Мир телекоммуникаций настойчиво стремится сбросить с себя путы проводной связи или, по крайней мере, значительно их ослабить. Многоканальная многоадресная распределенная служба (Multichannel Multipoint Distribution Service — MMDS) относится к технологии фиксированных беспроводных сетей. Об одной из них — LMDS — мы писали в "Компьютерном Обозрении", # 35, 2000 . Таким образом, данная публикация является как бы логическим завершением этой темы на сегодняшний день.

MMDS получила широкое распространение в Соединенных Штатах для доставки телепрограмм. Поэтому она имеет еще и другое название, выражаемое оксюмороном "беспроводный кабель". Это далеко не новая технология: достаточно сказать, что первая коммерческая станция начала вещание еще в 1984 г. Большинство систем использовали аналоговую передачу — одна видеопрограмма на полосу 6 MHz в диапазоне частот 2,5 GHz.

Основные изменения в MMDS-индустрии связаны с переходом на цифровое видео и техникой передачи сжатых данных. Цифровые технологии в ряде случаев сделали использование MMDS более выгодным, чем кабель, поскольку позволили по одному каналу передавать различные типы трафика (видеоинформация, голос и данные). Эти нововведения как нельзя кстати совпали с экспоненциально растущим количеством пользователей, которым доступ к Internet становится необходимым в силу профессиональной деятельности. При этом к традиционным пользователям из медицинской и образовательной сферы и бизнес-структур добавляется изрядное количество индивидуальных. Ответной реакцией провайдеров услуг явилось внедрение в конце 1997 — начале 1998 гг. высокоскоростного доступа к Internet с использованием MMDS.

Особенности технологии

MMDS использует микроволновый диапазон частот 2,5—2,7 GHz и поэтому требует прямой видимости между передающей и всеми приемными антеннами. Максимальный радиус действия составляет 50 км, а реальный зависит от погодных условий и характера местности. (Пример построения сети MMDS приведен на рис. 1.)

Рис. 1

Первые системы доступа к Internet сочетали беспроводную и кабельную технологии: от провайдера (нисходящий поток) данные передавались по радиоканалу, в то время как запросы абонентов поступали по телефонной линии с использованием модема. Это было связано не с особенностями технологии, а с ограничениями на использование радиочастот этого диапазона. Впрочем, с учетом асимметричного характера трафика в Internet это не было существенным недостатком, хотя и нарушало чистоту концепции. Может быть, поэтому вскоре соответствующие компетентные органы разрешили использовать двунаправленный радиоканал, чем немедленно и воспользовались производители оборудования для MMDS. Однако двунаправленный обмен потребовал ответа на некоторые фундаментальные вопросы, в частности:

• какой метод дуплексирования использовать;
• какие должны быть схемы модуляции для нисходящего и восходящего потоков данных;
• какова должна быть скорость передачи данных в нисходящих и восходящих потоках;
• как управлять доступом к среде (МАС).

Для обеспечения дуплексного режима могут использоваться два метода: дуплексирования с разделением по времени (Time Division Duplexing — TDD) или с разделением по частотам (Frequency Division Duplexing — FDD). Примером TDD в сетевых приложениях служит Ethernet. Здесь любой пользователь может получать данные от всех других, при этом доступ к каналу регулируется с помощью ставшего уже классическим метода CSMA/CD. Это все хорошо работает в случае относительно короткого времени задержки распространения сигнала, поскольку при коллизии теряется небольшое количество данных. Если время задержки распространения сигнала возрастает, больший объем данных успеет поступить в канал, прежде чем передающая станция обнаружит коллизию. В случае использования рассматриваемой технологии абонент вообще не имеет возможности получить сигнал от другого, так что управление доступом к каналу должно выполняться распределителем (хабом).

Метод FDD позволяет осуществлять одновременную передачу в обоих направлениях, но за это приходится платить неиспользуемой полосой спектра, служащей "зазором" между частотами приема и передачи.

В современных фиксированных микроволновых коммуникациях обычно применяется какой-либо из вариантов квадратурно-амплитудной модуляции (Quadrature Amplitude Modulation — QAM). Эти схемы имеют различные уровни сложности. При использовании фазовой модуляции (Phase Shift Keying — PSK) данные кодируются с помощью сдвига сигнала по фазе. Это надежный и легко реализуемый метод, но низкоскоростной. В двоичной фазовой модуляции (BPSK) синусоидальный сигнал начинается либо с фазы 0, либо со сдвигом на 1/4 периода. Здесь можно за один период передать только один бит информации. Метод квадратурно-фазовой модуляции (Quadrature Phase Shift Keying — QPSK) подобен BPSK, но вместо двух различимых фазовых состояний он использует четыре. Хотя в этом методе амплитуда не модулируется, его иногда обозначают как 4-QAM. В случае, когда четыре уровня амплитуды комбинируются с четырьмя фазовыми сдвигами, мы получаем схему 16-QAM и т. д.

Как уже упоминалось выше, трафик в Internet несимметричен: в нисходящем канале он обычно в 10—20 раз интенсивнее, чем в обратном. Поэтому данные транслируются абоненту по цифровым каналам, использующим модуляцию QPSK, 16-, 32-, 64-, 128- или 256-QAM, тогда как для передачи запросов применяют более простые схемы — QPSK или 16-QAM. Это позволяет получить в канале шириной 8 MHz скорость передачи данных до 56 Mbps в нисходящем потоке и 12 и 25 Mbps в обратном.

В качестве протокола управления доступом к среде выступает несколько модифицированный алгоритм множественного доступа, разработанный в 1970 г. для радиосети ALOHA, установленной в Гавайском университете связи между центральной ЭВМ и различными терминалами данных. Здесь каждый узел начинал передачу пакета в первом же временном окне (слоте). В MMDS этот метод используется в комбинации с резервированием полосы пропускания канала и обнаружением коллизий.

Что касается топологии сети, то геометрически это "звезда", логически — "общая шина", а фактически — "маркерное кольцо".

Поскольку технология MMDS традиционно применяется в телевещании, то для передачи данных выделяется только несколько каналов. Поэтому вполне актуальной является задача расширения возможностей этой технологии при организации доступа к Internet, в частности, речь идет о повторном использовании частот. В данном случае применяют два метода: разбиение на секторы и построение сотоподобных структур.

Разбиение на секторы осуществляется с помощью множества узконаправленных антенн, что позволяет посылать разные данные нескольким пользователям на одной и той же радиочастоте. Это требует разделения групп по азимуту (рис. 2). Здесь сразу же возникает проблема подавления боковых лепестков излучения. Поэтому при реализации такой схемы необходим разумный компромисс между количеством секторов и сложностью используемого в каждом канале метода модуляции.

Рис. 2

Развертывание сети MMDS на базе сотовой архитектуры также позволяет повысить эффективность утилизации выделенного частотного спектра. В данном случае группам абонентов, географически распределенных в каком-то районе, данные доставляются с помощью множества ретрансляционных станций. Таким способом различная информация может посылаться разным подписчикам на одной и той же частоте. На практике же используется комбинация обоих методов.

Сети MMDS получили довольно широкое распространение в развитых странах. В связи с этим может создаться впечатление, что рынок Украины еще не созрел для предложения этой технологии. Однако в России к настоящему времени уже работают несколько таких систем. Поэтому нужно быть готовым к тому, что в весьма недалеком будущем сети MMDS начнут разворачиваться и в Украине.

