Технологии беспроводного абонентского доступа. Проблемы беспроводного абонентского доступа и пути их решения. Построение сетей беспроводного абонентского доступа на базе технологии DECT

Занятие № 19. “Технологии беспроводного абонентского доступа”

Широкие возможности для эффективного динамического перераспределения ресурсов пропускной способности среды передачи предоставляют только технологии беспроводного абонентского доступа.

1. Проблемы беспроводного абонентского доступа и пути их решения

Принципиальным отличием технологий беспроводного доступа от проводных является использование свободного пространства как ненаправленной среды передачи электромагнитных волн (ЭМВ). В этом заключается их достоинство (мобильность, оперативность развертывания, слабая зависимость от местоположения), но это же является их недостатком («открытость» к внешним воздействиям, наличие взаимных помех и возможность перехвата сигналов). Специфической проблемой также является изменчивость среды распространения, приводящая к большим флуктуациям уровня принимаемых сигналов.

Наиболее часто под беспроводным доступом понимается доступ на радиочастотах, кроме них используются и оптические частоты. В частности, на небольших расстояниях (единицы–десятки метров) используются инфракрасные ненаправленные или слабонаправленные системы передачи IrDA (Infrared Data Association – Ассоциация передачи данных в ИК-диапазоне) на скоростях до нескольких мегабит в секунду. Например, инфракрасный порт между радиотелефоном и компьютером, клавиатурой и компьютером, мышкой и компьютером. Существуют также технологии построения беспроводных локальных сетей на основе инфракрасных систем доступа.

С точки зрения общих тенденций развития можно выделить три группы стандартов, претендующих на роль технологий построения мультисервисных СБАД, но основывающихся на различных исходных сетевых технологиях, ориентированных на предоставление одной из следующих групп телекоммуникационных услуг:

беспроводных телефонных сетей и услуг доступа к ТФОП;

беспроводных компьютерных сетей и услуг доступа к Internet;

беспроводных сетей радио- и телевизионного вещания.

Большое распространение получили новые технологии построения СБАД, базирующиеся на предоставлении услуг доступа к ТФОП. Более подробно данные технологии рассматриваются ниже на примере технологии DECT.

Технологии, базирующиеся на построении беспроводных компьютерных сетей и услуг доступа к Internet, активизировались в 1990-е гг. и в последнее время развиваются, «нарушая плановое развитие» СБАД (включая подвижную радиосвязь), базирующихся на предоставлении телефонных услуг.

Наиболее известные технологии построения беспроводных компьютерных сетей описаны в стандартах IEEE 802.11.

Дальнейшим развитием группы стандартов IEEE 802.х явилось появление стандартов IEEE 802.15 и IEEE 802.16.

Технологии, базирующиеся на построении беспроводных сетей радио- и телевизионного вещания, получили мощный толчок в своем развитии на основе использования цифровых методов формирования и обработки сигналов, а также освоения более высокочастотных диапазонов частот.

В системах радиовещания внедряется стандарт цифрового аудиовещания (DAB – Digital Audio Broadcasting).

В системах телевизионного вещания внедряется стандарт цифрового видеовещания (DVB – Digital Video Broadcasting).

Результатом освоения более высокочастотных диапазонов в системах радио- и телевизионного вещания стало появление так называемых систем «сотового телевидения», предполагающих (из-за ограниченной дальности на высоких частотах) покрытие территории размещения абонентов множеством зон доступа с радиусом от нескольких сотен метров до нескольких километров. В последнее время такие системы стали использоваться и для двусторонней связи как в режиме передачи данных, так и в целом для обмена мультимедийной информацией. Рассмотрим наиболее известные технологии построения подобных СБАД.

MMDS (Multichannel Multipoint Distribution System) –многоканальная многоточечная распределительная система. Использует диапазон 2,5–2,7 ГГц. Первоначально разрабатывалась для передачи аналоговой телевизионной информации. В режиме передачи данных обеспечивает скорость 10–30 Мбит/с.

