Последняя миля
         

Радиотехнологии и аппаратные средства


Структура радиосети может быть различной. Рассмотрим некоторые примеры использо­вания радиотехнологий на "последней миле":

1. Радиорелейный тракт в конфигурации "точка-точка" (point-to-point), при этом органи­зуется абонентский вынос номеров с опорной АТС.

2.      Радиоканал в конфигурации "точка-много точек" (point-to-Multipoint) на участке опор­ная АТС - оконечное групповое устройство.

3.      Микросотовая структура построения радиосети, при этом радиоканал организуется на некоторых участках абонентской линии или по всей ее длине.
К системам последнего типа можно отнести АТС учрежденческо-производственной связи с радиодоступом, характеристики некоторых из которых приведены в табл. 6.1. К этому же виду относятся системы беспроводного доступа к АТС (Wireless Local Loop - WLL). Параметры радиоканала в таких системах иногда соответствуют одному из стандартов сотовой системы связи: AMPS, NMT, GSM, IS-95, стандартам бытовых радиотелефонов или специально разра­ботанным стандартам: DECT, CT-2, CDMA, FH-TDMA (FH-CDMA) и др. В системах WLL, как правило, отсутствует центр коммутации, позволяющий поддерживать связь при переходе из одной соты в другую. Такие системы обычно рассматриваются как продолжение местных те­лефонных сетей общего пользования, на них распространяются правила предоставления ус­луг и методы регулирования тарифов, действующие на местных телефонных сетях общего пользования.

4.      Сети радиосвязи с подвижными объектами сотовой структуры.

5.      Сеть радиосвязи, когда вся сеть представляет собой, как правило, одну большую соту, отличительной чертой этой технологии является небольшое число используемых частот, а, следовательно, и небольшое число точек подключения к ТфОП.

6.      Всевозможные радиоудлинители и системы радиотелефонной бесшнуровой связи (Cordless Telephone), в которых радиоканал организуется между базовым блоком, представляющим собой абонентское или групповое оконечное устройство, и радиотелефонной труб­кой (радиостанцией), т.е.
радиоканал не является АЛ или ее частью.


 Таблица 6.1. Характеристики некоторых АТС с радиодоступом





Наименование

 ISDX

 Freeset

 Forum

 Megaset
Производитель

 GPT

 Ericsson

 AT&T

 Siemens
Страна- изготовитель

 Великобритания

 Швеция

 США

 Германия
Мощность передатчика, мВт

 10

 10

 20

 20
Рабочая частота, МГц

 864/868

 1 880/1 900

 46/49, 902/928

 1880/1900
Ширина канала (скорость)

 25 кГц

 32 кбит/с

 25 кГц

 32 кбит/с
Число радиоканалов

 40

 120

 5

 120
Количество базовых станций

 400

 200

 49

 216
Число каналов, обслуживаемых одной базовой станцией

 2/4/6

 8

 2.

 До 6
Максимальное количество абонентов

 1000

 600

 32

 216
Средняя дальность действия, м

 200

 300

 150

 250
Максимальное удаление базовых станций от АТС

 До 1 км с дистан. питанием

 До 1 км с дис-тан. питанием

 До 1 км с дис-тан. питанием

 До 1 ,5 км
В настоящее время все большее распространение для организации абонентского ра­диодоступа начинают получать системы WLL, как наиболее экономичные и отвечающие ос­новным задачам операторов связи [41].

При сравнении способов организации абонентского доступа необходимо учесть сле­дующее. Системы WLL по сравнению с кабельной распределительной сетью имеют:

1.      меньшую трудоемкость строительно-монтажных работ, следовательно более короткие сроки ввода в эксплуатацию;

2.      меньшие начальные затраты и малый срок окупаемости;

3.      большую гибкость и легкую трансформацию;

4.      несомненные преимущества при сооружении сети на сильно пересеченной местности с большим числом водных преград и водоемов, а также в случае сложных грунтов.

Применение оборудования WLL экономически оправдано во многих практических при­ложениях, например:

1.      при создании операторами новой сети радиодоступа с частичным использованием су­ществующих линейно-кабельных сооружений в городских и пригородных районах;



2.      при телефонизации сельских районов, где телефонная плотность (число абонентов на квадратный километр) невелика и прокладка длинных кабельных абонентских линий мо­жет оказаться невыгодной;

3.      при подключении абонентов в условиях отсутствия свободных пар в кабеле на абонент­ском участке ГТС ( при средней телефонной плотности);

4.      при невозможности прокладки кабеля, например, в труднодоступных районах;

5.      при организации временной связи, например, для организации выставок.