Многоканальная Многоточечная Распределительная Cистема - в английской аббревиатуре MMDS (Multichannel Multipoint Distribution System) - это система наземного телевещания, аналог кабельного телевидения, но без кабеля, некоторым образом сходная со спутниковой телевещательной системой - только спутник-ретранслятор в этом случае как бы находится на Земле. Во многих случаях этот способ распространения теле- и радиопрограмм имеет неоспоримые преимущества перед давно известными и широко используемыми - по кабельным сетям и посредством спутников-ретрансляторов. Так, в частности, приемные антенны могут быть значительно меньше спутниковых, ведь мощность MMDS-сигнала гораздо больше, чем сигнала со спутника.
MMDS - это американское изобретение, она была разработана как своеобразная реакция на юридические, политические, финансовые и бюрократические сложности и препоны, а также иные проблемы, связанные с развитием преимущественно кабельного телевидения. Создание кабельных телевизионных сетей, специализировавшихся и ориентировавшихся на городской и междугородный рынок, происходило очень медленно. Первые же опыты по внедрению и распространению MMDS (тогда еще MDS - без multichannel, то есть не многоканальной) показали, что - как с финансовой, так и с технической стороны, да и в вопросах управления тоже - такая система распространения телевизионных программ является более эффективной и гибкой, ее гораздо проще и быстрее смонтировать и подключить, чем систему кабельного телевещания.

От одноканальной - к многоканальной.

Исторически дело выглядело так: в 60-х годах Канада и Соединенные Штаты совместными усилиями создали Информационную Службу Телевизионных Стандартов (Instructional Television Fixed Service), использующую полосу 2500-2686 МГц. В 1963 году по образу ITFS Соединенные Штаты создали Федеральную Службу Связи (Federal Communication Comission), которая разместила 31 телевизионный канал в полосе 2500-2690 МГц для нужд местной распределительной системы телевещания. Двадцать восемь из них были предназначены исключительно для ITFS. В конце 60-х годов Федеральная Служба Связи, осознав коммерческий потенциал местного широкодиапазонного телевещания, выделила дополнительные два канала в полосе 2150-2162 МГц для службы, названной MDS (Multipoint Distribution Service). После первой установленной в 1971 году и работающей для потребителей системы MDS-сервис в США быстро развился и вырос в средство распространения платного телевидения - сначала в учреждениях и отелях, а затем и в индивидуальных квартирах. Услуги подписки на один канал были чрезвычайно популярны, и число подписчиков было очень велико. Несмотря даже на некоторые возникшие технические трудности, MDS сильно окрепла и развилась в финансовом отношении. К началу 80-х годов системами MDS (вернее сказать, системами MD - чтобы избежать тавтологии) обслуживалось около миллиона североамериканских подписчиков. Однако и кабельное телевещание тем временем не стояло на месте, и к концу 70-х - началу 80-х одноканальная система MD подошла к логическому концу своего существования. Все больше и больше городов охватывались кабельными сетями, и за те же самые деньги подписчик мог получить не один канал для просмотра, как в MDS, а 12-14 каналов. В сложившейся ситуации компании MDS были вынуждены искать пути расширения рынка - прежде всего, конечно, в направ лении возможности увеличения числа транслируемых каналов. В 1983 году FCC создали многоканальную (multichannel) MD-систему, используя диапазон 2500-2686 МГц, при этом количество каналов выросло с двух до тридцати трех! Вот так, собственно говоря, и образовалась та самая знаменитая MMDS.

И в воздухе, и на земле.

В настоящее время и в Канаде, и в Соединенных Штатах в большинстве кабельных сетей используются существующие воздушные телефонные линии и линии электропередач - а именно коаксиальный кабель протягивается прямо рядом с такими линиями на телефонных столбах или столбах линий электропередач. Такая конструктивная форма кабельных линий, невозможная для большинства европейских стран и прочих стран света, доказала эффективность и быструю окупаемость в Северной Америке - за счет своей экономичности, ибо такая система довольна дешева, и разумной политики цен, ибо дешевизна системы обуславливает и весьма умеренные тарифы на услуги этих кабельных сетей для подписчиков. Сложившееся положение показывает, что в большинстве стран мира весьма важными и имеющими преимущество над кабельными распределительными телевизионными сетями являются сети беспроводные. Коаксиальные и оптоволоконные кабельные системы - это проверено на практике - обычно требуют больших затрат и усилий для обеспечения финансовой жизнеспособности, особенно если они не подкрепляемы правительственными субсидиями или денежными средствами из иных источников.

"Три источника и три составных части".

MMDS представляет собой станцию местного обслуживания, передающую сигналы - видео или другую информацию - с центральной антенны на маленькие, расположенные на крышах подписчиков в зоне обслуживания антенны. Всю систему можно разделить на три основные функциональные части, а именно:
· приемно-формирующую,
· усиливающе-передающую,
· принимающую.

Исходный сигнал - а это может быть телесигнал, аудиосигнал или сигнал данных - после приема поступает на модулятор, а затем на конвертор, переносящий частоту исходного сигнала в полосу 2150-2686 МГц - каждый канал в свой частотный диапазон. Затем сигнал усиливается до мощности от одного до ста Ватт, и передающая MMDS-антенна транслирует его на всю область обслуживания, радиус которой обычно составляет 30-60 километров. Диаграмма направленности передающей антенны чаще всего круговая. При необходимости - например, в сильно пересеченной местности или для увеличения зоны обслуживания - в определенных точках устанавливаются дополнительные антенны-ретрансляторы MMDS-сигнала. Они, как правило, меньше передающих антенн и не требуют обсуживающего персонала. И, наконец, абонент-подписчик принимает этот сигнал на свою маленькую - размером (в поперечнике; или диаметром, если круглая) 25 сантиметров - принимающую MMDS-антенну. Затем конвертор переносит принятый сигнал в метровый или дециметровый диапазон длин волн непосредственно для подачи его на телеприемник. Поступать исходный сигнал на вход системы MMD может либо со спутника, либо от наземной эфирной трансляционной станции в метровом или дециметровом диапазоне, либо может формироваться в местных теле- и радио- студиях. Поскольку MMDS есть система "прямой видимости", т.е. сигнал не может огибать препятствий и неровностей рельефа на своем пути, передающую антенну необходимо - для обеспечения как можно большего радиуса обслуживания - размещать на наиболее высоких зданиях, башнях или на естественных возвышенностях. Для абонентов, в свою очередь, важно - для хорошего приема – чтобы в непосредственной близости от принимающей антенны в направлении на антенну передающую не было каких-либо препятствий для сигнала. А служить такими препятствиями, ослабляющими сигнал или вовсе перекрывающими ему путь, может и дерево, и здание или сооружение, и просто какой-нибудь холм. Как уже говорилось, для приема MMDS-сигнала нужна весьма небольшая, размером всего 25-50 сантиметров, антенна. Конвертор, понижающий частоту сигнала до метрового-дециметрового диапазона, помещается непосредственно сразу за антенной - для уменьшения потерь в кабеле, которые могут быть довольно существенными на гигагерцовых частотах.

"Броня крепка, и танки наши быстры".

