Система стандарта TETRA
Сеть связистандарта TETRA на оборудовании Dimetra-IP-Compact фирмы Motorola
Структурная схема сети связи стандарта TETRA
Основные элементы сети стандарта TETRA:
· базовая приемопередающая станция (BTS) – обеспечивает связь в определенной зоне (ячейке). Базовая станция (БС) выполняет основные функции, связанные с передачей радиосигналов: сопряжение с MS, шифрование линий связи, пространственно-разнесенный прием, управление выходной мощностью мобильных PC, управление радиоканалами;
· устройство управления БС (BCF) – элемент сети с возможностями коммутации, который управляет несколькими БС и обеспечивает доступ к внешним сетям ISDN, PSTN, PDN, РАВХ, а также используется для подключения диспетчерских пультов (ДП) и терминалов ТОЭ;
· контроллер БС (BSC) – элемент сети с бóльшими по сравнению с устройством BCF коммутационными возможностями, позволяющий обмениваться данными между несколькими BCF. Так же, как и BCF обеспечивает доступ к внешним сетям. BSC имеет гибкую модульную структуру, позволяющую использовать большое число интерфейсов разного типа. В сетях TETRA контроллеры БС могут выполнять функции сопряжения с другими сетями TETRA и управления централизованными БД;
· диспетчерский пульт ДП – устройство, подключаемое к контроллеру БС по проводной линии и обеспечивающее обмен информацией между оператором (диспетчером сети) и другими пользователями сети;
· мобильная станция (MS);
· стационарная радиостанция (FRS) –радиостанция, используемая абонентом в определенном месте.
· терминал ТОЭ – терминал, подключаемый к BCF и предназначенный для контроля за состоянием системы, проведения диагностики неисправностей, учета тарификационной информации и т.п. С помощью таких терминалов реализуется функция управления сетью (LNM).
Структура кадра TETRA (рис. 2.3) представляет собой четыре временных интервала (слота) на кадр TDMA. Восемнадцать TDMA-кадров образуют мультикадр, один из кадров которого постоянно используется для передачи управляющего (контрольного) сигнала. Каждый временной интервал (слот) равен 14,167 мс, и в этом интервале размещаются 510 информационных (входных) бит. Применение схем сжатия позволяет транспортировать общий трафик голоса и данных в 17 TDMA-кадрах, оставляя 18-й для сигналов управления. Управляющий кадр обеспечивает одну из уникальных особенностей протокола TETRA: поток данных не прерывается для передачи сигнализации; последняя постоянно передается в фоновом режиме – даже в так называемом минимальном режиме MM (MinimumMode), когда все каналы заняты трафиком. Мультикадр TDMA является структурным элементом гиперкадра, который формируется для редко повторяющихся кадров, например кадра синхронизации шифра. Гиперкадр состоит из 60 мультикадров.
В начале каждого слота передается пакет PA (PowerAmplifier) длиной 36 бит, предназначенный для установления мощности излучения. За ним следует первый информационный блок, далее – синхропоследовательность SYNCH длиной 36 бит, после чего передается второй информационный блок. В конце слота передается защитный блок длиной 6 бит, исключающий перекрытие соседних каналов.
| Тм = 18 TDMA-кадрам = 1,02с |
| TDMA-кадр = 4 слота = 56,67мс |
| Тг = 60 Тм = 1060 TDMA-кадрам = 61,2с |
| Управляющий кадр в мультикадре |
| 1 слот = 510 бит = 14,167мс |
| 1 мс6 мс1 мс6 мс0,167мс |
| PA информация SYNCH информация GP |
| 36 бит |
| 216 бит |
| 6 бит |
| 36 бит |
| 216 бит |
Режимы работы системы
Стандарт TETRA обеспечивает широкий выбор режимов работы системы – нормальный, расширенный, минимальный и с разделением времени. Каждый из них соответствует определенным условиям: например, система функционирует с малой нагрузкой, с большой нагрузкой, трафик преимущественно состоит из пакетов данных и т. д.
