Система високошвидкісної бездротової мережі передачі даних ніwі

1. Система високошвидкісної бездротової передачі даних HiWi, що включає базову станцію, яка містить приймальні антени зворотного каналу, виходи яких через блок розподілення підключені до входу знижувального конвертора зворотного каналу, з ви ходом, що з'єднаний із входом демодулятора зворотного каналу, щонайменше один модуль формування прямого каналу, вихід якого через модулятор прямого каналу сполучений з передавачем прямого каналу, підключеного через суматор до неспрямованої антени, а абонентська станція містить антену, яка через дуплексер з'єднана із знижувальним конвертором, вихід якого з'єднаний з демодулятором прямого каналу та з передавачем зворотного каналу, із входом, що сполучений з блоком модулятора зворотного каналу, яка відрізняється тим, що блок розподілення є модульним, і має від 1 до М ви ходів, принаймні один з яких може бути підключений до входу конвертора зворотного каналу, з'єднаного з входом демодулятора зворотного каналу, а виходи демодулятора зворотного каналу підключені до щонайменше одного входу модульного програмноапаратного комутуючого маршрутизатора зворотного каналу, що містить модулі декапсуляції 2 (19) 1 3 78479 Винахід відноситься до техніки зв'язку, що забезпечує обмін даних у високошвидкісній бездротовій мережі НіWi. Відоме технічне рішення - мікрохвильова інтерактивна дистрибутивна інформаційна система МІДІС [PCT/UA2003/000042, міжнародна публікація №WO 2004/039076], що забезпечує доступ користувачів до інформаційних ресурсів через мережу висхідних і низхідних каналів між базовою та щонайменше однією абонентською станцією, які утворюють високошвидкісну бездротову мережу передачі даних HiWi, при цьому базова станція містить ненаправлену антену, приймальний ланцюг зворотного каналу, який через блок розділення підключений до входу конвертора зворотного каналу, сполученого із входами демодуляторів зворотного каналу, щонайменше, один формувач прямого каналу, ви хід якого через модулятор прямого каналу сполучений з передавачем прямого каналу, що підключений через суматор вказаної ненаправленої антени, а абонентська станція включає антену, що через дуплексер сполучена з понижуючим конвертером, вихід якого сполучений з демодулятором прямого каналу і з передавачем зворотного каналу, вхід якого сполучений з блоком модулятора зворотного каналу, а до складу приймального ланцюга зворотного каналу введені приймальні секторні антени зворотного каналу, виходи яких підключені до входів понижуючих конвертерів зворотного каналу. Недоліками відомого рішення є: неоднорідність середовища передачі даних для послуг різного типу, наявність аналогових стовбурів передачі послуг і аналогових тюнерів у абонента, низька швидкість приймання-передачі даних кожного стовбура, непрозорість середовища для наскрізної передачі фреймів Ethernet, погана масштабованість і керованість, що вимагає створення високої вартості інфраструктури, яка масштабується. Крім того, внаслідок вказаних недоліків, система не придатна для побудови рішень для надання сервісів TriplePlay, оскільки використання аналогоцифрового і аналогового стовбурів не утворює стандартний стик з присутніми рішеннями на ринку, що, у свою чергу, не забезпечує інтегроване надання якісних сервісів і послуг кінцевим абонентам. В основу винаходу поставлене завдання створення принципово нової, орієнтованої на сервіси, мережевої архітектури розподільної системи передачі даних з прозорим для кадрів Ethernet/IP L2/L3 моделі OSI/ISO каналом передачі даних та високою швидкістю (100Мбіт/с) у кожному передаючому каналі від базової до абонентської станції, що узгоджуються з концепцією побудови інтелектуальних інформаційних мереж між складовими рішення, що пропонується. Поставлене завдання вирішується створенням: 1. Пристрою високошвидкісної бездротової мережі передачі даних HiWi (скорочення від англомовного „High speed Wireless") (Фіг.1.), що включає базову 4 станцію (BS) (1) та, щонайменше, одну абонентську (прикордонна, border) станцію (CS, BCS) (16), при цьому базова станція (1) містить приймальні секторні антени зворотного каналу (2), ви ходи яких через блок розподілення (3) підключені до входу понижуючого конвертору зворотного (висхідного, upstream) каналу (4), ви хід якого з'єднаний з входом демодулятора зворотного каналу (5), яка має, щонайменше, один модуль формування прямого каналу (9), вихід якого через модулятор прямого каналу (11) сполучений з передавачем прямого каналу (12), підключеного через суматор (13) до неспрямованої антени (14), а абонентська станція (16) містить антену (17), яка через дуплекс ер (18) з'єднана з понижуючим конвертором (19), вихід якого з'єднаний з демодулятором прямого (низхідного, downstream) каналу (20) та з передавачем зворотного каналу (конвертором, що підвищує) (23), вхід якого сполучений з блоком модулятора зворотного каналу (22), який відрізняється тим, що блок розподілення (3) є модульним і має від 1 до Μ виходів, принаймні один з яких може бути підключений до входу конвертора зворотного каналу (4), з'єднаного з входом демодулятора зворотного каналу (5), а ви ходи демодулятора зворотного каналу (5) підключені до, щонайменше, одного входу модульного програмно-апаратного комутуючого маршрутизатора зворотного каналу (7), що містить модулі декапсуляції транспортного потоку (6), з'єднані з входом (а) кореневого маршрутизатора (8), виходи (b) якого підключені до входів модулів формування прямого каналу (9) модульного програмно-апаратного комутуючого маршрутизатора прямого каналу (10), а до складу абонентської станції (16) включений прикордонний шлюз (border gateway) (21), з'єднаний, відповідно, з виходом демодулятора прямого каналу (20) та модулятором зворотного каналу (22). 2. Винахід за п. 1, який відрізняється тим, що центр формування інформаційних послуг (15) складається з серверів послуг, приймальних станцій аналогового і цифрового теле- і радіосигналу, схови щ і баз даних і знань, обчислювальних платформ та кластерів, серверів білінгу та моніторингу, об'єднаних в локальну обчислювальну мережу, і підключений до портів (с) кореневого маршрутизатора (8). 3. Винахід за п. 2, який відрізняється тим, що до груп портів (d) кореневого маршрутизатора (8) можуть бути підключені: публічна (PSTN=Public switched telephone network) телефонна мережа загального користування (ТМЗК, PSTN), провайдер послуг Інтернет (ISP), глобальні мережі передачі даних (WAN), в т.ч. для доставки теле- і радіосигналу. 4. Винахід за п.3, який відрізняється тим, що до складу абонентської станції введений пристрій абонентського доступу (Set Top Box) (STB), підключений до порту Ethernet прикордонного шлюзу (21), а до пристрою абонентського доступ у (STB) підключений телевізійний приймач (TV), через який абонент може отримувати відповідні сервіси, 5 78479 6 управляючи ними за допомогою пристрою абонеється доступ кінцевими користувачами до основнтського доступу (STB). них, призначених для користувача, мультимедій5. Винахід за п.4, який відрізняється тим, що приних послуг і сервісів. кордонний шлюз (21) може мати декілька портів Таким чином, в заявленому те хнічному рішенні Ethernet, до яких можуть бути підключені персонавирішуються поставлені завдання, а саме: льний комп'ютер абонента (PC), телефон (Phone, - Замкнута, збалансована з погляду масштабоваIPPhone), пристрої абонента, об'єднані в локальну ності система, технічним результатом винаходу або персональну мережу передачі даних якої є цілісна високошвидкісна бездротова сервіс(LAN/PAN), за допомогою відповідних те хнологій. орієнтована ієрархічна мережа. 6. Винахід за п.5, який відрізняється тим, що моду- Подолання проблеми останньої милі за допомолі формування прямого каналу (9) модульного гою заявленого винаходу - бездротової мережі програмно-апаратного комутуючого маршрутизаHiWi з великим радіусом (до 50-60км.) дії на основі тора прямого каналу (10) формують на виході сесервіс-орієнтованої мережевої архітектури, що редовище передачі даних, прозоре на рівні 2 модозволить ефективно використовувати запропоноделі взаємодії відкритих систем (OSI/ISO). ване рішення для розгортання мережі для надання До відмінних від відомої системи МІДІС ознак послуг TriplePlay. запропонованої системи HiWi відносяться: - Висока масштабованість і гнучкість системи, ста1. Передача кадрів Ethernet з базової станції на ндартизація стиків усередині системи і між іншими абонентські станції без інкапсуляції їх у транспорсистемами, базовий протокол