Технології мультисервісних мереж - MMDS. MMDS - ще одна технологія бездротового доступу

Якщо кілька років тому Інтернет розглядався як один із засобів спілкування або навіть як розвага, то зараз - це один з найпотужніших механізмів зв'язку, роботи і отримання інформації. Тож не дивно, що зростання Всесвітньої павутини просто катастрофічно великий. Тому досить актуальним стає питання про створення швидкісних і надійних каналів зв'язку. Найбільш природним і поширеним до сьогоднішнього дня є дротове з'єднання: кручена пара, Оптоволокно або телефонна лінія. Використання радіозасобів було досить рідкісним явищем і в основному застосовувалося для супутникового зв'язку при передачі сигналу за океан. У той же час створити ефективні канали доступу до мережі на основі провідного з'єднання досить важко. Прокладка кабелю - справа дорога і трудомістка, навіть якщо не використовувати оптоволокно. Дозволити собі прокладку таких магістральних ліній можуть лише великі компанії і мережеві оператори. Використання ж телефонних мереж загального користування дає малу пропускну здатність. У такій ситуації досить реальною стає використання радіосигналу для передачі інформації. Особливо це актуально на «останньої милі», коли потрібно довести сигнал до конкретного абонента. Саме про це і піде мова в даній статті.

Спочатку коротко розглянемо фізичну сторону справи. Йдеться про можливість передачі і прийому радіосигналу в досить широкому діапазоні частот. Давайте для початку згадаємо, що радіохвилі, видиме світло, радіоактивне випромінювання і ті хвилі, про які ми зараз говоримо, - все це є електромагнітне випромінювання, тільки частоти його лежать в різних діапазонах. Той діапазон, про який говоримо ми, змінюється від мегагерц до декількох десятків гігагерц. Так що ж відбувається з точки зору фізики? Передавач випромінює деякий спеціальний набір радіохвиль, а приймач на деякій відстані від передавача його приймає. Якби навіть все відбувалося в вакуумі і без перешкод, то була б можливою загасання хвилі, причому назад пропорційне квадрату відстані. Однак оскільки радіохвилі поширюються в повітряному середовищі має місце згасання, пов'язане з опором повітря. Більш того, як відомо на прикладі видимого світла, який переломлюється в призмі або в краплях води, можливо переломлення випромінювання. Плюс до того в містах та населених пунктах має місце відображення від предметів, наприклад будинків. Останні два явища змінюють напрямок випромінювання, але що приємно - жоден з перерахованих вище ефектів не змінює частоти. Тобто в якійсь мірі частота - це та величина, яка і повинна використовуватися для кодування інформації в радіохвилі. Однак є ще два явища, які ускладнюють цей процес. Це дифракція і інтерференція радіохвиль. Перше - це просто огибание хвилею перешкод. Друге - це накладення радіохвиль. Останнє найбільш неприємно. Ясно, що може скластися ситуація, коли хвилі при накладенні навіть можуть повністю гасити один одного. Звідси видно, що основна технічна проблема передачі радіосигналу - це можливість формування такої хвилі, яка, навіть зазнаючи всі описані зміни, доходила б до приймача, зберігаючи початкову інформацію. І проблема не тільки в тому, щоб інформація дійшла. Справа в тому, що на приймач потрапляє кілька хвиль. Вони всі несуть одну і ту ж інформацію, але підуть різними шляхами.

