|
|
  |
Главная страница / Архитектура отрасли БОЛЬШАЯ СЕМЬЯ WLLРемикс, переходящий в сиквел Мы продолжаем разговор о системах WLL, начатый на страницах нашего журнала (см. №7, 2002). В этой части рассказывается о представителях многочисленного класса зоновых и сотовых систем, рассматриваются принципы их работы и приводятся некоторые характеристики серийного оборудования. Собственно говоря, этими системами завершается эпоха беспроводных систем связи, «выросших» из телефонии и поддерживавших передачу данных «постольку, поскольку». После них наступает эра беспроводных систем, ориентированных в первую очередь на скоростную и качественную передачу данных и зачастую поддерживающих передачу голосового трафика. Им, собственно, и будет позже посвящен объявленный «сиквел». Зоновые системы Зоновые системы WLL призваны обеспечивать охват связью целого района, где установлена местная АТС, и зачастую монтируются непосредственно на здании телефонной станции. Они могут состоять как из одной, так и из нескольких сот, требующих частотного планирования (если в них не используется радиоинтерфейс CDMA). От микросотовых систем их отличает значительно больший радиус зоны обслуживания вокруг базовой станции (от единиц до 15-20 км). Узкополосные системы такого типа бывают аналоговыми — например, отечественная система «Волемот» или система Telecell производства компании Krone (380...500 МГц и 800...1000 МГц, FDMA/FDD, скорость передачи данных (ПД) — 9,6 Кбит/с), и цифровыми — система Proximity «I» производства Nortel (3,4 ГГц, ширина радиоканала 307 кГц, TDMA/TDD, кодирование речи ADPCM — 32 Кбит/с) или S-WLL производства Samsung (300...500 МГц, ширина радиоканала – 2 МГц, FDMA/TDMA/FDD, кодирование речи RELP — 16 Кбит/с, скорость ПД — 9,6 Кбит/с). Однако появились широкополосные системы этого класса, в которых обычно используется радиоинтерфейс широкополосной CDMA (B-CDMA или W-CDMA) с шириной полосы радиоканала от 3 до 20 МГц. Такие цифровые системы могут предоставлять услуги ISDN или высокоскоростную передачу данных. Типичный пример – сертифицированная в России система Airspan-60 производства DSC Communication (2,3...2,5 и 3,4...3,6 ГГц, CDMA/FDD, т.е. частотное разделение каналов при дуплексной связи с разносом частот 100 МГц, ширина полосы радиоканала – 3,5 МГц, кодирование речи ADPCM – 32 Кбит/с, скорость ПД – 144 Кбит/с). Базовая станция поддерживает до 120 разговорных каналов и обеспечивает связь на расстоянии до 20 км. Определенный интерес вызывает система MGW (MultiGain Wireless) производства Tadiran (ныне ECI Telecom). В ней используются так называемые скачки по частоте (Frequency Hopping – FN), когда несущая частота в передатчике постоянно меняет свой номинал в рамках некоторого частотного диапазона по псевдослучайному закону (индивидуальному для каждого разговорного канала), приемник «поступает» аналогично, обеспечивая выделение и дальнейшую обработку только нужного канала. Это один из двух способов получения сигналов CDMA. Второгих системах CDMA, в том числе в известном стандарте IS-95, – метод «прямой последовательности» (Direct Sequence Code Division Multiple Access – DS-CDMA), когда в передатчике каждый узкополосный информационный сигнал перемножается на свой широкополосный псевдошумовой сигнал, знание которого на приемной стороне позволяет выделить нужный канал получением свертки двух сигналов. Как и все виды CDMA, FH позволяет избавиться от помех при многолучевом приеме и от необходимости проведения частотного планирования сот, ибо работа осуществляется в одном и том же диапазоне рабочих частот. Кроме того, она гарантирует абонентам конфиденциальность связи. В системе MGW в направлении к абоненту используется технология TDM (временное разделение каналов), а в обратном – TDMA (мультидоступ с временным разделением каналов). Базовая станция обслуживает одновременно 8 разговорных каналов, а к контроллеру могут подключаться до 80 базовых станций. Дальность связи – до 20 км, причем излучаемая мощность на базовой станции составляет всего лишь 300 мВт. Последний факт является своеобразной