В системах радиодоступа широко используются самые различные технологии организа­ции множественного доступа, в частности, следующие:

FDMA (Frequency Division Multiple Access) - множественный доступ с частотным разде­лением, при этом выделенный для определенной системы спектр делится на полосы частот, в которых осуществляется передача канальной информации от разных абонентов;

TDMA (Time Division Multiple Access) - множественный доступ с временным разделени­ем, при этом выделенная полоса частот предоставляется для передачи канальной информа­ции на определенный короткий промежуток времени, в следующий промежуток времени осу­ществляется передача информации от другого абонента;

CDMA (Code Division Multiple Access) - множественный доступ с кодовым разделением, сообщения от абонентов шифруются и передаются одновременно, этот способ имеет опре­деленные достоинства (например, скрытность информации), но при этом для передачи требуется довольно широкая полоса частот, что может быть недостатком при ограниченности частотного ресурса.

Наиболее широко в оборудовании радиодоступа применяются перечисленные ниже стандарты: СТ-2 (и ее модификации), DECT (PRE-DECT), CDMA (IS-95), D-AMPS, MOW Hopping (MultiGain Wireless).

Технология СТ-2 использует метод множественного доступа с частотным разделением каналов FDMA, совмещенный с временным дуплексным разделением режимов передачи и приема TDD, при котором в одном временном интервале осуществляется передача сообще­ния от абонента, а в следующий момент - прием сообщения от базовой станции.


Таким обра­ зом используется только одна несущая частота для передачи и приема информации.

Такой стандарт принят, например, для создания системы Telepoint, предназначенной для связи подвижных абонентов с абонентами фиксированной сети [42]. Эта система получи­ла в Европе широкое распространение: в Великобритании это системы Phonepoint и Zonephone, в Германии это служба Birdie. Стандарт СТ-2 обеспечивает конфиденциальность переговоров и высокое качество приема речевых сообщений.

В стандарте DECT используется временное разделение каналов ТОМА в сочетании с таким же, как в стандарте СТ-2, временным дуплексным разделением TDD. Предусматривает­ся возможность присоединения к цифровым сетям ISDN. Технология DECT может применять­ся как для построения оборудования абонентского радиодоступа, так и радиотелефонной бесшнуровой связи.

В России разрешено применение оборудования стандартов СТ-2, работающее в полосе частот 864-868,2 МГц, и оборудование DECT, работающее в полосе 1880-1900 МГц.

По действующим правилам [43] допускается работа в одном регионе нескольких опера­торов, использующих для радиосвязи отдельные участки полосы радиочастот в диапазоне 800 МГц и радиотехнологию СТ-2: "На конкретной территории могут получить право операторской деятельности в полосах частот: ...864-868,2 МГц - несколько операторов, предоставляющих услуги местной телефонной связи с помощью сетей беспроводной радиотелефонной связи общего пользования на базе бесшнуровых телефонных аппаратов офисного типа, радиотелефонных систем технологии СТ-2.

Право операторской деятельности с использованием указанных радиотелефонных средств может быть предоставлено операторам, имеющим лицензии на предоставление на этой территории услуг местной телефонной связи.

При соблюдении операторами условий использования данной полосы согласно реше­нию ГКРЧ России от 15.12.1995 г. (протокол 35/4) разрешения Главсвязьнадзора на использованиее частот не требуется."

В Приложении 1 к решению ГКРЧ России (протокол 35/4) указаны условия использова­ния полосы радиочастот 864-868,2 МГц [44]: "Мощность передатчиков базовых блоков и абонентских "трубок" должна быть не более 10 мВт.


Могут применяться антенны с коэффициентом усиления не более 3 дБ.

Аппаратура должна обеспечивать автоматический поиск свободного канала независимо от плотности размещения оборудования. Не требуется планирования частот для каждого по­требителя и согласования частот в каждом конкретном случае применения аппаратуры."