Для того щоб вирішити ці технічні проблеми, розробляються спеціальні способи модуляції сигналу, тобто кодування в ньому інформації. Якщо при передачі по кабелю застосовують модуляцію напруги, тобто зміна амплітуди сигналу, то при радіозв'язку частіше використовують модуляцію частоти або фази. Також нерідко використовують змішану модуляцію. Все це робиться для того, щоб при попаданні в приймач забезпечити надійний спосіб, що допомагає відрізнити основний сигнал від повторних, відображених, і тому подібних. Також при оригінальної модуляції сигналу ви рятуєтеся від перешкод, які можуть бути, якщо поблизу є передавач з дуже близькими або кратними частотами (відрізняються від використовуваної в ціле число раз). Найбільш досконалі способи модуляції сигналу використовують також ефекти поляризації випромінювання, тобто можливості задати площину, в якій відбуваються коливання електромагнітного поля. В ідеальному випадку навіть при наявності певних перешкод при поширенні сигналу і за умови того, що передавач і приймач не перебувають в зоні прямої видимості один одного, можливий обмін сигналами. Однією з таких технологій модуляції, що дозволяють встановлювати приймач і передавач не в прямій взаємної видимості, є модуляція Vector Orthogonal Frequency Division Multiplexing (VOFDM), що застосовується в радиоустройствах фірми Cisco. Вона дозволяє передавати сигнал в умовах непрямої видимості на відстань в декілька кілометрів. Скажемо відразу кілька слів про відстані. В умовах прямої видимості і без перешкод стандартні радиоустройства передають сигнал на кілька десятків кілометрів. Однак, коли мова йде про населені пункти, необхідно проводити тестування безпосередньо за місцем для визначення можливих проблем. Також на передачу сигналу можуть впливати інші передавачі, що знаходяться в безпосередній близькості від пристрою. Атмосферні явища, такі як опади, грози, просто підвищена вологість, теж негативно впливають на передачу сигналу. Тому давати скільки-небудь точні дані про можливості радіопристроїв просто некоректно. Тут варто зробити одне важливе зауваження. З підвищенням частоти сигналу вплив зовнішніх факторів збільшується, приводячи до проблем з передачею такого сигналу. Як один із наслідків - зменшується відстань, на якому можливо впевнене прийняття сигналу. З іншого боку, при підвищенні частоти виникає більший простір для кодування, так як збільшується смуга частот, доступна для передачі даних. Це дозволяє збільшити пропускну здатність каналу, передаючи одночасно сигнали на декількох частотах.

модуляція сигналу

Вище було дано словесний опис процесу поширення сигналу і подолання труднощів, пов'язаних з перешкодами і перешкодами. Спробуємо тепер дати більш технічний опис процесу. Реальне поширення сигналу може бути проілюстровано наступним малюнком.

Звідси наочно видно, що до абонента доходить кілька сигналів, причому в даному випадку - жодного прямого, що цілком реально. Потрібно ще розуміти, що при відображенні від предметів частина енергії поглинається, що послаблює сигнал. Крім того, довжина шляху сигналу може бути різною, тому по різних шляхах сигнали приходять в різний час. В результаті антена абонента може отримати сигнали, подібні зображеному на наступному малюнку.

У разі прямої видимості вирішення проблеми розпізнавання правильного сигналу очевидно, так як прямий сигнал завжди сильніше відбитого, тобто його амплітуда більше. По-справжньому проблема виникає, коли прямої видимості немає.

Багато сучасні продукти, що стосуються радіопередачі сигналу, працюють з технологією Quadature Amplitude Modulation (QAM). Найпростіший варіант заснований на системі phase shift keying (PSK). Існує два різновиди цієї системи: бінарна і квадратична (BPSK і QPSK). У першому випадку за рахунок використання зсуву фази на величину f передається один біт за цикл, у другому випадку - два, з використанням зсуву фаз на 1 / 2f, f і 3 / 2f. Якщо поєднувати зрушення фаз і модуляцію амплітуди, то вийде так звана технологія16-QAM, здатна передавати 4 біта за цикл. Це розширення можна виробляти і далі, однак при цьому зростає вплив перешкод.

Для того щоб зробити передачу радіосигналу більш надійної, використовуються наступні технології: QAM спільно з Decision Feedback Equalization (DFE), Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS), Frequency Division Multiplexing (FDM) і Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM)

Технологія DFE призначена для того, щоб усувати перешкоди, які викликані інтерференцією сусідніх символів. Це пов'язано з можливою великою затримкою (до 4 мкс), коли сигнал попереднього символу накладається на який приймається в наразі.

Технологія базується на методі QPSK. Але крім цього переданий сигнал поміщається в більш широку смугу, причому ширина останньої визначається виходячи із значення SNR для даної лінії (SN - це відношення рівня сигналу до рівня шуму). Більш точно ширину можна представити формулою 10 ^ (SNR / 10) * (початкову ширину). Видно, що цей метод просто експоненціально нестійкий до перешкод.

В технології FDM сигнал в смузі передачі ділиться на декілька вужчих смуг, що дозволяє використовувати кожну з несучих для передачі даних. Щоб захистити передається сигнал, по всій смузі пропускання дається захисний тон (guard tone), що знижує пропускну здатність каналу, але необхідний для захисту від перешкод.

В технології OFDM сигнал також ділиться на кілька несучих, які розглядаються як незалежні. Отже, немає необхідності використовувати захисний тон, що підвищує пропускну здатність каналу. Щоб уникнути проблем інтерференції, викликаних затримками сигналів, дані передаються порційно (хвильовими пакетами), причому кожну таку порцію починає і закінчує спеціальний сигнал.