Итак, за четвертьвековую историю существования и развития MMDS показала свою жизнеспособность и перспективность как альтернативы кабельным распределительным сетям, а в отдельных случаях доказала и просто свое исключительное преимущество. К примеру, на российских просторах, где то реки-озера, то леса-болота, города далеко друг от друга и плотность населения не столь огромна, как в Европе да в Америке, решить задачу подписного телевещания "кабельным" путем весьма и технически непросто, и финансово затруднительно. А что касается как раз организационно-финансовой стороны, технология MMDS дает возможность внести подписные взносы быстро, с инвестиционным капиталом 50-60% от необходимого для развертывания обычной кабельной сети. В результате MMDS является сейчас как бы "топ-моделью", последним писком сегодняшнего коммуникационного бизнеса. Наиболее распространены и развиты MMD-системы, конечно же, в Соединенных Штатах и в Канаде, Европа в этом виде телекоммуникационных технологий пока слабо развита и даже уступает России с бывшими союзными республиками. Так, Великобритания, Германия, Испания, Франция, Швейцария только начинают делать первые шаги в этом направлении, лучше дело обстоит в странах бывшей народной демократии - в Польше, Венгрии и Чехии MMD-системы уже функционируют. Сильнее же всего они распространены - имеется в виду среди европейских стран - в Ирландии и в Исландии. Что касается США, то там около двухсот систем обслуживают, по разным данным, от 750 до 875 тысяч подписчиков, а к концу второго тысячелетия их количество прогнозируется на уровне 2.5 миллионов. Канада, а также Южная Америка - Аргентина, Мексика, Бразилия - тоже стараются сильно не отставать, и MMDS-телевидение пользуется там очень большой популярностью. Но не стоит, конечно, думать, что с возникновением и развитием MMDS пробил последний час для систем кабельного телевидения. MMDS эффективна и не имеет себе равных в одних сферах применения, но не посягает на другие. Обобщая все вышеизложенное, выделим основные черты системы MMD и главные преимущества ее применения, помня при этом, что все главные технические и сервисные достоинства кабельных распределительных сетей - эффективное управление, обратная связь абонент - оператор, гибкая система оплаты и пр. - сохраняются.
· Технология MMD может эффективно дополнять традиционное кабельное телевидение в распределении телепрограмм.
· Система MMD не требует какого-либо значительного времени на установку и развертывание, как и строительных масштабных и трудоемких работ. Вся работа заключается лишь в установке передатчика, антенн-ретрансляторов и антенн абонентов.
· Система MMD не требует сколько-нибудь значительного штата обслуживающего персонала и места для размещения аппаратуры.
· Каждый подписчик имеет свой личный адрес в системе MMD и программы могут кодироваться индивидуально.
· Число каналов ограничено лишь емкостью частотной полосы.
На сей момент на территории бывшего Советского Союза существуют и функционируют несколько MMD-систем. Это например "Космос-ТВ" в Москве, обслуживающая около 20 тысяч абонентов, "Балтком" в Риге - около 10 тысяч. Обе они являются совместными с американцами предприятиями и работают на аппаратуре General Instrument. В Ташкенте - система "Камалак ТВ", она имеет четыре тысячи подписчиков. Есть также сведения о работающей MMDS в Грузии; в Белоруссии проводятся первые опыты в этом направлении.
Технические предложения по построению сети телевещания на основе технологии MMDS

Система MMDS представляет собой широкополосный передающий комплекс, осуществляющий трансляцию подаваемой на его вход информации в полосе частот шириной до 200 МГц (25 каналов шириной 8 МГц). В России для MMDS выделена полоса частот 2500...2700 МГц. В состав передающего комплекса входит один или несколько передатчиков, сумматоры, линия связи между передатчиками и передающей антенной, одна или несколько передающих антенн. Прием сигнала производится в пределах прямой видимости, с помощью малогабаритных приемных антенн, совмещенных с конвертором, который переносит принимаемый групповой сигнал в заранее выбранный оператором системы диапазон. В случае невозможности обслуживания необходимой территории с одной точки в теневых зонах устанавливаются автономные ретрансляторы.

Домовая распределительная сеть телевещания на основе технологии MMDS должна обеспечивать доставку потребителям всех существующих местных эфирных каналов ТВ и наиболее популярных спутниковых каналов ТВ с высоким качеством.

Главной задачей сети MMDS является расширение перечня транслируемых каналов за счет спутникового телевещания. В настоящее время существует огромный перечень телепрограмм, доступный через спутниковые каналы. На первом этапе возможно подключение к наиболее популярным русскоязычным 5-6 каналам, с последующим расширением их состава.

Состав сети.
Функционально сеть MMDS состоит из трех компонентов.

1. Центральный пост
Служит для формирования перечня транслируемых по сети каналов, их усиления и передачи по сети.
2. Абонентское оборудование
Служит для приема передаваемых по сети ТВ каналов, усиления, конвертирования в ТВ диапазон, микширования с существующими эфирными ТВ каналами и распределения потребителям по высокочастотному кабелю.
3. Ретранслятор
Служит для расширения зоны обслуживания сети MMDS.

В состав центрального поста MMDS входит:
- комплект оборудования для приема спутниковых ТВ каналов;
- комплект оборудования для приема местных ДМВ каналов;
- модуляторы каналов ТВ на ПЧ для входа в передатчик;
- система передатчиков диапазона MMDS;
- волновод;
- передающая антенна

Комплект приема спутникового ТВ
Наиболее привлекательными для ретрансляции каналы Вы можете выбрать на www.lyngsat.com

Для приема каналов с этих спутников необходимо
- антенны для приема сигналов;
- конвертера для переноса спектра спутника в диапазон тюнера;
- тюнера по количеству каналов для приема сигналов;
- смарт-карты для декодирования каналов (выдается при заключении договоров с владельцами каналов).

Антенны обычно изготавливаются из стали или алюминия. Стальные антенны дешевле алюминиевых, но подвержены коррозии, что будет со временем сказываться на качестве принимаемого сигнала. Алюминиевые антенны лишены этого недостатка, но несколько дороже стальных.
Очень важно правильно выбрать диаметр антенны т.к. даже с одного спутника разные каналы могут приниматься с разными уровнями. Для обеспечения целевого вещательного качества сигнала и применения его для распространения с помощью системы MMDS необходимо обеспечить соотношение сигнал/шум на выходе конвертера - не менее 16 дБ. Это достигается компромиссом между необходимым диаметром антенны и коэффициентом шума конвертера.

Конвертер необходим для переноса спектра спутника в диапазон приемника. Диапазон частот конвертера должен соответствовать частотам принимаемых каналов со спутника. Основные характеристики конвертера - коэффициент шума, стабильность частоты гетеродина и т.д. Следует выбирать конвертеры малошумящие - (0.6 dB и 17 K) соответственно.

Ресивер демодулирует сигнал с конвертера в низкочастотный аналоговый видео/аудио сигнал, пригодный для дальнейшей обработки.
Для обеспечения необходимого качества и долговременной работы, 24 часа в сутки, целесообразно использовать профессиональные спутниковые ресиверы таких фирм, как Scientific Atlanta, Philips, Tandberg. Основным недостатком профессиональных ресиверов является их высокая стоимость - порядка 1500-2000 $.

Телевизионные модуляторы каналов.
Модулятор служит для преобразования низкочастотного видео/аудио сигнала в А/М радиосигнал на промежуточную частоту 38.9 МГц или на частоту 222-422 МГц (в зависимости от типа передатчика). Качество модулятора определяет качество излучаемого сигнала и соответственно качество сигнала у абонента.

На рынке представлено три основных вида модуляторов:
- встроенные в передатчик модуляторы профессионального качества;
- внешние модуляторы профессионального качества;
- линейки модуляторов в головных станциях типа WISI, Polytron и т.д.

Внешние модуляторы, безусловно, являются лучшими по качеству.
Недостатки:
- высокая стоимость за счет отдельного корпуса, блока питания и разъемов.
- необходимость дополнительной технологической стойки для размещения модуляторов.

Встроенные модуляторы дешевле внешних при тех же технических характеристиках и являются лучшим компромиссом по параметру цена/качество между внешними модуляторами и головными станциями. Ограничений по применению нет.

Недостатки:
- имеют общий блок питания с передатчиком.

Линейки модуляторов в ГС являются непрофессиональными модуляторами и обладают техническими характеристиками, значительно уступающими внешним и встроенным модуляторам. Имеют стоимость значительно ниже профессиональных модуляторов. Применение рационально только совместно с групповыми передатчиками.