Нормальный режим чаще всего используется при начальной инсталляции базовых станций (БС), которые работают с обычной нагрузкой, т.е. задействуют 4 – 5 пар радиочастот на систему (16 – 20 речевых каналов). В этом режиме общий канал управления на основной несущей частоте является главным каналом управления, отображается в тайм-слоте всех кадров (с 1 по 18) и служит для передачи всех общих служебных сигналов. Абонентские радиостанции, не участвующие в конкретном вызове, «прослушивают» такой канал.
Расширенный режим применяется в системах, использующих одновременно два или более каналов управления в целях обеспечения требуемого уровня сервиса – по времени установления соединения либо по степени надежности (при пакетной передаче данных). Дополнительные каналы управления способны работать в качестве общих вторичных каналов управления (в отличие от основного канала управления, ими может пользоваться только определенная часть радиоабонентов) или назначенных вторичных каналов управления (обычно служат для передачи сигнализации после прерывания транспортировки данных сообщением от абонента к БС или обратного).
Минимальный режим (MM) ориентирован на зоны покрытия с «низким» трафиком. Чаще всего он реализуется на БС, работающих с одной парой частот, хотя теоретически большее число каналов БС не является ограничением для его применения. В этом режиме система выделяет все временные интервалы в главном канале управления для передачи трафика либо набора специализированных сигналов управления, поэтому для транспортировки общих служебных сигналов можно использовать только 18-й кадр.
В разрывном режиме, который чаще называют режимом разделения времени (TimeSharingMode, TSM), радиочастотный канал используется совместно несколькими БС, т.е. распределен между ними. Такой режим применим только для зон покрытия с очень низким уровнем трафика и очень ограниченным спектром выделенных частот. Хотелось бы подчеркнуть разницу между режимом TSM, используемым системой или БС, и режимом передачи сигнала мобильной радиостанцией: обычно для последней выделяется только один временной интервал на кадр, поэтому передача сигнала от абонента, по своей сути, разрывна. Особо отметим, что в разрывном режиме TSM основные сигналы управления передаются по главному каналу управления, который совместно задействуется несколькими БС; каналы трафика используются базовыми станциями также совместно.
Система связи стандарта DMR
В основе технологии DMR лежат механизмы TDMA (TimeDivisionMultipleAccess – многостанционный доступ с временным разделением каналов), что позволяет разместить два временных интервала на одной частотной несущей с сеткой частот 12,5 кГц. Сети радиосвязи стандарта DMR могут быть реализованы в диапазонах 136 – 174 МГц и 403 – 470МГц, в частности, для железнодорожного транспорта перспективно использование стандарта в выделенном для ОАО «РЖД» диапазоне 160 МГц.
Стандарт DMR позволяет реализовывать решения не только в классических диапазонах 136-174 МГц и 403-470 МГц, но во всем спектре частот от 50 МГц до 999 МГц. Причем дуплексный разнос, для решений с применением ретранслятора допускается любым, в том числе классические 4,6 МГц для диапазона 160 МГц и 45 МГц для диапазона 900 МГц. Дуплексный разнос определяется 15 битной сигнальной последовательностью в структуре цифрового кода стандарта DMR.
В настоящее время выпускается оборудование стандарта DMR для трех диапазонов частот: (VHF) 136-174 МГц, (UHF1) 403-470 МГц и (UHF2) 470-512 МГц. Длительность временного интервала, организующего один логический канал, составляет 30 мс. Из них 27,5 мс отведены под передаваемое сообщение, составляющую 216 бит и 48 сигнальных битов. Защитный межинтервальный разнос – 2,5 мс. Канальная скорость передачи данных составит около 2 кбит/с. В случае передачи пакетных данных следует учитывать, что в зависимости от длины IP-пакетов процент полезных данных будет снижаться за счет заголовков IP пакетов.
На рис. 15 представлена структура радиоинтерфейса стандарта DMR, который теперь отражает физический и канальный уровни сетевой модели взаимодействия открытых систем OSI. На сетевом уровне используется протокол IPv4. Таким образом, протокол передачи данных (PDP) DMR позволяет рассматривать радиосеть стандарта как IP-подсеть.
В рамках стандарта DMR предполагается реализация двух режимов:
· режим прямой связи (Directmode) – симплексная связь.