Модифікація VOFDM (vector OFDM) використовує той факт, що в залежності від положення антен можливі різні розбиття смуги передачі на незалежні несучі. Тобто можливо, що одна антена впевнено приймає один набір частот, а інша - інший. Це дозволяє використовувати кілька антен по сусідству для передачі сигналу на близьких частотах.

Так коротко виглядають технології модуляції сигналу, що застосовуються на поточний момент. Відзначимо, що технологія VOFDM є однією з найбільш сучасних і ефективних, особливо в умовах непрямої видимості.

Тепер трохи поговоримо про частотах, на яких йде передача даних. Інтуїтивно зрозуміло, що теоретично частота може змінюватися від нуля до нескінченності. Межа для радіохвиль - це кілька сотень гігагерц. Однак, як ми добре знаємо, частоти в кілька сотень мегагерц вже використовуються звичайними радіостанціями, частоти 900 і 1800 МГц зайняті стільниковим зв'язком. На додаток до цього є телевізійні частоти, частоти спеціального зв'язку (наприклад, урядової), частоти, на яких передаються сигнали з супутників, частоти, зайняті військовими, і ін. Ясно, що використовувати задану наперед частоту не можна, і, більш того, в нашій країні використання передавача будь-якої потужності і на будь-якій частоті необхідно ліцензувати (виняток становлять діапазони для аматорських радіостанцій в районі 27 МГц і діапазон 1890-1900 МГц для радіотелефонів, що працюють за стандартом DECT). Що стосується самих частот, то існує деяка таблиця, яка перебуває у віданні ГКРЧ (Державний комітет з радіочастот), яка містить інформацію про використовувані частотах: «Таблиця розподілу смуг частот між радіослужбами Російської Федерації в діапазоні частот від 3 кГц до 440 ГГц ». У ній поки що є порожні смуги і ділянки, зарезервовані для майбутнього використання. Правда, в ній відсутні конкретно виділені ділянки для радіоканалів Інтернету, але це, напевно, говорить лише про те, що відразу все врахувати не можна. Для використання деякої частоти вам необхідно отримати дозвіл ГКРЧ. Потім потрібно отримати дозвіл Главгоссвязьнадзора на установку обладнання, що пов'язано з отриманням дозволу з боку служб цивільного і військового радіомовлення. Після цього установка обладнання можлива. Правда, останнім часом діє рішення ГКРЧ про використання передавачів в діапазоні 2400-2483,5 МГц на вторинній основі без дозволу ГКРЧ для кожного користувача. Вторинна основа має на увазі можливість перешкод, пов'язаних з роботою інших передавачів в цьому діапазоні. Тобто зрозуміло, що отримати у нас дозвіл на використання радиоустройства - справа непроста. Правда, є перевага, яке необхідно враховувати. Отримуючи дозвіл на використання каналу, ви гарантовані від перешкод при роботі.

У даній статті ми не планували детально обговорювати проблему виділення частот в нашій країні, тому обмежимося лише вищенаведеним зауваженням і зауважимо ще, що це не тільки важко, а й довго і дорого. Найважливіше питання, яке постає перед покупцем радіообладнання, - можливість отримання права на використання тієї частоти, на якій цей пристрій може працювати. І це проблема не тільки продавців, а й покупців. Може скластися ситуація, коли дозвіл на продаж буде отримано, але дозвіл на установку, наприклад в даній конкретній місцевості, - немає. Подивимося, які конкретно діапазони можуть нас цікавити. Я маю на увазі не те, що можуть дозволити, а то, що використовується в інших країнах, оскільки цілком можливо, що ви захочете придбати обладнання іноземної фірми. Ось три гігагерцевий діапазону, рекомендовані в США:

MMDS \u003d 2,500-2,690 ГГц (Multichannel Multipoint Distribution Systems);

UNII \u003d 5,725-5,825 ГГц (Unlicensed National Information Infrastructure);

LMDS \u003d 27,500-28,350 ГГц, 29,100-29,250 ГГц, 31,000-31,300 ГГц (Local Multipoint Distribution Services).

По суті, з точки зору фізики у всіх діапазонах все йде принципово однаково. Різниця полягає в пропускної здатності і стійкості до зовнішніх впливів. Як було сказано вище, зі збільшенням частоти перший збільшує, а друге зменшується. Пояснимо більш конкретно, що ж ми маємо.

MMDS. Через використання низької частоти відсутня необхідність прямої видимості. Відстані, на яких можливий впевнений прийом сигналу, оцінюються в 30 км. Пропускна здатність досягає 10 Мбіт / c.
LMDS. Працює на набагато більш високих частотах. Це змушує використовувати радиоустройства переважно в прямої видимості один одного. причому відстані впевненого прийому стають на порядок нижче, зате зростає пропускна спроможність, Яка може досягати до 45 Мбіт / c.
Середній діапазон UNII ми не будемо обговорювати, скажімо лише, що, як випливає з назви, він не ліцензований, але це стосується лише США.

