Мікрохвильова система широкосмугового безпроводового доступу з підвищеною щільністю покриття зони обслуговування umds-th

Реферат: Мікрохвильова система широкосмугового безпроводового доступу з підвищеною щільністю покриття зони обслуговування UMDS-TH складається із центральної та абонентської станцій (АС), причому центральна станція (ЦС) містить приймально-передавальні блоки, які підключені до маршрутизатора по інтерфейсу Ethernet для передачі в магістральну мережу потоку запитів чи приймання від інформаційної мережі даних, які передаються до АС, а вихід передавального і вхід приймального трактів підключаються до передавальних та приймальних трактів відповідно, та блоків обробки сигналів на базі формувача ЦС. Приймально-передавальний блок будується на базі формувача інформаційного потоку, який містить "n" складових потоків, що включають в себе створення потоків згідно з стандартом 802.11n, із яких створено "m" мультиплексів, що включають в себе приймальні та передавальні лінійні тракти, в яких реалізується перетворення частоти та потужності і до яких підключено "m" приймальних та "m" передавальних антен, які обслуговуються наданням інформаційного ресурсу мультиплексами створеними формувачем. Крім того, ділянки зони покриття формуються абонентськими станціями, які являють собою вузли доступу WiFi та створюють локальні комп'ютерні мережі, які обслуговуються даним мультиплексом і до яких підключені лінійні тракти та приймально-передавальні антени. UA 109005 U (12) UA 109005 U UA 109005 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі спеціальної техніки зв'язку, що забезпечує передачу та прийом даних по каналах радіозв'язку. У сучасному світі постійно зростає інтерес до такого каналу одержання інформації, як міжнародна комп'ютерна мережа Інтернет. Усі наявні до дійсного часу системи Інтернетдоступу, технології яких найчастіше доповнюють одна одну, формують розгалужену різношвидкісну мережу. При цьому ріст потреби абонентів до якості доступу, що включає і підвищену інформаційну швидкість, тобто доступу до широкої смуги інформаційного потоку вимагає надавати можливість використання широкосмугового абонентського доступу, і безпровідного в тому числі. Старі вузько смугові технології, які використовують технологію доступу до основної смуги із швидкостями нижче 1…1,5 Мбіт/с все частіше поступаються місцем новим і зокрема мікрохвильовим системам, що базуються на технології розширення сигналу (технологія DSSS-direct sequence spread spectrum, метод прямої послідовності для розширення спектру, при якому вихідний двійковий сигнал перетвориться в послідовність, використовувану для модуляції несучої) псевдовипадкових стрибків частоти, технологіях WIMAX, WiFi. Відома бездротова мережа дозволяє скоротити трати на прокладку дорогого оптичного кабелю, а також значно заощадити на організації крупної розгорнутої локальної мережі в середині самої будівлі. Крім того бездротова мережа є оптимальним рішенням у випадку неможливості проведення кабельних робіт в будівлі через особливості конструкції чи по інших причинах, наприклад, при відмові в проведенні таких робіт із сторони орендатора будівлі. Недоліком є те, що немає можливості використовувати терагерцовий діапозон. Крім того відсутня опорна мережа, внаслідок якої неможливо реалізувати доступ абонентських комп'ютерів до зовнішніх інформаційних мереж. Найбільш близьким аналогом є технологія WiFi тобто 802.11n, яка дозволяє збільшити розмір зони покриття, а версія 802.11s дозволяє створити однорангову мережу MESH (тобто: не треба тягнути до кожної точки доступу свій кабель; точки автоматично конфігуруються в мережі; втрата однієї точки веде до перебудови маршрутизації з мінімальною деградацією сервісу у абонентів), що в свою чергу дозволить створити керовані мережі. Недоліком є те, що необхідно створити приймально-передавальне обладнання центральної станції. В основу корисної моделі поставлена задача створення на базі центральної станції мікрохвильової системи широкосмугового бездротового доступу з підвищеною щільністю покриття зони обслуговування, що надає в зону обслуговування послуги широкосмугового доступу до інформаційних ресурсів та послуг передачі даних при реалізації потрібної щільності дислокації абонентів і системи, на базі якої реалізується розгортання зони обслуговування (ЗО) досить значних розмірів, достатніх для обслуговування