визитной карточкой технологии CDMA (обратите на это внимание, если экологическая безопасность вам небезразлична). Диапазоны рабочих частот – 1,4...1,5; 2,4...2,5 и 3,4...3,5 ГГц, кодирование речи ADPCM – 32 Кбит/с, скорость ПД – 14,4 Кбит/с). Система MGW сертифицирована в России. Она может включаться в АТС различными способами по аналоговым и цифровым соединительным линиям. В настоящее время готовится вариант с услугами ISDN. А вот следующая система уже рассчитана на предоставление услуг ISDN, т. е. ее цифровой канал обеспечивает скорость передачи информации 144 Кбит/с (2В+D). Беспроводная стационарная система абонентского доступа AirLoop производства компании Lucent Technologies функционально соответствует традиционной проводной абонентской системе и состоит из двух основных элементов: беспроводного линейного приемопередатчика (WLT – центральное сетевое оборудование, обеспечивающее доступ к местной АТС) и сетевого интерфейсного устройства (NIU – располагается у абонента в здании). Связь между этими блоками обеспечивается по широкополосному радиоинтерфейсу. AirLoop работает в частотном диапазоне 3,6...4,0 ГГц и обеспечивает связь с абонентом на расстоянии: 2,5 км — в городских условиях; 4 км — в пригородах; 6 км — в сельской местности. Реальные расстояния в зависимости от условий окружающей среды и требуемого уровня сервиса могут быть больше. В радиоинтерфейсе системы применяется метод доступа DS-CDMA. Информация передается по предварительно назначенным логическим каналам, которые одновременно содержатся в одном физическом канале с шириной спектра 10 МГц (FDD/CDMA с защитным диапазоном прием/передача — 110 МГц). Одна часть физических каналов поддерживает связь между WLT и NIU, другая используется всеми NIU, обслуживаемыми данным WLT. Логический канал с пропускной способностью выше 16 Кбит/с организуется резервированием нескольких физическособностью, равной пропускной способности логического канала. Пропускная способность одного радиоканала — 2,048 Мбит/с. В том же диапазоне частот система может сосуществовать с узкополосными системами, например с микроволновыми радиорелейными и спутниковыми. Максимальная выходная мощность базовой станции (БС) — до 3 Вт, терминального — до 250 мВт. Дополнительно к центральному приемопередатчику может быть подключен местный терминал обслуживания, обеспечивающий обслуживание и диагностику сетевого оборудования. Имеется центр управления и обслуживания (ОМС). Количество абонентов, поддерживаемых одним комплектом центрального оборудования системы, ограничивается емкостью интерфейса к местной АТС. Интерфейс к телефонному аппарату обеспечивает физическое и логическое подключение оборудования абонента к системе AirLoop. Он организует подключение двух аналоговых телефонов или одного ISDN-терминала. В целях расширения возможного рынка разрабатываются варианты AirLoop, работающие в других частотных диапазонах, способные передавать и видеоизображение. Это не единственная известная система WLL, использующая широкополосную CDMA. Собственные системы разработаны и Siemens (CDMAlink, рабочий диапазон частот 1,71...1,99 ГГц), и Samsung (SWL-144). Последняя имеет следующие характеристики: рабочие диапазоны частот 1800, 2100...2700 МГц, B-CDMA/FDD, кодирование речи ADPCM — 32 Кбит/c, максимальное количество разговорных каналов, в зависимости от размера зоны обслуживания, — от 70 до 90, радиус соты — до 30 км, мощность передатчика — до 50 Вт, скорость ПД – 28,8 Кбит/с, Nx64 Кбит/с по выделенной линии и 144 Кбит/c. Вероятно, этот класс систем WLL, основанный главным образом на более высоких скоростях передачи информации, будет постепенно вытесняться системами так называемого широкополосного беспроводного доступа (Broadband Wireless Access — BWA), ориентированными на скоростную передачу данных (где речь идет уже не о какой-то сотне Кбит/с, а о многих Мбит/с), в рамках которых уже сегодня относительно просто организовать и голосовую связь (о них пойдет речь позднее). Такой вот технологический «виток истории». Ведь когда-то, лет 130 назад, первые сети ПД (телеграфные) многие