів) супутника. На супутнику сигнал приймається і відбивається назад на Землю. Якщо сигнал надсилається станцією з невеликим дзеркалом антени (наприклад, з дому, офісу тощо) – його потужність мала. Тому його приймає велика багатометрова антена Центрального вузла зв'язку Оператора, де радіосигнал змінюється в цифровій і по протоколу IP відправляється в мережу Інтернет. Потрібна інформація з відповідного ресурсу (веб-сайту, файлообмінного сервера ін.) відправляється назад: спочатку по Інтернет – каналах на Центральний вузол зв'язку, потім через антену Вузла Зв'язку на супутник і з супутника на Землю, на антену, в модем і на комп'ютер (http://www.inmarsat.com/). Проте, не зважаючи на те, що швидкість поширення радіохвиль і наближена до швидкості світла, однак запит посилається та повертається пройшовши кілька десятків тисяч кілометрів. Електромагнітна хвиля проходить відстань до орбіти супутника та повертається на Землю, тому на подолання таких дистанцій сигналом потрібен час. Варто зазначити, що швидкість передачі інформації не стабільна та дуже часто відрізняються надзвичайною повільністю. Крім того, вартість обладнання та тарифи на використання супутникового зв'язку є досить високими. До того ж, до істотного подорожчання системи і нераціонального використання супутників призводить надмірна кількість супутників, розташованих у областях, де щільність абонентів зв'язку мала, а потреба у користуванні супутниковим зв'язком низька. Досить поширений у використанні серед моряків, зокрема таких, що стоять на рейді та дальньому рейді, мобільний Інтернет через модем або через sim-карту оператора мобільного зв'язку. Відомий USB-модем, що забезпечений універсальною послідовною шиною (USB), що містить заглушку USB, друковану плату (PCB). Вхідний сигнал апарату з'єднує вилку USB і друковану плату. Пристрій введення сигналу містить опору, закріплену на друкованій платі, з'єднувач, що фіксується на друкованій платі і з можливістю з'єднання зі штекером USB, вилка USB встановлена з можливістю ковзання всередині для підключення або для від'єднання від роз'єму. Носій і роз'єм закріплені на одній і тій же бічній поверхні друкованої плати, роз'єм знаходиться в просторі підтримки, вилка USB розташована у зворотному просторі на стороні поруч із роз'ємом. Модем додатково містить прямокутну раму, що має отвір. Прямокутна рама 1 UA 109722 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 містить дві довгі сторони, що проходять в напрямку ковзання вилки USB. Вилка USB має внутрішній кінець, дві бічні стінки і зовнішній кінець. З'єднувач додатково містить пластиковий кронштейн, який захищає кришку, еластичні листи закріплені на пластиковій скобі, вилка USB виконана з металевого корпусу. Модем кодує сигнал за допомогою амплітудно-фазової модуляції. Базовий сигнал – несуча синусоїда, що визначена протоколом частоти, при передачі модулюється, тобто піддаються зміні її амплітуда, тобто рівень, і фаза. При цьому стані сигналу, що характеризується незмінною амплітудою і фазою, послідовно змінюють один одного. Кожен такий стан кодує невелику кількість бітів даних і називається одним символом. Коли один символ змінюється іншим, відбувається зміна (збільшення або зменшення) амплітуди і зсув фази ("вперед" або "назад") сигналу. Якщо розглянути спектр сигналу за тривалий період часу, він буде рівномірним, з центром, що збігається з частотою вихідної несучої, що простягається завширшки симетрично вліво і вправо від центральної частоти несучої на смуги частот, рівні половині символьної швидкості. Тобто ширина спектра сигналу дорівнює символьній швидкості [Патент США № 8,313,347, публ. 20.11.2012, публ. US8313347 В2]. Проте значним недоліком є те, що модем належить конкретному оператору мобільного зв'язку і тому сигнал надзвичайно залежний від вишки такого оператора. Тобто, чим більша відстань від модему до найближчої вишки оператора, тим гірша швидкість з'єднання та, відповідно, передача даних. Крім того, на швидкість та якість Інтернет-з'єднання впливає перенавантаження оператора, в наслідок чого такий зв'язок дуже часто характеризується добовими коливаннями, коли, наприклад, сигнал вночі значно кращий, ніж у день. До того ж, модем завжди прив'язаний до одного оператора, тому, якщо за певних обставин виникає необхідність його змінити, наприклад відсутність покриття в межах певного району чи окремої території, використати для зв'язку сигнал іншого оператора, що має покриття в регіоні, де перебуває морське судно, неможливо. Варто зазначити, що мобільний модем взагалі не характеризується помірною платою за його використання. А зважаючи на те, що професія моряка дуже часто передбачає у собі постійні переїзди від країни/континенту до країни/континенту, де може не бути покриття оператора вже наявного мобільного модему, то доводиться витрачати чимало коштів на покупку іншого модему. В основу корисної моделі поставлено задачу створення системи Інтернет – зв'язку для осіб, що перебувають на плавучих засобах, зокрема на судах, які знаходяться в акваторіях певних водойм або їх частин (рейду, порту, затоки, моря тощо) в межах дії сигналу системи Інтернет – зв'язку, що характеризується помірною платою за використання мережі, постійним стабільним сигналом, збільшеною швидкістю при передачі та отриманні інформації. Поставлена задача вирішується тим, що заявлено систему бездротового Інтернет-зв'язку, що складається з двох частин: перша являє собою приймач та роутер, а друга має базову станцію та адаптер, а також вишку, на горі якої встановлено зовнішню антену