Для оборудования абонентского доступа, использующего технологию DECT (полоса час­тот 1880-1900 МГц), также обычно не требуется частотного планирования и получения специ­ального разрешения на использования частот, если это оборудование используется в качест­ве систем радиотелефонной связи в пределах здания. В регионе также возможно существо­вание нескольких операторов, использующих такое оборудование, однако при этом также требуется выполнение вышеуказанных ограничений на мощность передатчика и усиление ан­тенны, размер соты ограничен радиусом не более 200 метров [45]. Готовится решение ГКРЧ, расширяющее размер соты для систем WLL, работающих по технологии DECT.

На использование радиосистем с технологией CDMA наложено ограничение - в регионе (зоне нумерации) может быть только один оператор, использующий эту технологию.

В табл. 6.2 приведены сравнительные характеристики различных радиотехнологий WLL.

Таблица 6.2. Сравнительные характеристики технологий абонентского радиодоступа
Техническая спецификация (параметры)

 СТ-2 TANGARA

 DECT

 CDMA IS-95

 D-AMPS

 MGW Hopping
Диапазон частот, МГц

 839-843 864-868* 910-914

 1880-1900* 1900-1920

 ТХ: 869-894 RX: 824-849

 ТХ: 824-849 RX: 869-894

 1428-1508 1850-1930 2400-2483 3420-3500
Шаг сетки частот, кГц

 100

 1728

 1250

 30

 1000
Способ разделения каналов/ организация дуплекса

 РОМАДОО

 TDMAADD

 CDMA/FDD

 TDMA/FDD

 РН-ТОМАДОО
Тип модуляции

 GFSK

 GMSK

 QPSK

 DQPSK

 3-L SRFSK
Число радиоканалов

 40

 10

 10

 832

 80
Число телефонных каналов на один радиоканал

 1

 12

 45 (61 QCELP)

 3(10-15)

 8
Эффективность использования спектра

 10 каналов/МГц

 6 каналов/МГц

 9 каналов/МГц

 50 каналов/МГц

 8 каналов/МГц
Интерференция с излучением от до­машних и офисных радиотелефонов

 Маловероятна

 Вероятна

 Отсутствует

 Отсутствует

 Отсутствует
Выходная мощность: базовая станция абонентский терминал

 10 мВт 10 мВт

 250 мВт (10 мВт) 250 мВт (10 мВт)

 20 Вт 0,6-3 Вт

 0,6Вт

 300 мВт 300 мВт
Дальность связи (LOS)

 12 км (направленные антенны)

 200 м - 5 км (направленные антенны)

 50 км

 32 км

 15 км (направленные антенны)
Распределение каналов по частоте

 Динамическое

 Динамическое

 Фиксированное

 Фиксированное

 Динамическое
Кодирование речи

 АДИКМ 32 кбит/с

 АДИКМ 32 кбит/с

 CELP 16 кбит/с QCELP 7,2 кбит/с

 VCELP 8 кбит/с

 АДИКМ 32 кбит/с ИКМ, BRA
Шифрование (наличие скремблера)

 Нет

 Есть

 Есть

 Есть

 Нет
Максимальная скорость работы модема/факса по радиоканалу, кбит/с

 14,4

 9,6

 0,3-9,6

 2,4

 14,4
Задержка приема/передачи для TDD (для FDD длина пакета), мс

 2

 10

 80

 40

 2
Эхоподавление

 Не требуется

 Требуется

 Требуется

 Требуется

 Требуется



* При использовании данных частотных диапазонов оператору местной связи не требуется разрешение ГГСН на использование рабочих частот, а также лицензия на радиотелефонную связь.

С точки зрения прохождения радиоволн, предпочтительнее использование диапазона 800 МГц. Системы с технологией DECT, а также аппаратура MultiGain, использующая особую технологию Hopping (перестройка частот), работают в более высокочастотном диапазоне (1,9 ГГц для DECT и 1,4-3,5 ГГц для MultiGain), кроме того, спектр полезного сигнала в них имеет большую ширину, чем, например, в TANGARA (864-868,2 МГц). Поэтому, для достижения той же дальности работы, что и в системе TANGARA, требуется более высокая выходная мощ­ность. Чувствительность приемника в абонентском терминале приблизительно одинакова для всех систем и ограничена уровнем шумов в радиоканале. Таким образом, в системе TANGARA RD без ухудшения дальности существенно снижена мощность радиопередатчиков.