Недостатки:
- технические характеристики уступают профессиональным модуляторам, что не позволит получить сигнал высокого качества.
- низкая надежность системы модуляторов в виду использования одного блока питания для всех модуляторов.

Система передатчиков диапазона MMDS.
Передатчик - основная часть передающего центра. Его назначение - обеспечить требуемую ширину охвата сети.
Для систем MMDS применяются три типа передатчиков - многоканальные (групповые), канальные и некий гибрид - двухканальные передатчики. Конкретный тип выбирается исходя из требований радиуса действия передатчика и количества требуемых к трансляции каналов. Для обслуживания зоны радиусом до 15 км целесообразно применение одного многоканального передатчика. Сигналы телевизионных каналов складываются не на выходе, а на входе передатчика в диапазоне 230-430 МГц, а конвертируется и усиливается уже групповой сигнал всех каналов. Такие системы имеют малые вес и габариты, стоят гораздо дешевле, чем канальные, и позволяют получить выходную мощность до 8 Вт на канал (при использовании 400 Вт группового передатчика с загрузкой 12 каналами).

Для получения большой выходной мощности (до 100 Вт на канал) применяются системы с канальными передатчиками. Сигнал каждого телевизионного канала конвертируется в диапазон 2,5 ГГц и усиливаются до номинальной мощности отдельным узкополосным передатчиком. Выходные сигналы канальных передатчиков складываются волноводным сумматором непосредственно на входе антенно-фидерного тракта. Такие системы стоят довольно дорого. Однако если требуется обслуживать большую площадь (в радиусе 15 и более км), необходимо применять одноканальные передатчики.

Двухканальные передатчики имеют меньшую стоимость по сравнению с одноканальными при таких же технических параметрах. Однако общий блок питания снижает их надежность.

Исходя из радиуса зоны охвата, можно сделать вывод, какие передатчики необходимы в каждом конкретном случае. С их помощью возможно получение требуемой дальности охвата и изображение отличного качества у абонентов (соотношение сигнал/шум на выходе конвертера не менее 46 дБ).

Примерный расчет на дальность MMDS систем (передающая антенна - 13 дБ, фидер-волновод EW-20, сигнал/шум - 46 дБ на выходе приемного конвертера, приемная антенна 18 дБ)

Высота вышки, м		Групповой 20 Вт=0,5/0,13 Вт/канал при 12/24 каналах	Групповой 50 Вт= 0.5/0,25 Вт/канал при 12/24 каналах	Групповой 100 Вт = 1/0,5Вт/канал при 12/24 каналах
60	44,5	3,8 / 2,7 км	5,4 / 3,8 км	7,6 / 5,4 км
100	54	3,6 / 2,6 км	5,1 / 3,6 км	7,3 / 5,1 км
150	63	3,4 / 2,4 км	4,7 / 3,4 км	6,8 / 4,7 км

Высота вышки, м	Видимость до линии горизонта, км	Групповой 200 Вт=2/1 Вт/канал При 12/24 каналах	Канальный, 8 Вт на канал	Канальный, 10 Вт на канал	Канальный,20 Вт на канал
60	44,5	10,7 / 7,6 км	19,2 км	21,2 км	30,7 км
100	54	10,3 / 7,3 км	18,3 км	20,9 км	28,4 км
150	63	9,5 / 6,8 км	17,5 км	19,0 км	26,5 км

Исключительно важными параметрами при выборе передатчика являются его надежность и сертификат МинСвязи.

Передающая антенна.
Передающая антенна диапазона 2,5 ГГц представляет собой вертикальную фазированную антенную решетку. Вместе с радиопрозрачным кожухом антенна имеет диаметр примерно 0,2 м и высоту от 1,5 до 3 м (в зависимости от коэффициента усиления). Как правило, применяются антенны с круговой (в горизонтальной плоскости) диаграммой направленности. Усиление антенны достигается сужением диаграммы направленности в вертикальной плоскости. Чем больше коэффициент усиления антенны, тем больше ее размеры и, соответственно, стоимость.
В зависимости от места расположения антенны возможно несколько вариантов расположения передающих антенн (антенны). Коэффициент усиления антенны следует выбирать достаточным с точки зрения покрытия территории с необходимым уровнем сигнала. Несмотря на высокую стоимость таких антенн, следует учитывать, что стоимость антенны распределяется на количество каналов и, следовательно, разумнее приобрести одну качественную антенну, чем повышать мощность передатчика.
Существуют качественные антенны отечественного производства, стоимость которых существенно меньше стоимости антенн импортного производства.

Элементы волноводного тракта
На частотах диапазона 2,7 ГГц затухание сигнала в волноводном тракте значительно, поэтому, для того, чтобы подвести мощность от передатчика к антенне с минимальными потерями, при длине фидера от 60 м, необходимо применять жесткие волноводы. Для них характерное значение потерь - 1,4 дБ/100м. При длине фидера до 60 м используются более дешевые кабели со вспененным или полувоздушным диэлектриком, типичное затухание - 7,1 дБ/100м.

Выбор и обоснование состава и технических характеристик абонентского оборудования.
Качество и стоимость приемной антенны коренным образом зависит от ее местоположения относительно передающей антенны. Вблизи передатчика следует ставить антенны с низким коэффициентом усиления 15 дБ и менее, на границе зоны приема - с высоким (21,24 и 27дб).
Приемная антенна служит для приема каналов MMDS диапазона, конвертер обеспечивает перенос спектра MMDS в выбранный диапазон (обычно 220-420, 470-670, 660-860) для приема обычным телевизионным приемником. Для уменьшения интермодуляционных искажений следует правильно распределить частоты транслируемых MMDS каналов, чтобы они не попали на частоты эфирного телевидения.
Домовой усилитель служит для усиления комплексного радиосигнала (МВ, MMDS) и раздачи его потребителям. Пользователи подключаются к сети через ответвители. Выбирать в этом случае следует усилитель с раздельным усилением по полосам.

Наша компания имеет наибольший опыт по установке систем MMDS во всех регионах России и СНГ. Мы предлагаем широкий спектр высококачественного приемо-передающего оборудования. Компания проводит весь комплекс работ начиная с проектирования и заканчивая сдачей оборудования MMDS в эксплуатацию органам Связьнадзора.

Предлагаемые нами передатчики производства компании Axcera являются цифро-аналоговыми, что позволяет использовать их в перспективе для передачи данных или цифрового вещания.
Также мы предлагаем посреднические услуги при заключении договоров со спутниковыми каналами.

Технологии беспроводного распределения информации MMDS

Системы сотового телевидения на основе технологии MMDS получили в последние годы широкое распространение как альтернатива классическим кабельным сетям. К ним относятся:

­ MMDS - микроволновая многоточечная распределительная система;

­ LMDS - локальная многоточечная распределительная служба;

­ MVDS - многоточечная видео распределительная система.

Система MMDS была разработана еще в 1983 г. Основным преимуществом MMDS является отсутствие дорогой проводной инфраструктуры. Технология MMDS наиболее интенсивно внедрялась в сельских местностях, а также в странах, где недостаточно развиты кабельные сети. Система MMDS является серьезным конкурентом КТВ и спутниковому ТВ как по стоимости, так и по качеству и функциональным возможностям. Оборудование производится как для диапазона 2,5–2,7ГГц.

Малый радиус распространения миллиметровых волн определил применение техники MVDS в сетях с маломощными передатчиками, построенных по сотовому принципу. Широкая полоса в сочетании с сотовой структурой делает эту технику очень подходящей для организации интерактивных мультимедийных сетей, включающих телевидение, телефонию, видеоконференции, высокоскоростной доступ к Интернет. Для увеличения дальности или расширения зоны охвата MMDS используются ретрансляторы.