Прикладом пристрою, що працює в діапазоні MMDS, є розробка Cisco WT2772-PAA Broadband Fixed Wireless Transverter. Це рішення типу «точка-точка» (point-to-point). Максимальна пропускна здатність може досягати 44 Мбіт / с, а відстань - 30 км. По суті, дана система є створення виділеного каналу на основі радіосигналу. Набагато цікавішими для операторів зв'язку будуть розробки типу «точка-багато точок» (point-to-multipoint), але, що стосується Cisco, в даний момент такі пристрої ще не випущені на ринок і їх поява очікується найближчим часом.

Взагалі, якщо говорити про системи типу «точка-багато точок», то діапазон LMDS краще, так як можливе створення великого числа каналів і збільшення пропускної здатності. Зараз вже існують розробки, які функціонують в даному діапазоні. Далі мова піде про одну з них: Evolium LMDS фірми Alcatel.

Технічні характеристики даної системи такі:

робоче відстань в умовах прямої видимості - до 5 км;
один концентратор здатний підтримувати двосторонній зв'язок з 4 тис. абонентів;
пропускна здатність досягає 8 Мбіт / с;
можлива передача не тільки даних, але і голоси;
робочий діапазон: від 3,5 до 38,0 ГГц, хоча зараз використовується лише 24,5-29,0 ГГц;
система дозволяє створити бездротової абонентський доступ; комутацію голосу, даних і змішаний трафік (голос / дані); віртуальні виділені лінії (T1 / E1 або N × 64 Кбіт / с); IP / Ethernet / ATM / Frame Relay; смугу пропускання на вимогу;
можлива невелика переконфігурація і збільшення мережі;
висока якість і швидкість зв'язку, які можна порівняти з волоконно-оптичними системами.

Система складається з декількох компонентів. Базова станція, що складається з базової радіостанції (RBS) і цифровий базової станції (DBS). Вона є тим самим концентратором, який підтримує до 4000 каналів зв'язку. Абонентський термінал, який складається з суцільної антени діаметром 26 см, яка встановлюється поза приміщенням, і інтерфейсного блоку. Центр управління, що надає функції адміністрування, спостереження і обслуговування системи.

Слід згадати про проблеми, що виникають при використанні радіопристроїв для Інтернету. Про першу вже говорилося - це ліцензування використання таких коштів. Друга проблема-перешкоди. Навіть якщо ви отримали дозвіл на використання певної частоти, це не означає, що ви зможете без проблем використовувати набуті радиоустройства. Те, що було сказано вище про гарантії від перешкод, означає лише, що в даній місцевості більше немає передавачів, що використовують виділену вам смугу. Однак, особливо при використанні пристроїв, що працюють в діапазоні LMDS, вам потрібно подбати принаймні про прямої видимості. Другим фактором можуть бути опади і туман. Можлива така ситуація, коли в результаті багаторазового заломлення на мікрокраплі води сигнал взагалі не буде доходити до приймача. Звичайно, ця проблема не є повсюдною, так як по крайней мере в Москві постійних туманів не буває, але все ж питання залишається. Ще одна проблема - це захист. Звичайно, як і в кабельній мережі, тут існують алгоритми шифрування інформації, які оберігають дані від зчитування або зміни, але все ж чисто інтуїтивно радіосигнал виглядає більш відкритим. Він відкритий в буквальному сенсі слова, і перехоплення його іншим приймачем можна виключати. Змінити сигнал, звичайно, важко, так як для цього потрібен передавач на тій же частоті, що буде швидко виявлено тими ж службами Госсвязьнадзора, які видають дозволи на використання обладнання. Але незважаючи на існування цих проблем, радіозв'язок для Інтернету розвивається і привертає все більше уваги.

На закінчення хочеться сказати, що новітні технології, Такі як LMDS, є досить привабливими для операторів зв'язку, забезпечуючи технічну можливість швидкого підключення абонентів до мережі і нетрудомістке зміна структури мереж. Хочеться сподіватися, що в подальшому одна з проблем - проблема ліцензування таких засобів - знайде рішення, наприклад аналогічне дозволу на використання діапазону 2400,0-2483,5 МГц.

