ΑΧΕΙ ΚΑΒΑΛΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ «ΕΠΙΛΥΣΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΩΝ ΘΕΜΑΤΩΝ ΔΙΚΤΥΩΝ ΕΚΑΒ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ΑΡΚΑΔΙΑΣ»

Transcript

1 ΑΧΕΙ ΚΑΒΑΛΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ «ΕΠΙΛΥΣΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΩΝ ΘΕΜΑΤΩΝ ΔΙΚΤΥΩΝ ΕΚΑΒ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ΑΡΚΑΔΙΑΣ» ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΓΕΝΙΚΟ ΠΑΝΑΡΚΑΔΙΚΟ ΝΟΣΟΚΟΜΕΙΟ ΤΡΙΠΟΛΗΣ Ή ΕΥΑΓΓΕΛΙΣΤΡΙΑ" ΚΕΝΤΡΟ ΥΓΕΙΑΣ ΑΡΚΑΔΙΑΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΑΣ Σ. ΤΣΙΡΜ ΠΑ Α.Μ.: 195 ΚΑΒΑΛΑ - ΟΚΤΩΒΡΙΟΣ 2005

2 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Σελ. Πρόλογος...3 Περίληψη...4 Απόσπασμα Σε Παγκόσμιο Επίπεδο...5 Εισαγωγή... 8 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 : ΣΥΣΤΗΜ ΑΤΑ ΑΣΥΡΜ ΑΤΙΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ Επίγειες Κινητές Ασυρματικές Επικοινωνίες Κυτταρική ιδέα Επαναχρησιμοποίηση συχνοτήτων Ομοκαναλική παρεμβολή Λόγος φέρουσας προς παρεμβολή Μηχανισμός μεταγωγής Κυτταρική διάσπαση Κινητές Δορυφορικές Επικοινωνίες Μετάδοση Στις Κινητές Ασύρματες Επικοινωνίες Αμοιβαιότητα και Διαφορές μεταξύ άνω και κάτω ζεύξης...23 ΚΕΦΑΑΑΙΟ 2 ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΑΣΥΡΜ ΑΤΗΣ Μ ΕΤΑΔΟΣΗΣ ΤΩΝ ΣΥΣΤΗΜ ΑΤΩΝ ΕΠ ΙΚ ΟΙΝΩ ΝΙΑΣ Ασύρματη Μ ετάδοση Βασικά φαινόμενα διάδοσης Απώλεια μετάδοσης ελευθέρου χώρου Ηλεκτρομαγνητικό Μοντέλο Μ ιας Γεωγραφικής Περιοχής Πόλωση ηλεκτρομαγνητικού κύματος Πόλωση κεραιών Πόλωση δορυφορικών σημάτων Ανάλυση σφαιρικού κύματος σε επίπεδα κύματα Το πλήρες ηλεκτρομαγνητικό μακρινό πεδίο κεραιών Επίδραση Των Σταθερών Του Εδάφους Στο Μεταδιδόμενο Κύμα...50 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 : Η RF Μ ΟΝΤΕΑ ΟΠΟΙΗ ΣΗ Τεχνολογία Ασύρματης Μ ετάδοσης Το Πρόβλημα Της Ράδιο-Κάλυψης Περιβάλλον Μ ετάδοσης Κυτταρικών Συστημάτων Επικοινωνίας Εττίγεια κυτταρικά συστήματα ετηκοινωνίας Περιβάλλον μακροκυττάρου Περιβάλλον μικροκυττάρων Περιβάλλον τηκοκυττάρων Δορυφορικά συστήματα επικοινωνίας Επίδραση Του Περιβάλλοντος Στην Κ υτταρική Σχεδίαση Επαναχρησιμοποίηση των συχνοτήτων Διάσπαση κυττάρων...61 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4": ΥΒΡΙΔΙΚΟ Μ ΟΝΤΕΑΟ ΠΡΟΒΑΕΨΗΣ ΤΗΣ ΡΑΔΙΟΚΑΑΥΨΗΣ ΣΤΑ ΕΠΙΓΕΙΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΚΙΝΗΤΩΝ ΕΠ ΙΚ ΟΙΝΩ ΝΙΩ Ν Βασικά Χαρακτηριστικά Μοντέλων Ράδιο-Κάλυψης

3 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5": ΕΦΑΡΜ ΟΓΗ ΠΡΟΤΕΙΝΟΜ ΕΝΩΝ Μ ΟΝΤΕΛΩΝ Εισαγωγή Εξαγωγή Αποτελεσμάτων Εφαρμογή Του Υβριδικού Μοντέλου Στη Διαδικασία Κυτταρικού Σχεδιασμού Προσδιορισμός της ενεργού περιοχής ιουττάρου Διαδικασία μεταγωγής Διαδικασία επαναχρησιμοποίησης συχνοτήτων ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6": ΜΟΝΤΕΛΟ Π ΕΡΙΓΡΑ ΦΗΣ ΤΗ Σ Μ ΕΤΑΔΟΣΗΣ ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜ ΑΤΩΝ ΚΙΝΗΤΩΝ ΕΠ ΙΚ ΟΙΝΩ ΝΙΩ Ν Βασικές Θεωρήσεις Για Τη Μετάδοση Σε Δορυφορικά Συστήματα Κινητών Επικοινωνιών Μοντελοποίηση Της Ασύρματης Ζεύξης Στα Δορυφορικά Συστήματα Κινητών Επικοινωνιών Προτεινόμενο Μοντέλο Δορυφορικού Καναλιού Υλοποίηση θεωρητικού στατιστικού προσομοιωτή δορυφορικού ράδιο διαύλου Τεχνικές βελτίωσης του λόγου σήματος προς θόρυβο (SNR) Η Διαθεσιμότητα Των Υπηρεσιών Στα Δορυφορικά Συστήματα Κινητών Επικοινωνιών ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7": ΣΥΜ ΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΚΑΙ Μ ΕΛΛΟΝΤΙΚΕΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΕΙΣ Συμπεράσματα Της Πτυχιακής Εργασίας Συμπεράσματα για τα επίγεια συστήματα κινητών επικοινωνιών Συμπεράσματα για τα δορυφορικά συστήματα κινητών επικοινωνιών Προτάσεις Για Μ ελλοντικές Κατευθύνσεις Προτεινόμενες λύσεις για το χώρο της υγείας Προτεινόμενες λύσεις για το χώρο της ράδιο κάλυψης ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ A...91 ΣΥΓΧΡΟΝΟ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΚΟ ΣΥΣΤΗΜ Α ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΝΟΣΟΚΟΜ ΕΙΑΚΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΩΝ ΚΑΙ ΚΕΝΤΡΟΥ ΥΓΕΙΑΣ Απαιτήσεις Προδιαγραφές Κώδικας (εμπεριέχεται και σε CD) ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Β ΕΓΧΕΙΡΙΔΙΟ ΧΡΗΣΗΣ ΠΡΟΓΡΑΜ Μ ΑΤΟΣ Απαιτήσεις Εκκίνηση προγράμματος Μενού

4 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Αυτή η πτυχιακή εργασία εκπονήθηκε στη Τρίπολη υπό την επίβλεψη του πετα.ι< τουί>:π)κϋο Ιωάννη Βραδέ;^η 1 του itciongvi-im it.0 fo S *» p o u. Θεωρώ χρέος μου να ευχαριστήσω όλους όσους συνέβαλαν στην πραγματοποίηση αυτής της εργασίας. Τον Καθηγητή κ. Θεόδωρο Αλεβίζο, ο οποίος πίστεψε στις δυνατότητες μου, με στήριξε, με καθοδήγησε και μου συμπαραστάθηκε όλα τα χρόνια που συνεργαστήκαμε. Τον Καθηγητή κ. Ιωάννη Βραδέλλη, μέλος τηςο ψ'6ο(ΐ4ι>η»ίίρπιτροπής, για τις χρήσιμες υποδείξεις του, αλλά και την ανταλλαγή απόψεων μέσω των συζητήσεων. Τον κ. Βασίλειο Σκουλάτο, μέλος του ΟΤΕ, για τις χρήσιμες υποδείξεις του. Τον κ. Σταμάτιο Μπακόπουλο, Διευθυντή του ΕΚΑΒ Τρίπολης, για τις πληροφορίες που μου παρείχε σχετικά με την υποδομή και τη λειτουργία του παραρτήματος. Τέλος θα ήθελα να ευχαριστήσω για την αμέριστη συμπαράστασή τους, τους γονείς μου Σωτήριο και Σταθούλα Τσίρμπα καθώς και τις αδερφές μου για τη στήριξη που μου παρείχαν όλα αυτά τα χρόνια.

5 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Σε έναν κόσμο που αλλάζει με ταχύτατους ρυθμούς, που η γνώση σχεδόν διπλασιάζεται κάθε 10 χρόνια, υπάρχουν πολλά λειτουργικά προβλήματα που ταλανίζουν το χώρο της υγείας. Μερικά από τα κυριότερα προβλήματα της υγείας είναι τα εξής: Εξάντληση του ανθρώτηνου δυναμικού Υποστελέχωση των νοσοκομείων. Έλλειψη γραμματειακής υποστήριξης των ΤΕΠ Καθυστέρηση στη διαδικασία διάγνωσης και θεραπείας (χρόνος έκδοσης εργαστηριακών αποτελεσμάτων). Πεπαλαιωμένος τεχνολογικός εξοπλισμός Εσωτερική μετανάστευση λόγω λειτουργικών προβλημάτων των επαρχιακών νοσοκομείων Η συνεχής πρόοδος και εξέλιξη στις τηλεπικοινωνίες και στους υπολογιστές σε συνδυασμό με την αυξημένη κίνηση στις αγορές προϊόντων και υπηρεσιών επιβάλει την ενημέρωση μας στον ευαίσθητο αυτό τομέα. Με τη παρούσα πτυχιακή εργασία πιστεύω ότι θα προσφέρω μια ενημέρωση και θα κινήσω το ενδιαφέρον όσων ασχολούνται με τις σύγχρονες τεχνολογικές εξελίξεις στις τηλεπικοινωνίες και στα δίκτυα υπολογιστών. Αυτή η πτυχιακή εργασία πραγματεύεται το πρόβλημα της ραδιοκάλυψης μιας γεωγραφικής περιοχής. Για την σύνδεση και ανταλλαγή πληροφοριών μεταξύ Γενικού Νοσοκομείου και Κέντρου Υγείας. Χρησιμοποιώντας πομποδέκτες των οποίων οι κεραίες είναι τοποθετημένες σε στρατηγικά σημεία. Για το λόγω αυτό, είναι απαραίτητη η ύπαρξη μοντέλων πρόβλεψης της ράδιο κάλυψης στην εκτίμηση της απόδοσης ενός τέτοιου συστήματος. Τα πλεονεκτήματα καθώς και οι καινοτομίες του προτεινόμενου υβριδικού μοντέλου είναι: Η εξαγωγή του τύπου της ενδιάμεσης ισχύος Ο υπολογισμός των απωλειών περίθλασης με μικρό υπολογιστικό χρόνο Ο συνυπολογισμός στο απόθεμα επαρκούς ισχύος εκπομπής (link budget) των κατανομών μικρής και μεγάλης κλίμακας με τις οποίες εμφανίζονται οι απώλειες Η εξαγωγή των στατιστικών παραμέτρων με τη χρήση γραμμικής μεθόδου προσέγγισης για ανεξάρτητες μεταβλητές Ισχυρό εργαλείο για το βέλτιστο σχεδιασμό κυτταρικών συστημάτων