На приемном посту конструкция из маленькой антенны с преобразователем сигнала крепится в зоне прямой видимости от передатчика. Сигналы от выходного блока подаются по коаксиальному кабелю через стандартный декодер в квартиру абонента. Сигналы декодируются при наличии разрешения от системы адресного кодирования. В соответствии с Регламентом радиосвязи для радиосистем типа MMDS, LMDS и MVDS выделены следующие полосы частот:

2,1-2,7 ГГц.

30,8-33,4 ГГц.

27,5-29,5 ГГц.

40,5-42,5 ГГц.

42,5-43,5 ГГц.

К настоящему времени внедрены десятки систем MMDS, которые реализуют доступ к Интернет, предоставляют услуги интерактивного телевидения и других широкополосных услуг по технологии беспроводного доступа. Возможность интеграции системы MMDS с высокоскоростным беспроводным обменом цифровыми данными, позволяет легко решить проблему "последней" мили.

Запрашиваемые пользователями данные транслируются нисходящими потоками в цифровых каналах, использующих модуляцию QPSK, 16-, 32-, 64- 128- или 256-QAM. При этом в зависимости от ширины канала и выбранной схемы модуляции сигнала, в одном ТВ-канале шириной до 8 МГц обеспечивается скорость передачи данных до 56 Мб/с, что значительно выше широко распространенной ADSL.

Радиус зоны обслуживания системы MMDS определяется высотой подвеса передающей антенны, мощностью передатчика, количеством передаваемых каналов, потерями в антенно-фидерном тракте и коэффициентом усиления передающей и приёмной антенн.

Главное преимущество сетей MMDS-вещания перед кабельными состоит в том, что они требуют меньших капитальных затрат (как минимум в четыре раза при 100 распределительных точках в радиусе 20 км от телецентра). Второе, система MMDS по сравнению с кабельной сетью более компактна и мобильна, не требует содержания большого штата сотрудников для эксплуатации и ремонта сети.

Использование систем MMDS в многоканальных системах наземного телевидения имеет ряд преимуществ по сравнению с обычными системами наземного телевещания:

Возможность передачи до 25 телевизионных программ, в зависимости от стандарта при аналоговом сигнале и в 4-6 раз больше при модуляции цифровыми сигналами стандарта MPEG-2.

Телевещание ведется на экологически безопасном уровне, суммарная мощность передатчика составляет в основном 1-10 Вт. (Для справки: в применяемых системах ТВ-вещания используются передатчики мощностью в метровом диапазоне до 50 кВт, в дециметровом - до 10 кВт).

Использование компактной антенны с линейными размерами 15-25 см.

Высокое качество сигналов из-за сравнительно низкого уровня помех в выделенных для этих систем диапазонах частот (2,5-2,7 ГГц).

Устранение так называемых "зон теней" в городах с многоэтажной застройкой посредством ретрансляторов.

Снижение эксплуатационных расходов благодаря отсутствию протяженных магистральных и субмагистральных линий.

Высокая устойчивость к различного рода реконструкциям, и стихийным бедствиям (пожар, землетрясение, техногенные чрезвычайные происшествия).

Трафик Интернет несимметричен: интенсивность информации в прямом канале в 10-20 раз выше интенсивности передачи запросов. Поэтому в обратном канале используются более простые схемы модуляции, позволяющие достигать скорости до 25 Мбит/сек в полосе 8 МГц.

Комплект оборудования системы MMDS включает следующие компоненты (Рисунок 4.1):

Модуляторы;

Входная приёмная система;

Цифро/аналоговые передатчики (или один групповой на N каналов);

Цифро/аналоговый сумматор каналов (ВЧ-смеситель, комбайнер);

Волновод и коаксиальный кабель.

Антенны;

Широкополосные ретрансляторы (при необходимости);

Система управления;

Автоматическая или ручная система резервирования.

Рисунок 4.1 - Телерадиовещание на базе системы MMDS

Модуляторы предназначены для переноса телевизионного сигнала на высокочастотный диапазон (2,5 ГГц). В настоящее время в наземном телевидении для передачи изображения используются аналоговые сигналы с амплитудной модуляцией, а для передачи сигналов звукового сопровождения применяется частотная модуляция.

Входная приёмная система предназначена для приёма на базовой станции входящих сигналов аудио, видео и данных.

В практике проектирования и монтажа систем MMDS используются два варианта построения структурных схем:

­ одноканальный,

­ многоканальный.

В одноканальном варианте для передачи N-телевизионных программ применяется N-передающих устройств, включающих модулятор и собственно передатчик, а суммирование мощности разных передатчиков производится в антенне (см. Рисунок 4.2).

Рисунок 4.2 - Структура MMDS при одноканальных передатчиках

В многоканальном варианте передаваемые N-телевизионных программ сначала поступают на свои модуляторы, далее из них формируется групповой сигнал, который модулирует широкополосный передатчик, работающий на общую антенну (см. Рисунок 4.3).

Рисунок 4.3 - Структура MMDS при многоканальном передатчике

В полосе 2500..2700 МГц может быть размещен 31 канал аналогового телевидения стандарта NTSC (полоса канала 6 МГц) и 24 канала стандарта PAL и SECAM (полоса 8 МГц).

В одноканальном варианте вся мощность излучается в данном канале, а в многоканальном варианте - уменьшается при 8 каналах примерно в 50 раз, т.е. мощность в каждом канале падает примерно в 2N раз.

При передаче по системе ТВ-сигналов радиоисточником для передачи их потребителям служит цифровая головная станция. Видеосигналы от спутника, местных телевизионных станций или видеомагнитофонов кодируются (кодеры MPEG) и мультиплексируются в транспортные потоки, включающие сигналы от 4-х до 10-ти индивидуальных видеосерверов.

Многоканальные или групповые передатчики целесообразно использовать в небольших городах и поселках городского типа, где радиус зоны покрытия не превышает 6 км.

Широкополосный передатчик позволяет одновременно усиливать и вещать 24 телевизионный каналов. В этом ряду передатчиков имеются модели с выходной мощностью от 50 до 1300 Вт.

При практически равных отношениях сигнал/шум (52-55 дБ) у широкополосного передатчика из-за деления мощности на число каналов зона вещания будет меньше, чем у одноканального. Однако, для небольших городов и поселков это более эффективное по стоимости решение. Широкополосный передатчик можно использовать как на головной MMDS станции, так и в качестве широкополосного ретранслятора для увеличения зоны вещания и, соответственно, числа абонентов.

Сумматор каналов (ВЧ-смеситель, комбайнер) работает со смежными или несмежными цифровыми и аналоговыми приложениями, не возбуждая перекрёстные резонансы, представляет из себя сварную алюминиевую конструкцию, отличающуюся высококачественными соединениями, малым уровнем затухания. Смеситель фильтрует и суммирует MMDS-каналы через широкополосный направленный фильтр в общий волновод. Он имеет меньшие входные потери в сравнении с системой, использующей раздельную спектральную фильтрацию и суммирование.

Комплект оборудования системы MMDS включает следующие компоненты:

· модуляторы;

· входную приёмную систему;

· цифро/аналоговые передатчики (или один групповой на N каналов);

· цифро/аналоговый сумматор каналов;

· систему сетевого управления;

· автоматическую или ручную систему резервирования;

· широкополосные ретрансляторы (при необходимости);

· антенны;

· волновод и коаксиальный кабель.