КомпьютерПресс 12 «2000

Посилення вашої передбачуваної антени ви можете швидко порахувати скориставшись моєю, може дещо застарілою по оформленню, програмою для радіорасчетов .
Успіхів вам, і далекого телепріема! О. Шустік (UO5OHX ex RO5OWG)

Відповіді на питання відвідувачів про можливість застосування антени для діапазону Wi-Fi

Розміри петлі критичні? (Складно зробити маленьку правильну квадратну петлю 7 * 7мм з кабелю (від осцилографи) із зовнішнім діаметром 3,5 мм а по оплетке 2.5мм.) Простіше 7 * 27 за розміром четвертьволновой лінії

Так, розміри критичні. У запропонованій Вами довжині кабелю, з урахуванням коефіцієнта його укорочення, уложется більше 1 довжини хвилі, тобто в петлі будуть ділянки із зворотним рухом струму і відповідно придушенням сигналу. За моїми міркувань петля не повинна перевищувати пів-довжини хвилі в кабелі або бути ще коротше. Я використовував напівтвердий кабель 50 Ом, ЗАЛУДІТЬ оплетку срібного кабелю з фторопластовою ізоляцією, діаметром 3 мм, що збігається по діаметру з капілярної трубкою з якої був зроблений опромінювач.
І ще. Зазвичай в осцилографічних кінцях застосовуються кабелі з хвильовим опором 150 Ом, як такі, що найменшу погонну ємність. Застосування такого кабелю для з'єднання з конвертером призведе до появи в ньому стоячої хвилі через неузгодженості опорів тому вхідний опір конвертерів зазвичай 50 Ом.
До суворої прямокутності петлі прагнути необов'язково, вона може бути досить округлої (але короткою, як я писав вище) її можна щільно притягти нитками до четвертьволновой лінії в нижній її частині, де щільність струму максимальна а електрична складова невелика. В цьому випадку симетрування випромінювача виходить автоматично.

-по конструкцію опромінювача. Я думаю зігнути з дроту 1.5-2 мм - має нормально вийде

Опромінювач звичайно можна зробити і з дроту, але якщо ви плануєте використовувати антену для діапазону Wi-Fi то довжини ВСІХ елементів конструкції бажано перерахувати. Антена була розрахована і смоделірованна для діапазону MMDS 2,5-2,7ГГц із середньою частотою 2,6ГГц і шірокополоскость її досягнута за рахунок великого відносного діаметра елементів опромінювача. Застосування дроту меншого діаметра, звичайно ж знизить широкополосность, що втім для вузького діапазону Wi-Fi несуттєво. Але найкращі результати все ж будуть отримані якщо довжини всіх елементів конструкції збільшити в 2600 / 2441,75 \u003d 1,0648 рази, перевівши її резонансну частоту в середину Wi-Fi діапазону. Такий перерахунок розмірів бажано зробити навіть якщо Ви використовуєте такий же капиляр 3 мм як у мене, тому що для зв'язку кожен децибел сигналу важливий.

-АП з'єднаю з антеною кабелем сантиметрів 50. Прочитав що на таких частотах довжина кабелю повинна бути кратна довжині хвилі - а як реально довжину кабелю підібрати?

Не обов'язково! При узгодженому з'єднанні, коли хвильовий опір кабелю збігається з вхідними опорами опромінювача і конвертера (або приймально-передавача Wi-Fi), в кабелі встановлюється режим біжучої хвилі при якому довжина кабелю ніяк не впливає на проходження сигналу, додаючи тільки невелике загасання (у Вашому випадку близько 0,5дБ) через втрати в провідниках і діелектриках ізоляції кабелю на цих частотах.

- ясно. а якщо зробити кабель-петельку в 2 довжини хвилі і укласти його вісімкою як на малюнку можна отримати більший сигнал і дотримати "фазность" струмів

Я намалював Вам миттєве розподіл струмів (червоні стрілки і епюри) і напружень (сині стрілки і епюри) в сімметрірующе-согласующей лінії і двох вібраторах. З малюнка видно, що максимум струму в четвертьволновой лінії знаходиться в самому низу в місці її перегину. Там же знаходиться і максимум її магнітного поля. У цьому ж місці розташовується і петля зв'язку (на малюнку я її умовно зрушив вниз). Видно, що напрвления струмів петлі і лінії збігаються. У разі вісімки такого збігу добитися не вдасться. Тим більше в разі подвоєною довжини хвилі в петлі буде 4 (!) Ділянки з протилежним напрямком струмів. На малюнку петлі показаний ток поточний по внутрішньому провіднику кабелю, саме він і створює її магнітне поле. Оболонка кабелю в петлі служить лише електростатичний екран перешкоджає попаданню ємнісних струмів лінії в центральний провідник кабелю. Щоб не вийшло короткого замикання для магнітної складової цей екран не повинен замикатися на себе в місці припаювання жилки кабелю (короткозамкнений виток). Крім цього, вгорі лінії в точках з'єднання її з вібраторами знаходяться максимуми напруги лінії і вібраторів. Петому приміщення туди петлі, а так само як і
використанні великої петлі, викличе великі ємнісні струми на оплетку кабелю викликаючи втрати сигналу і рассімметрірованіе антени. І взагалі в антенном господарстві поблизу кінців антен з максимумом напруги не повинно Нахда ніяких металевих предметів для виключення спотворення поля в ближній зоні і втрати сигналу. До четверьволновой лінії це не відноситься тому вона має нескінченно великий опір на кінцях і найкращим чином узгоджена з кінцями вібраторів.