свои технологические достижения «отдали» нарождающейся телефонии. Системы point-to-multipoint Нередко возникает необходимость предоставления услуг высококачественной телефонии на огромной территории, но для абонентов, сгруппированных в относительно небольших зонах. Это типичная ситуация, например, для сельской местности. Вот тут и пригодятся вышеназванные системы, построенные по принципу «точка — много точек». Типичным представителем систем типа point-to-multipoint является IRT-2000 производства фирмы TRT Lucent Technologies (ранее известной нашим потребителям TRT Philips). Данная система является абонентским радиоудлинителем типа «точка – много точек» для связи со стационарными объектами с использованием многостанционного доступа и вреTDM/TDMA/FDD). Комплекс оборудования системы состоит из центральной станции и удаленных станций двух типов – ретрансляционной и абонентской. Абоненты могут подключаться к удаленным станциям по проводным линиям. Возможно и беспроводное подключение с использованием системы стандарта DECT (разумеется, в данном случае это система SWING производства Lucent Technologies). В зависимости от количества абонентских и ретрансляционных станций конфигурация системы может изменяться. При сотовом покрытии территории система позволяет реализовать радиальную, радиально-узловую и линейную конфигурацию сети с максимальным числом абонентов одной системы 480. Имеется возможность наращивания емкости сети за счет параллельной работы нескольких систем или их объединения с помощью аналогичного оборудования IRT-4000 емкостью до 1920 абонентов. Для увеличения дальности и надежности связи в радиооборудовании используются частотное и пространственное разнесение, а также резервирование. Центральная станция связана с абонентскими окончаниями городских АТС по аналоговым линиям или через цифровой интерфейс со скоростью 2 Мбит/с. Для этого используется СВЧ-приемопередатчик, работающий в диапазонах 2300...2500 или 2500...2690 МГц. Могут использоваться и другие диапазоны частот, например 1427-1535 МГц. Скорость передачи информации в радиотракте – 2 Мбит/с, ширина полосы радиоканала – 2 МГц (есть вариант с шириной полосы 4 МГц и скоростью передачи 4 Мбит/с). Выходная мощность передатчика – 0,1, 0,2 и 1 Вт. Каждый радиоканал уплотняется 30 логическими каналами во временной области в соответствии с технологией TDMA. В системе предусмотрено использование различных типов антенн: с круговой диаграммой направленности, секторных, направленных панельных и направленных параболических (диаметр 1-3 м). Абонентские станции предназначены для обслуживания абонентов и в зависимости от их количества подразделяются на следующие виды: микростанция (от 1 до 8, только абонентская), мини-станция (до 24 – абонентская; до 8 – ретранслятор), стандартная станция (до 128 – абонентская или ретранслятор, возможно до 480). Кодирование речи – PCM G.711 (64 Кбит/с). К абонентским станциям подключаются проводные телефонные аппараты. Количество удаленных станций достигает 158. Максимальное удаление абонентской станции от центральной с использованием промежуточных ретрансляционных станций – до 2000 км. Радиус зоны обслуживания для центральной станции и станций-ретрансляторов —25-35 км. Оборудование обеспечивает следующие функциональные возможности: передачу речевых сообщений (обычный абонент, приоритетный абонент, закрепление канала за абонентом, тарифицируемый абонент, абонент ISDN, замыкание нагрузки внутри удаленных станций); передачу данных со скоростями до 64 Кбит/с; передачу данных для ISDN со скоростью 144 кбит/c (2B+D); передачу телеграфных сигналов и факсимильных сообщений; организацию соединительных линий для подключения АТС; централизоие IRT-2000 представляет собой распределенную систему с управлением от центральной станции. В ней имеются два уровня контроля – местный и региональный. Терминал оператора дает необходимые графические и статистические данные о состоянии сети. Система сертифицирована в РФ. К этому семейству относится и известная в России система А9800 производства компании