абонентів в масштабі країни. Поставлена задача, вирішується тим, що мікрохвильова система широкосмугового бездротового доступу з підвищеною щільністю покриття зони обслуговування UMDS-TH, що складається із центральної та абонентської станцій (АС), причому центральна станція (ЦС) містить приймально-передавальні блоки, які підключені до маршрутизатора по інтерфейсу Ethernet для передачі в магістральну мережу потоку запитів чи приймання від інформаційної мережі даних, які передаються до АС, а вихід передавального і вхід приймального трактів підключено до передавальних та приймальних трактів відповідно, та блоків обробки сигналів на базі формувача ЦС. Згідно з корисною моделлю, приймально-передавальний блок будується на базі формувача інформаційного потоку та включає в себе створення потоків згідно з стандартом 802.11n, із яких створено "m" мультиплексів та включають в себе приймальні та передавальні лінійні тракти, в яких реалізується перетворення частоти та потужності і до яких підключено "m" приймальних та "m" передавальних антен. Суть корисної моделі полягає в наступному: запропонована система використовується як передавач ЦС, яка створює інформаційний поток для каналу зв'язку із підвищеною спектральною ефективністю та пропускною здатністю, яка реалізує: блок формувача базуються на елементах в вигляді чіпу, що масово випускаються в серійному виробництві і використовуються в мережах Wi-Fi. Наприклад, блок модуляторів - демодуляторів Mikrotik R52n-M, який дозволяє отримати швидкість у прямому та зворотному каналах до 150Мбіт/с. Вхід передавальної та вихід приймальної схеми в складі даного чипа - бітовий потік в форматі Ethernet (тобто – символьний потік в діапазоні біля 2 або 5 ГГц). Модуляція та демодуляція може програмно перебудовуватися від BPSK до QAM-64. Смуга отриманого сигналу складає 40 МГц, при цьому швидкість в каналі зв'язку складає 150 Мбіт/с. Підвищення спектральної ефективності досягається використанням багатопозиційної модуляції (QAM-64). Подальше підвищення швидкості в каналі зв'язку досягається створенням блока, що виконує кодування та 1 UA 109005 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 модуляцію потоку в форматі Ethernet з розподілом по суміжних частотних смугах та об'єднанні їх в загальний багаточастотний потік в передавальній частині та розподілу по вихідних частотних смугах з подальшою їх демодуляцією, маршрутизацією та формуванням Ethernet інтерфейсу в приймальній частині. Для забезпечення потрібного значення швидкості інформаційного потоку приймальна та передавальна складові частини створюються на базі однакових чипів Mikrotik R52n-M кожен з яких може забезпечити - як приймання, так і передачу потоків. Результуюча (сумарна) швидкість при створенні восьми частотних потоків при модуляції QAM-64 складе 1200 Мбіт/с в кожному напрямку. Сумарна смуга із врахуванням захисних частотних інтервалів (ширини смуги фільтрів, що обмежують смугу кожного потоку) складе менше 400 МГц. Приймально-передавальний формувач, що складається із приймального та передавального трактів до складу, якого введено n приймальнопередавальних блоків в форматі чипа, в передавальній частині якого є кодер, модулятор, підвищуючий частотами конвертор, за допомогою яких формується n окремих частото рознесених потоків, які об'єднуються в загальний інформаційний потік, а приймальна частина включає декодер, демодулятор, понижуючий частотний конвертор, кожен із n приймальних блоків підключаються до частотного розгалужувача прийнятого загального інформаційного потоку. Це дозволяє створення каналу зв'язку в необхідному частотному діапазоні, наприклад: методом гетеродинного перетворення до потрібного рівня, в тому числі і до 140 ГГц. Система працює наступним чином: Запит від абонентського комп'ютера, підключеного до бездротової локальної мережі, створеної вузлом доступу, надходить на вузол доступу, який є частиною каналу мережі bakhaul і по передавальному лінійному тракту в форматі Wi-Fi-802.11n на вхід антени АС, якою випромінюється на трасу розповсюдження. Прийнятий приймальною антеною ЦС сигнал в форматі Ethernet надходить до маршрутизатора ЦС і по зовнішньому каналу передачі передається до сервера операторської станції магістральної інформаційної мережі. Інформаційний потік від стації магістральної мережі по каналу високої пропускної здатності Ethernet надходить на цифровий вхід формувача, де