Раніше ми згадали про таких системах стільникового телебачення, як MMDS (Multichannel Microwave Distribution System), LMDS() або MVDS (). Зараз ми розберемо кожну систему детально і визначимо плюси і мінуси кожної з них.

Багатоканальна Многоточечная Розподільна система - в англійській абревіатурі MMDS (Multichannel Multipoint Distribution System) - це система наземного телемовлення, аналог кабельного телебачення, Але без кабелю, деяким чином подібна із супутниковою телемовлення системою - тільки супутник-ретранслятор в цьому випадку як би знаходиться на землі. У багатьох випадках цей спосіб розповсюдження теле- та радіопрограм має незаперечні переваги перед давно відомими і широко використовуваними - по кабельних мережах і за допомогою супутників - ретрансляторів. Так, зокрема, приймальні антени можуть бути значно менше супутникових, адже потужність MMDS- сигналу набагато більше, ніж сигнал від супутника. Ширина частотного діапазону становить 2686-2500 \u003d 186 МГц. У цій смузі можна розмістити до 24 аналогових телевізійних каналів прийнятого в Росії стандарту D (SECAM, 8 МГц) або до 31 каналу європейського стандарту B (PAL, 6,5 МГц). Для західних країн це небагато, тому системи MMDS будуються, як правило, там, де створення кабельної мережі неможливо або недоцільно.

переваги MMDS:

· Недороге абонентське обслуговування

· Мінімальна (в порівнянні з мережами кабельного телебачення) кількість технічних фахівців

· Легкість підключення кінцевого користувача внаслідок відсутності прив'язки до кабельної інфраструктури

· Низька собівартість володіння каналів каналами і обслуговування каналоутворюючого обладнання в порівнянні з вартістю володіння і підтримкою працездатності аналогічної кабельної інфраструктури

Недоліки MMDS:

· Загальна кількість трансльованих телевізійних каналів не може перевищувати 24

· швидке розгортання системи в конкретній місцевості внаслідок простоти установки як базового передавального обладнання, так і мережі ретрансляторів

· Можливість використання мережі MMDS в якості ретранслятора як державних, так і місцевих кабельних телеканалів

Мал. 3 - Структурна схема MMDS

LMDS(Local Multipoint Distribution System) Являє собою широкосмуговий систему бездротових телекомунікацій типу «точка-многоточка», яка функціонує в діапазоні частот вище 20 ГГц (конкретний діапазон залежить від країни і місцевого ліцензування діапазонів). Система LMDS призначена для одно- або двосторонньої передачі голосу, даних, Інтернет-трафіку і відео. LMDS можна перевести як локальна многоточечная розподільна система.

За своєю суттю технологія LMDS - це стільниковий система передачі інформації для фіксованих абонентів на основі радіоканалу міліметрового діапазону хвиль. Основа її організації копіює принцип організації мережі в мобільній стільникового зв'язку. Для покриття певної території (зазвичай міста) розгортається мережа перекриваються сот, в центрі кожної з яких встановлюється базова станція. Одна така станція в системі LMDS дозволяє охопити район з радіусом в декілька кілометрів і підключити декілька тисяч абонентських станцій. При цьому самі станції в системі LMDS об'єднуються один з одним високошвидкісними наземними каналами зв'язку або радіоканалами.

Переваги LMDS:

Бездротова система, Що не вимагає прокладки дорогих кабельних ліній зв'язку.

Можливість розгортання мережі за малий проміжок часу

При необхідності система може бути в короткі терміни демонтована і встановлена \u200b\u200bв іншому місці.

У порівнянні з аналогічними по швидкості передачі дротовими каналами зв'язку, розгортання абонентського терміналу LMDS і абонентська плата за канал нижче.

У Росії система LMDS поки не набула поширення.