6 ΑΠΟΣΠΑΣΜΑ ΣΕ ΠΑΓΚΟΣΜΙΟ ΕΠΙΠΕΔΟ I Ανταλλαγή τηλεϊατρικών εμπειριών 2-5 Σεπτεμβρίου του 2001 η Αμερικάνικη Ακαδημία Επείγουσας Ιατρικής (ΑΑΕΜ: American Academy of Emergency Medicine) σε συνεργασία με την αντίστοιχη Ευρωπαϊκή Ακαδημία Επείγουσας Ιατρικής (EuEM: European Society for Emergency Medicine) οργάνωσαν το πρώτο Συνέδριο «Μεσογειακής Επείγουσας Ιατρικής» στη Στρέσα της Ιταλίας. Αποστολή του Συνεδρίου, όπως αναφέρεται στην ιστοσελίδα τους, ήταν «να προωθήσουν την άσκηση της επείγουσας ιατρικής σε ολόκληρο τον κόσμο και να παρέχουν ένα φόρουμ για ανταλλαγή πληροφοριών». Πράγματι, εκατοντάδες ήταν οι ιατροί αλλά και ερευνητές όλων των ειδικοτήτων που έσπευσαν από όλα τα μήκη της γης να το παρακολουθήσουν, ενώ μοναδικής επίσης σημασίας κρίθηκαν και όλα αυτά που ακούστηκαν κατά τη διάρκεια του Συνεδρίου. Συγκεκριμένα, πάνω από 750 εγγεγραμμένοι παρευρισκόμενοι από 52 διαφορετικές χώρες είχαν την ευκαιρία να παρακολουθήσουν πάνω από 350 ερευνητικές μελέτες σύγχρονης τηλε-ιατρικής. Το 90% των συμμετεχόντων βαθμολόγησαν το συγκεκριμένο Συνέδριο ως το καλύτερο που είχαν ποτέ παρακολουθήσει και δε δίστασαν να το χαρακτηρίσουν ως «σταθμό» για τη διεθνή ανάπτυξη της Επείγουσας Ιατρικής ανά την υφήλιο. Κορυφαίοι επιστήμονες, αυθεντίες στην ειδικότητα τους, είχαν την ευκαιρία όχι μόνο να κάνουν κάποιες πρωτοποριακές ιδέες και πρακτικές τους παγκοσμίως γνωστές αλλά το κυριότερο να εξασφαλίσουν την περαιτέρω ανάπτυξη τους μέσα από κάποιες φαρμακευτικές και ιατρικές βιομηχανίες που θα αναλάβουν την χρη ματοδότη cn) τους. Πολλές μάλιστα ήταν και οι εταιρίες που θέλησαν να συμμετάσχουν στη χρηματοδότηση του ίδιου του Συνεδρίου υπό τον όρο όμως ότι δε θα παρέμβουν στο χαρακτήρα του εκπαιδευτικού προγράμματος με σκοπό την εξυπηρέτηση ιδίων συμφερόντων. Η προσφορά αυτού του Συνεδρίου κρίθηκε τόσο μεγάλη ώστε οι διοργανωτές αποφάσισαν να καθιερώσουν την υλοποίησή του κάθε δύο χρόνια. Έτοπ, με εφάμιλλη επιτυχία στέφθηκε τόσο το Δεύτερο Συνέδριο που πραγματοποιήθηκε στη Βαρκελώνη της Ισπανίας το Σεπτέμβριο του 2003, όσο και το Τρίτο που ολοκληρώθηκε λίγες μέρες πριν στο Νις της Γαλλίας.

7 Οι υπηρεσίες του ΕΚΑΒ στο εξωτερικό Αναγνωρίζοντας την έλλειψη πόρων ιατρικής περίθαλψης σε απομακρυσμένες περιοχές της Δυτικής Αμερικής, η Ένωση Δυτικών Κυβερνητών (Western Governors' Association: WGA) σε συνεργασία με την Εθνική Ένωση των Συντονιστών Κρατικών Τηλεπικοινωνιών (National Association of State Telecommunications Directors : NASTD) διεξήγαγαν μία έρευνα την περίοδο Απρίλιο - Σεπτέμβριο 1997 με θέμα την ανάπτυξη σύγχρονων τηλεϊατρικών εφαρμογών σε 18 Πολιτείες της Αμερικής. Ένα ειδικά διαμορφωμένο ερωτηματολόγιο στάλθηκε τόσο σε υπεύθυνους τηλεπικοινωνιών όσο και σε υπεύθυνους τηλε-ιατρικής σε κάθε πολιτεία και τους ζητήθηκε να συνεργαστούν για τη συμπλήρωσή του. Κατόπιν συντάχτηκε μία πρόχειρη αναφορά, η οποία κυκλοφόρησε σε κάθε πολιτεία για να επιβεβαιώσουν στην πράξη κάθε μία από τις πληροφορίες που περιλάμβανε όσο αναφορά τις τρέχουσες υπηρεσίες τηλε-ιατρικής που διαθέτουν καθώς επίσης και τη σχέση των κρατικών δικτύων τηλε-ιατρικής και τηλεπικοινωνιών με άλλους τομείς όπως τον ιδιωτικό φορέα, την ανώτατη εκπαίδευση ή ακόμα και οργανισμούς υγείας ή ανθρώπινων υττηρεσιών. Παρακάτω παραθέτουμε εν συντομία τα κυριότερα συμπεράσματα της έρευνας σχετικά με την τρέχουσα χρήση τηλε-ιατρικών εφαρμογών που κάνουν πέντε από τις μεγαλύτερες Πολιτείες της Δυτικής Αμερικής. ΑΑΑΣΚΑ Η τηλε-ιατρική είναι πολύ σημαντική για την Πολιτεία της Αλάσκας όπως φαίνεται από το γεγονός ότι και τα 22 μη-κρατικά Νοσοκομεία της χρησιμοποιούν την τηλε-ιατρική για κάθε τους δραστηριότητα, δηλαδή από την τηλε-ραδιολογία έως την πρόσβαση σε ιατρικές βάσεις δεδομένων. Τα ίδιο ισχύει και για το ένα ιδιωτικό Νοσοκομείο της Πολιτείας καθώς και για τις 10 μη-κερδοσκοπικές πρωτοβάθμιες και τις 18 δευτεροβάθμιες κλινικές. Ακόμα και τα 23 δημόσια Κέντρα Υγείας δέχονται συμβουλευτική μέσω τηλε-ιατρικής. ΑΡΙΖΟΝΑ Υπάρχουν αρκετές σημαντικές πρωτοβουλίες τηλε-ιατρικής στην Αριζόνα. Ενδεικτικά αναφέρουμε ότι το 1996 στο μοναδικό κρατικό Κολέγιο Ιατρικής, το Κέντρο Επιστημών Υγείας της Τοσκάνης, η κρατική νομοθεσία εγκαινίασε ένα πρόγραμμα πολύ-επιστημονικής τηλε-ιατρικής, το οποίο αποτελείται από τέσσερα μέρη: ένα δίκτυο τηλε-ιατρικής στην αγροτική Αριζόνα, β) ένα Βοηθητικό Κέντρο, γ) ένα Εκπαιδευτικό Κέντρο καθώς και δ) ένα συγκεκριμένο πρότζεκτ.

8 ΚΑΛΙΦΟΡΝΙΑ Στα τέλη του 1996, 23 από τα 74 αγροτικά Νοσοκομεία της Πολιτείας και 30 Αστικά Νοσοκομεία και Πανεπιστημιακές Κλινικές ανταποκρίθηκαν στην έρευνα και επιβεβαίωσαν τη χρήση τηλε-ιατρικής και κυρίως της τηλε-ραδιολογίας, αλλά και της εμβρυακής παρακολούθησης, της δερματολογίας, της νευροχειρουργικής και της συνεχιζόμενης εκπαίδευσης. Δεν είναι λίγες οι Κυβερνητικές Υπηρεσίες που εφαρμόζουν προγράμματα τηλε-ιατρικής σε πιλοπκό επίπεδο. Για παράδειγμα, με μία υποτροφία από την Εθνική Ιατρική Βιβλιοθήκη το πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας δοκιμάζει ένα δίκτυο το οποίο χρησιμοποιεί νευρο-εικόνες για την εξέταση του στήθους. ΚΟΑΟΡΑΝΤΟ Υπάρχουν αρκετές παγιωμένες εφαρμογές τηλε-ιατρικής στο Κολοράντο καθώς και ένας άγνωστος και γοργά αυξανόμενος αριθμός μεμονωμένων ιατρών που συνδέονται με κλινικές υπηρεσίες και εκπαιδευτικούς πόρους και προγράμματα μέσω Ίντερνετ. Για παράδειγμα, το Εκπαιδευτικό Πρόγραμμα Υγείας του Κολοράντου διαχειρίζεται «τη συνεργασία βουνού και πεδιάδων», ένα περιφερειακό εκπαιδευτικό σύστημα για μεσαίου επιπέδου επαγγελματίες μέσω Ίντερνετ, το οποίο παρέχει διαδραστική βιντεο-κομπιούτερ καθοδήγηση σε περίπου 100 Κέντρα Τηλε-μάθησης στο Κολοράντο, στο Wyoming, στην Αριζόνα και στο Νέο Μεξικό. 150 επιπλέον περιοχές επρόκειτο να προστεθούν την περίοδο ΧΑΒΑΗ Τον Ιανουάριο του 1998, ο Κυβερνήτηε της Πολιτείας ανακοίνωσε ένα πρόγραμμα τηλε-ιατρικής, το οποίο θα έχει τη βάση του στη Δημόσια Ομοσπονδία Υττηρεσιών Υγείας της Χαβάης, η οποία περιλαμβάνει εργαζόμενους, 12 Νοσοκομεία, και 1200 κλίνες, που θα συνδεθούν με 16 ακόμα αγροτικά ιατρικά κέντρα με σκοπό να χρησιμοποιούν την τηλεϊατρική για τη διάγνωση, τη αλληλο-συμβουλευτική και τη συνεχιζόμενη εκπαίδευση. Πρέπει να σημειωθεί ότι η Πολιτεία της Χαβάης δεν παρέχει τηλετηκοινωνιακές υπηρεσίες στον ιδιωτικό τομέα, αλλά συνεργάζεται μαζί τους για την επίλυση προβλημάτων πολιτικής, ενθαρρύνει την κατάλληλη χρήση της τεχνολογίας και την ανάπτυξη των επιχειρήσεών τους.

