Універсальна мультимедійна дистрибутивна система umds

1. Універсальна мультимедійна дистрибутивна система UMDS, що складається з центральної станції, що містить головну приймальнопередавальну станцію, до складу якої входить станція телевізійного мовлення, що включає перетворювач телевізійних сигналів, вхід якого є входом сигналу з інформаційних серверів, і кодер цифрового телевізійного сигналу, вхід якого є входом відеосигналу цифрового мовлення, виходи яких через модулятор цифрового каналу з'єднані через передавач цифрового мовлення і суматор з ненаправленою антеною, а також до складу телевізійної станції входять канальний конвертер, на вхід якого подається радіосигнал цифрового мовлення, а вихід підключений до другого входу передавача каналу цифрового мовлення, крім того, до складу центральної станції включена станція аналогового мовлення, що містить щонайменше один модулятор аналогового сигналу, вихід якого під ключений до входу передавача аналогового каналу, з'єднаного через суматор з ненаправленою антеною, а вхід підключений до виходу відеосигналу аналогового телебачення, разом з тим головна приймально-передавальна станція включає в себе перші модеми, які підключені до приймального тракту, який виконаний у вигляді першого понижувального перетворювача, вхід якого через перший дуплексер підключений до першої антени, і передавального тракту, який виконаний у вигляді першого підвищувального перетворювача, та безлічі абонентських станцій, кожна з яких містить антену, вхід якої через другий дуплексер підключений до другого підвищувального перетворювача та до другого понижувального перетворювача, які підключені до другого модема, яка відрізняється тим, що перші модеми на центральній станції виконані у вигляді блоків розширення, в кожному з яких об'єднані перші модулятори прямого і перші демодулятори зворотного каналів, а в кожній абонентській станції об'єднані другий модулятор прямого каналу і другий демодулятор зворотного каналу, які утворюють приймально-передавальний блок. 2. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що службовий канал, що служить для узгодження параметрів радіоканалу між центральною й абонентською станціями, організований тільки з використанням перших модемів на центральній станції і других модемів на абонентській станції і не задіює устаткування інформаційних серверів. Корисна модель відноситься до техніки зв'язку, що забезпечує передачу і прийом даних по каналах радіозв'язку, а більш конкретно, до мікрохвильових інтегрованих телерадіоінформаційних систем. В останні десятиріччя індустрія телекомунікацій в світі проходить етан бурхливого інтенсивного розвитку. Особливе значення, поряд з телебаченням має такий канал одержання інформації, як міжнародна комп'ютерна мережа Інтернет. Всі існуючі дотепер системи Інтернет-доступу, технології яких доповнюють одна одну, утворюють розгалужену різношвидкісну мережу. При цьому старі вузькосмугові технології, що використовують телефонну мережу загального користування і безпроводові технології IEEE 802.11х і Bluetooth (стандарт IEEE 802.15.1), усе частіше поступаються місцем новим технологіям понадширокосмугового доступу UWD (Ultra Wide Band) і системам широкосмугового безпроводового доступу, так названим багатокрапковим розподільним службам (Multipoint Distribution Service - MDS), у тому числі широкосмуговим системам широкосмугового радіодоступу, створюваним на базі мікрохвильових інтегрованих телерадіоінформаційних систем (МІТРІС) різної модифікації. со со ю о> 5319 Значний розмір зон обслуговування МІТРІС дозволяє ефективно обслуговувати просторово розподілених користувачів у радіусі 50-60км. Основними перевагами систем безпроводового доступу до комунікаційних і інформаційних служб у порівнянні з іншими системами доступу в Інтернет є: - висока швидкість розгортання системи; - велике охоплення користувачів з мінімальними витратами на комунікації; - можливість прийому абонентами інформаційних потоків зі швидкостями до 68Мбіт/с у прямому і 2Мбіт/с у зворотному каналах і вище; - простота інтеграції по радіоканалах із засобами безпроводового як наземного, так і супутникового зв'язку; - велика інформаційна ємність; - можливість поетапного нарощування кількості абонентів (Т.