· режим связи через ретранслятор (Repeatermode) (см. рис. 16) – с поддержкой технологии двухчастотного симплекса с дуплексным разносом, FDD (FrequencyDivisionDuplex). В этом режиме возможны два одновременных независимых голосовых соединения.
Структура радиоинтерфейса стандарта DMR.
На рисунке представлена схема организации связи с использованием ретранслятора. При этом задействуются оба логических канала, что позволяет поддерживать два независимых соединения.
Принципы организации связи с использованием ретранслятора.
Качество передачи речи
Вокодер с алгоритмом ACELP (линейное предсказание с возбуждением от алгебраической кодовой книги) особенно подходит для использования в условиях сильных акустических помех. Для обнаружения ошибок при передаче в канале радиосвязи и их исправления при канальном кодировании применяется технология ForwardErrorCorrection (FEC).
На рисунке представлен сравнительный график ухудшения связи для систем с аналоговой и DMR технологиями. Говоря о дальности связи, стоит упомянуть, что достигаемые результаты зависят не только от наличия естественных преград, но и от окружающей электромагнитной обстановки.
Сравнительный график ухудшения связи для систем на основе аналоговой и DMR технологий.
Основные возможности DMR
Стандарт DMR предполагает три уровня реализации: «Tier I», «Tier II» и «Tier III».
«Tier I» –системы связи на маломощных коммерческих радиостанциях, с мощностью не более 0,5 Вт для безлицензионного использования в диапазоне 446 MГц на ограниченном количестве каналов.
«Tier II» –профессиональные конвенциональные системы радиосвязи, реализованные на репитерах, мобильных и портативных радиостанциях, работающих в лицензируемых полосах частот профессиональной мобильной связи(PMR). «Tier II» ориентирован на пользователей, нуждающихся в максимально эффективном использовании радиочастот, расширенных возможностях голосовой связи и интегрированных услуг передачи данных. Стандарт DMR «Tier II» использует два слота TDMA в одном радиоканале 12,5 кГц.
«Tier III» –профессиональные системы цифровой транкинговой радиосвязи, работающие в лицензируемых полосах частот PMR. Стандарт DMR «Tier III» использует два слота TDMA в одном радиоканале 12,5 кГц. Поддерживаются голосовые вызовы и короткие текстовые сообщения. Также поддерживаются услуги пакетной передачи данных в различных форматах, включая поддержку протоколов IPv4 и IPv6.
Стандарт DMR постоянно совершенствуется, реализуя функциональный набор ранее не характерный для сектора средств конвенциональной радиосвязи.
К основным функциональным возможностям цифрового стандарта DMR следует отнести:
- цифровую обработку сигнала;
- управление аккумуляторной батареей;
- приоритетный аварийный вызов;
- улучшенный режим «свободные руки»;
- встроенный приемник GPS сигналов для реализации приложений по контролю местоположения;
- удаленный контроль;
- опциональное шифрование;
- дуплексный вызов (в проекте);
- одновременную передачу голоса и данных (в том числе пакетных);
- работу в аналоговом режиме, что особенно актуально при постепенной миграции аналоговых конвенциональных систем.
Типы вызовов реализуемых в рамках стандарта DMR:
„ индивидуальный вызов «радиостанция – радиостанция»;
„ групповой вызов «радиостанции – группа радиостанций»;
„ групповой вызов «радиостанция – все радиостанции»;
„ передача пакетных данных с канальной скоростью 2 кбит/c
Стандарт DMR отличает быстрое установление вызова (до 200 мс) и поддержка режима «поздний вход» для групповых вызовов.
Заложенные в рамках стандарта DMR функциональные возможности позволяет реализовать широкий набор решений, в том числе:
§ передачу пакетных данных (пропускная способность канала до 2 кбит/c);
§ передачу телеметрии;
§ передачу текстовых сообщений;
§ приложения по контролю местоположения.
Ретранслятор кроме радиоинтерфейса имеет проводной интерфейс для подключения к среде IP и взаимодействия репитеров между собой. Такая конфигурация позволяет создавать распределенные сети без географических ограничений. Система IP SiteConnect — это встроенный функционал ретрансляторов MotoTRBO, позволяющий связать в единую сеть до 15 устройств.