Alcatel, которая обеспечивает передачу речевых сигналов, данных и факсимильных сообщений. Она устанавливается на АТС сети общего пользования (и соединена с ней стандартным интерфейсом со скоростью 2 Мбит/с) и обслуживает до 1024 телефонных абонентов (120 каналов ADPCM/32) при работе системы на скорости 2 Мбит/с или 2048 абонентов при работе на скорости 2 х 2 Мбит/с. Кодирование речи – ADPCM G.726 (32 Кбит/с) или PCM G.711 (64 Кбит/с). По принципу работы система A9800 аналогична IRT-2000. Диапазоны рабочих частот системы – 1427...1535 и 2300...2500 МГц (по желанию клиентов могут изготавливаться модификации, работающие в других частотных диапазонах). Ширина полосы радиоканала – 2 МГц (есть вариант 3,5 МГц). Центральная радиостанция соединяется посредством радиоинтерфейсов с оконечными радиостанциями непосредственно или через узловые радиостанции (ретрансляторы). Расстояние между ретрансляторами составляет 30-40 км, максимальное количество ретрансляторов в линии — 8. Все абоненты могут подсоединяться как к оконечным, так и к узловым радиостанциям по кабелю (до 16 или 80 абонентов в зависимости от емкости станции) или беспроводной системе, работающей в стандарте DECT (разумеется, тоже производства Alcatel). Система обеспечивает: подключение оборудования терминала передачи данных с помощью 6-проводного подключения (аналоговый канал); передачу данных со скоростью 64 Кбит/с (G.703) (цифровой канал); синхронную передачу данных со скоростью 1200, 2400, 4800, 9600 и 19200 бит/с, а также 48, 56 и 64 Кбит/с; асинхронную передачу данных со скоростью 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600 и 19200 бит/с; службу ТЕЛЕКС (R20 или на постоянном токе со скоростью 50 бод). На российском рынке предлагается также сертифицированная система DRMASS аналогичного назначения и структуры производства NEC (Япония). Цифровая связь абонентов через базовую станцию с использованием технологии TDMA осуществляется в диапазонах частот 1,5 ГГц или 2,4 ГГц (возможна работа в диапазонах 10 ГГц и 15 ГГц). Пропускная способность радиоканала, работающего со скоростью 4 Мбит/с, дает возможность сформировать 60 временных интервалов, что позволяет подключить к системе до 1024 абонентов. При помощи ретрансляторов оконечные абонентские станции могут быть вынесены на расстояние до 1080 км от центральной станции. Абонентам системы DRMASS предоставляется следующий набор услуг: обычная телефонная связь; таксофоны; передача данных со скоростью от 1,2 Кбит/с до 384 Кбит/с; телексная связь; организация выделенных линий; местная связь абонентов одной станции без занятивается вариант системы с предоставлением услуг ISDN. Высокая надежность DRMASS обеспечивается за счет применения современной элементной базы производства NEC. В данной системе к базовой радиостанции может также подключаться упоминавшаяся система DCTS (аналогичная DECT). Еще одна аналогичная система (технология TDM/TDMA), сертифицированная в России, – SR500 (SR500s) совместного производства Intracom (Греция) и SR Telecom (Канада), которой можно охватить объекты на расстоянии до 700 км. Ее рабочие частоты – 1,5 и 2,3...2,7 ГГц, скорость передачи в радиотракте – 4 Мбит/с, максимальное количество абонентов – 1024 (с возможностью расширения до 4095). Данная система может наращиваться дополнительной беспроводной системой оригинальной технологии SR Telecom. Несколько отличаются от рассмотренных устройств системы DMS (производства BOSH Telecom) и CD2000 (производства Granger Telecom, США). Их можно отнести и к системам из предыдущего раздела, и к тем, о которых речь пойдет ниже. Это служит лишним доказательством того, что четких границ между системами различных типов нет. В системе DMS используется оригинальная разновидность технологии FDMA (FDMA/DBA). Работает она на радиочастотах 3,5 и 26 ГГц (дальность связи соответственно 20 и 5 км), обеспечивая скорость ПД в радиотракте до 70 Кбит/с и обслуживая до 5432 абонентов. Абонентские станции могут обслуживать 4, 16, 30 и 60 обычных телефонных абонентов с предоставлением каналов 2 Мбит/с. Стыковка с ТфОП продумана на