Wi-Fi направленої дії. Корпус вишки встановлюється на березі та повертається у сторону моря. На горі такої вишки встановлюється зовнішня антена Wi-Fi направленої дії, що збільшує дальність та якість прийому/передачі сигналу. При спорудженні вишки у місці, де простір навколо є максимально вільним та відсутні будь-які перешкоди (наприклад, дерева, споруди різної міцності тощо) швидкість роботи значно посилюється. Антена працює з сигналом, який передається або приймається, по прямій, з можливістю відхилення кута дії. Сигнал від антени направляється до адаптера, а від нього – до базової станції. Використання у заявленій конструкції антени спрямованої дії посилює діапазон дії мережі Інтернет, що надається через Wi-Fi, на дистанції, що перевищує область покриття. При цьому передача сигналу здійснюється без допомоги жодних додаткових систем або конструкцій, призначених для приймання та надсилання інформації. Від антени Wi-Fi направленої дії посилання одразу надходить на приймач, встановлений на судні. Від зазначеного приймача сигнал поширюється на роутер, що має збільшену потужність, та який доставляє необхідну інформацію на комп'ютери, планшети, телефони або будь-які інші прилади, конструкція яких передбачає наявність та, відповідно, можливість використання бездротової мережі Wi-Fi. Таким чином, час очікування передачі/отримання інформації або запитів у будь-яких формах з/на корабель, що знаходиться на рейді або дальньому рейді, сигналу дорівнює часу очікування передачі/отримання інформації або запитів на суші. Крім того, така система бездротового Інтернет-зв'язку запобігає будь-яким перериванням або обриванням зв'язку. До того ж, варто зазначити, безпосередній механізм встановлення зв'язку заявленої системи не передбачає значних затрат на прийом/передачу інформації, тому тарифи на його використання достатньо низькі. 2 UA 109722 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Система бездротового Інтернет-зв'язку призначена для широкого використання на морських судах будь-якого типу, що знаходяться на рейді або дальньому рейді. Заявлена система передбачає встановлення вишки, на горі якої розташована зовнішня антена Wi-Fi направленої дії, яка працює у двонаправленому режимі обміну даними та використовує для цього радіоканали. Технологія передбачає наявність точки доступу/маршрутизатора Wi-Fi, яка забезпечує стабільний доступ до мережі Інтернет. Корпус вишки виготовлений із матеріалів, що забезпечують стійкість до погодних явищ. Антена комплектуються необхідним кріпленням для монтажу і грозозахисним модулем. Антена має діаграму у вигляді пелюстки та за допомогою рефлектора-відбивача перенаправляє сигнал у потрібну сторону. Корпус вишки та антена водонепроникні. До корпусу вишки знизу підводиться та підключається кабель від Інтернет-провайдера. Радіокабель має круглу форму, має зовнішнє обплетення, ізоляцію визначеного діаметра та центральну жилу. Передача сигналу здійснюється від антени Wi-Fi направленої дії на приймач, встановлений на судні. Приймач кріпиться до мачти чи стовпа, від якого сигнал поширюється на роутер, який діє на визначену частину корабля та передає необхідну інформацію на техніку, яка передбачає у собі можливість використання бездротової мережі Wi-Fi. На судні встановлюється роутер, який має підвищену потужність та забезпечить можливість проходу сигналу Wi-Fi через металеві перегородки. Принцип роботи заявленої системи бездротового Інтернет-зв'язку наступний. Електромагнітні коливання високої частоти, створювані генератором (Wi-Fi роутер, точка доступу), при передачі за допомогою Wi-Fi антени, перетворяться в електромагнітні хвилі і випромінюються в простір. У приймаючій Wi-Fi антені відбувається зворотний процес. Одна і та ж Wi-Fi антена може бути використана як для прийому Wi-Fi сигналу, так і для передачі Wi-Fi сигналу. При цьому характеристики Wi-Fi антени, що працює в режимі прийому, не змінюються при роботі цієї антени в режимі передачі даних і, відповідно, діє принцип оборотності. Використання антени Wi-Fi спрямованої дії дає можливість досягнути максимальну відстань прийому сигналу. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Система бездротового Інтернет-зв'язку, що складається з двох частин: перша являє собою приймач та роутер, а друга має щонайменше базову станцію, адаптер, вишку та зовнішню антену Wi-Fi, яка відрізняється тим, що щонайменше приймач розміщено на плавучому засобі, що знаходиться в акваторії певних водойм або їх частин в межах дії сигналу зовнішньої антени Wi-Fi, а зовнішня антена Wi-Fi має направлену дію в напрямку такої акваторії чи її частини та розташована на суші. 2. Система бездротового Інтернет-зв'язку за п. 1, яка відрізняється тим, що акваторією є акваторія порту та його частини, а саме рейди, гавань, підходи до порту, причали. 3. Системабездротового Інтернет-зв'язку за п. 1, яка відрізняється тим, що зовнішня антена Wi-Fi працює у двонаправленому режимі з сигналом, який передається або приймається, по прямій, з можливістю відхилення кута дії. 4. Система бездротового Інтернет-зв'язку за п. 1, яка відрізняється тим, що від зовнішньої антени Wi-Fi направленої дії сигнал передається одразу на приймач, встановлений на плавучому засобі. 5. Система бездротового Інтернет-зв'язку за п. 1, яка відрізняється тим, що зовнішня антена Wi-Fi має діаграму у вигляді пелюстки. 6. Система бездротового Інтернет-зв'язку за п. 1, яка відрізняється тим, що корпус вишки та зовнішня антена Wi-Fi водонепроникні. 50 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3