Спутниковые системы связи
Спутниковая система связи (ССС) содержит: космический сегмент, земной сегмент, линии радиосвязи и абонентские терминалы (AT). Структурная схема сети показана на рис. 18.
| Рис. 18. Структурная схема спутниковой системы связи |
Космический сегмент образуют ретрансляторы на ИСЗ.
Спутник связи может находиться на круговой или на эллиптической орбите. Соответственно центр Земли совпадает с центром круговой орбиты либо с одним из фокусов эллиптической орбиты. Угол θ между плоскостью орбиты и плоскостью экватора называют наклонением. При θ = 0 орбита называется экваториальной, при θ = 90° – полярной, остальные – наклонными. Круговые орбиты различаются наклонением и высотой над поверхностью Земли. Эллиптические орбиты – наклонением и высотами апогея А и перигея П над поверхностью Земли. Линия, соединяющая апогей и перигей, называется линией апсид. Поля тяготения Луны, Солнца, планет, магнитное поле Земли, несферичность Земли и другие возмущающие факторы вызывают изменение параметров орбиты во времени. Для наклонных эллиптических орбит эти изменения минимальны, если выбрать θ=63,4°.
В ССС нашли применение орбиты двух типов: высокая эллиптическая и геостационарная орбита. Параметры эллиптической орбиты: высота апогея около 40 тыс. км, высота перигея около 500 км, θ 
63,4°. Апогей орбиты находится над северным полушарием. Период обращения ИСЗ – 12 ч. За сутки ИСЗ совершает два оборота. Поэтому каждые сутки он виден в одних и тех же районах Земли в одно и то же время. Орбита, для которой период обращения ИСЗ кратен земным суткам, называется субсинхронной. Согласно второму закону Кеплера в районе апогея высокой эллиптической орбиты ИСЗ движется гораздо медленнее, чем у перигея. Сеанс связи проводят, когда ИСЗ движется по части орбиты, прилегающей к апогею. Он может продолжаться около 8 ч, поскольку в течение этого времени спутник на орбите типа “Молния” виден на всей территории СССР. Разместив на орбите три ИСЗ, можно поддерживать связь круглосуточно. Эти спутники перемещаются относительно ЗС, поэтому на последних приходится устанавливать подвижные антенны, следящие за ИСЗ.
Геостационарная орбита (ГО) — это экваториальная круговая орбита, для которой Н3= 35786 км. Спутник, движущийся по этой орбите, называют геостационарным. Он вращается с той же угловой скоростью, что и Земля, и поэтому наблюдателю на Земле кажется неподвижным. Связь через такой ИСЗ можно поддерживать с помощью неподвижных антенн ЗС. На самом деле часто приходится принимать во внимание сравнительно небольшие колебания положения ИСЗ, вызванные перечисленными выше возмущающими факторами. Геостационарные спутники позволяют построить более дешевую и удобную в эксплуатации в сравнении с другими ИСЗ систему связи (достаточно одного ИСЗ, нужна неподвижная антенна ЗС и другие причины). Поэтому ГО очень часто отдают предпочтение. Такая орбита у Земли всего одна, и орбитальные позиции для ИСЗ на ней предоставляются по решению Всемирной административной конференции по радио (ВАКР). Занято более 100 позиций. Если точность поддержания по долготе геостационарного спутника не хуже ±1°, то на ГО можно разместить до 180 ИСЗ. По мере развития спутниковых систем связи требования к точности поддержания по долготе ужесточаются. У существующих ИСЗ она составляет от ±1° до ±0,1°.
В земной сегмент входят базовые земные станции (БЗС), центр управления сетью (ЦУС) и центр управления полетом (ЦУП).
ЦУС планирует использование ресурсов спутника в системе, распределяет ресурсы ретрансляторов ИСЗ между БЗС, обеспечивает БЗС данными для слежения за ИСЗ. Он же планирует трафик.
| Рис. 18. Структурная схема спутниковой системы связи |
Линии радиосвязи подразделяются на мобильные, фидерные, межспутниковые, командные и телеметрические.