Модуляторы

В странах СНГ в настоящее время в наземном телевидении для передачи изображения используются аналоговые сигналы АМ, а для передачи сигналов звукового сопровождения применяется ЧМ. При этом модуляторы в системах MMDS ничем не отличаются от модуляторов передатчиков метрового и нижней части (от 300 до 860 МГц) дециметрового диапазона. Предлагаемые компанией ADC NTSC/PAL-модуляторы серии 5013 идеальны для использования с широкополосными MMDS передатчиками. Модуляторы полностью перестраиваемые - с выходной частотой от 138 до 408 МГц. Высокоуровневым смешиванием и многоуровневой фильтрацией достигается низкое значение внеполосных помех.

Рис.2

Внедрение в наземном телевещании цифровых методов передачи, требует замены аналоговых модуляторов на цифровые. Кроме того, потребуется модернизация бытовых телевизионных приёмников.

Передатчики

В практике проектирования и монтажа систем MMDS используются два варианта построения структурных схем - одноканальный и многоканальный. Таким образом, передатчики могут быть групповыми (многоканальными) и одноканальными, и предназначаться для передачи как аналоговых, так и цифровых сигналов. Кроме того, передатчики могут быть рассчитаны для работы в помещениях и вне помещения вблизи антенны. Вариант размещения передатчика около антенны позволяет практически исключить потери в фидерных линиях, но при значительных колебаниях температуры и влажности резко возрастают требования к надежности работы. Естественно, что усложняется и эксплуатационное обслуживание.

Передатчики совместимы с любыми модуляторами, работающими в диапазоне 138..408 МГц. Блочная конструкция позволяет унифицировать разные модели, предусмотрена встроенная система дистанционной диагностики, а также имеется защита от перенапряжений и коротких замыканий.

При неисправности основного передатчика система автоматического резервирования отключает неисправный передатчик, перестраивает резервный передатчик на заданную частоту, обеспечивая при этом коммутацию на него входных и выходных сигналов. Блок памяти системы резервирования фиксирует время и причину неисправности и высылает оператору системы сообщение о вводе резервного передатчика в действие.

Рис.3

В одноканальном варианте для передачи N-телевизионных программ применяется N-передающих устройств, включающих модулятор и собственно передатчик, а суммирование мощности разных передатчиков производится в антенне (см.рис.3). В многоканальном варианте передаваемые N-телевизионных программ сначала поступают на свои модуляторы, далее из них формируется групповой сигнал, который модулирует широкополосный передатчик, работающий на общую антенну (см.рис.4). В полосе 2500..2700 МГц может быть размещен 31 канал аналогового телевидения стандарта NTSC (полоса канала 6 МГц) и 24 канала стандарта PAL и SECAM (полоса 8 МГц).

Рис.4.

В одноканальном варианте вся мощность излучается в данном канале, а в многоканальном варианте - уменьшается при 8 каналах примерно в 50 раз, т.е. мощность в каждом канале падает примерно в 2N раз.

При передаче по системе ТВ-сигналов радиоисточником для передачи их потребителям служит цифровая головная станция. Видеосигналы от спутника, местных телевизионных станций или видеомагнитофонов кодируются (кодеры MPEG) и мультиплексируются в транспортные потоки, включающие сигналы от 4-х до 10-ти индивидуальных видеосерверов.

Многоканальные или групповые передатчики целесообразно использовать в небольших городах и поселках городского типа, где радиус зоны покрытия не превышает 6 км.

Одноканальные передатчики серии 5720 позволяют передавать как аналоговые телевизионные сигналы (PAL, NTSC), так и цифровые (QAM, QPSK). Как для аналогового, так и для цифрового вещания имеются цепи коррекции частотной характеристики и системы автоматического регулирования уровня сигнала (АРУ).

Выходная мощность передатчиков этого модельного ряда находится в диапазоне 2,5 - 100 Вт - для модулированного цифрового сигнала и 10 - 280 Вт - для аналогового. Модульное исполнение передатчиков упрощает их установку, эксплуатацию и замену. Автоматическое переключение на резервные модули позволяет не прерывать вещание в случае сбоев. Передатчики 5720 имеют встроенные модуляторы вещательного качества для телевизионных сигналов NTSC, PAL. Это значительно экономит стоечное пространство и позволяет разместить систему MMDS на 31 канал в 4-ех стойках (см.рис.2)

Широкополосный передатчик серии ITS-6450B позволяет одновременно усиливать и вещать 24 телевизионный каналов. В этом ряду передатчиков имеются модели с выходной мощностью от 50 до 1300 Вт. При практически равных отношениях сигнал/шум (52-55 дБ) у широкополосного передатчика из-за деления мощности на число каналов зона вещания будет меньше, чем у одноканального. Однако, для небольших городов и поселков это более эффективное по стоимости решение.

Рис. 6

Широкополосный передатчик можно использовать как на головной MMDS станции, так и в качестве широкополосного ретранслятора для увеличения зоны вещания и, соответственно, числа абонентов. Передатчик ITS-6450B принимает на входе VHF/UHF сигналы, поднимает их вверх по частоте и выравнивает уровень выходного сигнала. Использование коррекции возмущений позволяет уменьшить потребляемую мощность и интерференционные искажения.

ВЧ-смеситель каналов ITS-8770 - сумматор MMDS-каналов, который работает со смежными или несмежными цифровыми и аналоговыми приложениями, не возбуждая перекрёстные резонансы, представляет из себя сварную алюминиевую конструкцию, отличающуюся высококачественными соединениями, малым уровнем затухания. Его компактный дизайн позволяет монтировать до 8 сумматоров на стойку передатчика. В зависимости от потребностей конкретной системы сумматор может устанавливаться как вертикально, так и горизонтально Данный смеситель фильтрует и суммирует MMDS-каналы через широкополосный направленный фильтр в общий волновод. Он имеет меньшие входные потери в сравнении с системой, использующей раздельную спектральную фильтрацию и суммирование.

Рис 7.

Передающая антенна

Передающая антенна диапазона 2,5 ГГц представляет собой вертикальную фазированную антенную решетку (ФАР), покрытую радиопрозрачным кожухом. Чем больше коэффициент усиления антенны, тем больше её размеры и, соответственно, стоимость. Как правило, применяются антенны с круговой 360° (в горизонтальной плоскости) ДН. Достаточно распространенными являются ещё два типа передающих антенн: односекторные (кардиоидные) 180° и 120°; двухсекторные 120 (в двух противоположных направлениях, в каждом по 60°). Усиление антенны достигается сужением ДН в вертикальной плоскости. Иногда применение всенаправленной антенны нецелесообразно - например, в приморских городах, которые обычно занимают узкую полосу вдоль берега. В таких случаях целесообразно применение одной или нескольких направленных антенн, для создания ДН заданной формы.

Элементы волноводного тракта

На частотах 2,5 - 2,7 ГГЦ затухание сигнала в волноводном тракте значительно, поэтому, чтобы подвести мощность от передатчика к антенне с минимальными потерями, приходится применять специальные коаксиальные фидеры с воздушным диэлектриком, а при большой длине тракта - жесткие волноводы. Для электрического и механического соединения таких линий с антенной и передатчиком используются специальные разъёмы и переходники. При использовании в качестве фидерной линии коаксиального кабеля радиус зоны покрытия уменьшается в 1,7..1,8 раза за счёт увеличения потерь в кабеле по сравнению с волноводом.

Ретрансляторы

При разноэтажной городской застройке, наличии экранирующих препятствий (высот, технических сооружений и т.п.) или сложного рельефа местности для исключения возникающих при этом "мертвых зон", в которых прямая видимость между антенной базовой станции и антеннами абонентских терминалов не обеспечивается, используются ретрансляторы. (см.Рис.10) Ретранслятор - это чаще необслуживаемый приемо-передающий комплекс, состоящий из приемных и передающих антенн, широкополосных усилителей с фильтрующими блоками и фидерных линий.