MVDS (Multipoint Video Distribution System) Являє собою широкосмуговий систему бездротових телекомунікацій типу «точка - многоточка», основним призначенням якої є передача відео (в тому числі ТВ-програм). Сьогодні в системі MVDS до відео сигналу з допомогою IP - інкапсулятора можна додати Internet, голос по IP і інші типи сервісів. Тому поступово стираються відмінності між системами LMDS і MVDS, хоча спочатку перша з них призначалася для широкосмугової передачі в основному даних, а друга - тільки відео. MVDS можна перевести як «многоточечная розподільна система відео». За своєю суттю MVDS - це стільниковий система передачі інформації для фіксованих абонентів на основі радіоканалу міліметрового діапазону хвиль. За принципом своєї організації MVDS копіює принцип організації мережі в мобільного стільникового зв'язку. Для покриття певної території (зазвичай міста) розгортається мережа перекриваються сот, в центрі кожної з яких встановлюється базова станція (БС). Одна БС дозволяє охопити район у вигляді кола (в реальності - це багатокутник) з радіусом в декілька кілометрів і підключити декілька тисяч абонентських станцій (АС). Самі БС об'єднуються один з одним високошвидкісними наземними каналами зв'язку або радіоканалами.

Найбільш привабливим якістю систем MVDS є ширина наданого діапазону - 2 ГГц. Ще однією особливістю хвиль цього діапазону є прямолінійність їх поширення. Вони не здатні огинати навіть невеликі перешкоди, а навпаки - відбиваються від них практично без спотворень. Практика показала, що на частоті 40 ГГц задовільно приймаються сигнали, що пройшли 4-кратне відображення. Це властивість може використовуватися при проектуванні високочастотних систем роздачі сигналу. У системах MVDS можуть застосовуватися як аналоговий, так і цифровий способи передачі інформації, а також різні системи модуляції. Однак для цілей побудови мультимедійних мереж актуальна розробка чисто цифрових систем. Можна виділити 2 типу систем: кабельні та супутникові.

У «кабельному» типі систем застосовуються QAM модуляція і ширина каналів 8 МГц, а в «супутниковому» - QPSK модуляція і ширина каналу 36-40 МГц.

Супутниковий варіант MVDS дозволяв передавати до 30 ТБ каналів стандартної якості і забезпечував прийом сигналу на 25-сантиметрову рупорні антену в радіусі 10 км, а кабельний - до 100 каналів, але на відстань до 4.5 км за умови прийому на 60-сантиметрову антену. Мультимедійна мережа MVDS будується на базі головної станції. при формуванні інформаційних потоків можуть використовуватися найрізноманітніші джерела - Інтернет, ефірні, кабельні та супутникові телевізійні канали, Різні місцеві джерела інформації.

Мал. 5 - Структурна схема системи MVDS.

Викликана високою динамікою розвитку інформаційні технології щодо забезпечення рівня інформаційних послуг, а також все більш зростаючим числом доступного контенту для мовника. За своїм принципом роботи MMDS аналогічна традиційному ефірному телемовлення в аналоговій або цифровій формах, за тим винятком, що вона початково призначена тільки для обмеженого кола споживачів (використовуються кодовані платні канали для збору абонентської плати).

В Нині в Росії для мовлення в прямому каналі виділений діапазон 2,5 - 2,7 ГГц (24 каналу з смугою в 8 МГц). Для реверсного каналу (в разі інтерактивної MMDS) виділяється ділянка частот в діапазоні 2,1 - 2,3 ГГц.

До гідності MMDS слід віднести простоту доставки TV сигналів до абонента при охопленні значної площі. MMDS володіє відносно низькою вартістю передавального обладнання, в основному залежить від числа каналів, що транслюються, потужності передавальних пристроїв і виду MMDS.

П ри нижчої канальної потужності передавача (зазвичай не більше 100 Вт) вдається охопити значну зону мовлення (до 50-70 км) за рахунок високого коефіцієнта посилення приймальні антени (18 ... 25 dB). При цьому важливо вибрати правильне місце установки антеною системи з урахуванням необхідної санітарної зони (зазвичай не більше кількох десятків метрів) і рельєфу місцевості.

В Як джерела сигналу використовують традиційні головні станції, які застосовуються і при побудові СКТ.

Про чень важливим моментом при проектуванні систем MMDS є правильний енергетичний розрахунок зони охоплення з урахуванням висоти установки антени. Такий розрахунок досить трудомісткий і складний. Виконати його можна тільки з використанням машинних методів розрахунку. При необхідності збільшення зони охоплення або при наявності тіньових зон, встановлюються ретранслятори, що працюють в автономному режимі.