Мобильные - это линии радиосвязи с абонентскими терминалами. На схеме это линия 1 "вверх" и линия 2 "вниз".
Линии радиосвязи с БЗС называются фидерными. На схеме это линия 3 "вверх" и линия 4 "вниз". В некоторых спутниковых системах связи организованы межспутниковые линии между соседними ретрансляторами на одной орбите и на соседних орбитах. Командные и телеметрические линии, как правило, совмещены с фидерными.
Абонентские терминалы подразделяют на портативные, перевозимые и стационарные. По техническим возможностям это может быть однорежимный терминал, который может работать только в спутниковых системах подвижной связи, двухрежимный и многорежимный.
Многостанционый доступ в спутниковых системах связи.
Многостанционный доступ, это одновременная работа большого числа земных станций через один спутниковый ретранслятор. Он позволяет создать сеть связи, в которой можно организовать как магистральную сеть связи, так и систему связи каждый с каждым. В магистральной сети возможна как одно, так и многоканальная система связи с центром. В общем случае эта задача аналогичная решению задачи в сети телефонной связи, т.е. абонент имеет свободный и практически независимый доступ в сеть и с помощью набора номера управляет соединением.
При многостанционном доступе, как и в многоканальных системах, разделение возможно тремя основными способами:
- по времени;
- по частоте;
- по форме.
В отличие от многоканальной системы, здесь формирование группового сигнала осуществляется на ретрансляторе.
Обзор беспроводных сетей
Беспроводные сетиможно подразделить на следующие типы:
√ персональные сети (Personalareanetworks, PAN) – это, как правило, домашние сети для беспроводного взаимодействия домашней аппаратуры. Радиус действия таких сетей порядка 10 м;
√ локальные сети (Localareanetworks, LAN) – это сети локального уровня для обслуживания офиса или нескольких близкорасположенных помещений. Чаще всего под LAN-сетью понимают компьютерную сеть. Радиус действия такой беспроводной сети не более 100 м;
√ городские сети (Metropolitanareanetworks, MAN) – это сети уровня районов крупного города, всего города или некоторого региона. Здесь могут быть объединены сети разного типа и назначения. Такие сети могут иметь радиус обслуживания от нескольких сотен метров до 50 и более километров;
√ глобальные сети (Wideareanetworks, WAN) – это сети, способные обеспечить соединение и передачу трафика в глобальных масштабах. Очевидно, что глобальные сети включают в себя в качестве сегментов сети иных типов, в том числе проводные сегменты, оптоволоконные и беспроводные. На разных сегментах глобальных сетей используются разные технологии, оптимальные по скорости передачи, занимаемой полосе частот на каждом сегменте. К таким сетям, в частности, относится сеть доступа в Интернет. Условно, соотношение локальных сетей показано на рис. 19.
| Рис. 19. Соотношение областей применения беспроводных технологий связи |
К разным типам сетей предъявляются разные требования по диапазону и полосе необходимых частот, скорости передачи, удаленности, типу трафика, требуемой мощности, качеству и видам предлагаемых услуг. Требования породили разные технологии. Стандартизацией беспроводных технологий в основном занимаются три организации:
IEЕЕ– Institute of Electrical and Electronics Engineers;
ETS – European Telecommunication Standards Institute;
3GPP – Third-Generation Partnership Project.
Стандарты IEЕЕ и ETS могут быть совместимыми и касаются, в основном, беспроводных сетей, основанных на коммутации пакетов. Стандарты 3GPP определяют технологии сотовых сетей ЗG-поколения, где определяющим является обеспечение связи для мобильных терминалов и глобальный роуминг.
СетиWi-Fi
Беспроводные сети уровня LAN организуются по технологии Wi-Fi, основанной на стандарте IEЕЕ 802.11. Известны три основных редакции этого стандарта — 802.11а, 802.11b, 802.1 lg. Они используют разные диапазоны частот и разные виды модуляции для получения необходимого спектра:
- 802.11a – диапазон 5 ГГц, модуляция с использованием OFDM;
- 802.11b – диапазон 2,4 ГГц, модуляция DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum), расширение спектра методом прямой последовательности;
- 802.11g – диапазон 2,4 ГГц, модуляция с использованием OFDM.
