Надежная работа на открытых пространствах.

В настоящее время более 40 стран мира используют системы мобильной связи стандартов NMT-450 и NMT-900, работающие в диапазоне частот 450 и 900 МГц, соответственно.

Диапазон рабочих частот

Рабочие частоты находятся в двух полосах: 453-457,5 МГц и 463-467,5 МГц, которые используются для радиосвязи между подвижной и базовой станциями и между базовой и подвижной станциями, соответственно.

Дуплексный разнос каналов приема и передачи в стандарте NMT 450 равен 10 МГц. Частотный разнос соседних каналов равен 25 (20) кГц.

Так как общее число радиочастот, имеющихся в наличии в системе, ограничено, то для того, чтобы увеличить емкость системы связи предусматривается формирование малых зон связи ("малые ячейки"). Однако, как следствие, увеличивается вероятность достижения границы зоны обслуживания базовой станции к другой, управляемой тем же радиотелефонным коммутатором. Более того, выходная мощность передатчиков всех подвижных станций автоматически уменьшается по команде радиотелефонного коммутатора, когда станция входит в зону "малой ячейки".

Та же процедура уменьшения мощности используется для того, чтобы уменьшить помехи в случае, когда подвижные станции находятся близко от базовых станций с обычными зонами обслуживания.

Осуществление соединения

Вызов всех типов подвижных станций посылается одновременно всеми базовыми станциями, расположенными в зоне связи, в которой предполагается работа подвижных станций. Когда подвижная станция приняла сигнал вызова, содержащий ее сигнал опознавания, она отвечает на вызов сигналом подтверждения на ответной частоте канала вызова, после чего MSC передает канал связи той базовой станции, в зоне которой ответила на вызов подвижная станция, Подвиж станция принимает номер нужного канала и подключает к нему предоставленный ей канал связи Весь обмен сигналами между MSC и подвижной станцией осуществляется по каналам ев? Канал вызова, на котором продолжают работать на прием все остальные подвижные станции, тов к немедленной передаче следующего вызова. Вызов с подвижной станции Когда подвижный абонент дает вызов, подвижная станция автоматически находит и заним свободный канал, по которому передаются все служебные сигналы, и происходит разговор.

В настоящее время стандарт NMT-450 доработан и его характеристики доведены до стандарта NMT-900. Новая версия получила обозначение NMT-450J. Основные усовершенствовал включают в себя увеличенную производительность, качественную работу ручных телефонов и защиту доступа к сети связи с помощью системы идентификации абонента (Subscriber Identificati Security/SIS).

Идентификация абонента (абонентской станции) осуществляется по специальному клк (SAK), записанному в подвижную станцию. Этот же ключ содержится в регистре идентификац" установленном в центре коммутации. Процедура идентификации осуществляется при каждом новом звонке от подвижной станции.

Системы сотовой подвижной связи стандартов NMT-4501 и NMT-900 предоставляют абонентам широкий набор услуг. Кроме передачи речевых сообщений на местном, междугородном и международном уровнях, сети NMT позволяют отправить телефаксы и иметь доступ к различным базам данных, при этом скорость передачи данных не должна превышать 4,8 кбит/с.

Абонентам предоставляются следующие услуги: переадрсеация вызбва на другой номер, ограничение вызова, то есть продолжительности разговоров, конференц-связь трех абонентов, организация пользовательских групп с сокращенным набором номера и другие услуги. На базе стандартов NMT разработаны системы беспорводной связи для стационарных абонентов (WILL). Все абонентские устройства, включая телефаксы и модемы передачи данных, можно включить в систему этой радиотелефонной связи в качестве интерфейса пользователя. С точки зрения абонента этот вариант связи не отличается от проводной телефонной связи. Также и нумерация беспроводного абонентского телефона может не отличаться от нумерации проводной сети.

Широкополосная беспроводная связь уже давно рассматривается в качестве реальной альтернативы традиционным способам высокоскоростного абонентского доступа, в том числе и новым "проводным" технологиям, таким как DSL и кабельные модемы. Местные и многоканальные многоточечные распределительные системы LMDS и MMDS (которые называют также "сотовым телевидением" и "беспроводным КТВ"), первоначально предначавшиеся для трансляции телепрограмм в районах, не имеющих кабельной инфраструктуры, в последнее время все чаще используются для организации широкополосной беспроводной передачи данных на "последней миле". Радиус действия передатчиков MMDS, работающих в диапазоне 2,1 - 2,7 ГГц, может достигать 40-50 км, в то время как максимальная дальность передачи сигнала в системах LMDS, использующих значительно более высокие частоты в области 27-31 ГГц, составляет 2,5-3 км.

Массовому распространению этих систем до сих пор мешает отсутствие индустриальных стандартов и, как следствие, несовместимость продуктов разных производителей. Стандарты важны для беспроводной промышленности, потому что они позволяют производить элементную базу в больших объемах, что приводит к снижению стоимости конечеого оборудования, гарантировать совместимость (бесконфликтность устройств), и,тем самым, уменьшать инвестиционный риск для операторов. Без стандартов производители должны бы были делать все от "а до я", вплоть до ПО, что, естественно, сильно увеличило бы цену конечного продукта

В начале 2000 г. для изучения различных решений и выработки единых правил построения систем широкополосной беспроводной связи в IEEE был создан рабочий комитет 802.16. Первоначально он сосредоточился на вопросах стандартизации систем LMDS диапазона 28 - 30 ГГц, однако вскоре полномочия комитета были распространены на область частот от 2 до 66 ГГц и в его составе образовано несколько рабочих групп.

Группа 802.16.1 разрабатывает спецификации радиоинтерфейса для систем, использующих диапазон 10 - 66 ГГц. Рабочая группа 802.16.2 занимае-^я вопросами "сосуществования" сетей фиксированного широкополосного доступа в нелицензируемых диапазонах 5-6 ГГц (в частности, с беспроводными ЛС на базе стандарта 802.11а). Наконец, группа 802.11.3 готовит спецификации радиоинтерфейса для лицензируемых систем диапазона 2-11 ГГц. Главной целью создания этой группы стало содействие ускоренному развертыванию систем MMDS путем предоставления производителям возможности создавать совместимые продукты на основе единого стандарта. Стандарты разрабатываются на базе единой эталонной модели, объединяющей интерфейсы трех типов в тракте связи между абонентскими устройствами или сетями (например, ЛС или учрежденческими АТС) и транспортной сетью (ТфОП или Internet).

Первый радиоинтерфейс определяет взаимодействие абонентского приемо-передающего узла с базовой станцией, второй включает в себя два компонента, охватывающие обмен сигналами между радиоузлами и "находящимися за ними" сетями - абонентской и транспортной (в детальной проработке спецификаций этого интерфейса участвуют и другие комитеты IEEE).

Спецификации третьего, дополнительного, радиоинтерфейса определяют использование повторителей или отражателей для увеличения зоны охвата системы и обхода препятствий на пути распространения сигнала. 802.16 затрагивает 2 уровня эталонной модели OSI - физический и канальный.

Интерфейс - система унифицированных связей и сигналов, посредством которых устройства соединяются друг с другом. Канальный уровень

Канальный уровень (формально называемый информационно-канальным уровнем) обеспечивает надежный транзит данных через физический канал. Выполняя эту задачу, канальный уровень решает вопросы физической адресации (в противоположность сетевой или логической адресации), топологии сети, линейной дисциплины (каким образом конечной системе использовать сетевой канал), уведомления о неисправностях, упорядоченной доставки блоков данных и управления потоком информации. Физический уровень

Физический уровень определяет электротехнические, механические, процедурные и функциональные характеристики активации, поддержания и дезактивации физического канала между конечными системами. Спецификации физического уровня определяют такие характеристики, как уровни напряжений, синхронизацию изменения напряжений, скорость передачи физической информации, максимальные расстояния передачи информации, физические соединители и другие аналогичные характеристики

Уровень 1, физический

Физический уровень получает пакеты данных от вышележащего канального уровня и преобразует их в оптические или электрические сигналы, соответствующие 0 и 1 бинарного потока. Эти сигналы посылаются через среду передачи на приемный узел. На физическом уровне определяются механические и электрические/оптические свойства среды передачи. Сюда включаются:

• Тип кабелей и разъемов

• Разводку контактов в разъемах

• Схему кодирования сигналов для значений 0 и 1

Уровень 2, канальный

Канальный уровень обеспечивает создание, передачу и прием кадров данных. Этот уровень обслуживает запросы сетевого уровня и использует сервис физического уровня для приема и передачи пакетов. Спецификации IEEE 802.x делят канальный уровень на два подуровня: управление логическим каналом (LLC) и управление доступом к среде (MAC). LLC обеспечивает обслуживание сетевого уровня, а подуровень MAC регулирует доступ к разделяемой физической среде.

 

 

Некоммерческая организация WiMAX (World Interoperability for Microwave Access - взаимодействие оборудования сетевого доступа на сверхвысоких частотах во всем мире)

Образована с целью содействия разработке беспроводного оборудования доступа к широкополосным сетям на основе спецификации IEEE 802.16 для беспроводных зональных сетей, сертификации такого оборудования на совместимость и взаимодействие, а также ускорению его выхода на рынок. К WiMAX - присоединяются ведущие изготовители коммуникационных средств и компонентов. В настоящее время организация WiMAX объединяет такие компании, как Airspan Networks, Alvarion Ltd., Aperto Networks, EnseM61e Communications Inc., Fujitsu Microelectronics America, Intel Corporation, Nokia, OFDM Forum, Proxim Corporation и Wi-LAN Inc. Усилия участников группы сосредоточены на ускорении темпов выхода на рынок беспроводного широкополосного коммуникационного оборудования, отвечающего требованиям стандарта 802.16, разработанного Институтом инженеров по электротехнике и электронике (IEEE), с целью скорейшего развертывания широкополосных сетей во всем мире и, в частности, решения проблемы "последней мили".

Многие операторы и провайдеры могут быть незнакомы с деталями IEEE 802.16* стандарта, но эта беспроводная технология, собирается перевернуть индустрию широкополосного радиодоступа. 802.16 стандарт, "Воздушный интерфейс для фиксированных широкополосных беспроводных систем доступа", также известны как IEEE WirelessMAN* воздушный интерфейс. Эта технология разработана "от и до" для обеспечения беспроводного "последне-мильного" широкополосного доступа в условиях сетей городского масштаба (Metropolitan Area Network (MAN)), осуществляя работу, сравнимую с работой традиционного кабелея, цифровой абонентской линии, или Т1 предложения. Принципиальные преимущества систем, основанных на 802.16 множественны:

1. высокие скорости передачи данных, даже в областях, которые тяжелы для освоения проводной инфраструктурой;

2. дешевизна установки оборудования;

3. способность преодолеть физические ограничения, свойственные традиционной проводной инфраструктуре. Обеспечение проводного соединения к широкополосной сети в труднодоступной области через кабель или цифровую абонентскую линию может отнимать много времени, быть дорогим. К примеру, очень большое количество областей в США да и во всем мире, не имеет возможности доступа к широкополосным сетям. Беспроводная технология 802.16 обеспечивает гибкие, рентабельные, стандартизированные средства заполнения существующих промежутков в охвате широкополосной сети, и создании новых услуг широкополосной сети, не предполагаемых в "проводном" мире. Привлекая сотни инженеров от коммуникационной промышленности, IEEE установил иерархию дополнительных беспроводных стандартов (рис.1). Они включают:

- IEEE 802.15 для личной сети (Personal Area Network (PAN),

- IEEE 802.11 для локальной сети (Local Area Network (LAN),

- IEEE 802.16 для городской сети

- и предложенный IEEE 802.20 для "широкой" сети (Wide Area Network (WAN). Суть 802.20 - в обеспечении возможности высокоскоростного соединения к мобильному телефону, устройствам потребителя, которыми могут быть сотовые телефоны, PDAs или ноутбуки.

Каждый стандарт представляет собой оптимизированную технологию для своих задач и дополняет другие стандарты. Хороший пример - быстрое увеличение домашних и коммерческих беспроводных LAN и точек доступа, основанных на IEEE 802.11 стандарте. Это быстрое увеличение WLANs ведет к росту спроса на возможность широкополосного соединения с Интернетом, что и может обеспечить 802.16. Как видно из рисунка, IEEE 802.16 стандарт - один из множества взаимодействующих беспроводных стандартов, созданных IEEE.

И MAN

В январе 2003, IEEE одобрил 802.16а стандарт, который охватывает полосы частот между 2 ГГц и 11 ГГц. Этот стандарт является расширением IEEE 802.16, изданного в апреле 2002 и предназначенного для 10-66 ГГц.(Широкий диапазон частот, предусматриваемый стандартом 802.16, позволяет развертывать каналы передачи данных с высокой пропускной способностью с использованием передатчиков, устанавливаемых на мачтах сетей сотовой связи и высотных зданиях. Принимающее и передающее оборудование, работающее по этому стандарту, может находиться только в зоне прямой видимости.) 802.16а стандарт - оптимальная технология для "последне-мильных" применений, где часто присутствуют препятствия подобно деревьям и зданиям и где основные станции, возможно, должны быть скромно установлены на крышах домов или зданий, а не на башнях или в горах. Условие прямой видимости отсутствует.

При скорости передачи данных до 75 Mbps, отдельный "сектор" базовой станции - где сектор определен, как отдельный передающий/принимающий радиопару на базовую станцию - обеспечивает достаточную пропускную способность, чтобы одновременно поддержать свыше 60 корпоративных локальных сетей с подключением по типу Т1, наряду с сотнями домашних пользователей, подключенных по типу DSL, используя 20 МГЦ канал. На одной базовой станции может быть до 6 секторов. Для большей своей выгоды операторы и провайдеры должны осуществлять соединения как для богатых бизнес-клиентов, так и для большого количества обычных абонентов. 802.16а помогает выполнять это требование, поддерживая дифференцированные уровни сервиса, которые могут включить гарантируемые услуги Т1-уровня для бизнеса, или DSL-уровня для домашних потребителей.

Большой интерес представляет 802.1бе, в котором будет реализована мобильность беспроводных сетей. Как сообщают специалисты IEEE, вряд ли 802.1 бе станет стандартом, конкурентным сетям сотовой связи, тем более что такой цели и не преследуется - для мобильных пользователей, предпочитающих высокую скорость передачи и приема данных, разработаны услуги 3G. Стандарт 802.1бе будет рассчитан на медленно передвигающихся пользователей, которым хотелось бы оставаться на связи в пределах зоны действия офисного узла МАЫСтандарт 802.16а касается оборудования для диапазона 2-11 ГГц и закрепляет три режима его работы на физическом уровне ЭМВОС - без поднесущих и с применением ортогонального частотного уплотнения (OFDM) 256 или 2000 каналов. Одна из главных задач нового

 

 

стандарта - обеспечить работу оборудования без прямой видимости между антеннами базовой и абонентских станций. Первый режим вряд ли предоставит такую возможность, хотя представители компании Aperto утверждают, что в их оборудовании эта задача решена. Другое дело OFDM. Этот вид модуляции обеспечивает значительное снижение скорости передачи данных на каждой поднесущей и тем самым уменьшает уровень помех, возникающих в результате многолучевого распространения сигнала. В этом плане 2000 поднесущих, конечно, лучше, чем 256. Но их увеличение усложняет оборудование и, соответственно, увеличивает его цену. Поэтому эксперты полагают, что на первом этапе наибольшее распространение получит оборудование, работающее на 256 поднесущих. По-видимому, участники консорциума WiMAX Forum, созданного для продвижения нового стандарта, согласны с этим прогнозом, поскольку они уже разработали первый набор тестов будущего оборудования на соответствие спецификациям 802.16а с учетом именно 256 поднесущих.

IEEE 802.16 стандарт разработан для залицензированного и освобожденного лицензией спектра, чтобы легко планировать ячейки сети по всему миру.

Пока что претенденты на сертификаты WiMAX Forum будут работать в диапазонах частот 2,5; 3,5 и 5,8 ГГц.

Наиболее обычная конфигурация 802.16а состоит из основной станции, установленной на здании или башне, которая связывается с точкой, имеющей, в свою очередь, связь со станциями абонента, расположенными в домах или офисах. 802.16а подразумевает дальность связи до 30 миль (50км) с типичным радиусом ячейки 4-6 миль. Посредством 802.16а представляется возможным соединять 802.11 - беспроводные LAN и коммерческие точки доступа с Интернетом. Причем сделать это можно в местах, где традиционные проводные линии связи могут быть недоступными или затратными по времени.