С некоторых пор и российские операторы стали проявлять повышенный интерес к WLL - этому экономичному способу предоставления доступа в телефонную сеть.

И такой интерес - не дань моде. Действительно, кабельное хозяйство многих операторов физически изношенно, а их услуги не соответствуют современным требованиям ни по качеству, ни по номенклатуре. Для модернизации требуются значительные долгосрочные инвестиции, причем "узким местом" по-прежнему остается абонентская сеть - "последняя миля".

Например, МГТС ежегодно увеличивает номерную емкость сети в среднем на 60 тыс. номеров, что вдвое меньше реальной потребности. Прокладка кабеля осложняется отсутствием телефонной канализации, ее перегруженностью или недостаточно высоким качеством. По оценкам МГТС, для телефонизации нового района (с учетом строительства канализации, закупки и монтажа оборудования, дооборудования линий, обеспечивающих межузловые и межстанционные связи) требуются в лучшем случае два года при стоимости работ до 1,5 тыс. дол. на номер.

Многие аналитики считают, что стоимость инфраструктуры абонентской кабельной сети составляет не менее 30% от капитальных затрат оператора. Большая часть этих затрат приходится на строительство линейно-кабельных сооружений; ожидается, что со временем их стоимость будет только возрастать.

При использовании беспроводной технологии основные затраты приходятся на оборудование, цены на которое неуклонно падают. Уже сегодня в целом ряде случаев радиодоступ является выгодной альтернативой проводному решению.

Уменьшение капитальных затрат - не единственный аргумент в пользу построения абонентской сети на базе радиосредств. Радиодоступ дает возможность сократить сроки строительства абонентской сети, быстрее вводить ее в эксплуатацию, а значит, уменьшить сроки окупаемости. Технология абонентского радиодоступа позволяет минимизировать начальные инвестиции и наращивать емкость сети постепенно - за счет доходов, полученных от эксплуатации первоначально введенной емкости.

Система абонентского радиодоступа является гибким средством, благодаря которому оператор способен получать дополнительный доход. Такая система может использоваться для организации связи в течение определенного промежутка времени; ряд систем позволяет создавать сети с ограниченной мобильностью абонентов в рамках той же инфраструктуры и многое другое.

Существуют несколько типов систем абонентского радиодоступа, которые используют различные технологии и, соответственно, по-разному удовлетворяют потребности оператора в организации связи. Часть из них основывается на стандартах сотовой связи (AMPS, NMT, GSM, СDМА), другие построены на базе радиорелейных технологий (табл. 1). Указанные системы оптимизированы для покрытия больших территорий, а следовательно, являются наилучшим решением в случае невысокой плотности потенциальных абонентов.

Таблица 1. Сравнительная характеристика различных технологий радиодоступа
Показатель СТ-2 TANGARADECTCDMA IS-95D-AMPSMGW Hopping
Диапазон частот, Гц839-843М* 864-868М* 910-914М* 1,880--1,900М* 1,900--1,920М Tx: 869--894 М Rx: 824--849 МTx: 824--849 М Rx: 869--894 М 1,428--1,508 Г 1,850--1,930 Г 2,400--2,483 Г 3,420--3,500 Г
Шаг сетки частот, кГц100 1728 1250 30 1000
Способ разделения каналов: организация дуплекса тип модуляцииFDMA/TDD GFSKTDMA/TDD GMSKCDMA/FDD QPSKTDMA/FDD DQPSKFH-TDMA/TDD 3-L SR FSK
Число радиоканалов40101083280
Число телефонных каналов на один радиоканал11245 (61 QCELP)3 (10--15)8
Эффективность использования спектра0,67 бит/Гц; 10 кан./МГц0,72 бит/Гц; 6 кан./МГц0,98 пак./c; 9 кан./МГц1,62 бит/c; 50 кан./МГц0,87 бит/Гц; 8 кан./МГц
Интерференция с излучением от домашних и офисных радиотелефоновмаловероятнавероятнаотсутствуетотсутствует отсутствует
Выходная мощность, Вт: базовой станции абонентского терминала10 м 10 м250 м (10 м**) 250 м (10 м**)20 0,6--3 0,6300 м 300 м
Дальность связи (LOS), км12 (направленные антенны)0,2--10 (направленные антенны)50 32 15 (направленные антенны)
Распределение каналов по частотеДинамическое ДинамическоеФиксированноеФиксированноеДинамическое
Кодирование речиАДИКМ 32 кбит/сАДИКМ 32 кбит/сCELP 16 кбит/с QCELP 7,2 кбит/сVCELP 8 кбит/сАДИКМ 32 кбит/с ИКМ, BRA
Шифрование (наличие скремблера) +++ 
Максимальная скорость работы модема/факса по радиоканалу, кбит/с14,4 9,60,3--9,6 2,4 14,4
Задержка приема/передачи для TDD, мс2 10 80 40 2
ЭхоподавлениеНе требуетсяТребуетсяТребуетсяТребуетсяТребуется
ПРИМЕЧАНИЯ

* Оператору местной телефонной связи не требуется разрешения ГГСН на использование данного частотного диапазона, а также лицензии на радиотелефонную связь.