Устройства, основанные на этих стандартах, не конфликтуют друг с другом, однако устройства, основанные на стандартах 802.11а и 802.11g, совместимы друг с другом, а с устройствами, основанными на стандарте 802.11b, несовместимы. Так как технология модуляции OFDM более адаптивна к среде и к условиям интерференции, то она и используется чаще. Стандартом в этой технологии предусматривается использование 64 поднесущих. Для устранения возможных коллизий при одновременной работе многих пользователей в стандарте 802.11 для управления предусмотрено использование протокола устранения конфликтов при множественном доступе CSMA/CA (Carrier-sensemultiple-access/collisionavoidance), который на основе испытательных посылок определяет состояние сети и устанавливает очередность передачи/приема.
Для доступа к магистральной сети нескольких локальных сетей (или удаленной сети) предусматривается возможность установить базовую станцию с направленными антеннами. Узел общего доступа (хотспот) в офисах будет иметь соответствующий радиоблок, снабженный направленными антеннами с высоким коэффициентом усиления, для передачи на эту базовую станцию. Базовая станция при этом подключается к высокоскоростной проводной магистрали, как это показано на рисунке. Хотспот подключается к внешнему, установленному, например, на крыше здания, радиоблоку кабельным соединением по Ethernet.
| Подключение локальной сети к магистральной через WiMAX |
Для расширения зоны покрытия от уровня LAN до уровня MAN стандартом 802.11s предусмотрена возможность создания ячеистой структуры сети (Mesh-network). В такой сети каждый узел доступа по радиоканалу может быть соединен с другими подобными узлами, образуя ячеистую (сетчатую) структуру сети. Используемые протоколы взаимных соединений контролируют состояние соединения и поддерживают заданное качество передачи.
СетиWiMAX
Значительно более функциональное решение подключения к магистральной сети с гораздо большими скоростями для образования сетей MAN-уровня предлагает WiMAX-технология. Она поддерживает и ячеистые структуры, и большее число пользователей, и обладает значительно большей производительностью, а главное, решает проблемы мобильной связи. Технология WiMAX в части решения проблемы "последней мили" и организации доступа к магистрали для удаленных сетей во многих чертах подобна технологии Wi-Fi. Нетрудно увидеть, что WiMAX является как бы естественным развитием Wi-Fi на более высоком уровне.
В этой технологии также используется модуляция OFDM, но количество поднесущих увеличено до 256 (против 64 в Wi-Fi). В условиях многолучевого распространения прямой и отраженные сигналы приходят в точку приема с разными задержками. При прерывистом характере передачи (передача пачками) длительность задержки, соизмеримая с длительностью символа или даже превышающая его, приводит к наложению соседних символов и их неверному декодированию. Чем на меньшую долю времени длительности передаваемого символа задержана его отраженная копия, тем меньше искажается сигнал и тем точнее его восстановить. Чем выше длительность передаваемого символа, тем большие величины задержки времени прихода отраженного сигнала допустимы. В целях компенсации задержек применяют либо технически сложные устройства – эквалайзеры, либо вводят защитные интервалы времени, в течение которых передача не ведется, либо передаются разделительные биты – циклические префиксы (СР –cyclicprefix). В качестве циклических префиксов используется часть общего количества поднесущих. Чем больше их количество, тем надежнее декодируются переданные символы, но тем меньше остается поднесущих под трафик.
В стандарте 802.11 под префиксы используется 1/4 часть от всех поднесущих. В основе технологии OFDM важным является то, что передаваемая пачка длиной N битов (где N равно числу поднесущих) из последовательного потока преобразуется в параллельный, в котором каждый бит растягивается по времени на длительность всей пачки (т. е. в N раз). Далее каждый бит модулирует свою поднесущую. В стандарте 802.16 длительность символов в 4 раза (256/64) больше, чем в стандарте 802.11, поэтому и допустимы более длительные времена задержек отраженных копий. Следовательно, допустимо иметь меньшее значение отношения числа поднесущих к общему их числу.