М. Наритник, В.П. Бабак, М.Ю. Ільченко, CO. Кравчук. Мікрохвильові технології в телекомунікаційних системах, Київ, "Техніка", 2000 р., с 167). Найбільш близька по технічній сутності до запропонованого технічного рішення є мікрохвильова інтегрована телерадіоінформаційна система МІДІС, що забезпечує передачу і прийом даних по каналах радіозв'язку. Відома система МІДІС складається з центральної станції, котра містить, щонайменше, один передавальний ствол аналогового мовлення, передавальний ствол цифрового мовлення, центр надання інформаційних послуг, щонайменше, один сервер доступу зворотного каналу, щонайменше, один приймальнопередавальний ствол, що включає в себе передавач прямого каналу, який через дуплексер підключений до ненаправленої антени, і головну приймальну станцію зворотного каналу, що включає в себе понижуючий конвертор зворотного каналу, вихід якого підключений до входу блоку поділу, що має від 1 до N виходів, що з'єднані з входами демодуляторів зворотного каналу, а абонентська станція містить антену, що через дуплексер з'єднана з передавачем зворотного каналу (підвищувальний конвертор), вхід якого з'єднаний з модулятором зворотного каналу і з понижуючим конвертором, вихід якого з'єднаний з демодулятором прямого каналу. Така конфігурація відомої системи вирішує проблеми надання абонентам цкї системи різного роду прикладних служб за допомогою використання радіоканалу. До недоліків відомої системи МІДІС можна віднести наступні: - передача даних службового радіоканалу за допомогою використання протоколів другого і третього рівня еталонної моделі взаємодії відкритих систем; - формування прямого і зворотного каналів виробляється з використанням різних технологій передачі даних; - відсутність можливості динамічної зміни швидкості передачі для окремих абонентів у випадку низького завантаження каналу з боку інших користувачів системи; - низька ефективність використання спектра частот. Усі ці фактори роблять систему МІДІС дорогою і досить складною в експлуатації. Задачею данної корисної моделі є створення на базі відомої системи МІДІС мережі висхідних і спадних каналів зв'язку, яка дає можливість забезпечити ефективний і дешевий доступ користувачів до інформаційних ресурсів з використанням однієї технології передачі даних у радіоканалі, що дозволить зробити систему більш дешевою, простою у використанні і підвищить ефективність використання радіочастотного ресурсу. Поставлена задача вирішується тим, що в універсальній мультимедійній дистрибутивній системі, що складається з центральної і щонайменше однієї абонентської станції причому центральна станція містить, щонайменше, один приймальнопередавальний ствол, що включає в себе передавач (підвищувальний перетворювач), вихід якого через дуплексер підключений до антени, і прийомний тракт (понижуючий перетворювач), вхід якого через дуплексер підключений до антени, а вихід підключений до блоку поділу, а абонентська станція містить антену, що через дуплексер з'єднана зпередавачем (підвищувальний перетворювач) і приймальним трактом (понижуючий перетворювач), відповідно до корисної моделі, до складу центральної станції додатково входить головна приймально-передавальна станція, що включає в себе, блок модемів, які працюють у відповідності зі стандартом IEEE 802.16a, і шасі виробляючу об'єднання і маршрутизацію потоків від багатьох модемів, а до складу абонентської станції додатково входить модем, вхід якого з'єднаний з виходом понижуючого перетворювача абонентської станції, а вихід, відповідно, - до підвищувального перетворювача. До відмітної від відомої системи МІДІС ознаки запропонованої системи UMDS відносяться об'єднання в центральній станції функцій організації прямого і зворотного каналу в одному блоці з можливістю організації як тимчасового, так і частотного дуплекса, що дає можливість знизити загальну вартість витрат на розгортання системи зв'язку, зробити її більш надійною і швидко адаптується до умов передачі в радіоканалі і трафіку, що передається. Центральна станція забезпечує високошвидкісний доступ абонентів до ресурсів глобальних мереж, організацію безпроводових віртуальних приватних та комп'ютерних мереж з можливістю передачі голосу поверх IP. Контролер центральної станції синхронізує роботу модемів і поєднує потоки даних. Крім того, організує ІР-маршрутизацію, аутентифікацию по ІР(МАС) адресі і забезпечує високошвидкісний вихід у глобальну мережу через інтерфейси 10/100Base-T, OS-3/STM-3 4H DS3/E3. Працюючи в режимі дуплексної передачі з часовим розділенням TDD (Time Division Duplex), система використовує технологію безпроводової комутації пакетів даних, застосовуючи в протоколі багато станційний доступ з часовим розділенням каналів TDMA (Time Division Multiple Access) динамічну оптимізацію радіолінії, що дає можливість працювати безпосередньо поблизу базової станції в умовах обмеженої прямої видимості. У системі забезпечується висока агрегатна швидкість передачі даних - до 20Мбіт/с у каналі 5319 6МГц на один модем, за рахунок використання модуляції 16QAM. Використання технологій гарантування якості обслуговування, дозволяє надати наступні види мережевих сервісів: незмінної швидкості передачі CBR (Constant Bit Rate), призначеної швидкості передачі CIR (Committed Information Rate), найкращого зусилля BE (Best Effort) у відповідності зі специфікацією IEEE 802.1b. Це дає можливість організувати надання визначеної ширини смуги пропускання для кожного абонента, контроль сервіс-провайдера за індивідуальним трафіком, передачу голосових і відеододатків, максимальної якості радіозв'язку. Таким чином, нове схемне рішення на основі відомої системи МІДІС дозволяє розширити функції приймально-передавальної системи, у тому числі підвищити ефективність використання спектра частот, а також зробити її більш надійною, простою в експлуатації і досить гнучкою, що дозволяє створювати більше число схемних рішень операторам Інтернет-послуг, при збереженні вартості системи, що розгортається. Нижче наведений більш докладний опис винаходу, що подається на прикладі кращого варіанта його здійснення з посиланнями на прикладене креслення, на якому представлена: структурна схема універсальної мультимедійної дистрибутивної системи UMDS, відповідно до винаходу. Як показано на Фіг. 1, універсальна мультимедійна дистрибутивна система UMDS складається з центральної станції 1, що містить головну приймально-передавальну станцію 2, що включає в себе хоча б один модем 3, підключений до приймального тракту, виконаний у вигляді понижуючого перетворювача 5, вхід якого через дуплексер 6 підключений до антени 7, передавального тракту, виконаного у вигляді підвищувального перетворювача 4, вихід якого через дуплексер 6 підключений до антени 7, і безлічі абонентських станцій 10, кожна з яких містить антену 11, вхід якої через дуплексер 12 підключений до підвищувального перетворювача 14 і до понижуючого перетворювача 13; підвищувальний і понижуючий перетворювачі підключені до модему 15 та прикінцевого обладнання 28. До абонентської станції 10 входить канал прийому телебачення, що включає в себе понижувальний конвертор 26 та тюнера 27. Крім того, центральна станція 1 містить хоча б одну цифрову станцію телевізійного мовлення 16, до складу котрої входять: перетворювач телевізійних сигналів 17, кодер цифрового телевізійного сигналу 18, модулятор цифрового видеосигналу з мультиплексором 19 і модулятор цифрового радіосигналу 20, передавач цифрового мовлення 20. До складу центральної станції 1 також відносяться ненаправлена антенна мовлення 22, дуплексер мовлення 21 і станція аналогового мовлення 23, що вміщує в собі: модулятор аналогового телевізійного сигналу 25 і передавач аналогового сигналу 24. Запропонована система UMDS працює наступним чином. Потік даних через Ethernet сегмент внутрішньої мережі абонента надходить на вхід модуля тора 15, що виконує функції маршрутизації, виділення гарантованої швидкості в радіоканалі для високопріоритетного трафіка, його фільтрацію, а також модуляцію і демодуляцію сигналу в радіотракті, далі сигнал надходить на підвищувальний перетворювач 14, де сигнал переноситься на несучу частоту і підсилюється до необхідного рівня і через дуплексер 12 надходить в антену 11. Далі сигнал через радіоканал надходить на вхід антени 7 центральної станції 1. З виходу антени 7 сигнал через дуплексер 6 надходить на вхід понижуючого перетворювача 5 і далі поступає на вхід