LMDS (Local Multipoint Distribution Service) – локальная многоточечная распределительная система и MVDS (Multipoint Video Distribution System) – многоточечная система распределения видео программ, в отличие от MMDS сразу разрабатывались в цифровом варианте и никогда не были предназначены только для трансляции телевизионных программ. Их задача – организация связи в условиях прямой видимости в диапазонах частот 27,5–29,5 и 40,5–42,5/43,5 ГГц соответственно (в последнее время появились системы, использующие диапазон 38 ГГц).

Еще одним примером подобных систем являются мультимедийные беспроводные системы (MWS – Multimedia Wireless System), относящиеся к системам высокоскоростного радиодоступа и своим появлением обязаны конвергенции фиксированной связи и вещательных технологий. Этот процесс определяет переход к оборудованию беспроводного доступа с предоставлением мультимедийных услуг. MWS предполагают использование диапазонов частот 3 ГГц и выше.

2. Построение сетей беспроводного абонентского доступа

на базе технологии DECT

Европейский стандарт цифровой беспроводной телефонии (DECT – Digital European Cordless Telephone) – технология построения мультисервисных СБАД путем дополнения исходных базовых услуг беспроводного доступа к ТФОП.

Стандарт DECT обеспечивает доступ не только к ТФОП, а к широкому классу телекоммуникационных сетей. Типовая структура и элементы СБАД на основе различных профилей DECT показаны на рис. 1.

Характерные черты архитектуры DECT – сети с коммутацией каналов, позволяют сравнить ее с сетью ISDN. Об этом свидетельствует наличие двух плоскостей архитектуры, одна из которых описывает управление коммутацией (С-плоскость), а другая (U-плоскость) – передачу абонентского трафика. Отличия подобной архитектуры от ЭМВОС уже обсуждались при рассмотрении ISDN. Дополнительным отличием архитектуры DECT, характерным для систем радиосвязи, является отсутствие жесткого разделения функций различных уровней, что символически отображено на рис. 2 в виде слоя LLME (Lower Layer Management Entity – среда управления нижними уровнями), управляющего всеми уровнями в С- и U-плоскостях.

Рис. 1. Типовая структура и элементы СБАД

на основе различных профилей DECT

Рис. 2. Уровневая архитектура протоколов DECT

Основные отличительные особенности DECT как стандарта подсистемы радиодоступа определяются протоколами двух нижних уровней PHL и MAC. Для сравнения в табл. 1 приведены определяемые данными уровнями характеристики технологий CT-2 и DECT.

В таблице использованы условные обозначения:

FDMA (Frequency Division Multiple Access) – множественный доступ с частотным разделением (МДЧР);

TDMA (Time Division Multiple Access) – множественный доступ с временным разделением (МДВР);

MC (Multi Channel) – многоканальный;

ADPCM (AdaptiveDifferential PulseCodeModulation) – адаптивная (разностная) дифференциальная импульсно-кодовая модуляция (АДИКМ);

DCS (Dynamic Channel Selection) – динамический выбор канала;

CDCS (Continuous Dynamic Channel Selection) – непрерывный динамический выбора канала.

Таблица 1

Сравнение характеристик технологий беспроводного доступа СТ-2 и DECT

Параметр	СТ-2	DECT
Диапазон частот	864,1–868,1 МГц	1880–1900 МГц
Метод многостанционного доступа/дуплекса	FDMA/TDD	MC/TDMA/TDD
Интервал между соседними частотами	100 кГц	1,728 МГц
Число несущих частот (частотных каналов)	40	10
Число тайм слотов	2	24
Число дуплексных речевых каналов на несущей частоте	1	12
Длительность кадра	2 мс	10 мс
Общая скорость передачи	72 кбит/с	1152 кбит/с
Метод модуляции сигнала	FSK	GFSK
Метод кодирования речи	ADPCM 32 кбит/c	ADPCM 32 кбит/c
Средняя/пиковая мощность	5/10 мВт	10/250 мВт
Метод выбора частотного канала	DCS	CDCS

Рассмотрим основные функции и характеристики уровней DECT более подробно.

Физический уровень (PHL)обеспечивает среду передачи для связи БСД с АРБ и характеризуется стандартизованными параметрами радиоинтерфейса. К данным параметрам относятся диапазон частот, излучаемая мощность, чувствительность приема, метод модуляции, структура временного разделения сигналов и т. д.