Рис.10

Сигнал излучается ретранслятором на той же частоте, на которой и принимается. Чтобы исключить помехи абонентам, находящимся в зоне обслуживания ретранслятора и основного передатчика, передача с ретранслятора осуществляется в другой поляризации либо выбирается соответствующая конфигурация ДН приёмной и передающей антенн ретранслятора.

Передатчик и приемник ретранслятора размещаются вблизи соответствующих антенн, имеют герметичный корпус и систему терморегулирования, которые надежно защищают их от влияния погодных условий. Ретранслятор 605C (booster) - используется для расширения зоны приема, либо для ретрансляции основного сигнала в область радиотени. Система АРУ ретранслятора обеспечивает постоянный уровень выходного сигнала при разности принимаемых сигналов до 30 дБ. Ретранслятор может размещаться во всепогодном защищенном корпусе, обеспечивающем необходимый влажностный и температурный режим (см.Рис.12).

Ретрансляторы 6479А серии - монтируемые в стойку широкополосные усилители, которые обеспечивают мультиканальную ретрансляцию сигналов в диапазоне 2076-2686 МГц. Возможен выбор из семи модулей, благодаря чему обеспечивается от 20 до 1300 Вт пиковой мощности.

Входная MMDS/MDS приёмная система

Входная MMDS/MDS приёмная система предназначена для приёма на базовой станции (BS) входящих сигналов высокоскоростных приложений аудио, видео и данных. Приёмная система содержит приёмник, прецизионный частотный опорный генератор и малошумящий усилитель.

Система управления SCADA

Система SCADA (ITS-5001) - микропроцессорная система управления и мониторинга, позволяющая оператору MMDS в режиме реального времени осуществлять контроль и управление приёмо-передающим оборудованием и системой автоматического резервирования с одного рабочего места - персонального компьютера, который может располагаться как непосредственно вблизи оборудования, так и на любом удалении от него. GUI (GUI - графический интерфейс пользователя), работающий под NT и UNIX, позволяет настроить контроль системы в терминах рабочих коридоров и пороговых значений. Управление осуществляется по протоколу SNMP. SCADA-контролер смонтирован в стойку и имеет простой в использовании интерфейс. Контролер соединён с главным передатчиком резервным оборудованием и с интерфейсным оборудованием узла через сеть, построенную на RS-485. Интерфейс узла имеет цифровой и аналоговый входы для мониторинга параметров, таких как переменное напряжение, температура, и обеспечение безопасности. Структурная схема системы сетевого управления SCADA приведена на Рис.13

Рис.13

Система резервирования

Автоматическая система резервирования разработана для работы с частотно перестраиваемым передатчиком и бустером и способна автоматически или в ручном режиме резервировать любой канал.

На Рис.14 Приведен общий вид Автоматической MMDS системы резервирования компании ADC серии 5065. Для которой в частности характерно:

· автоматическое или ручное резервирование до 31 канала;

· программно управляемый приоритет каналов;

· масштабируемый коэффициент резервирования от 1:1 до 31:1;

· возможность использования SCADA;

Приёмные антенны и конвертеры

У абонента устанавливается антенна, монтируемая на стене здания, малошумящий конвертер и стандартный ресивер. Антенны, в зависимости от вида ДН, подразделяются на три типа: всенаправленные, секторные и направленные.

Всенаправленные антенны ("omni") - имеют круговую диаграмму направленности в горизонтальной плоскости, вертикальную поляризацию и коэффициент усиления от 3 до 12 дБ. Ширина диаграммы направленности в вертикальной плоскости связана с коэффициентом усиления антенны и изменяется от 60° - при коэффициенте усиления 3 дБ до 7° - при усилении 12 дБ. Всенаправленные антенны используются для создания беспроводных точек доступа при произвольном расположении абонентов.

Секторные антенны имеют ширину диаграммы направленности в горизонтальной плоскости от 35° до 180° и используются для создания секторированных точек доступа, обеспечивающих пространственное разделение абонентов. Такое построение антенной системы точки доступа позволяет повысить ее пропускную способность за счет подключения отдельных устройств к разным антеннам, а также более рационально использовать имеющийся частотно-энергетический ресурс системы.

Направленные антенны применяются для обеспечения максимальной дальности радиолинии, а также для связи беспроводных абонентов с головной станцией MMDS-системы. Коэффициент усиления и, соответственно, тип направленной антенны, выбираются исходя из необходимости обеспечения требуемых энергетических параметров радиолинии.

Приёмная антенна и конвертор, как правило, конструктивно выполнены, как единое изделие (см.Рис.15). Для приёма в пределах планируемой зоны обслуживания обычно достаточно небольших антенн типа "волновой канал" с усилением 18дБ. Для расширения зоны обслуживания может применятся несколько типов приёмных антенн: волновой канал с конструктивно встроенным конвертором, параболические приёмные антенны с коэффициентом усиления 21, 24, и 28 дБ и квазилогопериодические антенны.

Антенны имеют небольшие размеры и надёжную, механически прочную конструкцию, во всех типах антенн конструктивно установлен малошумящий понижающий конвертор (в диапазон 50 - 860 МГц). Все антенны предназначены для наружной установки, имеют всепогодное исполнение. Непосредственное размещение конвертора рядом с антенной позволяет уменьшить потери в кабеле, которые могут быть наиболее существенными на СВЧ частотах. Понижающий конвертер переносит принятый групповой сигнал из диапазона 2,5 ГГц в требуемый для приёма телевизионного приёмника диапазон метровых или дециметровых волн. Так как при передаче применяется амплитудная модуляция, принятая в эфирном телевидении, на выходе приемного конвертера выделяются сигналы телевизионных программ в обычном виде. Частота гетеродина конвертора определяется заказчиком и обеспечивает конвертирование телевизионных каналов в один из диапазонов 222 - 408 МГц (МВ - каналы) или 662 - 848 МГц (ДМВ). Выход конвертера можно подключить непосредственно к телевизору абонента, к домовой распределительной сети (при многоэтажной застройке) или ко входу головной станции локальной кабельной сети (при сложной разноэтажной застройке, если установить приемную антенну на каждый дом невозможно).

Пример системы беспроводного широкополосного доступа фирмы "ADC Telecommunications" Axity™

Система Axity™ представляет собой MMDS-станцию местного обслуживания, предназначенная для организации двунаправленных распределительных сетей, которая может использоваться для передачи данных телефонии и любых IP-приложений с помощью радиосвязи в условиях прямой видимости.

MMDS Axity™ работает в диапазоне 2,5..2,7 ГГц, что снижает влияние погодных условий и местной растительности на распространение радиосигнала. Сеть радиодоступа образуют одна базовая станция (BS) и терминальные станции пользователя (CPE) (антенна, блок приёмопередатчика, сетевой терминал). BS поддерживает двухстороннюю связь более чем с 8000 абонентами, осуществляя приём и передачу входящих и исходящих сигналов в режиме "точка - много точек" (point-to-multipoint) к конечному пользователю радиотерминала и от него, что дает возможность корпорациям объединять в единую сеть все свои звенья, находящиеся на расстоянии 40 км, в пределах досягаемости сигнала.

Axity™ располагает мощными механизмами распределения полосы пропускания. Наличие в системе управления функции QoS позволяет гибко устанавливать уровни обслуживания в зависимости от потребностей клиента и загрузки сети, определяя минимальную гарантированную полосу пропускания для каждого пользователя общего ресурса.

Аппаратура станции включает передатчики для прямого канала, приёмники обратного канала, автоматическую систему мониторинга и управления, эталонный генератор. Широкополосная система MMDS Axity™ является многоканальной, с числом каналов от 1 до 13 в направлении на абонента и от 1 до 28 в направлении от абонента к базовой станции. Используемые в системе канальные передатчики мощностью от 15 до 200 Вт позволяют охватить территорию радиусом более 35 км. Приём сигналов обратного направления реализуется с помощью секторных антенн. Система позволяет обслуживать до 18 секторов, причём в чётных и нечётных секторах каналы могут формироваться на одной и той же частоте.