9 Αντικείμενο πτυγιακτίς εργασίας ΕΙΣΑΓΩ ΓΗ Οι ραγδαίες κοινωνικοπολιτικές και πολιτισμικές αλλαγές στο τρόπο επικοινωνίας και συναλλαγής των σύγχρονων ανθρώπων, καθιστούν τις απαιτήσεις που πρέπει τα τηλεπικοινωνιακά συστήματα να ικανοποιούν, πολύ διαφορετικές από τις ήδη ισχύουσες. Για το λόγο αυτό, είναι απαραίτητη η ύπαρξη του ΕΚΑΒ (Εθνικό Κέντρο Αμεσης Βοήθειας) στην εκτίμηση της απόδοσης ενός τέτοιου συστήματος. Πιο συγκεκριμένα, είναι; 1. ΔΙΑΡΘΡΩΣΗ ΤΟΥ ΕΚΑΒ ΣΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ Το ΕΚΑΒ είναι αναπτυγμένο Πανελλαδικά σε 12 Παραρτήματα (Αθήνα, Θεσσαλονίκη, Πάτρα, Ηράκλειο, Λάρισα, Καβάλα, Ιωάννινα, Λαμία, Αλεξανδρούπολη, Τρίπολη, Κοζάνη και Μυτιλήνη) και κάθε Παράρτημα αναπτύσσεται σε Τομείς στις διάφορες περιοχές της χώρας. Η ανάπτυξη του ΕΚΑΒ δημιουργεί ένα σύγχρονο σύστημα υττηρεσιών Επείγουσας Προνοσοκομειακής Ιατρικής και συμβάλει: καθοριστικά στην ποιοτική αναβάθμιση των παρεχόμενων συνολικά υττηρεσιών υγείας. στην άμεση παροχή οργανωμένων υπηρεσιών ΕΠΙ με συνέπεια την ελάττωση της θνητότητας, του χρόνου νοσηλείας και της συχνότητας προσωρινής ή μόνιμης ανικανότητας και αναττηρίας. στη μείωση του κόστους των παρεχόμενων υττηρεσιών υγείας στη μείωση του βαθμού μετανάστευσης προς τα μεγάλα αστικά κέντρα με τη δημιουργία αισθήματος ασφάλειας στους κατοίκους της περιφέρειας. στη μείωση των αποτρέψιμων θανάτων (διεθνώς μόνο για τα ατυχήματα κατά 30%) Το ΕΚΑΒ σήμερα διαθέτει 735 απλά ασθενοφόρα, 102 Κινητές Μονάδες, 25 μοτοσικλέτες, 7 επιβατικά αυτοκίνητα, 2 αυτοκινούμενα συντονιστικά κέντρα, 2 οχήματα αντιμετώπισης καταστροφών και 3 Ελικόπτερα. Υπάρχουν ακόμη περίπου 350 ασθενοφόρα που χρησιμοποιούνται από Νοσοκομεία και Κέντρα Υγείας όπου δεν έχει αναπτυχθεί το ΕΚΑΒ.

10 2. ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΕΣ - ΥΠΗΡΕΣΙΕΣ ΚΑΙ ΜΕΣΑ Η κύρια δραστηριότητα του ΕΚΑΒ είναι η άμεση ιατρική και νοσηλευτική φροντίδα σε όλους τους πολίτες οπουδήποτε και οποτεδήποτε χρειαστεί, καθώς και η ασφαλής και ταχεία μεταφορά τους σε κατάλληλες μονάδες παροχής υπηρεσιών υγείας. Αυτό επιτυγχάνεται με ανάπτυξη και λειτουργία υπηρεσιών παροχής επείγουσας προνοσοκομειακής ιατρικής όπως αυτές ορίζονται στον Οργανισμό του ΕΚΑΒ. Η αποτελεσματική λειτουργία των υπηρεσιών του ΕΚΑΒ σε κάθε Περιφέρεια επιτυγχάνεται με τα εξής: α) στελέχωση με κατάλληλα εκπαιδευμένο προσωπικό ιατρικό, νοσηλευτικό και πληρώματα ασθενοφόρων - διασώστες καθώς και προσωπικό διοικητικής και τεχνικής υποστήριξης Ρ) επιχειρησιακό κέντρο επικοινωνίας και συντονισμού: δέχεται όλες τις κλήσεις για επείγουσα ιατρική βοήθεια, τις καταγράφει και τις διαβαθμίζει ως προς τον βαθμό του επείγοντος επιλέγει και κινητοποιεί το πλησιέστερο προς τον τόπο του συμβάντος κατάλληλο ασθενοφόρο η κινητή μονάδα παροχής επείγουσας προνοσοκομειακής ιατρικής, ώστε να επιληφθεί στο μικρότερο δυνατό χρόνο παρακολουθεί και καθοδηγεί το προσωπικό των ασθενοφόρων στην παροχή εξειδικευμένης βοήθειας ενεργοποιεί σε περιπτώσεις ομαδικών ατυχημάτων ή μαζικών καταστροφών την Ομάδα Διαχείρισης Κρίσης (ΟΛΙΚ) του ΕΚΑΒ η οποία κινητοποιεί το Ειδικό Τμήμα Ιατρικής των Καταστροφών, τον απαιτούμενο αριθμό ασθενοφόρων, καθώς και μονάδες άλλων φορέων (τιυροσβεστική,αστυνομία κ.λ.π) διατηρεί συνεχή ετηκοινωνία με τα τμήματα υποδοχής επειγόντων περιστατικών των Νοσοκομείων και τα ενημερώνει για τους μεταφερόμένους προς αυτά πάσχοντες καταγράφει και αποτυπώνει όλα τα δεδομένα και τις πληροφορίες για τα διακινούμενα περιστατικά

11 τηλεφωνικό κέντρο με ικανό αριθμό γραμμών και ένα ενιαίο σε εθνικό επίπεδο εύκολομνημόνευτο τριψήφιο αριθμό κλήσης (166) σύγχρονο ψηφιακό δίκτυο ασύρματης επικοινωνίας για τη συνεχή επαφή με ασθενοφόρα και άλλα μέσα και με άλλους εμπλεκόμενους φορείς ασύρματο ψηφιακό σύστημα εντοτησμού και πλοήγησης όλων των οχημάτων του ΕΚΑΒ Αθηνών δίκτυο ενσύρματης επικοινωνίας με τα τμήματα υποδοχής επειγόντων περιστατικών των Νοσοκομείων συστήματα πληροφορικής για καταγραφή και επεξεργασία πληροφοριών, σύγχρονα μέσα μετάδοσης ιατρικών πληροφοριών (σύστημα τηλεϊατρικής στο τμήμα αεροδιακομιδών) 24 ωρη λειτουργία σε σύγχρονες κηριακές εγκαταστάσεις γ) μέσα άμεσης επέμβασης και διακομιδής πασχόντων κατάλληλα εξοπλισμένα (ασθενοφόρα, κινητές μονάδες επείγουσας ιατρικής, μοτοσικλέτες, πτητικά μέσα - Ελικόπτερα ). τα ασθενοφόρα είναι κατάλληλα εξοπλισμένα και στελεχώνονται με δύο διασώστες - πληρώματα οι Κινητές Μονάδες Επείγουσας Ιατρικής έχουν ειδικό εξοπλισμό και στελεχώνονται με δύο διασώστες - πληρώματα και ένα ιατρό εκπαιδευμένο στην Επείγουσα Προνοσοκομειακή Ιατρική οι μοτοσικλέτες άμεσης επέμβασης έχουν ειδικό εξοπλισμό και στελεχώνονται με ένα διασώστη-πλήρωμα και ένα γιατρό εκπαιδευμένο στην Επείγουσα Προνοσοκομειακή Ιατρική τα τρία Ελικόπτερα έχουν παραχωρηθεί στην Πολεμική Αεροπορία για επιχειρησιακή εκμετάλλευση στις αεροδιακομιδές επειγόντων περιστατικών από το ΕΚΑΒ. Η επιχειρησιακή ετοιμότητα των κάθε είδους ασθενοφόρων εξαρτάται από τον επαρκή αριθμό τους και την κατάλληλη χωροταξική κατανομή τους έτσι ώστε σε κάθε χρονική στιγμή να έχουν μικρό χρόνο ανταπόκρισης