** Согласно приказу Министерства связи России упрощенные условия согласования с ГГСН действуют при выходной мощности радиопередатчиков до 10 мВт, что для стандарта DECT соответствует зоне радиоохвата до 200 м.

Мы остановимся на "классических" системах фиксированного абонентского радиодоступа. Наиболее известные из них представлены в табл. 2. На примере системы абонентского радиодоступа Tangara RD компании SAT (Франция) рассмотрим особенности архитектуры подобных систем и организации сетей доступа с их помощью.

Операторы испытывают наибольшие трудности с обеспечением телефонной связи в сельской местности и пригородах, где плотность абонентов обычно составляет 2-10 аб./км2. В этих случаях актуальны большой радиус действия системы в сочетании с возможностью организации небольших (до 500 абонентов) сетей. Система Tangara RD максимально адаптирована именно к такому применению и экономически выгодна уже при наличии 200-300 абонентов (см. рисунок).

(1x1)

Рисунок 1.

Общая топология сети беспроводного доступа на базе системы Tangara RD

Контроллер базовых станций BSC, управляющий базовыми станциями и абонентскими терминалами, обычно устанавливается в помещении АТС и подключается через различные типы интерфейсов - по двухпроводным аналоговым линиям либо по цифровым каналам Е1 (G.703). Контроллер обеспечивает централизованное управление сетью через систему IONOS. Один контроллер способен обслуживать до 512 абонентов при подключении к АТС. Для увеличения емкости системы радиодоступа возможно объединение нескольких контроллеров, при этом может использоваться общая система управления. К каждому BSC подключаются до 30 шестиканальных, 48 четырехканальных, 96 двухканальных базовых станций или любая их комбинация. К достоинствам системы следует отнести широкие возможности программирования контроллера, которые позволяют реализовать в системе "нестандартные" функции (так называемый режим "интерком", охранная сигнализация и т. д.).

Таблица 2. Сравнительная характеристика систем WLL
ПоказательTANGARA RD фирмы SAT (Франция)DRA 1900 фирмы ERICSSON (Швеция)DECTlink фирмы SIEMENS (Германия)MultiGain Wireless фирмы TADIRAN (Израиль)
Система и Центральный контроллер
Интерфейсы с ТфОПдвухпров. абонентские, CAS, R.2 MFC, R1/5 DTMF, V5.xдвухпров. с дополнительным мультиплексором, CAS, V5.1V5.1, двухпров. абонентские двухпров. абонентские с дополнительным мультиплексором, CAS, CCS, V.5.2
Максимальное число абонентов на 1 распределительный блок (на АТС) BSC без концентрации512450480360
Интерфейсы между BSC и BS1-3 медные пары, 1-3 U-интерфейса, Е1 (2 Мбит/с)Е1 (2 Мбит/с)(4-12)х32 кбит/сRPCU-RPU DSL-линия
Энергопотребление BSС, Вт400 225 400 650
Базовые станции (радиоблоки)
Наличие BS в исполнении для наружного монтажа++++
Эффективность использования радиоканалов базовой станции в зависимости от телефонной плотности (аб./км2) 2 + 10 10 + 500 Свыше 500 Высокая Высокая ВысокаяНизкая Низкая Высокая Высокая Высокая ВысокаяНизкая Средняя Высокая
Энергопотребление BS, Вт16-20 120 На радиоканал: 3,5-5,0 (для подогрева BS)2,5
Наличие дистанционного (фантомного) питания BS+ (дистанция более 10 км) + (RBC-RBS) + (дистанция более 4 км)
Наличие автономного питания BSВстроенный аккумулятор (4 ч автономной работы)Внешний источник автономного питанияПитание от RBCТолько дистанционное питание
Параметры абонентского модуля
Поддерживаемые RNT абонентские интерфейсы (типы оконечных устройств)двухпроводный аналоговый с поддержкой таксофонного интерфейса (работает с факсом, модемом, таксофоном)двухпроводный аналоговый (работает с факсом, модемом)двухпроводный аналоговый (работает с факсом, модемом)двухпроводный аналоговый (работает с факсом, модемом, таксофоном)
Энергопотребление RNT, Вт0,5 при ожидании, 2 при разговоре2.8 при ожидании, 3,5 при разговоре0,8 при ожидании, 3,5 при разговоре10
Наличие автономного питания RNTВстроенный аккумулятор (20 ч ожидания 4 ч разговора)Встроенный аккумулятор (8 ч ожидания, 1 ч разговора)Встроенный аккумулятор (8 ч ожидания)Встроенный аккумулятор (8 ч ожидания)
Емкость RNT, каналовДо 6 1До 4 До 4
Наличие мобильных абонентских терминалов+ (могут использоваться вместе со стационарными) + (в системе используются мобильные и стационарные терминалы) 
Примечания. BSC - центральный контроллер; BS - базовая станция; RNT - абонентский радиомодуль; RDU - распределительный радиоблок; RBC - контроллер базовой радиостанции; RBS - базовая станция; RPCU - блок контроля радиопорта; RPU - блок радиопорта; FAU - абонентский радиоблок.

