הקדמה: למה להפיץ דברים ספציפיים בתקשורת אסון

במהלך אסונות טבע, תאונות תעשייתיות או מקרי חירום בקנה מידה גדול, רשתות תקשורת מסורתיות לעתים קרובות להיות מחוספס, פגוע או בלתי פעיל לחלוטין. First Responseers, סוכנויות הקלה, וקהילות מושפעות מסתמכות על מערכות חלופיות כדי לתאם הצלה, לשתף נתונים מצביים, ולשמור על לוגיסטיקה.התתתתת להפיץ טכנולוגיה במערכות תקשורת התאוששות אסון מטפלות בחולשות הקריטיות של קישורים רדיו קונבנציונליים: הפרעה, עק, מתפתל, ומחולל, ומחולל, ומחולל, ומחולל, על פני רוחב פס רחב יותר, על ידי טכניקות אבטחה, ומוגבלות, ממושכות, כדי להפיץ את הטמפרטורות רחבות, כדי להפיץ את הטמפרטורות רחבות, כדי להפיץ את הספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של מערכות אבטחה, כדי להפיץ את הטמפרטורות גבוהות יותר, כדי להפיץ את הספקטרום של מערכות אבטחה, כדי להפיץ את הטמפרטורות רחבות, כדי להפיץ את הטמפרטורות גבוהות יותר, כדי לשיטות אבטחה, כדי להתפרצות, כדי להשיג את הגמישות, כדי להתפרצות של מערכות אבטחה, כדי להפיץ את הספקטרום של מערכות אבטחה, כדי להשיג את הטמפרטורות רחבות, כדי להתפרצות של מערכות אבטחה, כדי להשיג את הספקטרום של מערכות אבטחה מתקדמות יותר,

מה זה Pros Spectrum Technology?

(הספקטרום המפיץ הוא שיטת שידור שבה האות מתפשט במכוון על רוחב פס רחב בהרבה מהמינימום הנדרש להעברת המידע, שפותחה במקור עבור יישומים צבאיים במהלך מלחמת העולם השנייה כדי להתנגד לייבוש וליירוטציה, הטכנולוגיה כבר אומץ לשימוש אזרחי ב-Wi-Fi, Bluetooth, GPS ורשתות סלולריות (Flowion) בהקשר של שיקום אסון, להפיץ שלושה יתרונות בסיסיים: LT:0resistance torated to 3, 3, ו-Flowives to E-Flowives to E-Flowion to E-Flowing; 2, 1: 3, and Efferance to Reduction to Reduction to Reduction to Reduction to Reduction to Reduction to Reduction to Reduction to Effer: 3, and Efficable to Reduction to Reduction to Reduction to Reduction to Reduction to Reduction to Reduction to Reduction to Reduction to Reduction to Reduction to Reduction to the Perspective to Reduction to Reduction to Reduction to Reduction to Reduction to Reduction to Reduction to the 3, and LT5, and LT5, and LT5, and LT5, and LT5, and LT5

הרעיון המרכזי הוא שהכוח המועבר מופץ על פני טווח תדר רחב, כך שהאות מופיע כרעש נמוך למקבלים לא מורשים.רק מקלט שיודע את הקוד המתפשט המדויק או דפוס התדירות יכול לשחזר את הנתונים המקוריים.זה הופך את הספקטרום הטבעי לבחירה של מערכות תקשורת חירום שחייב לפעול בסביבה הרדיו הכאוטית של אזור אסון, שבו קווי חשמל פגומים, גנרטורים ניידים, ורדיו אחרים יוצרים רמות גבוהות של רעש אלקטרומגנטי.

מושג יסוד הוא ה-FLT:0 (המעבדת רווח) 1LT (ה) אשר היחס של רוחב הפס המועבר אל רוחב הפס המידע המקורי.רווח עיבוד גבוה מתורגם ישירות לחסינות גדולה יותר להפרעות ולחזקות טובה יותר.

שיטות ספקטרום רחב

שלוש שיטות ספקטרום עיקריות רלוונטיות במערכות התאוששות אסון: תדירות ההויפוף להפיץ Spectrum (FHSS), ספקטרום ישיר להפיץ Spectrum (DSSS), ושילובים היברידיים.כל אחד מציע הבדלים נפרדים של סחר במונחים של דרך, שקיפות, אבטחה, מורכבות חומרה.

תדירות ההוגות להפיץ Spectrum (FHSS)

FHSS מתירה במהירות את תדירות המוביל בין ערוצים רבים על פי רצף פסאודודום הידוע גם משדר וגם מקלט.זמן הווה על כל תדירות בודד הוא בדרך כלל כמה אלפי שניות לכמה מאות אלפי שניות. במהלך חירום, FHSS מספק הגנה חזקה מפני התערבות פס צר, כי אם תדירות מסוימת הוא מחוספס או רועש, המערכת רק תאבד חלק קטן של הנתונים - תיקון יכול לשחזר את דרישות ה-F2F2, כלומר, כלומר, אם יש צורך ב-F1, אם יש צורך ב-FCC, אם יש צורך ב-F.

שימוש בדוגמה: רשתות אד-הו-אק מבוססות על צוותים של חיפוש והצלה.כל חבר צוות נושא רדיו FHSS בעל חתומה, אשר מוקרן על פני 50-100 ערוצים, גם אם קבוצה אחרת משדרת בטעות על אחד הערוצים האלה, רק חלק זעיר של הנתונים מושפע.FHSS מציע גם התנגדות מתונה למולטיפטפטציה מתונה מכיוון שהתדירות משתנה בממוצע לשיאים ברחבי הלהקה.

המונחים: Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS)

DSSS מכפיל את זרם הנתונים עם קוד התפשטות גבוה (רצף רצף) לפני המודולציה.האות המתקבל תופס רוחב פס רחב עם צפיפות כוח נמוכה ספקטרלית. המקלט משתמש עותק שנוצר מקומית של אותו קוד כדי לפענח את האות, לשחזר את הנתונים המקוריים תוך דיכוי בו זמנית של חומרים צרים על ידי רווח אסון, DSSS משיגה התנגדות טובה יותר לרעש רחב מאשר FSA ותומך בנתוני מעגלים מורכבים יותר.

Wi-Fi 802.11b היה יישום DSSS קלאסי, וגרסאות מודרניות מופיעות ברדיו רדיו שדה רבים מחוספסים.בטלפון רפואי חירום, DSSS הוא לעתים קרובות המועדפת כי זה יכול לשמור על קשר יציב גם כאשר עוצמת האות משתנה עקב פסולת או התמוטטות בנייה.ההסתברות הנמוכה של חיקוי של חיקוי גם מונעת יריבים מזינוקטים בקלות את עמדות המשיבים.

המונחים: Spectrum

מערכות היברידיות משלבות את FHSS ו-DSSS. לדוגמה, רדיו עשוי להשתמש ב-DSSS בכל תדירות הופ כדי להשיג את המגוון התדירות וגם את הרווח התפוצה. גישה זו יעילה במיוחד כאשר הן צרות והפרעות פס רחב צפויים - לדוגמה, ליד אתר תעשייתי התמוטט חלקית עם מכונות הפעלה ומקורות רדיו מרובים.הרכב היברידי דורש סינכרונומוניזציה זמן מתוחכמות יותר, אך התשלום הוא חזק מאוד.

בעת בחירתן של טכניקות אלה, מתכנן תקשורת אסון חייב להעריך את הסביבה הספציפית: FHSS הוא פשוט ויעיל יותר עבור תקשורת קולית בתדר נמוך-נתונים; DSSS מצטיין עבור יישומים רגישים נתונים כגון וידאו מרחפנים או מטלמטחי; ופתרונות היברידיים שמורים עבור קשרים גבוהים של שליטה-ערך-שליטה-שליטה שבו כשל אינו אופציה.

המונחים: Disaster Recovery Systems

הערכה של דרישות תקשורת

כל תרחיש אסון דורש דרישות ייחודיות: אש פראית עשויה לדרוש כיסוי רחב היקף על פני השטח ההררי, בעוד רעידת אדמה עירונית דורשת חדירה באמצעות בטון ופלדה. Planners חייב להגדיר את ה-FLT:0required טווח עצום טווח בין שטח הררי 1 ל-10 ק"מ עבור מערכות הצפנה ניידת), FLT:2dataFal 3 (מ-9.6bps for Voice for 0b) ו-F2bstation for low to behavioricial for to 10bps for a 7bstation and only to behavioricial Access for a 7.

כלים כמו ניתוח קישורים-שותפים ומודלים של פרופיל (באמצעות המלצות ITU-R או פורמולות ללא נתיב חופשי אובדן נתיב) מסייעים להעריך את רווח העיבוד הדרוש.לדוגמה, רווח עיבוד של 20 dB יכול להתגבר עד 100 מ"ר של התערבות פס צר ב 1 MHz להקה, אשר אופייני לאזור אסון עם מפעילי רדיו חובבני ומקורות רעש אקראיים.

בחירת הטכנולוגיה ההולמת

בהתבסס על ההערכה, המוצרים הטכניים של FHSS, DSSS, או גישה היברידית.In בפועל, מוצרים מסחריים רבים מחוץ ל-Hlf (COTS) עכשיו מטביעים ליבות ספקטרום רחב.עבור פריסה מהירה, FLT:0software-oriented-oriented-Fireated Radios (SDRs)FLT:1 מציעים גמישות לעבור בין גלפורציות.A יכול להתחיל עם FHSS עבור שינוי בלתי מאויש עבור מערכת ההפעלה של כלי רכב בלתי מאוישים (S) לאחר מכן) ו-מוגבלים (SLT2S) לאחר מכן, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, לאחר מכן, לאחר מכן, כך, החל מ-S.

אינטגרציה קשה

יש לחוספס על פני אבק, מים, טמפרטורות קיצוניות, וזעזוע פיזי.בנוסף, הם צריכים לתמוך אנאנטנות חיצוניות המתאימות ללהקות תדר המשמשות.עבור 2.4 GHz מערכות, אנטנה אנכית עקיפה לספק כיסוי טוב עבור קישורים לטווח קצר, בעוד YAgi או אנטנות כיוון טווח ולהפחית את ההתערבות מכיוונים לא רצויים.

תחזיות אסון רבות כוללות כעת את צומת ה-FHSS ו-DSSS. לדוגמה, את ה-FLT:0GoTennaveFLT:1 או FLT:2bearthFLT 3 (לדוגמה, רדיו מרש"פ) - שעוצב במקור לשימוש צבאי - הוצבו לאחר ההוריקן.

עיצוב רשת וטופולוגיה

ספקטרום מבוזר עובד ביעילות רבה ב-FLT:0 [mesh או Star-of-meshes TopologytureFLT:1 [ ndes כי הם בטווח אוטומטי להעביר תנועה עבור אחרים, הרחבה הרבה מעבר להישג של רדיו יחיד. Frequency hopping דפוסים חייב להיות מסונכרן על פני כל המרש, הדורש התייחסות משותפת - לעתים קרובות מושגת באמצעות פרוטוקולים תואמים של GPS (NGRP) או בזמן החתום על ידי שימוש ידני (NOL) או בזמן ה-NOLS (NOL) ללא שימוש ידני (NOL) או שימוש ידני (NOLVDPS) על פני רשת שימוש ידני (NOLUMST) או שימוש ידני (NDOLECTS) על פני כל mempuped אחורי).

בעת תכנון הרשת, מתכננים צריכים להקצות רצפים ספציפיים ל subnetworks שונים (למשל, רפואי, אש, חיפוש) כדי להימנע מהתנגשות רדיו קוגניטיבית.טכניקות רדיו קוגניטיביות ניתן גם להיות מועסק: נקודות חוש את הספקטרום והסתגלות דפוסים כדי להימנע מתדרים תפוסים מאוד. גישה ספקטרום דינמי זה הוא גבול כי מערכות הגנה מודרנית רבות מתחילים לשלב.

בדיקות ואימות

לפני חירום אמיתי, בדיקות קפדניות בתנאי אסון מדומה הוא חובה. תרגילי טבלה יכולים לזהות שגיאות לוגיות בעיצוב רצף הרצף, בעוד תרגילי שדה בודקים דחייה בפועל.לדוגמה, צוות יכול במקביל להפעיל קישור ספקטרום מבוזר ורדיו פס רגיל עם גנרטור אות בהזרקת פרופילים שונים.מערכת הספקטרום ההתפשטות צריכה לשמור על שיעור שגיאה מתחת ל- 1% אפילו כאשר כוח ההתערבות הוא 10B מעל ציון דרך מדד קבוע -2 (בנוסף).

ה-FLT:0 [FEMA HAZUS-MH ToolveFLT:1] יכול לעזור מודל הצפוי לעומס תדירות בהתבסס על תרחישים צפיפות האוכלוסייה וכישלונות תשתיות, המאפשר למתכננים להתאים את דפוסי ההיגוי לפני הפריסה.

יתרונות של ספקטרום התפשטות באסון

יעילות מוגברת נגד ההתערבות

באזור אסון, גלי האוויר צפופים: שידורים חירום, רדיו חובבני, אותות סלולריים ורעש מקרי של ציוד פגומים תורמים לסביבה רדיו עוין.פרו את רווח העיבוד של ספקטרום מפחית את ההשפעה של פס צר והפרעות פס רחב על ידי גורם פרופורציה לגורם התפוצה.עבור DSSS, אם הכוח ההתערבות מתפשט על פני אותה להקה, תהליך despreading ביעילות מדכא את זה מדיווחי רדיו נמוכים, כאשר קבוצות רדיו נכשלו לחלוטין.

שיפור האבטחה ואנטי ג'יגה-ג'יי

מכיוון שהכוח המעביר מתפשט באופן דק, מקלט לא מורשה אינו יכול לזהות בקלות את האות, שלא לדבר להרוס אותו ללא הקוד הנכון.הסתברות נמוכה זו של יירוט (LPI) מגן על המיקום והתוכן של תקשורת מגיבה.בנוסף, ג'טלינג אות ספקטרום מתפשט דורש את ה-Skmer לדעת את הרצף ה-Savpping או ליצור כוח על פני כל הלהקה הרחבה - האחרון להיות לא טיפוסי עם ציוד זדוני, שבו הוא מתפשט, או מפיץ ספקטרום חזק.

רובוסטנס בסביבה של תעמולה

ריבוי זעזועים – הנגרמת על ידי השתקפות של מבנים, כלי רכב ושטח - היא בעיה עיקרית עבור מערכות פס צר.מפיץ ספקטרום באופן טבעי מצמצם רב-פתאט כי אות פס רחב פותר נתיבים רבים; המקלט יכול לשלב אותם בצורה קונסטרוקטיבית באמצעות מקלט (ב-DSSS) או פשוט להתרחק מתדרים דועכים עמוק (ב-FHSS).

סקלאלה וקיבולת גמישה

מערכות ספקטרום מבוזר יכולות לשתף את אותה קבוצת תדר עם משתמשים מרובים באמצעות חלוקת קוד (CDMA) או דפוסים של ההיגוי אורטוקונים. צמתים חדשים מתווספים בקלות לרשת מבלי צורך בהקצאות תדר חדשות - יתרון עצום במהלך הגדלה מהירה של תגובה אסון.לדוגמה, כמו יותר צוותים בינלאומיים מגיעים, ניתן להקצות את מכשירי הרדיו שלהם דפוסים לא מנוצלים, באופן אוטומטי את יכולת הרשת.

אתגרים ושיקולים

עלויות ראשונות גבוהות יותר

ספקטרום מבוזר transceivers עם תאימות רגולטורית מלאה ועוצמה ברמה צבאית יקרים יותר מאשר רדיו אנלוגיה פשוטה או צר פס. a בסיסי FHSS כף יד עשויה לעלות 500 $-1,000 $, בעוד יחידות היברידיות מרובות פס מעל $2,000 לצומת.עם זאת, עלות יש לשקול נגד הערך של חיי תקשורת אמינה הצילו.

מערכת מורכבות

ספקטרום התפשטות דורש מומחיות בהנדסה RF, סינכרוניזציה רשת וניהול ספקטרום. סוכנויות קטנות יותר עשויים להיות חסר ידע זה. תוכניות הכשרה ושותפויות עם מוסדות אקדמיים יכול לעזור. יתר על כן, SDR מודרניים עם תוכנה ידידותית למשתמש הם צמצום עקומת הלמידה; המשיבים הראשונים יכולים להפעיל רשתות preconfigured עם הכשרה מינימלית.