В Нині MMDS слід розглядати як комплексну мультисервісну бездротову (WireLess) систему телебачення, тобто по повній аналогії з СКТ. Така двунаправленная система повинна в обов'язковому порядку мати можливість підключення бездротового головний системи модемів (WMTS - Wireless Modem Termination System), що працює за стандартом DOCSIS 2.0 WMTS. Структурна схема інтерактивної MMDS повинна в обов'язковому порядку включати в себе передавач, приймач, головну станцію (та ж, що і в HFC) і WMTS в поєднанні з необхідними серверами. В одному з розгорнутих варіантів інтерактивної MMDS показані схеми підключення основних функціональних модулів з варіантом підключення канальних передавачів і керованої комутаційної матрицею (48 входів), що дозволяє в ручному або автоматичному режимі транслювати в ефір необхідні канали в заданий час з безлічі прийнятих або формованих власної телестудією.

П ользователей можна підключати як індивідуально, так і колективно. З точки зору формування реверсного напрямку, колективне підключення є кращим. При цьому в голові кабельного сегмента встановлюється трансивер з приймально-передавальної антеною (трансвертор) або додаткова колективна передавальна антена. При цьому користувачі, підключені до Internet, можуть скористатися такою послугою як IPРV (разова плата за перегляд в кредит), а також будь-якими іншими послугами традиційних інтерактивних мереж. Для сегментації активних абонентів зазвичай використовують кілька технічних прийомів.

Т аким чином, можна зробити наступні рекомендації і висновки:

Системи MMDS за своїм структурній побудові дуже близькі до традиційних кабельних мережах (СКТ). принципова відмінність полягає в заміні кабельних ділянок на ефір.
У MMDS можуть транслюватися усі види сигналів, які використовуються і при побудові СКТ: AM TV, DVB-C, DVB-T, DVB-H і ін.
MMDS володіє нижчою вартістю і значно меншими тимчасовими витратами в порівнянні з СКТ. Однак MMDS передбачає використання індивідуальних (або колективних на невелике число абонентів) антен. А це тягне за собою неминуче зниження числа абонентів, що підключаються (включаючи і обов'язкова наявність тіньових зон).
Значно більшими привабливими можливостями мають інтерактивні MMDS, що передбачають обов'язкову наявність реверсного каналу (по телефонній лінії чи по ефіру).
Дуже важливим моментом при виборі типу MMDS є не тільки її технічні характеристики (Наприклад, вихідна потужність і стабільність частоти), а й функціональні можливості. В першу чергу до них відносяться:
Ø можливість приєднання WMTS, що працює за стандартом DOCSIS 2.0;
Ø наявність системи дистанційного менеджменту / моніторингу;
Ø можливість її сполучення з ВЧ цифровими збудниками (в першу чергу DVB-C / T / H);
Ø наявність системи автоматичного резервування по всіх використовуваних модулів.
Більшої зоною охоплення мають канальні MMDS в порівнянні з діапазонними. Однак останні мають більш низькою вартістю.
Для збільшення зони охоплення (а також збільшення можливостей і якості надання мультисервісних послуг) більш економічним є включення декількох малопотужних MMDS за схемою пористої структури. При цьому не тільки знижується вартість системи в цілому, а й полегшуються умови отримання ліцензії на мовлення.
Досить значними перевагами володіють MMDS, у яких кінцевий підсилювач потужності виконаний в пило-вологозахищеному корпусі і встановлюється в спеціальному контейнері в безпосередній близькості від передавальної антени. При установці ж передавача в складі ГС спостерігаються деякі суперечності, які полягають в наступному: для розширення зони охоплення необхідно максимально можливо піднімати передавальну антену (забезпечуючи тим самим зону прямої радиовидимости). Але підйом антени означає зниження випромінюваної потужності в силу неминучих втрат в підвідному кабелі. А зниження випромінюваної потужності призводить до зменшення зони охоплення при фіксованій потужності передавача.
Купуючи MMDS, слід відразу звернути увагу на можливість її роботи за стандартом DOCSIS 2.0 WMTS (або версії 3.0). Згідно з цим стандартом істотно посилені вимоги щодо стабільності вихідної частоти, нерівномірності ГВЗ і ряду інших параметрів. Ніяка модернізація MMDS не дозволить надалі впровадити широкий спектр затребуваних послуг.
Правильно розрахувати зону покриття інтерактивної MMDS можуть тільки висококваліфіковані фахівці, що мають достатній досвід в даному напрямку і мають в своєму розпорядженні необхідні машинні методи розрахунку.

Якщо у Вас виникли будь-які запитання, звертайтесь за E-mail.