Рис.16.

Для организации условного доступа сигналы могут быть закодированы. Модуляторы станции поддерживают - 16, 64 и 256-QAM, причем технологии решетчатого кодирования и кодирования кодом Рида-Соломона существенно снижает действие помех, поражающих сигнал при передаче. Также может применяться модуляция QPSK, которая как правило, используется при передаче исходящего трафика от абонента к базовой станции.

Цифровые модулированные сигналы могут быть переданы абоненту непосредственно от головной станции при использовании круговых или секторных (направленных) передающих антенн. В случае, когда необходимо передать сигнал на расстояние большому количеству абонентов или в "мёртвые зоны", применяется система ретрансляции сигналов с использованием передатчиков или, как видно из рис.16, маломощных необслуживаемых ретрансляторов (бустеров). Наружные передатчики и ретрансляторы, устанавливаемые на крышах зданий или на вышках, весьма устойчивы к воздействию окружающей среды и находят самое широкое практическое применение. Блоки передатчиков и ретрансляторов могут быть оборудованы встроенным микропроцессором для дистанционного мониторинга, осуществляемого из операторской. Возможна организация их резервирования. При использовании архитектуры Суперсоты для покрытия одного города будет достаточно одной базовой станции. Сама базовая станция (BS) имеет антенну с круговой диаграммой направленности. Мощность передатчика BS может достигать 100 Вт.

В состав головной (базовой) станции входят:

· антенна с круговой диаграммой направленности;

· передатчик серии 5720 с автоматическим резервированием и сетевым управлением по протоколу SNMP;

· система подключения беспроводных модемов (WMTS);

· MMDS-приемник;

· малошумящий генератор для цифровых устройств;

· сумматор смежных и несмежных каналов и другие блоки.

Базовая станция Axity™ имеет интерфейс с внешним миром типа 10/100Base-T (Fast Ethernet).

Система подключения беспроводных модемов (WMTS), изображённая на Рис.17, допускает установку до 6 универсальных съёмных модулей, что позволяет, помимо повышения ремонтопригодности, в зависимости от потребностей клиентов и поддержания необходимого качества и набора предоставляемых услуг по передачи данных и голоса, задействовать, соответственно, необходимое количество модулей. Помимо динамического распределения ширины полосы (ширина нисходящего канала составляет 6 МГц, а ширина восходящего канала может составлять 200 кГц, 400 кГц, 800 кГц, 1,6 МГц), система автоматически осуществляет выбор несущей частоты и режима модуляции (64-QAM, 16-QAM, QPSK). В системе применяется резервирование, позволяющее проведение "горячей замены", а также используется сетевой протокол управления SNMP.

Рис.17.

Абонентская станция состоит из следующих основных устройств:

· направленная приёмопередающая антенна, характеризующаяся узконаправленной игольчатой ДН (3..6°) и обеспечивающая усиление радиосигналов и направленность радиосвязи;

На Рис.18 приведён общий вид приёмопередающей абонентской антенны компании CALAMP которая применяется в системе MMDS Axity™.

Рис.18.

· блок приемопередатчика, работающий в заданном диапазоне частот с выходной мощностью 0,1..1 Вт (250 мВт достаточно для работы на 30 км), который для уменьшения потерь чаще всего размещается в непосредственной близости от абонентской антенны, например, на её несущей стойке.

· сетевой терминал, состоящий из беспроводного модема для передачи данных (WMU) (см. Рис.19) и пользовательских интерфейсов, дающих абоненту доступ к полному набору интегрированных качественных услуг как на частотах, характерных для MMDS-технологии, так и на 3,5 ГГц. Беспроводный модем функционирует на основе сетевого протокола управления SNMP и обеспечивает пиковую пропускную способность: до 10Мбит/с - в нисходящем канале и 1,8Мбит/с - в восходящем. Беспроводный модем, устанавливаемый у абонента, снабжен интерфейсом 10BaseT Ethernet (10 Мбит/с) для подключения к компьютеру или локальной сети. Для организации обратного канала используется обратный MMDS-канал с модуляцией QPSK. Обратный канал имеет более низкую (по сравнению с прямым каналом) пропускную способность, но зато обеспечивает большую дальность при меньшей мощности передатчика. В этом случае на узле распределения устанавливается приемник и QPSK-демодулятор. Увеличение числа пользователей возможно за счет деления обслуживаемой зоны на сектора. Стандартные варианты конфигурации сети предусматривают применение антенн с шестью (до 16 200 абонентов), двенадцатью (32 400) или восемнадцатью (до 48 600 абонентов) секторами, в каждом из которых используется один из двух объединенных подканалов (по 6 МГц). Axity беспроводный модем характеризуется высокой оперативностью установки и настройки, малым энергопотреблением и предоставляет все необходимые параметры для надёжной работы с широкополосным беспроводным оборудованием, обеспечивая пакетную передачу данных с высокой пропускной способностью к конечным пользователям.

Рис.19.

Вместе с базовой станцией и абонентским терминалом, важнейшей функциональной частью системы MMDS является система сетевого управления SCADA, функциональная схема которой приведена выше, на Рис.13.

Возможности

Таким образом, технические характеристики системы следующие:

· рабочее расстояние в пределах досягаемости сигнала - составляет порядка 35 км;

· один концентратор способен поддерживать двухстороннюю связь с 8 тыс. абонентами;

· пропускная способность достигает 10 Мбит/с;

· возможна передача не только данных, но и голоса;

· рабочий диапазон: 2,5 - 2,7 ГГц;

· система позволяет создавать беспроводный абонентский доступ; коммутацию голоса, данных и смешанный трафик (голос/данные); виртуальные выделенные линии (T1/E1 или Nх64 Кбит/с); IP/Ethernet; полосу пропускания по требованию;

· возможна небольшая переконфигурация и увеличение сети;

· высокое качество и скорость связи, сопоставимые с волоконно-оптическими системами.

Система Axity? способна предложить пользователям широкий набор современных высокопроизводительных услуг связи:

· услуги пакетной передачи данных. Система Axity? имеет возможность передавать большие объемы пакетного трафика с высокой скоростью. Встроенные технологии TDMA в сочетании с динамическим перераспределением радиоресурсов позволяют передавать больше пакетов в доступном диапазоне частот. Каждый абонент пользуется полосой пропускания только тогда, когда она ему необходима. При этом пиковые скорости передачи пакетов могут достигать 1,8 Мбит/с - на восходящих каналах и до 10 Мбит/с - на нисходящих. Типовые услуги: Интернет, Интранет, соединения LAN-to-LAN, VPN, VLAN;

· высокопроизводительный интерфейс радиосвязи, характеризующийся мощным механизмом динамического перераспределения полосы пропускания, основанным на сочетании методов опроса (polling), соперничества (contention) и вложения (piggybacking). В системе используется эффективная упреждающая коррекция ошибок в канале, а также код Рида-Соломона. Несмотря на то, что система Axity? представляет массу разнообразных возможностей, она довольно проста в настройке и позволяет без особых затруднений вносить изменения в конфигурацию сети за счёт наличия удобных средств управления системой, основанных на протоколе SNMP. С точки зрения оператора, мы утверждаем, что режим передачи "узел - множество узлов" является несложным и экономичным при развёртывании сети. Модульная конструкция системы MMDS обеспечивает её значительное наращивание, что позволит нам быстро произвести запуск системы, продолжая её расширение и увеличивая сервис клиентов.