все случаи жизни (V5.1, V5.2, N x 64 Кбит/с, N x 2 Мбит/с или STM-1). Система СD2000 применяет технологию B-CDMA с шириной полосы радиоканала 3,5 МГц и скоростью передачи в нем 4 Мбит/с. Несущие частоты – 2,1...2,3 и 2,5...2,7 ГГц. Максимальная емкость системы – до 10000 абонентов, дальность связи – до 30 км. Кодирование – ADPCM/32. Абонентское оборудование рассчитано на обслуживание индивидуальных абонентов. Сотовые системы Данная категория систем характеризуется довольно высокой емкостью сот и большой дальностью связи между базовыми станциями и пользовательскими терминалами. Дальность связи (для конкретной БС) в зависимости от многих факторов (рельефа местности, параметров антенн, способа передачи, диапазона частот и т. д.) может составлять десятки километров. Для обеспечения телефонной связью больших регионов с различной абонентской плотностью необходимы сотовые системы WLL. Некоторые из них, пожалуй, уже мало напоминают «абонентский шлейф». Это либо радиосистемы, предназначенные для применения в сетях подвижной связи, но способные обслуживать и стационарных (фиксированных) пользователей, либо они же, но упрощенные (коммутатор не поддерживает речевой канал при перемещении абонента из одной соты в другую) с целью обслуживания исключительно стационарных абонентов. В первом случае оператор может предоставлять услуги как подвижной, так и стационарной связи по одной сети. Во всех этих системах используются стандарты, принятые для сетей сотовойотают на частотах сетей подвижной связи стандартов NMT-450, AMPS, D-AMPS, IS-95 или GSM, поэтому с коммерческой точки зрения они перспективны для уже действующих операторов сотовых сетей и малоперспективны для начинающих (конкуренция со стороны действующих операторов, дефицит частот и др.). Конечно, в любой сотовой сети подвижной связи могут быть и стационарные абоненты, что, вероятно, в определенной степени облегчает оператору задачу обеспечения равномерной загрузки сети, однако вряд ли позволяет ему уменьшать стоимость таких услуг. Но системы WLL отличаются именно относительно невысокой стоимостью (в пересчете на одного абонента), а функция мобильности заставляет уменьшать емкость сети из-за необходимости резервирования радиоканалов для перемещающихся между сотами абонентов, что, соответственно, увеличивает стоимость системы. Здесь существует два выхода: либо использовать системы с технологиями FDMA или TDMA исключительно для фиксированной связи, либо работать с системами CDMA, имеющими наивысшую абонентскую емкость и позволяющими убить двух зайцев. Если вы оператор сети подвижной связи, то действуйте так, как подскажут ваши специалисты по сетевому планированию. Наиболее простые системы WLL на базе сотовых стандартов развивались одновременно с совершенствованием последних (поэтому не будем подробно описывать их технические характеристики). Сначала были аналоговые системы WLL: WILL производства Nokia, использующая стандарт NMT-450 (диапазон 450 МГц); WiLL производства Motorola, использующая все семейство стандартов AMPS и TACS (800 МГц); WSS производства Lucent Technologies, использующая также стандарт AMPS; RAS-1000 производства Ericsson, использующая стандарты NMT-450 и NMT-900 (380...500 МГц и 800...960 МГц). Практически все названные системы (кроме последней) были в свое время сертифицированы и работают в России, но главным их достоинством может считаться лишь относительно небольшая стоимость (чего надо еще добиться), так как техника эта довольно старая. Вот основные представители цифровых стандартов (на базе TDMA): А9500 производства Alcatel, использующая стандарт GSM (диапазон 900 МГц); Wire-up GSM производства Lucent Technologies, использующая одноименный стандарт (900 МГц); Easywave производства Nokia, использующая стандарты GSM и DCS (900 МГц и 1,8 ГГц); GMH-2000 производства Huges, использующая свою «фирменную» модификацию стандарта D-AMPS, называемую E-TDMA (800 МГц); Proximity T-LTX производства Nortel, использующая стандарт D-AMPS (440...495 и 824...894 МГц). Здесь уже другая ситуация – в России практически все свободные частоты