Частоты, отведенные для радиотелефонных систем, работающих по стандарту СТ-2, не зарезервированы для других приложений. Домашние и офисные радиотелефоны, применяе­мые в России, как правило, не используют этот диапазон. Отведенные в DECT полосы частот (1880-1900 МГц) выделены для свободного использования офисными и домашними радиоте­лефонами и АТС с радиодоступом (табл. 6.1). В настоящее время многими крупными произ­водителями начинается массовая поставка радиотелефонов с технологией DECT в Россию, Соответственно, отведенная под DECT полоса частот может быть заполнена сигналами от ча­стных беспроводных телефонов, кроме того, в ближайшем будущем диапазон частот DECT " может быть также использован для систем UMTS - Universal Mobile Telecommunications Service, объединяющих все виды радиосвязи.

Системы на базе стандартов СТ-2 имеют узкую полосу рабочего канала, равную 100 кГц, поэтому менее чувствительны к неравномерности затухания в рабочей полосе частот од­ного канала по сравнению, например, с системами DECT (полоса 1,7 МГц).



Как видно из табл. 6.2, технология СТ- 2 TANGARA благодаря технологии FDMA имеет большую эффективность использования спектра частот по сравнению с другими системами. Однако DECT может работать с большей плотностью абонентов (пропускать больший трафик), потому что использует в 4 раза более широкий диапазон частот. Данное преимущество DECT-технологий существенно в крупных городах с многоэтажной застройкой или для офисных станций при платности абонентов 1000-5000 на 1 кв. км. В таких приложениях, правда, эко­номическую эффективность беспроводного решения надо сравнивать с кабельным решением, например прокладкой ВОЛС.

В пригородах и сельской местности при плотности абонентов 2-10 на 1 кв. км более ак­туальным является большой радиус действия системы в сочетании с возможностью организа­ции небольших (до 500 абонентов) сетей. Для систем с TDD (одночастотный дуплекс) даль­ность связи определяется не столько выходной мощностью, сколько отношением величины защитного интервала (паузы между пакетами) к длине самого информационного пакета. В системах с меньшей длиной пакета легче обеспечить достаточный защитный интервал для обеспечения максимально возможной дальности.

Реализация способа разделения каналов ТОМА в сочетании с TDD в технологии DECT привела к необходимости увеличения длины информационных пакетов до 10 мс на 12 кана­лов, что, в свою очередь, усложняет передачу даже на 10 км. В стандарте СТ-2 длина пакетов до 2 мс на 1 канал, что обеспечивает дальность передачи до 12 км.

При типе доступа FH-TDMA (MultiGain) такой проблемы не существует.

Благодаря малой требуемой мощности радиопередатчиков (даже при дальности связи 5-12 км) системы, работающие по стандарту СТ-2, выполняют требования приказа [43], необ­ходимые для упрощенного прохождения процедуры регистрации системы в органах Госсвязьнадзора. Уменьшение выходной мощности базовых станций позволяет также организовать их удаленное электропитание по соединительным линиям, что особенно важно для территорий с нестабильным энергоснабжением и при необходимости быстрого развертывания системы.



Уменьшение выходной мощности абонентских терминалов позволяет повысить время автономной работы и обеспечить без дополнительных затрат нормативы бесперебойной ра­боты при пропадании питания. Для систем, использующих технологию DECT, выходная мощ­ность, требуемая для достижения необходимой дальности работы, существенно выше. Малая мощность радиопередатчиков иногда облегчает также "психологические" аспекты внедрения системы, так как многие потенциальные абоненты не уверены в безвредности радиотелефо­нов, излучающих большую мощность.

Многие рассматриваемые системы используют модуляцию АДИКМ, что позволяет высо­кокачественно передавать данные на скорости до 9600 бит/с (факс) и 14400 бит/с (модем, Рекомендация V.34). Известно, что использование TDMA и FH-TDMA доступа дает возмож­ность объединения временных каналов, тем самым возможна организация BRI ISDN, правда при уменьшении общего числа каналов. С другой стороны, интеграция передачи данных в абонентскую радиосеть при ограниченном числе каналов связи неизбежно приведет к пере­распределению трафика в пользу абонентов ISDN и, как следствие, к ухудшению качества об­служивания для других абонентов.

В системах с технологиями СТ-2 и DECT используется динамическое распределение ка­налов в рабочей полосе частот, что облегчает проектирование и наладку аппаратуры. Кроме того, для технологий СТ-2, ввиду малой длительности задержки приема/передачи пакетов от­сутствует необходимость эхоподавления.


Содержание раздела