із подальшим кодуванням OFDM модуляції у вигляді потоків на частоті 2,5 ГГц і потужністю 23dBm надходить в передавальний лінійний тракт формувача, а потім на вхід передавального лінійного тракту, де частота переноситься в терагерцовий діапазон (наприклад в 130 ГГц) і підсилюється потужністю до 5…10 мВт. Після проходження до антени сигнал випромінюється та після прийому антеною АС надходить на вхід його приймального тракту, потім на вхід точки доступу, звідки по локальній мережі надходить на вхід комп'ютера, із якого посилається запит. Оскільки сигнал міліметрового та субміліметрового діапазону про розповсюдженні в ефірі підлягає впливу значних втрат, то антени, що підключаються до лінійних трактів на стороні передачі і приймання мають значення направленості порядку 50 дБ. Тобто кут розкриву діаграми спрямованості складе біля 1…2. При використанні окремих антен для кожного мультиплексу, коли їх діаграми спрямованості стикаються, тоді їх сумарна територія покриття може бути збільшена на величину до 2 разів. Тобто при використанні 8 окремих потоків, кут зони покриття може бути збільшений в порівнянні з випадком використання однієї антени в 16 разів та кут покриття складе біля 20° (при куті покриття однією антеною біля 1.5°). Для покриття території в 360° при мінімізації частотного ресурсу треба буде 8 секторів (кут покриття кожним сектором - 45) і число потрібних піднесучих в кожному секторі при обслуговуванні кожною піднесучою одного вузла доступу (надання доступу в 150 Мбіт/с) - 8….9. Абонентська станція складається із приймально-передавальної антени, лінійних трактів та вузла доступу в потрібній конфігурації. Джерела інформації: 1. Мікрохвильова інтегрована телерадіоінформаційна система мультисервісного радіодоступу Патент України на корисну модель № 71488, дата публікації 10.07.2012 р. Бюл. № 13 з пріоритетом від 30.01.2012 Наритник Т.М., Казіміренко В.Я. ті інші. 2. Мікрохвильова інтегрована телерадіоінформаційна система мультисервісного радіодоступу з підвищеною пропускною здатністю UMDS-K. Патент України на корисну модель № 79483, дата публікації 25.04.2013 р., Бюл. № 8 з пріоритетом від 15.10. 2012. Наритник Т.М., Ременець М.І., Казіміренко В.Я., Войтенко О.Г. Свириденко В.М. 3. Патент України на корисну модель "Приймально-передавальний формувач для інформаційного потоку для каналу зв'язку із підвищеною спектральною ефективністю та пропускною здатністю" № 84923 від 26.03.2013 р. 4. Канал передачі даних в терагерцовому діапазоні з пропускною здатністю більше 1 Гбіт/с. Патент України на корисну модель №93139, дата публікації 14.10.2014 р., Бюл. № 8 з 2 UA 109005 U пріоритетом від 25.02.2014 р. Дльченко М.Ю., Наритник Т.М., Казіміренко В.Я., Радзіховський В.В., Кузьмін С.Є. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 20 1. Мікрохвильова система широкосмугового безпроводового доступу з підвищеною щільністю покриття зони обслуговування UMDS-TH, що складається із центральної та абонентської станцій (АС), причому центральна станція (ЦС) містить приймально-передавальні блоки, які підключені до маршрутизатора по інтерфейсу Ethernet для передачі в магістральну мережу потоку запитів чи приймання від інформаційної мережі даних, які передаються до АС, а вихід передавального і вхід приймального трактів підключаються до передавальних та приймальних трактів відповідно, та блоків обробки сигналів на базі формувача ЦС, яка відрізняється тим, що приймально-передавальний блок будується на базі формувача інформаційного потоку, який містить "n" складових потоків, що включають в себе створення потоків згідно з стандартом 802.11n, із яких створено "m" мультиплексів, що включають в себе приймальні та передавальні лінійні тракти, в яких реалізується перетворення частоти та потужності і до яких підключено "m" приймальних та "m" передавальних антен, які обслуговуються наданням інформаційного ресурсу мультиплексами, створеними формувачем, крім того, ділянки зони покриття формуються абонентськими станціями, які являють собою вузли доступу WiFi та створюють локальні комп'ютерні мережі, які обслуговуються даним мультиплексом і до яких підключені лінійні тракти та приймально-передавальні антени. 2. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що мережа складається із каналів, які використовують неліцензійний частотний діапазон WiFi. Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3