כוח

ספקטרום transceivers לעתים קרובות לצרוך יותר כוח מאשר עמיתים צר פס כי הם חייבים ליצור אותות פס רחב או לבצע סינתזה תדר מהיר. A טיפוסי FHSS רדיו שואב 3-5 W תוך שידור, לעומת 1-2 W עבור רדיו אנלוגי קונבנציונלי. in a Power-scarce אסון אתר זה יכול להפחית את זמן ההפעלה.

סיקור ו- Spectrum Sharing

כל מדינה מווססת את השימוש בספקטרום התפשטות בלהקות תדר ספציפיות - בדרך כלל להקות ISM ב 915 MHz, 2.4 GHz, ו- 5.8 GHz. במהלך תגובה חוצה גבולות, הצוותים חייבים להבטיח שהרדיו שלהם יעמדו ברשויות הספקטרום המקומי.The FLT:0 cc International Television Union (IARU) צריך קודם לכן להציע הדרכה על הפעלה זמנית של ספקטרום על ידי חובבנים במהלך מקרי חירום, בנוסף ספקטרום זמני של מדינות אלה יש צורך לקבל אישורים זמניים ספקטרום מוקדם יותר ספקטרום;

דוגמאות בעולם האמיתי ומגמות עתידיות

לאחר רעידת האדמה של האיטי 2010, מפעילי רדיו חובבניים השתמשו ב-FHSS (בהלהקה של 2.4 GHz) כדי לקבוע קישורים נקודתיים לצביע עבור תיאום בריאותי כאשר מגדלי תאים נהרסו.מאוחר יותר לאחרונה, משבר הציד האוסטרלי של 2019-20 ראה סוכנויות כיבוי אש לפרוס רשתות DSSS המבוססות על DSSS שסיפקו קישוריות נתונים על גבי יתר ה-הההההה-horizon לעמדות פיקוד.

במבט קדימה, רדיו ומכונה למידה של נדר 1 (FLT:0) ייתכנו תדירות התדירות ההולכת וגדלה על בסיס ספקטרום בזמן אמת, צמצום נוסף של עול התכנון:2EE 802.22 סטנדרטיFLT 3: עבור רשתות אזוריות אלחוטיות משתמשות ברגישות קוגניטיבית בחללי טלוויזיה - טכניקה החלת ישירות לרשתות אסון בשילוב עם ספקטרום, עלולה להתגלות באופן אוטומטי ונכשלת ממערכות תקשורת אוטונומיות.

מסקנה

טכנולוגיית ספקטרום מבוזר מספקת ערכת כלים רבת עוצמה לבניית מערכות תקשורת התאוששות אסון שהן אמינות, מאובטחות וחזקות.על ידי הפצת אותות על פני רוחב פס רחב, FHSS, הפרעות ושיטות היברידיות להביס התערבות משותפת, הגנה מפני ג'ינג, ופועלות בסביבה המוכנה ביותר.התשום דורש בסופו של דבר חיזוק צורכי זהירות, בחירת טכנולוגיה מתאימה, עיצוב רשת מתחשב, יסודי ובדיקה של המורכבות העליונה ומוצדקת על ידי פעולות אבטחה חיוניות כדי להבטיח את ההשפעות של כוח אדם, תוך כדי לחץ דם גבוה יותר, תוך כדי לחץ דם חיוני, בתנאי חירום, ופעולות של פעולות אבטחה, תוך כדי לחץ על ידי פונקציות אבטחה, תוך כדי לחץ על ידי מערכת ההפעלה של מערכת אבטחה מתקדמת, כדי לחץ על ידי גורמי חירום, כדי לחץ על ידי גורמי חירום, כדי שמירה על ידי הצבת מגבלות אבטחה גבוהה ופעולות קריטי, כדי לחץ דם קריטי, כדי לחץ דם גבוה יותר, כדי לחץ דם, כדי שיפור של תהליכי אבטחה, כדי להבטיח, כדי להבטיח ספקטרום קריטי, כדי לחץ דם קריטי, כדי להבטיח ספקטרום קריטי, כדי להבטיח מחסומים קריטי, כדי שמירה על מנת להבטיח מחסומים קריטי, כדי להבטיח מחסומים קריטי, כדי להבטיח מחסומים קריטי, כדי להבטיח ספקטרום קריטי, כדי להבטיח את ההשפעות של פתרונות אבטחה מתקדמת, כדי לחץ