Стандарт 802.16 предусматривает полосы частот 20, 25 и 28 МГц в диапазонах от 10 до 66 ГГц. Этим стандартом предусматривается применять метод прямого расширения спектра с использованием одной несущей SC (Single Carrier). Стандарты 802.16-2004 и 802.16e предназначены для работы на частотах от 2 ГГц до 11 ГГц и позволяют гибко устанавливать полосы от 1,25 МГц до 20 МГц. Стандартом 802.16-2004 предусматривается или применение метода с прямым расширением спектра (только в условиях прямой видимости), или применение OFDM, наиболее подходящее для условий существования прямой и непрямой видимости. В стандарте 802.16e используется технология ортогонального частотного уплотнения OFDMA с динамическим распределением частотных поднесущих между терминалами пользователей, как более приспособленная для мобильной связи. При этом определены следующие полосы:
- 1,25 МГц – 128 поднесущих;
- 5 МГц – 512 поднесущих;
- 10 МГц – 1024 поднесущих;
- 20 МГц – 2048 поднесущих.
Доступ на передачу данных в сети WiMAX организуется применением механизма множественного доступа по запросу DAMA (DemandAssignmentMultipleAccess).
Скорость передачи в системе с технологией WiMAX может достигать 136 Мбит/с для стационарных пользовательских станций и 2 Мбит/с для мобильных терминалов при скорости их движения до 155 миль/час.
Технология сотовых систем поколения 3G
Далее будут рассмотрены некоторые характеристики сотовых систем 3G-поколения, позволяющие сравнивать их возможности с возможностями WiMAX в части обеспечения передачи данных для мобильных пользователей.
В настоящее время для сетей 3-го поколения принято название IMT-2000 (International Mobile Telephone), а в Европе UMTS (Universal Mobile Telecommunications Services). Основные цели по скорости передачи при разработке радиоинтерфейса для IMT-2000 были определены как:
- полное покрытие зоны обслуживания и обеспечение скорости передачи 144 кбит/сдля мобильных абонентов (желательная рекомендация – 384 кбит/с);
- достижение скорости передачи до 2 Мбит/с для ограниченных зон и ограниченной мобильности.
Эти скорости были выбраны по аналогии со скоростями в цифровых сетях с интеграцией услуг ISDN. Скорости от 144 кбит/с до 384 кбит/с в ограниченной зоне с низкой подвижностью возможно достичь по технологии GSM EDGE. Достижение еще больших скоростей (до 2 Мбит/с) требует расширения выделенных частот. Было предложено несколько типов технологий. Усилия по их гармонизации с целью выработки единого стандарта не увенчались успехом, поэтому выбрана серия стандартов, в той или иной мере совместимых друг с другом. В основном выбранные стандарты основываются на технологии WCDMA (Wideband CDMA –широкополосная CDMA). Подобный подход предложен несколькими странами. К сожалению, по чиповой скорости передачи, типу способа расширения полосы частот, виду модуляции они не все совместимы друг с другом в полной мере.
Для сетей IMT-2000 выделены полосы частот в диапазоне 2 ГГц с общей полосой частот 230 МГц. Полоса одного канала в WCDMA составляет 5 МГц (против полосы 1,25 МГц в CDMAone). При этом будут применяться различные методы расширения спектра: DS-CDMA– система с одной несущей частотой, с прямым расширением спектра псевдослучайной последовательностью; MC-CDMA– система с несколькими несущими частотами и частотным дуплексом; TD-CDMA – система с одной несущей и временным дуплексом (система с прыжками во времени) или комбинации этих методов. Предусматривается возможность использования полос шириной 10 и 20 МГц.
В сравнении с технологией WiMAX можно заметить, что системы сотовой связи ЗG-поколения во многом уступают возможностям WiMAX в части передачи данных. Технология WiMAX на основе OFDM (OFDMA для поддержки мобильной связи) обладает более эффективным использованием спектра, большей защищенностью передачи в условиях многолучевого распространения, более высокими скоростями передачи данных, поддерживает симметричную скорость передачи в обоих направлениях и т. п.
Рассмотренный краткий обзор технологий высокоскоростных систем беспроводного доступа с возможностью обеспечения связи для мобильных абонентов показывает неоспоримые преимущества технологии WiMAX и ее использования в системах беспроводного доступа.