передачі даних систний потік DVB, завдяки чому швидкість низхідного теми IP, прозорість до рівня 2 моделі OSI/ISO капотоку окремо взятого стовбура складає налів передачі даних, що дозволить досягти знач100Мбіт/с. ного економічного ефекту при впровадженні 2. Використання однорідного середовища передасистеми, в подальшому обслуговуванні і нарощучі даних (Ethernet) і уніфікація транспортного прованні як потужності каналів, так і кількості сервісів. токолу (IP) для передачі даних у всі х блоках сис- Висока швидкість передачі даних в стовбурі системи, що дозволяє скористатися всіма перевагами теми: 100Мбіт/с, що дозволяє передавати чималі мереж Ethernet, значно спрощує інфрастр уктуру масиви даних або відео. системи, знижує вартість компонентів, управління і - Універсальність способу доставки послуг на базі обслуговування, а також значно розширює масшпротоколів IP за допомогою цифрового пристрою табованість системи за рахунок стандартизації абонентського доступу (set-top box, STB), до якого стиків. підключений телевізор. 3. Введення до складу базової станції модульних Фіг.1. Схематичне зображення пристрою висопрограмно-апаратних маршрутизуючи х комутатокошвидкісної бездротової мережі передачі даних рів низхідного і висхідного каналів для забезпеHiWi чення безпеки і керованості потоками даних виВказаний винахід може бути застосований для східних і низхідних каналів, а також наскрізну побудови сервіс-орієнтованих мереж масового підтримку і керованість політиками QoS, фільтрадоступ у середнього масштабу (до 50км радіусом) ції, доступ у до середовища передачі, забезпечендля надання наступних послуг: ня масштабованості, надійності і стикованості сис- Передачі даних і доставки будь-якого контенту з теми з іншими стандартними рішеннями на базі високою швидкістю (100Мбіт/с). стандарту Ethernet. - Масової одночасної передачі контенту. 4. Введення в структур у системи кореневого мар- Обслуговування кожного абонента (прямий дошрутизатора для управління потоками даних між ступ до абонента), що персоналізується. складовими системи, а також для підключення до - Послуг IP-телефонії (VoIP). публічних телефонних мереж загального користу- Послуг ци фрового телебачення і інтерактивного вання (ТМЗК, PSTN), провайдерам послуг Інтернет телебачення (IP-TV), рейтинги. (ISP), глобальним мережам передачі даних (WAN), - Послуг платного телебачення. у т.ч. для доставки теле- і радіосигналу. - Послуг «відео-на-замовлення» (VoD). 5. Введення в структуру єдиного центру управлін- Проведення відеоконференцій або використання ня, зберігання даних і формування послуг, що є відео-телефонії. високошвидкісним сегментом мережі з серверів - Захисту даних, що передаються. моніторингу, управління, білінгу, зберігання даних, - Надання і підкріплення вже існуючих каналів пекомутації голосових і відео-пакетів, стрімінга, приредачі даних будь-яких організацій, у т.ч. для освіймальних станцій аналогового і цифрового теле- і тніх цілей, телемедицини. радіосигналу, схови щ і баз даних і знань, обчис- Доставку послуг зв'язку в будь-яку місцевість на лювальних платформ різного призначення для відстані до 50км в умовах прямої видимості, або формування інших послуг та ін. до 80км через ретранслятор. 6. Введення до складу абонентської станції прико- Підкріплення каналом зв'язку базових станцій рдонного шлюзу, що формує керовану мережу, що мобільного зв'язку, організація hot-spot'ів мережі масштабується, між інфраструктурою кінцевого Wi-Fi/WiMAX. сегменту користувача і бездротовою сервіс- Організація каналів для систем моніторингу і відорієнтованою мережею, утвореною вказаним виеоспостереження, а також охоронної і пожежної находом. сигналізації, служб оповіщення. 7. Введення в структур у системи цифрового при- Надання масових мультимедійних послуг. Сумастрою абонентського доступу (set-top box, STB) до рна здатність базової станції, що передає,, може якого підключений телевізор, через який здійснюбути більша за 10Гбіт/с, в залежності від викорис 7 78479 8 таного частотного діапазону. швидкість системи практично не зменшується із - Подолання проблем останньої милі - канальна збільшенням дальності (100Мбіт/с на 50км). Комп’ютерна в ерстка В. Мацело Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601