модему З, де виконується його демодуляція і виправлення помилок вхідної цифрової послідовності. Надалі сигнал на головній станції приймальнопередавальній 2 маршрутизується або на інший модулятор 3, або до інформаційних серверів системи. Якщо трафік маршрутизується на інший модем 3, де виконується накладення завадостійкого кодування і модуляції сигналу, то далі сигнал через підвищувальний перетворювач 4, дуплексер 6 і антену 7 випромінюється в напрямку іншої абонентської станції 10, де він через антену 11, дуплексер 12 і приймач 13 надходить на абонентський модем 15. У модемі 15 виробляється демодуляція сигналу, виправлення помилок і маршрутизація трафіка до відповідного абоненту внутрішньої мережі. Між модемом 3 центральні станції 1 і модемом 15 абонентської станції 10 установлюється канал службового зв'язку, що виконує функції контролю стану радіоканалу і гарантованого виділення смуги для високопріоритетних сигналів у загальному каналі 14Мбіт/с. Наявність взаємодії між центральною станцією 1 і абонентською станцією 10 дозволяє динамічно реагувати на зміни умов передачі сигналу в радіоканалі, а також дозволяє динамічно збільшувати швидкість для окремих станцій у випадках передачі високопріоритетного трафіка і низкого навантаження на радіоканал. Передача телевізійних сигналів здійснюється станціями цифрового 16 та аналогового 23 телевізійного мовлення через дуплексер 21 та ненаправлену антену мовлення 22 центральної станції 1. Аналоговий сигнал подається на модулятор 25, а далі через передавач аналогового сигналу на дуплексер 21. Видеосигнал цифрового телебачення (ТБ) подається на кодер цифрового телевізійного сигналу 18, далі через модулятор з мультиплексором 19 на передавач цифрового мовлення 20, вихід якого з'єднанний з дуплексером 21. Радиосигнал цифрового ТБ подається на передавач 20 через модулятор 20. Цифрові мультимедійні дані від інформаційних серверів подаються на модулятор 19 через перетворювач телевізійних сигналів 17, де потік даних приводиться у відповідність до цифрового стандарту мовлення. Дослідний зразок системи UMDS має наступні характеристики: - застосовуваний спосіб розширення спектра ортогональне частотне розділення каналів OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing); - метод доступу до ресурсу, що розподіляється - TDMA; - інформаційна швидкість на один модем З 5319 центральні станції - до 14Мбіт/с; - займана смуга частот на один модем 3 центральні станції - до 6МГц; - число абонентських станцій на один модем від 3 до 250. Таким чином, запропонована система UMDS дозволяє максимально ефективно використовувати ресурс пропускної здатності створюваних каналів зв'язку, а також, за рахунок можливості підключення декількох абонентів до однієї абонентської станції, істотно знизити вартість підключення окремих абонентів. Варто розуміти, що корисна модель описана на прикладі конкретного варіанту її здійснення, ні в якому разі не обмежує корисну модель, і що фахівцем можуть бути внесені у корисну модель усілякі модифікації і зміни, що не виходять за межі її сутності й обсягу, що визначаються формулою корисної моделі, що додається. Данну корисну модель може бути використано: - для доведення до абонентів багатопрограм 5 * 5 4 14 «4 8 ного телевізійного мовлення й надання абонентам послуг, які базуються на інтерактивному доступі до ресурсів системи, - для забезпечення радіодоступу до інформаційних систем і мереж, а через схожість способу організації каналу зв'язку і резервування смуги частот із загальновідомою технологією Frame Relay, як засіб обміну інформації між розподіленими на великій площі філій компаній, а також як засіб побудови мереж доступу до широкого спектра прикладних послуг (Інтернет, відео по запиту, IP-телефонія, електронна пошта, і т.д.). Література: 1. Т.М Наритник, В.П. Бабак, М.Ю. Ільченко, CO. Кравчук. Мікрохвильові технології в телекомунікаційних системах, Київ, "Техніка", 2000 р., с. 167. 2. Деклараційний патент України на винахід "Мікрохвильова інтерактивна дистрибутивна інформаційна система МІДІС" №58139, бюл. №3 від 17.03.2003р. з пріоритетом від 23.10.2002р. В ФІГ.1 Комп'ютерна верстка М. Мацело Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ - 4 2 , 01601