Базовая станция обладает модульной структурой и обслуживает от двух до шести радиоканалов. В зависимости от абонентской нагрузки и допустимой вероятности потерь вызовов каждая базовая станция обеспечивает связь до 80 абонентов. Несколько базовых станций могут объединяться в многосекторную базовую станцию - с целью увеличения числа обслуживаемых абонентов и расширения зоны радиопокрытия.

Соединение контроллера с базовыми станциями осуществляется по медным линиям (по трем парам при диаметре жилы 0,9 мм - на расстоянии до 11 км) без применения дополнительного каналообразующего или линейного оборудования. При необходимости соединение можно организовывать через радиорелейные линии, спутниковые системы и цифровые транспортные сети. Благодаря малому энергопотреблению базовых станций возможно их дистанционное питание на больших расстояниях.

Абонентский терминал RNT представляет собой радиоблок небольшого размера, спроектированный специально для легкого настенного монтажа в помещениях абонентов или в кабинах таксофонов. К нему присоединяется компактная направленная или штыревая антенна. В зависимости от типов антенн и усилителей допустимое удаление RNT от базовой станции составляет 5-12 км в условиях прямой видимости.

Интерфейс RNT с телефонным аппаратом аналогичен абонентскому интерфейсу телефонной станции. К RNT могут подключаться телефонные аппараты любых конструкций, автоответчики, факсимильные аппараты, модемы и т. п. Интерфейс предусматривает трансляцию сигналов "переполюсовки" и 12/16-кГц метрических сигналов для таксофонов. Без нагрузки RNT потребляет 450 мВт, что допускает длительное использование режима автономной работы, а также применение экономичных солнечных батарей. По заказу блок RNT комплектуется встроенной батареей резервного питания, достаточной для поддержания работы блока в течение пяти часов непрерывного разговора.

Система Tangara RD позволяет пользоваться мобильными радиотрубками, поддерживающими стандарт СТ-2. Мобильные абоненты могут перемещаться в пределах одной базовой станции, а также (после перерегистрации) в зоне действия других базовых станций того же контроллера BSC. Использование в одной сети стационарных и мобильных терминалов резко расширяет возможности оператора по предоставлению абонентам дополнительных услуг.

Система централизованного сетевого управления обеспечивает контроль за всем оборудованием. С ее помощью выполняются дистанционное конфигурирование сети с центрального пункта, учет неисправностей, мониторинг ошибок в каналах связи, дистанционная загрузка программного обеспечения. Последнее особенно важно в сельской местности, где возможны частые перебои с энергообеспечением.

Оборудование рассчитано на эксплуатацию персоналом, не имеющим специальной подготовки по техническому обслуживанию радиосредств. Оно обеспечивает быстрое развертывание и расширение сети. Основываясь на опыте внедрения системы Tangara RD в разных странах мира, можно утверждать, что среднее время установки и пуска в эксплуатацию одной базовой станции (включая подъем мачты и укрепление антенны) составляет около 6 ч, а абонентского терминала - около 2 ч.

Остановимся на особенностях системы Tangara RD, отличающих ее от аналогичных систем абонентского радиодоступа (см. табл. 2). Другие системы работают в более высоком диапазоне частот, чем Tangara RD. Поскольку распространение радиоволн ухудшается с повышением частоты, для достижения той же дальности требуется значительно более высокая выходная мощность. Так как чувствительность приемников всех систем приблизительно одинакова и ограничена уровнем шумов в радиоканале, выходная мощность становится одним из определяющих факторов, влияющих на дальность связи.