в указанных диапазонах уже заняты системами подвижной связи соответствующих стандартов, что просто не оставляет системам WLL жизненного пространства. На ранней стадии развития процесса, когда к нам попали аналоговые системы WLL, ситуация была иной. Однако еще целый класс систем, основанных на базе стандарта IS-95 (узкополосназуется в сетях сотовой связи во многих странах мира. Операторская деятельность на сетях CDMA/IS-95 (cdmaOne), работающих в полосах радиочастот 828-831 и 873-876 МГц, была разрешена в России в начале 1996 года. Эти системы работают с вокодерами (8 и 13 Кбит/с) и обеспечивают скорость ПД до 14,4 Кбит/с (дальнейшие модификации стандарта позволяют получить скорости ПД 144 Кбит/с и выше). Сети CDMA/IS-95 развиваются в нашей стране не в классическом мобильном варианте, как на своей исторической родине – США, а для обслуживания фиксированных абонентов. Поэтому их можно отнести к WLL (хотя это не совсем корректно). В отличие от многих других систем беспроводного доступа, эти сети могут охватывать значительные территории и, следовательно, являются оптимальным решением при организации массовой телефонизации. Появление сетей IS-95 (не европейских по происхождению), разумеется, не у всех вызвало энтузиазм, и вот уже в течение ряда лет предпринимаются попытки ограничить их применение. Тем не менее в России в диапазоне 450 МГц уже получили право на жизнь полноценные системы сотовой связи, являющиеся дальнейшим развитием cdmaOne — cdma2000 (по классификации Международного союза электросвязи – IMT-200 MC). Пожалуй, именно эта технология лучше всего подходит для российских просторов, чем большинство применяемых в Европе. Остается отметить, что сети связи, построенные по технологии 3G, изначально являются «симбиозом» систем подвижной связи и систем WLL, ибо скорости передачи информации свыше 384 Кбит/с они могут обеспечивать только для не особо подвижных абонентов в зонах действия специально организованных микросот (так уж получилось у разработчиков стандартов и оборудования 3G). Системы WLL-CDMA были разработаны компаниями Qualcomm (QCTel-800), Motorola (CDMA-WiLL), Nortel (Proximity «C»), Samsung и NEC. Изделия производства Motorola и Nortel работают как в диапазоне 824...894 МГц, так и в диапазоне 1,85...1,99 ГГц. Часть этих систем уже сертифицирована в России в диапазоне 800 МГц. Нет, речь не идет о том, что где-нибудь можно установить «свою» базовую станцию CDMA. Инфраструктура сетей CDMA – весьма дорогое удовольствие стоимостью в миллионы долларов США, следовательно, эти сети рентабельны при обслуживании десятков тысяч абонентов. Некоторые выводы На этом можно завершить рассмотрение систем WLL, ориентированных преимущественно на предоставление услуг телефонии. Все они пришли к нам из ХХ века, но сегодня на повестке дня стоит вопрос обеспечения broadband (широкополосного) доступа. Об этом пойдет речь в следующий раз. А сейчас остается добавить, что портативные (и большинство стационарных) терминальных устройств многих систем WLL, использующих общепринятые стандарты, могут применяться с сетевым оборудованием других производителей (DECT, CT2, AMPS, GSM или IS-95). Терминальные устройства для систем point-to-multipoint или B-CDMA, как правило, уникальны и приобретаются вместе с сетевым оборудованием. Наиболееанные на технологии цифровой связи DECT и CDMA (естественно, для своих областей применения). И последнее. Вероятно, когда-нибудь будущие системы WLL «сольются» в едином стандартизованном технологическом «союзе» с будущими системами подвижной связи, ибо так будет проще, дешевле и удобнее и операторам, и пользователям. Именно это может сделать связь воистину глобальной. Именно этим в том числе объясняют сегодняшние «неуспехи» в развертывании сетей 3G в ряде стран. И именно это должны предусматривать будущие системы подвижной связи 4G (и даже 5G). Поэтому остается выразить некоторый оптимизм в части возможности увидеть эту конвергенцию в обозримом будущем. Мы же в следующий раз займемся беспроводными системами передачи данных. Главная страница / Архитектура отрасли |