12 Η ταχεία τεχνολογική εξέλιξη των ασυρματικών συστημάτων έχει ως αποτέλεσμα τη διεύρυνση της βάσης της χρήσης αυτών σε διάφορες εφαρμογές, οι οποίες απαιτούν αξιόπιστη παροχή επικοινωνιακών υπηρεσιών. Ζούμε στην εποχή όπου τα τηλεπικοινωνιακά ασύρματα συστήματα καταργούν τους όποιους διαχωρισμούς θέτουν τα εθνικά σύνορα, οι μεγάλες αποστάσεις, τα χαρακτηριστικά του γεωγραφικού ανάγλυφου αλλά και η χρονική διαφορά μεταξύ δύο σημείων πάνω στη γη, παρέχοντας τη δυνατότητα της συνεχούς και σε πραγματικό χρόνο της όποιας μορφής επικοινωνίας καταστεί ανάγκη να αποκατασταθεί μεταξύ δύο χρηστών. Η δημιουργία και λειτουργία των ασυρματικών συστημάτων καθορίζονται από τις απαιτήσεις της αγοράς και τους κανονισμούς, οι οποίοι διασφαλίζουν την ποιότητα των προσφερόμενων υπηρεσιών, τη συνέχεια της πληροφορίας και τη συμβατότητα με άλλα συστήματα. Τα επιμέρους στοιχεία που καθορίζουν ένα τηλεπικοινωνιακό σύστημα, διακρίνονται ως Σχήμα 1: Δομικό διάγραμμα ασυρματικού τηλεπικοινωνιακού συστήματος Σύμφωνα με το δομικό διάγραμμα (σχ. 1), η επιτυχής λειτουργία των συστημάτων εξαρτάται από την καταλληλότερη επιλογή των επιμέρους τεχνικών χαρακτηριστικών του τμήματος ενός τέτοιου συστήματος, που καλείται «Τεχνολογία Ασύρματης Μετάδοση9>

13 Βασικός στόχος του σχεδιασμού ενός συστήματος κινητών επικοινωνιών, είναι να παρέχει αξιόπιστη ασύρματη ζεύξη σε οποιαδήποτε τοποθεσία - της υπό εξυττηρέτησης περιοχής-, να εξασφαλίζει υψηλή ποιότητα παρεχομένων υπηρεσιών καθώς επίσης και να λαμβάνει υπόψη τον περιορισμό του κόστους ανάπτυξης των. Εξαιτίας των παραπάνω προϋποθέσεων, οι νέοι προτεινόμενοι σχεδιαστικοί στόχοι των δικτύων κινητών επικοινωνιών, μπορούν να κατηγοριοποιηθούν στις παρακάτω τρεις περιοχές: α) Της ασυρματικής κάλυψης Με τον όρο ασυρματική κάλυψη, συνήθως χαρακτηρίζεται το σύνολο των παραμέτρων, που καθορίζουν την ποιότητα της ασυρματικής ζεύξης. β) Της χωρητικότητας και τηλεπικοινωνιακής κίνησης Οι αντικειμενικοί στόχοι για την χωρητικότητα και την τηλεπικοινωνιακή κίνηση περιέχουν κυρίως τα εξής τρία κριτήρια: 1. Τη βέλτιστη χρησιμοποίηση του διατεθειμένου φάσματος συχνοτήτων 2. Τη μέγιστη χωρητικότητα δικτύου 3. Τη χωρητικότητα σε σχέση με τη τιμή της ποιότητας των υπηρεσιών σε κάθε χρήστη. γ) Της ανάπτυξης δικτύου Η ανάπτυξη του δικτύου κυρίως υποδεικνύει τις οικονομικές απόψεις για τη λειτουργία και το σχεδιασμό των κυτταρικών συστημάτων. Εξ ορισμού, ο σχεδιασμός μιας ασύρματης ζεύξης είναι επιτυχημένος, όταν εγγυάται ένα ικανοποιητικό επίπεδο λαμβανόμενου σήματος στην υπό εξυττηρέτηση περιοχή. Επιπλέον θα πρέπει να ικανοποιείται η απαίτηση για μείωση των σημάτων που προκαλούν τόσο ομοκαναλική, όσο και γειτονικού καναλιού παρεμβολή. Η απαίτηση αυτή, σχεδιαστικά επιτυγχάνεται με την πρόβλεψη υψηλού περιθωρίου ανάμεσα στη στάθμη του επιθυμητού σήματος και της αντίστοιχης του παρεμβαλλόμενου. Με τον τρόπο αυτό εξασφαλίζεται η ικανότητα κάλυψης ενός εύρους τεχνικών παραμέτρων λειτουργίας του ασυρματικού συστήματος (π.χ., την υψηλή κίνηση χρηστών, κτλ). Η στάθμη του σήματος με την οποία ράδιο καλύπτεται μία γεωγραφική περιοχή σε συνδυασμό με τη στάθμη της ισχύος των ομοκαναλικών σημάτων και των παρεμβολών γειτονικού καναλιού, είναι οι βασικές παράμετροι για την τάξη μεγέθους του εμφανιζόμενου ρυθμού σφαλμάτων μετάδοσης (bit error rate - BER) αλλά και του καθορισμού της πιθανότητας ολικής κατάληψης καναλιών.

14 Η επιθυμητή ράδιο κάλυψη μιας έκτασης και η μείωση των παρεμβολών - ομοκαναλικών και γειτονικού καναλιού-, κατά το σχεδίασμά αντιμετωπίζονται με το βέλτιστο καθορισμό των θέσεων σταθερής εκπομττής των σταθμών εκπομτυής-λήψης (Base Transceiver Station - BTS) και το βέλτιστο καθορισμό της καταχώρησης συχνοτήτων. Η έννοια της βελτιστοποίησης, της επιλογής των θέσεων σταθερών εκπομπών, χρησιμοποιείται για να χαρακτηρίσει τη διαδικασία εύρεσης σημείων στο χώρο, όπου η εγκατάσταση και λειτουργία σταθμών βάσεων σε αυτά, θα έχει ως αποτέλεσμα την επίτευξη της επιθυμητής κάλυψης στο υψηλότερο ποσοστό των σημείων μιας περιοχής. Πρέπει να σημειωθεί, ότι, η ένταση όλων των εμφανιζόμενων φυσικών φαινομένων κατά τη διάρκεια μιας ζεύξης, εξαρτάται κυρίως από τα χαρακτηριστικά του περιβάλλοντος. Συνεπώς, η γνώση της συμπεριφοράς των παραμέτρων του ασυρματικού καναλιού, διαδραματίζει μέγιστο και σημαίνοντα ρόλο για την τελική επιλογή των τεχνολογιών που θα χρησιμοποιηθούν. Κύριες τεχνικές οντότητες της τεχνολογίας της ασύρματης μετάδοσης Σχήμα 2: Αλληλεπιδράσεις των συστατικών της τεχνολογίας ασύρματης μετάδοσης Ένα από τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά της ηλεκτρομαγνητικής διάδοσης είναι η απώλεια μετάδοσης. Μία ακριβής εκτίμηση των απωλειών μετάδοσης αποτελεί τη βάση τόσο για τη σωστή επιλογή θέσεων των BTS, όσο και τον ορθό καθορισμό της καταχώρησης συχνοτήτων. Με τη γνώση των απωλειών μετάδοσης, είναι δυνατόν να καθοριστούν αποτελεσματικά σημαντικές παράμετροι, όπως η ένταση του σήματος, ο λόγος σήματος προς θόρυβο (Signal to Noise Ratio - SNR) και ο λόγος φέρουσας προς παρεμβολή (Carrier to Interference Ratio - C/I). Τα βασικά φαινόμενα που ευθύνονται για τη μετάδοση των ηλεκτρομαγνητικών σημάτων πέραν της ελεύθερης μετάδοσης, είναι η ανάκλαση, η περίθλαση, η σκέδαση και η διάθλαση. Η επίδραση των φαινομένων αυτών έχει ως αποτέλεσμα την εμφάνιση δύο βασικών μορφών αποσβέσεων: απόσβεση μεγάλης κλίμακας και απόσβεση μικρής κλίμακας ή γρήγορη εξασθένηση. Η πρώτη κατηγορία αποσβέσεων υφίσταται σε αποστάσεις δεκάδων μηκών κυμάτων, γι' αυτό χαρακτηρίζεται ως αργή εξασθένηση. 13

15 Η δεύτερη κατηγορία αποσβέσεων, υφίσταται σε ορισμένα μόνο μήκη κύματος γύρω από την κεραία εκπομπής ή λήψης και προκαλούν έντονες αλλά πολύ σύντομες μεταβολές στο πλάτος του σήματος γι 'αυτό χαρακτηρίζονται ως γρήγορη εξασθένηση. Έχει διαπιστωθεί από τη μελέτη της συμπεριφοράς της ηλεκτρομαγνητικής διάδοσης, ότι πρόκειται για ένα στατιστικό φαινόμενο. Επομένως, για το σχεδίασμά ενός ασυρματικού συστήματος, απαιτείται η γνώση των ακόλουθων παραμέτρων: 1. Της πιθανότητας εξυπηρέτησης 2. Της πιθανότητας διαθεσιμότητας των υττηρεσιών 3. Της πιθανότητας το σήμα να υπερβαίνει το κατώφλι ευαισθησίας σε ένα σημείο του χώρου. Η θεωρητική πρόβλεψη της ισχύος λήψεως σε ένα σημείο, είναι ουσιαστικά μία μέση τοπική τιμή της ισχύος, αφού για τον υπολογισμό της λαμβάνονται υπόψη μόνο οι αποσβέσεις μεγάλης κλίμακας. Ο υπολογισμός της τοπικής μέσης τιμής του σήματος σε ένα σημείο γίνεται με τη χρήση ενός μοντέλου μετάδοσης. Ως μοντέλο μετάδοσης εννοούμε το σύνολο των μαθηματικών εξισώσεων, διαγράμματα και αλγορίθμους. που χρησιμοποιούνται για την περιγραφή των ασυρματικών χαρακτηριστικών ενός δοθέντος περιβάλλοντος. Η βασική διάκριση των μοντέλων πρόβλεψης της ισχύος, άπτεται του τρόπου (μαθηματική έκφραση) με τον οποίο λαμβάνονται υπόψη οι επιδράσεις που εμφανίζονται κατά τη ζεύξη πομπούδέκτη από τη μορφολογία του εδάφους, τις καιρικές συνθήκες, την παρουσία κατασκευών κτλ,. Σύμφωνα, με την παραπάνω διάκριση, τα μοντέλα διάδοσης που έχουν προταθεί διακρίνονται σε τρεις κατηγορίες, οι οποίες είναι: > Εμπειρικά (στατιστικά). Στον υπολογισμό των απωλειών δεν λαμβάνουν υπόψη τους τη μορφολογία του εδάφους και τα αντικείμενα που μεσολαβούν στη ζεύξη σταθμού βάσης με κινητό χρήστη. Οι εξισώσεις που χρησιμοποιούνται σε αυτή την κατηγορία μοντέλων διάδοσης, έχουν προέλθει από στατιστική επεξεργασία πειραματικών μετρήσεων. >Θεωρητικά(ντετερμινιστικά). Τα μοντέλα διάδοσης αυτής της κατηγορίας, υπολογίζουν τις συνολικές απώλειες, λαμβάνοντας υπόψη αναλυτικά τη μορφολογία του εδάφους και των αντικειμένων που υπάρχουν πάνω σε αυτό. Οι εξισώσεις που χρησιμοποιούνται στην περίπτωση αυτή, έχουν προέλθει από τη Γενική Θεωρία Περίθλασης, την Ομοιόμορφη Θεωρία της Περίθλασης, σε συνδυασμό με τη μεθοδολογία εύρεσης ακτίνων. Η φυσική, στην οποία βασίζονται τα μοντέλα διάδοσης αυτής της κατηγορίας, μοιάζει πολύ με αυτή που περιγράφει τα οπτικά φαινόμενα.

16 > Ημι-εμπειρικά (ημι-ντετερμινιστικά). Στον υπολογισμό των συνολικών απωλειών βασίζονται σε ένα συνδυασμό της μεθοδολογίας που χρησιμοποιούν οι δύο προαναφερθείσες κατηγορίες. Τα εμπόδια καθώς και τη μορφολογία του εδάφους τη λαμβάνουν υπόψη τους, όμως όχι με μεγάλη λεπτομέρεια και κάνοντας κάποιες παραδοχές. Το πεδίο έρευνας υπολογισμού της ράδιο κάλυψης μιας περιοχής αλλά και τα χαρακτηριστικά του λαμβανόμενου σήματος, είναι πάντα στις προτεραιότητες των μηχανικών σχεδιασμού ασυρματικών συστημάτων κινητών επικοινωνιών. Ο σχεδιασμός ενός νέου συστήματος επικοινωνιών, περιλαμβάνει νέες τεχνολόγίες (π.χ. διαμόρφωσης, πολύπλεξης, κωδικοποίησης κτλ.), για να αντιμετωπιστούν είτε νέες απαιτήσεις (π.χ. χωρητικότητα, ταχύτητα μετάδοσης κτλ.) είτε τεχνικά προβλήματα (π.χ. ομοκαναλική παρεμβολή κτλ) Η εισαγωγή των νέων τεχνικών χαρακτηριστικών, για να έχει τα αναμενόμενα αποτελέσματα, καθιστά σημαντική την μελέτη της ετιίδρασης του ραδίου διαύλου στην ορθή λειτουργία τους.

17 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΣΥΡΜΑΤΙΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ Το 1896 ο Marconi πραγματοποίησε το πρώτο ασυρματικό σύστημα κινητής τηλεφωνίας για λογαριασμό της Βασίλισσας Βικτωρίας. Συγκεκριμένα, τοποθέτησε ένα σταθερό πομποδέκτη στο παλάτι και ένα κινητό δέκτη στο ποταμόπλοιο που διέσχιζε το Τάμεση. Από τότε και μέχρι σήμερα, έχει συντελεστεί μία απίστευτη, ασυνήθιστη και ραγδαία ανάπτυξη στο χώρο των ασύρματων επικοινωνιών. Στο παρόν κεφάλαιο θα γίνει η περιγραφή της αρχιτεκτονικής των συστημάτων κινητών επικοινωνιών (επίγειων και δορυφορικών) και θα παρουσιαστούν οι θεωρήσεις πάνω στις οποίες βασίζονται, για την αξιόπιστη επίτευξη παροχής των επικοινωνιακών υπηρεσιών σε ευρεία έκταση.

18 ΕΠΙΓΕΙΕΣ ΚΙΝΗΤΕΣ ΑΣΥΡΜΑΤΙΚΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ Το χρονικό της ασύρματης επικοινωνίας διαιρείται στις εξής τρεις περιόδους (α) αρχική περίοδος, (β) προκυτταρική περίοδος και (γ) κυτταρική περίοδος. Κατά τη διάρκεια της αρχικής περιόδου ( ), έλαβε χώρα η θεμελιώδης έρευνα και η ανάπτυξη των ασυρματικών επικοινωνιών. Η προκυτταρική περίοδος ξεκινάει με την εγκαθίδρυση του πρώτου επίγειου συστήματος κινητής τηλεφωνίας το έτος 1921 για λογαριασμό της αστυνομίας του Detroit. Το σύστημα αυτό, λειτουργούσε στη συχνότητα των 2 ΜΗΖ. Η περίοδος αυτή, ολοκληρώνεται στη δεκαετία του 70 όπου έχουν αναπτυχθεί και λειτουργούν εμπορικά συστήματα κινητής τηλεφωνίας σε πολλές χώρες του κόσμου. Τα έντονα προβλήματα χωρητικότητας και ποιότητας_που παρουσίαζαν τα συστήματα της περιόδου αυτής, έλυσε η θεμελίωση της κυτταρικής ιδέας. Η κυτταρική περίοδος ξεκινάει με τη λειτουργία των πρώτων αναλογικών κυτταρικών συστημάτων τη δεκαετία του '80. Η επιτυχής λειτουργία αυτών αποτέλεσε την ιδέα για τη γέννηση ενός παγκόσμιου επικοινωνιακού κόσμου. Ανάλογα το μέγεθος των κυττάρων,_τα συστήματα διακρίνονται σε τρεις κατηγορίες (1) τα μακροκυτταρικά, των οποίων τα κύτταρα έχουν διάμετρο της τάξης των 2-20 km, οι κεραίες εκπομπής-λήψης είναι τοποθετημένες σε ψηλές περίοπτες θέσεις και η ισχύς εκπομπής κυμαίνεται από 0.6 έως 10 W, (2) τα μικροκυτταρικά, με κύτταρα διαμέτρου km, και κεραίες εκπομπής-λήψης τοποθετημένες στο ύψος των σηματοδοτών κίνησης και η ισχύς εκπομπής είναι μικρότερη των 20 mw, και (3) τα πικοκυτταρικά, με κύτταρα ακτίνας μόλις 20 έως 400 m. Στην περίπτωση αυτή, έχουμε κάλυψη εσωτερικών χώρων, όπου οι κεραίες είναι κατάλληλα τοποθετημένες εσωτερικά και εκπέμπουν με ισχύ της τάξης των λίγων mw. Με βάση τα ανωτέρω, στο σχήμα 1.1 δείχνονται οι θεμελιώδεις γενιές των ασυρματικών συστημάτων. Στα συστήματα 1ης γενιάς, αναπτύχθηκαν αρκετά αναλογικά κυτταρικά συστήματα. Όλα χρησιμοποιούσαν διαμόρφωση συχνότητας (Frequency Modulation) για τη φωνή και διαμόρφωση φάσης (Frequency Shift Keying) για τη σηματοδοσία. Για τεχνική πολλαπλής πρόσβασης χρησιμοποιούσαν τη διαίρεση συχνότητας (Frequency Division Multiple Access). Βασικά μειονεκτήματα που παρουσίαζαν τα συστήματα αυτά ήταν η μειωμένη χωρητικότητα, η χαμηλή ποιότητα υπηρεσιών και προβλήματα συμβατότητας. Τη λύση σε αυτά τα προβλήματα έδωσε η εφαρμογή της ψηφιακή ς τεχνολογίας στην αρχή της δεκαετίας του '90 όπου και γεννήθηκαν τα 2 ' γενιάς κυτταρικά συστήματα επικοινωνιών. Σε αυτό το εξελικτικό βήμα αναπτύχθηκαν μόνο τρία συστήματα το GSM (Global System for Mobile Communications) για την Ευρώττη, το IS- 54/95 για τη βόρειο Αμερική και το PDC για την Ιαπωνία. Η χρήση των συστημάτων αυτών πολύ γρήγορά αποτέλεσε στοιχείο της καθημερινής ζωής της μεγαλύτερης μερίδας, αν όχι του συνόλου, του πληθυσμού των περισσοτέρων χωρών του κόσμου.

19 Αυτό το οφείλουν κυρίως στην ιδιότητα της περιαγωγής που τους δόθηκε σχεδιαστικά και στην ποιότητα ^παροχής τηλεφωνικών ' υττηρεσιών συναρτήσει της τιμής κόστους,και της ευρείας περιοχής κάλυψης,αυτών. Στη δεκαετία του '90, άρχισαν να υιοθετούν την ψηφιακή τεχνολογία και άλλα συστήματα κινητής ασύρματης ύτηκοινωνίας που παρείχαν ορισμένα υπηρεσίες φωνής (Digital Enhanced Cordless Telephone-DECT, Personal Access Communication Services-PACS, Cordless Telephone-CT2, Personal Handyphone System-PHS) και άλλα υττηρεσίες μετάδοσης I δεδομένων (Wireless Local Loop-WLL ή Radio Local Loop-RLL), Με τον όρο τοπικός βρόχος (localloop) εννοείται το μέσο που συνδέει ο χρήστης διάφορες συσκευές με τη χρήση τηλεφωνικού εξοπλισμού. Επίσης αναπτύχθηκαν και διαδόθηκαν ευρέως ασύρματα δίκτυα μεταγωγής πακέτων δεδομένων (όπως Cellular Digital Packet Data-CDPD, General Packet Radio SerVice-GPRS), τα οποία αποτελούν ένα πολύ σημαντικό κομμάτι στο πεδίο των ασυρματικών επικοινωνιών. Παρόλο όμως, που τα συστήματα 2ης γενιάς και τα (τυμπληρώματά τους παρέχουν τοτηκές, εθνικές και διεθνείς υττηρεσίες, παρουσιάζουν ακόμη ένα μεγάλο μελανό σημείο όσο αφορά τις παγκόσμιες διευκολύνσεις των χρηστών τους. Τα συστήματα 3ης γενιάς που θα έχουν αναπτυχθεί μέχρι το έτος 2003 δια μέσου παγκόσμιων συστημάτων ασυρματικών προσωπικών επικοινωνιών, θα παρέχουν υπηρεσίες φωνής παγκόσμια καί υπηρεσίες πολυμέσων τοπικά. Δύο είναι τα συστήματα που πρόκειται να λειτουργήσουν και τα οποία θα παρουσιάζουν πολύ μικρές διαφορές: το αμερικάνικο FPLMTS (Future Public Land Mobile Telecommunications Systems) και το ευρωπαϊκό UMTS (Universal Mobile Telecomtnunications Systems). ' i To μελανό σημείο σε αυτά τα συστήματα είναι η δυσκολία επικοινωνιακής κάλυψης αγροτικών περιοχών και κυρίως σε αναπτυσσόμενες οικονομικά χώρες. Μία λύση σε αυτό το πρόβλημα είναι οι κινητές δορυφορικές επικοινωνίες. I Η Κυτταρική ιδέα Η θεμελίωση της κυτταρικής ιδέας περιγράφεται επαναχρησιμοποίηση συχνοτήτων(&οηηοηογ reuse) και (Cell_splitting). Ο όρος επαναχρησιμοποίηση των συχνοτήτων αναφέρεται στη χρησιμοποίηση ασυρματικών καναλιών της ίδιας συχνότητας της φέρουσας για την κάλυψη διαφορετικών περιοχών οι οποίες διαχωρίζονται με επαρκή απόσταση ώστε να μην είναι εφικτή η εμφάνιση ομοκαναλικής παρεμβολής (co-channel interference). : Η βασική ιδέα της εφαρμογής της επαναχρησιμοποίησης των συχνοτήτων έγκειται στον εξής απλό συλλογισμό:'αντί να καλυφθεί ηλεκτρομαγνητικά μια ολόκληρη γεωγραφική περιοχή μόνο με έναν σταθμό βάσης υψηλής στάθμης ισχύος και τοποθετημένου σε υψομετρικά θέση, ο παροχέας κατανέμει ένα σύνολο σταθμών βάσεως με μικρότερη ισχύ εκπομπής στην ενδιαφερόμενη γεωγραφική περιοχή που θέλει να καλυφθεί ηλεκτρομαγνητικά. ' 18

20 ο σταθμός βάσης στην περίπτωση αυτή καλύπτει μια συγκεκριμένη γεωγραφική περιοχή, η οποία ονομάζεται ζώνη ή κύτταρο Με τον όρο κύτταρο ονομάζουμε: τη γεωγραφική περιοχή κάλυψης, όπου η πιθανότητα που έχει ένας κινητός να εξυτιηρετηθεί από ένα συγκεκριμένο σταθμό βάσης είναι πολύ μεγάλη. Με τον όρο κυτταρική διάσπαση εννοούμε τη διαίρεση ενός κυττάρου σε μικρότερα κύτταρα. Η διαδικασία αυτή είναι απαραίτητη προκειμένου να αντιμετωπισθεί το πρόβλημα της αύξησης της τηλεπικοινωνιακής κίνησης. Η αποτελεσματική κυτταρική σχεδίαση εξαρτάται από τα εξής πέντε βασικά στοιχεία: 1. Την επαναχρησιμοποίηση συχνοτήτων 2. Την ομοκαναλική παρεμβολή 3. Το λόγο φέρουσας προς παρεμβολή 4. Το μηχανισμό μεταγωγής 5. Την κυτταρική διάσπαση Επαναχρησιμοποίηση συχνοτήτων Όπως έχει ήδη αναφερθεί, σε κάθε κύτταρο καταχωρείται ένα υποσύνολο των διαθέσιμων συχνοτήτων. Τα κυτταρικά συστήματα προσφέρουν τη δυνατότητα της χρησιμοποίησης του ίδιου υποσυνόλου περισσότερες της μιας φοράς, και αυτό είναι που ονομάζουμε επαναχρησιμοποίηση συχνοτήτων. Κύτταρα που διαθέτουν το ίδιο υποσύνολο συχνοτήτων καλούνται ομοκαναλικά κύτταρα και θα πρέπει να απέχουν μεταξύ τους απόσταση που δε θα ετητρέπει την εμφάνιση παρεμβολών. Η εξασφάλιση της επαρκούς απόστασης μεταξύ δύο ομοκαναλικών κυττάρων γίνεται με τη δημιουργία ενός συγκροτήματος κυττάρων (cluster). Με τον όρο συγκρότημα κυττάρων, εννοείται η θεμελιώδης ομάδα όπου καταχωρούνται όλες οι διαθέσιμες, συχνότητες. Ο αριθμός των κυττάρων που αποτελούν ένα συγκρότημα καθορίζει την τάξη αυτού C. Ο συνολικός αριθμός των καναλιών Ntc σε ένα κυτταρικό σύστημα δίνεται από τη σχέση: Ntc=HNcC Όπου: Nr = ο αριθμός επαναχρησιμοποίησης ενός συμπλέγματος συχνοτήτων Nc = ο αριθμός των καναλιών σε ένα κύτταρο C = τάξη του συμπλέγματος συχνοτήτων Πρέπει να σημειωθεί ότι οι τιμές της τάξης του συγκροτήματος κυττάρων, δίνονται από τη σχέση: C = 19

21 Όπου ί και j είναι θετικοί αριθμοί. Από τη σχέοτη 1.2 προκύπτει ότι οι ημές του C να είναι: C = 3,4,7,9,12,13 Μία σημαντική σχεδιαστικη παράμετρος η οποία δηλώνει τον αριθμό επαναχρησιμοποίησης συχνοτήτων σε μια συγκεκριμένη περιοχή ονομάζεται κανονικοποιημένη απόσταση επαναχρησιμοποίησης Ru. Η απόσταση Ru ορίζεται ως ο λόγος της απόστασης επαναχρησιμοποίησης D μεταξύ των κέντρων των δύο γειτονικών ομοκαναλικών κυττάρων δια της ακτίνας του κυττάρου R. Δηλαδή: Ομοκαναλική παρεμβολή Η ομοκαναλική παρεμβολή είναι μία από τις πιο σημαντικές παραμέτρους στη διαδικασία του σχεδιασμού του φυσικού επιπέδου ενός κυτταρικού συστήματος κινητής τηλεφωνίας. Η παρεμβολή αυτή, λαμβάνει χώρα στην περίπτωση λήψης σημάτων από ομοκαναλικά κύτταρα. Σε αντίθεση με άλλα προβλήματα κατά τη λήψη (π.χ. θερμικός θόρυβος), η ομοκαναλική δεν μπορεί να αντιμετωπιστεί με αύξηση της ισχύος εκπομττής. Για τη μείωση της ομοκαναλικής παρεμβολής, τα ομοκαναλικά κύτταρα θα πρέπει να χωρίζονται φυσικά μεταξύ τους από μία ελάχιστη απόσταση παρέχει ικανοποιητική απομόνωση λόγω της μετάδοσης Λόγος φέρουσας προς παρεμβολή Ο λόγος φέρουσας προς παρεμβολή C/R (Carrier-to-Interference Ratio) στην επιθυμητή κινητή μονάδα δίνεται από τη σχέση: Pc = η ισχύς της φέρουσας Pi = η ισχύς του παρεμβολέα η = ο αριθμός των ομοκαναλικών κυττάρων που παρεμβάλλουν Μηχανισμός μεταγωγής Κατά τη διάρκεια μιας κλήσης και καθώς ο χρήστης κινείται, είναι δυνατόν να απαιτείται η εξυτιηρέτησή της από κάποιο άλλο κανάλι. Το κανάλι αυτό μπορεί να βρίσκεται είτε στο ίδιο κύτταρο (ενδοκυτταρική μεταγωγή), είτε σε διαφορετικό (μεταγωγή). Μια ενδοκυτταρική μεταγωγή, μπορεί να εμφανιστεί είτε μεταξύ διαφορετικών καναλιών του ιδίου κυττάρου, είτε μεταξύ διαφορετικών χρονοθυρίδων (timeslots) του ιδίου καναλιού. 20

22 Επίσης, κατά τη διάρκεια μιας ενδοκυτταρικής μεταγωγής, ο έλεγχος της εκπομπής και της λήψης της μεταδιδόμενης πληροφορίας μπορεί να μεταφερθεί μεταξύ κυττάρων που ανήκουν σε ίδιο ή διαφορετικό ελεγκτή σταθμού βάσης, του ιδίου ή διαφορετικού κέντρου μεταγωγής. Τέλος, θα πρέπει να πούμε ότι είναι δυνατόν να διεξαχθεί διαδικασία μεταγωγής μεταξύ καναλιού σηματοδοσίας και καναλιού κίνησης κατά τη διάρκεια της εγκατάστασης της κλίσης (call establishment). Η διαδικασία αυτή αναφέρεται ως Directed Retry Procedure. Η διαδικασία έναρξης μεταγωγής διεξάγεται όταν ανιχνεύεται χαμηλή ένταση του εκπεμπόμενου σήματος ή κακή ποιότητα τόσο στη ζεύξη από το σταθμό βάσης προς το συνδρομητή, όσο και κατά την αντίστροφη ζέύξη. Επίσης είναι δυνατόν να διεξαχθεί η διαδικασία της μεταγωγής για λόγους κίνησης. Σε αυτήν την περίπτωση η εντολή προέρχεται από το κέντρο μεταγωγής Κυτταρική διάσπαση Όταν για πρώτη φορά γίνεται η υλοποίηση ενός κυτταρικού συστήματος επικοινωνιών, η παροχή υπηρεσιών αφορά έναν καθορισμένο αριθμό χρηστών. Στη περίπτωση που ο αριθμός των χρηστών αυξηθεί τόσο ώστε να προσεγγίζει το μέγιστο όριο εξυττηρέτησης χρηστών, θα πρέπει να ενεργοποιηθούν τεχνικές για αύξηση αυτού του αριθμού. Υπάρχουν διάφορες τεχνικές των οποίων μία είναι και η κυτταρική διάσπαση, δηλαδή ο μηχανισμός κατά τον οποίο τα κύτταρα διασπώνται σε κύτταρα μικρότερης ακτίνας έχοντας όμως το καθένα τον ίδιο αριθμό καναλιών με τα αρχικά. Η κυτταρική διάσπαση παρέχει τη δυνατότητα αύξησης της χωρητικότητας του συστήματος χωρίς την ανάγκη χρήσης επιπλέον εύρους ζώνης συχνοτήτων. Η εφαρμογή της διαδικασίας αυτής, επιβαρύνει το κόστος χρέωσης λόγω της χρήσης του επιπρόσθετου υλικού και λογισμικού εξοπλισμού. Η κάλυψη του επιπρόσθετου κόστους με το οποίο επιβαρύνεται ο παροχέας στην περίπτωση αυτή, καλύπτεται από' την προσδοκώμενη αύξηση του αριθμού των συνδρομητών. Με αυτό το τρόπο αποφεύγεται η αύξηση της χρέωσης των προσφερομένων υπηρεσιών από τον παροχέα. 1.2 ΚΙΝΗΤΕΣ ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ Οι ασύρματες ζεύξεις που πραγματοποιούνται άμεσα σε πλοία, αεροπλάνα και κινούμενα οχήματα με οποιοδήποτε σημείο πάνω στη γη χρησιμοποιώντας τηλεπικοινωνιακούς δορυφόρους, χαρακτηρίζονται ως κινητές δορυφορικές επικοινωνίες. Πρέπει να τονιστεί ότι οι δορυφόροι μπορούν να κινούνται είτε σε γεωστατική είτε σε μη γεωστατική τροχιά.

23 Οι κατηγορίες των δορυφορικών συστημάτων αναφορικά με τη τροχιά που βρίσκονται οι δορυφόροι είναι οι κάτωθι: LEO - Low E arth Orbits (Χαμηλές τροχιές περιστροφής): στα συστήματα αυτά οι δορυφόροι περιστρέφονται σε τροχιές περί της γης, με ακτίνα από την επιφάνεια αυτής της τάξεως των 1000 km. Μ ΕΟ - Medium E arth Orbits (Μεσαίες τροχιές περιστροφής): στα συστήματα αυτά οι δορυφόροι περιστρέφονται σε τροχιές περί της γης, με ακτίνα από την επιφάνεια αυτής της τάξεως των km GEO - Geostationary Earth Orbits (Γεωστατική τροχιά περιστροφής): στα συστήματα αυτά οι δορυφόροι περιστρέφονται με την ίδια γωνιακή ταχύτητα με τη γη, βρισκόμενοι σε ύφος km από την επη,φάνεια της. Η βασική δομή ενός συστήματος κινητών δορυφορικών επικοινωνιών αποτελείται από τους δορυφόρους, τις επίγειες πύλες και τους ποικίλους ετήγειους κινητούς σταθμούς. Μια επίγεια πύλη μερικές φορές καλείται επίγειος σταθμός βάσης, για την περίπτωση που η δορυφορική ζεύξη πρέπει να συνδεθεί σε κάποιο άλλο τηλεπικοινωνιακό σύστημα όπως το Δημόσιο Σταθερό Τηλεφωνικό Δίκτυο. Η επικοινωνιακή ζεύξη ανάμεσα στον επίγειο σταθμό και το δορυφορικό καλείται άνω ζεύξη ενώ αυτή από το δορυφόρο στη γη καλείται κάτω ζεύξη. Η επικοινωνιακή ζεύξη ανάμεσα σε μία επίγεια πύλη και ένα δορυφόρο καλείται τροφοδοτική ζεύξη. Οι κινητές δορυφορικές επικοινωνίες αποτελούν την εξέλιξη και ανάπτυξη των τεχνολογιών των 1ης γενιάς δορυφορικών ετηκοινωνιών το οποίο ονομάζεται "σταθερά δορυφορικά συστήματα επικοινωνιών". Κινητά δορυφορικά συστήματα ετηκοινωνιών ονομάζονται αυτά της 2ης γενιάς και η εξέλιξη αυτών στον 2 1 ο αιώνα θα δημιουργήσει την 3η γενιά, των προσωπικών δορυφορικών συστημάτων επικοινωνιών. Ουσιαστικά, οι τεχνολογικές καινοτομίες της νέας χιλιετίας, θα αναβαθμίσουν τα κινητά δορυφορικά συστήματα επικοινωνιών σε προσωπικά, όπου κάθε χρήστης θα μπορεί να επιτυγχάνει απευθείας σύνδεση με το δορυφόρο με τη χρήση μιας συσκευής χεριού. Τα χαρακτηριστικά αυτών των τριών γενεών μπορούν εύκολα να διακριθούν, από τη σύγκριση τόσο των δορυφόρων όσο και των κεραιών των επίγειων σταθμών. Τα κύρια χαρακτηριστικά κάθε μιας από τις γενεές είναι τα ακόλουθα: > 1η Γενιά-Σταθερά Δορυφορικά Συστήματα Επικοινωνίας: Τα συστήματα αυτά παρείχαν ασυρματικές υπηρεσίες επικοινωνίας ανάμεσα σε σταθερούς επίγειους σταθμούς βάσης μέσω δορυφορικών ζεύξεων. Ένα σύστημα το οποίο αποτελείται από ένα δορυφόρο και επίγειες ττύλες σύνδεσης αυτών με το Δημόσιο Τηλεφωνικό Δίκτυο. Ο όγκος καθώς και το κόστος τόσο του επίγειου τμήματος όσο και του δορυφορικού τμήματος των συστημάτων αυτών είναι μεγάλα. 22

24 > 2η Γενιά-Κινητά Δορυφορικά Συστήματα Επικοινωνίας: Τα συστήματα αυτά παρέχουν ασυρματικές επικοινωνιακές υπηρεσίες ανάμεσα σε κινητά και επίγειες πύλες μέσω μια δορυφορικής ζεύξης. Απευθείας κανάλια επικοινωνίας ανάμεσα σε κινητά δεν είναι εφικτό να υπάρξουν εξαιτίας της έλλειψης δυνατοτήτων από πλευράς δορυφόρων, όπως είναι η ισχύς μετάδοσης και η διαδικασία αλλαγής συχνοτήτων. Επικοινωνιακά κανάλια μεταξύ κινητών επιτυγχάνονται μόνο με τη μεσολάβηση μιας ζεύξης επίγειας ττύλης - δορυφόρου στο ρόλο αναμεταδότη. > 3η Γενιά-Προσωπικά Δορυφορικά Συστήματα Επικοινωνίας: Η αρχή ενός προσωπικού δορυφορικού συστήματος επικοινωνίας, μπορεί να οριστεί ως η παροχή ασυρματικών επικοινωνιακών υττηρεσιών μεταξύ δύο πολύ μικρών φορητών τερματικών συσκευών χρησιμοποιώντας έναν ή περισσότερους δορυφόρους. Δηλαδή, ένα σύστημα που θα αποτελείται από δορυφόρους και μικρές φορητές τερματικές συσκευές για προσωπική χρήση. Μία προσωπική τερματική συσκευή μπορεί να έχει απευθείας πρόσβαση στο δορυφόρο για την αποκατάσταση μια ζεύξης επικοινωνίας χωρίς την μεσολάβηση μιας επίγειας πύλης. Για το λόγο αυτό, οι δορυφόροι προωθούν «έξυπνες» διαδικασίες όπως αλλαγή καναλιού, αλλαγή δικτύου και επεξεργασίας της φέρουσας των λαμβανόμενων σημάτων. 1.3 Μ ΕΤΑΔΟΣΗ ΣΤΙΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ ΚΙΝΗΤΕΣ ΑΣΥΡΜ ΑΤΕΣ Οι κινητές επικοινωνίες και κυρίως οι προσωπικές (μικρή τερματική συσκευή κινητού σταθμού) είναι επη,βαρυμένες με ιδιαίτερες επιπλοκές, σε σχέση με τα χαρακτηριστικά του καναλιού σε ραδιοσυστήματα με σταθερές και προσεκτικά τοποθετημένες κεραίες. Το ύψος της κεραίας ενός κινητού τερματικού σταθμού είναι συνήθως πολύ μικρό, τυπικά μικρότερο από μερικά μέτρα. Για το λόγο αυτό είναι αναμενόμενο η κεραία να έχει πολύ μικρό ελεύθερο πεδίο (clearance), έτσι ώστε εμπόδια και κατοπτρικές επιφάνειες γύρω από αυτήν να επηρεάζουν σημαντικά τα χαρακτηριστικά της διαδρομής διάδοσης. Επιπλέον, τα χαρακτηριστικά διάδοσης αλλάζουν από τόπο σε τόπο και -αν ο τερματικός σταθμός κινείται- από στιγμή σε στιγμή. 1,3.1 Αμοιβαιότητα και διαφορές μεταξύ άνω και κάτω ζεύξης Δύο ειδών επικοινωνίες απαιτούν διευκολύνσεις για εισερχόμενες (π.χ. κινητό σταθμό-σταθερό δίκτυο) όπως και για εξερχόμενες (π.χ. σταθερό δίκτυο-κινητό σταθμό) κλήσεις επικοινωνίας. Σε περιπτώσεις δικτύων με μεταγωγή κυκλωμάτων όπως η κυτταρική κινητή τηλεφωνία, οι εισερχόμενες και εξερχόμενες κλήσεις επικοινωνίας ονομάζονται άνω ζεύξη και κάτω ζεύξη αντίστοιχα. Οι απόψεις μετάδοσης που θα περιγράφουν ισχύουν και για τις δύο περιπτώσεις καναλιών, δηλαδή για το άνω ζεύξης κανάλι και για το κάτω ζεύξης. 23

25 Αυτό είναι κατανοητό από το θεώρημα της αμοιβαιότητας το οποίο λέει ότι: "εάν σε μία ασυρματική ζεύξη επικοινωνίας, ο ρόλος της κεραίας του δέκτη και του εκπομπού είναι λειτουργικά ανταλλάξιμες, τα στιγμιαία μεταφερόμενα χαρακτηριστικά του καναλιού παραμένουν αμετάβλητα". Στα κινητά δίκτυα πολλαπλών χρηστών με κανάλια απόσβεσης, το θεώρημα αμοιβαιότητας δεν συνεπάγεται ότι τα άνω ζεύξης κανάλια θα συμπεριφέρονται πανομοιότυπα όπως τα κανάλια της κάτω ζεύξης. Συγκεκριμένα διαφορές λαμβάνουν χώρα για κάποιον αριθμό από την άποψη των ζεύξεων. Πιο συγκεκριμένα: > Τα επίπεδα του ανθρωπογενούς θορύβου Η κεραία του σταθμού βάσης είναι συνήθως τοποθετημένη σε έναν κατάλληλα προσαρμοσμένο ιστό κεραίας για να αποφεύγονται εξασθενίσεις που μπορούν να προκληθούν από εμπόδια που βρίσκονται στη γύρω περιοχή από αυτήν. Η κεραία του κινητού σταθμού από την άλλη μεριά, είναι τοποθετημένη το πολύ κάποια μέτρα πάνω από το επίπεδο του εδάφους. Η στάθμη του ανθρωπογενούς θορύβου, κυρίως αυτού που προέρχεται από την ανάφλεξη μηχανών, είναι πολύ πιθανόν να είναι ουσιαστικά πολύ υψηλότερη στην κεραία του κινητού σταθμού από ότι στην κεραία του σταθμού βάσης. > Συνέπειες της απόκλισης κεραιών Η πολυοδική σκέδαση (διασκορπισμός) κυρίως οφείλεται στο άμεσο γειτονικό περιβάλλον της κεραίας του κινητού σταθμού. Ο σταθμός βάσης λαμβάνει λίγο πολύ ένα εγκάρσιο ηλεκτρομαγνητικό κύμα, αν και ο κινητός σταθμός λαμβάνει ένα σύνολο από επανατοποθετημένα' το ένα πάνω στο άλλο ανακλώμενα με τυχαίες γωνίες κύματα. Δύο κεραίες στον κινητό σταθμό είναι πολύ πιθανό να λάβουν άσχετα μεταξύ τους σήματα από απόψεως ισχύος, εάν ο μεταξύ τους διαχωρισμός είναι μεγαλύτερος του ενός μήκους κύματος. Στη θέση του σταθμού βάσης ωστόσο, όλα τα ανακλώμενα κύματα φτάνουν από ίδιες κατευθύνσεις. Για το λόγο αυτό, η απόκλιση στο σταθμό βάσης απαιτεί πολύ μεγαλύτερο διαχωρισμό των κεραιών για να εξασφαλιστούν λαμβανόμενα σήματα άσχετα μεταξύ τους από απόψεως ισχύος, στις δύο κεραίες. Για τον ίδιο λόγο, η κατευθυντικότητα μιας κεραίας έχει διαφορετικές επιδράσεις στον κινητό σταθμό από ότι στο σταθμό βάσης.

26 > Σχέση μεταξύ της απόσβεσης από ανακλάσεις στο ζητούμενο σήμα με παρεμβαλλόμενα σήματα. Σε ένα κυτταρικό δίκτυο, η απόσβεση από ανακλάσεις στο ζητούμενο σήμα που λαμβάνεται από τον κινητό, είναι πολύ πιθανό να έχει σχέση με την εξασθένηση από παρεμβολή που προκαλείται από άλλους σταθμούς βάσεως ή από ένα δίκτυο με φάσμα μετάδοσης το οποίο παρουσιάζει ανακλώμενα σήματα ταυτοχρόνως εκπεμπόμενα από τον ίδιο σταθμό βάσης. Σε αντίθεση, στο σταθμό βάσης._η απόσβεση από ανάκλαση του ζητούμενου σήματος πιθανώς να είναι κυρίως στατικά εξαρτώμενη από την απόσβεση με ανάκλαση τυχόν παρεμβολής. Ωστόσο, πειραματικά αποτελέσματα για τη σχέση της απόσβεσης λόγω ανάκλασης είναι > Πλήρως-διπλά κανάλια σε πλήρη-διπλή λειτουργία Απόσβεση λόγω πολυόδευσης στην άνω και κάτω ζεύξη, οι οποίες λειτουργούν σε τελείως διαφορετικές συχνότητες, μπορεί να μην συσχετίζονται. Αυτό θα είναι συγκεκριμένα και η αιτία στην περίπτωση όπου η καθυστέρηση μετάδοσης θα είναι μεγάλη. > Πολυπλεξία και πολλαπλή προσπέλαση Σε ένα πρακτικό σύστημα πολλαπλών χρηστών με ασυνεχή μετάδοση, τα εισερχόμενα μηνύματα στέλνονται μέσω ενός καναλιού πολλαπλής προσπέλασης, ενώ σε ένα κανάλι για εξερχόμενα μηνύματα, τα σήματα που προορίζονται για διαφορετικούς χρήστες μπορούν να πολυπλεχθούν. Σε πιο μελλοντικά συστήματα, ο δέκτης του κινητού σταθμού μπορεί να διατηρήσει το φορέα και το συγχρονισμό των bit από τη συνεχόμενη εισροή-ακολουθίας bit που στέλνει ο σταθμό βάσης, ενώ αντίθετα ο δέκτης του σταθμού βάσης έχει να αποκτήσει συγχρονισμό μ ί το στενό χρονικό μέρισμα (slot) του κάθε χρήστη. Πέραν τούτου, σε δίκτυα δεδομένων με μεταγωγή πακέτων, το εισερχόμενο κανάλι έχει να δεχθεί τυχαία μεταδιδόμενα συμβάντα από τα τερματικά της υπό εξυττηρέτηση περιοχής. Τυχαία-προσπέλασης πρωτόκολλα απαιτούνται για την οργάνωση της κίνησης των δεδομένων μέσα 'στο εισερχόμενο κανάλι καθώς και για την περίπτωση αντιμαχόμενης προσπέλασης που μπορεί να εμφανιστεί. Σε κυτταρικά δίκτυο με πολύ μεγάλο φόρτο κίνησης ανά σταθμό βάσης, το διαμορφωμένο φάσμα διάδοσης μπορεί να αξιοποιηθεί στην κάτω ζεύξη στην αντιμετώτηση της απόσβεσης λόγω πολυόδευση. Στη άνω ζεύξη, τα μεγέθη ισχύος των σημάτων από τους διάφορους κινητούς χρήστες, μπορεί να διαφέρουν τόσο πολύ που να εφαρμόζεται αποτελεσματικά ένα πολλαπλής προσπέλασης φάσμα διαδόσεως, εκτός και αν έχουν προσαρμοστεί πολύπλοκες τεχνικές ελέγχου της ισχύος σε λειτουργία.

27 > Βιομηχανικός σχεδιασμός Καθαρά από την οπτική γωνία της πρακτικής, η κάτω και η άνω ζεύξη θα πρέπει να σχεδιάζονται κάτω από εντελώς διαφορετικό (κόστος) περιορισμό όπως είναι η κατανάλωση ισχύος, το μέγεθος, το βάρος των δορυφόρων και των επίγειων συσκευών. Η ίδια λογική σχεδιασμού αφορά και άλλες εργονομικές όψεις όπως είναι η ακτινοβολούμενη ενέργεια στο ανθρώπινο σώμα καθώς και το κόστος ανά συνδρομητή. > Τρόπος μεταφοράς της πληροφορίας Σε δίκτυα πακέτων δεδομένων εφαρμόζονται για την κίνηση και μεταφορά διαφορετικά χαρακτηριστικά της πληροφορίας κατά τη ροή της στην άνω από ότι στη κάτω ζεύξη. Για παράδειγμα, (κάτω ζεύξη) μηνύματα από ένα γρήγορο σταθερό κέντρο διαχείρισης σε κινητούς σταθμούς είναι πιθανότερο να είναι μιας σχεδόν επαναλαμβανόμενης φόρμουλας, ενός πιο ομοιόμορφου μήκους, καθώς και να λαμβάνουν χώρα σε μία σχεδόν συνηθισμένη μορφή, σε αντίθεση με τα μηνύματα: κατά την αντίθετη κατεύθυνση (άνω ζεύξη).

28 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2" ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΑΣΥΡΜ ΑΤΗΣ Μ ΕΤΑΔΟΣΗΣ ΤΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΣ Η γνώση των χαρακτηριστικών της ασύρματης μετάδοσης είναι η πιο σημαντική προϋπόθεση στο σχεδίασμά ενός καλού ασυρμαηκού συστήματος επικοινωνιών.. Χωρίς τη γνώση το πως πραγματοποιείται η ασύρματη μετάδοση, τα ασύρματα συστήματα δε θα μπορούσαν ποτέ να αναπτυχθούν. Το παρόν κεφάλαιο παρουσιάζει αναλυτικά όλα τα φαινόμενα που λαμβάνουν χώρα σε μια ασύρματη ζεύξη καθώς και τα χαρακτηριστικά

29 2.1 ΑΣΥΡΜΑΤΗ ΜΕΤΑΔΟΣΗ Οι ασύρματες επικοινωνίες διακρίνονται σε δύο κατηγορίες, τις σταθερές και τις κινητές τόσο επίγεια όσο και δορυφορικά. Το μέσο μετάδοσης και για τις δύο περιπτώσεις είναι η ατμόσφαιρα της γης. Η συμπεριφορά ενός ηλεκτρομαγνητικού κύματος σε γενικές γραμμές δεν αλλάζει όποιος και αν είναι ο τρόπος επικοινωνίας. Αλλά υπάρχει η κίνηση των πομποδεκτών που διαφοροποιεί τα προβλήματα που έχει να αντιμετωτιίσει ένας σχεδιαστής σταθερού ασυρματικού δικτύου από τον αντίστοιχο ενός κινητού, για να ετητύχει την επιθυμητή ραδιοκάλυψη. Η επίτευξη της ασύρματης και δορυφορικής ζεύξης επικοινωνίας, οφείλεται στη δυνατότητα εκπομπής ραδιοκυμάτων από μία κεραία στις κατευθύνσεις που προσδιορίζονται από το διάγραμμα ακτινοβολίας της αλλά και λήψης αντίστοιχα. 1. Την ιονοσφαιρική σκέδαση. 2. Τη τροποσφαιρική σκέδαση. 3. Τα κύματα Εδάφους. Οι κυριότεροι τρόποι διάδοσης είναι με: Αναλόγως την οδό που ακολουθούν τα κύματα κατά την πορεία τους από τον πομπό στο δέκτη ταξινομούνται ως εξής: Εκπεμπόμ νο I κύμα I Κύματα Τροποσφαιρικά Ουράνια ή Ιονοσφαιρικά Εδάφους κύματα κύματα Κύματα Επιφάνειας Κατ' ευθείαν ή κατά Εξ ατμοσφαιρικής Εξ ανακλάσεως και γραμμή σκοπεύσεως διαθλάσεως περιθλάσεως επί κύματα κι'υιπτπ εδάφους κύματα Σχήμα 2.1: Ταξινόμηση εκπεμπόμενων κυμάτων Γενικά τα ραδιοκύματα αποτελούν οδεύοντα ηλεκτρομαγνητικά πεδία που μεταφέρουν ποσά ενέργειας από τον πομπό στο δέκτη. Κατά τη διάδοσή τους τα ραδιοκύματα υφίστανται ορισμένες απώλειες. Οι κυριότεροι παράγοντες που επιδρούν στην αλλοίωση των εκπεμπόμενων κυμάτων είναι: 1. Η καμπυλότητα της γης 2. Η μορφολογία και σύσταση του εδάφους 3. Οι συντελεστές ανάκλασης τόσο επί της ιονόσφαιρας όσο και επί της 28