В системах с дуплексной связью на одной частоте (Time Division Duplex) дальность связи принципиально ограничивается отношением величины защитного интервала (паузы между пакетами) к длине самого информационного пакета. Системам, в которых используется меньшая длина пакета, легче поддерживать защитный интервал, достаточный для обеспечения максимально возможной дальности. Реализация в технологии DECT многостанционного доступа с временным разделением каналов (TDMA) в сочетании с одночастотным дуплексом привела к необходимости увеличения длины информационных пакетов до 10 мс на 12 каналов, что, в свою очередь, осложняет достижение даже десятикилометровой дальности связи. В системе Tangara RD используются пакеты длительностью 2 мс на 1 канал; дальность - до 12 км. Для системы Multigain Wireless (Tadiran), использующей метод доступа FH-TDMA, данная проблема менее значима.

Интересно сравнить чувствительность систем к параметрам радиоканала. Tangara RD имеет более узкую полосу рабочего канала (100 кГц), чем системы, основанные на технологии DECT (1,7 МГц). Соответственно, она менее критична к неравномерности затухания в рабочей полосе частот.

Система Tangara RD может работать в трех диапазонах частот, в том числе в диапазоне 864,1-868,1 МГц, выделенном согласно приказу Минсвязи России # 18 от 24.02.96 г. для систем стандарта СТ-2. Поэтому регистрация оборудования радиодоступа, работающего в данном диапазоне, проходит по упрощенной процедуре. Домашние и офисные радиотелефоны, применяемые в России, как правило, не используют этот диапазон.

Другим приказом, # 128 от 13.11.96 г., определены аналогичные условия и для использования систем на базе станадарта DECT. Однако в настоящее время многие крупные производители начали поставку домашних радиотелефонов стандарта DECT. Кроме того, активно продвигаются на рынок УАТС с беспроводными абонентскими окончаниями этого стандарта. Соответственно, отведенная под DECT полоса частот (1880-1990 МГц) может неконтролируемо использоваться различными системами. Возможны трудности с применением стандарта в качестве технологии абонентского радиодоступа местной сети.

Как видно из табл. 2, система Tangara RD использует спектр эффективнее, чем другие системы, при невысокой плотности абонентов. Однако при больших телефонных плотностях (свыше 1000 аб./км2) предпочтительнее системы на базе стандарта DECT и система MultiGain Wireless. Их преимущество существенно в крупных городах европейского типа. Но в таких случаях лучше сравнивать эффективность решения беспроводного доступа и традиционного проводного решения. В условиях России плотность абонентов свыше 1000 аб./км2 сейчас представляется маловероятной.

Благодаря уменьшению выходной мощности передатчиков системы Tangara RD можно организовать удаленное питание базовых станций по электрическому кабелю, что особенно важно для территорий с нестабильным энергоснабжением, а также при необходимости быстрого развертывания системы. Уменьшение выходной мощности абонентских терминалов позволяет увеличить время автономной работы и обеспечить без дополнительных затрат соответствие нормативам бесперебойной работы, принятым для сети общего пользования. Кроме того, малая мощность радиопередатчиков способствует внедрению таких систем, поскольку многие потенциальные пользователи не уверены в безвредности радиотелефонов большой мощности.

В системе Tangara RD, как и в других системах, указанных в табл. 2, используется динамическое распределение каналов, что упрощает проектирование и наладку аппаратуры.

Во всех системах WLL применяется АДИКМ-кодирование в речевом канале. Это позволяет передавать речь с качеством, аналогичным качеству речи в проводных сетях, а также передавать данные на скорости до 14,4 кбит/с. Использвание метода TDMA в других системах дает возможность объединять таймслоты и передавать данные с более высокой скоростью. Tangara RD ориентирована в первую очередь на предоставление традиционных услуг телефонной связи. На рынке присутствует и существенно более эффективное специализированное оборудование, предназначенное для создания беспроводных сетей передачи данных.

На сегодняшний день Tangara RD особенно широко используется в странах, где кабельная сеть развита слабо или отсутствует вообще. Общее количество абонентов, подключенных с помощью системы Tangara RD, превысило 200 тыс. В России рассматриваются несколько десятков проектов внедрения системы Tangara RD. В частности, создается опытная зона в Московской области.

Одно из главных преимуществ системы - простота проектирования, установки и управления сетью. Отметим, что все вопросы проектирования, согласования и экспертизы проекта, строительно-монтажных работ и сдачи объекта в эксплуатацию решаются техническим центром компании SAT, организованным на базе НТЦ "Натекс".


Ольга Денисьева - к. т. н., доцент кафедры автоматической электросвязи МТУСИ. С ней можно связаться по телефону 325-0841.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями