Мікрохвильова система широкосмугового безпроводового доступу umds-ace

Реферат: Мікрохвильова система широкосмугового безпроводового доступу UMDS-АСЕ складається із центральної станції (ЦС) та абонентської станції, приймально-передавальних блоків, маршрутизатора по інтерфейсу Ethernet, блоків обробки сигналів на базі формувача ЦС, формувача інформаційного потоку, приймальних та передавальних лінійних трактів, приймальних та передавальних антен, формувача мультиплексів, локальних комп'ютерних мереж, вузлів доступу мережі Mesh, радіорелейних прольотів каналів передачі, приймальних та передавальних радіо-модулів на базі Mikrotik R52nM, портів маршрутизатора. При цьому кількість підключених радіоканалів більше одного. UA 119706 U (12) UA 119706 U UA 119706 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Запропонована корисна модель належить до спеціальної техніки зв'язку, що забезпечує передачу та прийом даних по каналах радіозв'язку. Значні втрати енергії сигналу частотного діапазону на трасі розповсюдження потребують використання антен із коефіцієнтом підсилення до 50 дБ, в діапазоні біля 140 ГГц із кутом розкриву діаграми спрямованості менше 1°. Відома "Мікрохвильова система широкосмугового безпроводового доступу UMDS-TH" [1], яка передбачає створення та передачу інформаційних потоків по 150 Мбіт/с в обох напрямках від центральної станції до абонентської станції (ЦС до АС) в форматі згідно стандарту IEEE 802.11n, із яких створено m мультиплексів, що включають в себе приймальні та передавальні лінійні тракти, в яких реалізується перетворення частоти та підсилення потужності і до яких підключено n приймальних та m передавальних антен, які обслуговують наданням інформаційного ресурсу створеними формувачем мультиплексами відповідні ділянки зони покриття, а АС являє собою вузли доступу Wi-Fi, які створюють локальні комп'ютерні мережі, що обслуговуються відповідним мультиплексом і до яких підключені лінійні тракти та приймальнопередавальні антени. Приймальні та передавальні лінійні тракти забезпечують перенесення частотного діапазону з виходу модему біля 2,7 ГГц в діапазон 140 ГГц і понижують частоту із 140 ГГц в 2,7 ГГц на прийманні. Центральна та абонентська станції з'єднуються каналами мережі backhaul в терагерцовому діапазоні (в даному випадку 140 ГГц). При цьому мережа backhaul складається із каналів, де використовується неліцензійний частотний діапазон (терагерцовий), а кількість секторів зони обслуговування (ЗО) та кількість каналів передачі визначається за результатами дослідження ЗО. АС містить вузли доступу WiFi, до яких підключені приймально-передавальні антени та лінійні тракти. Для реалізації прийнятного розміру ЗО потрібно використовувати антени з максимальним коефіцієнтом спрямованості. При цьому кут спрямованості антен складає біля 1°. При необхідності щільного покриття ЗО такими променями треба реалізувати більше 300 секторів, кожен із яких покривається променем однієї антени. Відома система UMDS-Mesh [2] реалізує створення однорангової мережі Mesh, доступ до якої надається через вузлову точку доступу, яка входить до складу АС. Недоліком відомої системи UMDS-Mesh є: недостатній розмір ЗО. Найбільш близьким до заявленої корисної моделі є: UMDS-PP [3], яка реалізує збільшення довжини каналу мережі backhaul. Мікрохвильова система широкосмугового безпроводового доступу UMDS-PP, що складається: з центральної станції (ЦС) та абонентської станції (АС), причому ЦС містить приймально-передавальні блоки, які підключені до маршрутизатора по інтерфейсу Ethernet для передачі в магістральну мережу запитного потоку чи приймання від інформаційної мережі інформації, яка передається до АС по каналах мережі backhaul, а вихід передавального тракту і вхід приймального підключаються до передавальних та приймальних трактів відповідно, та блоків обробки сигналів на базі формувача ЦС, приймально-передавальні блоки якого будуються на базі формувача інформаційного потоку, який містить n складових потоків згідно стандарту 802.11n, із яких створено m мультиплексів, що включають в себе приймальні та передавальні лінійні тракти, в яких реалізується перетворення частоти та підсилення потужності і до яких підключено n приймальних та m передавальних антен, які обслуговують наданням інформаційного ресурсу створеними формувачем мультиплексами відповідні ділянки зони покриття, а АС являє собою вузли доступу Wi-Fi, які створюють локальні комп'ютерні мережі, що обслуговуються відповідним мультиплексом і до яких підключені лінійні тракти та приймальнопередавальні антени, а до складу системи вводиться абонентська станція, в складі якої як точка транзитного з'єднання використовується вузлова (транзитна) точка доступу, до якої підключаються вузли доступу мережі Mesh. До абонентської точки доступу мережі Mesh підключається створений на базі технології радіорелейного прольоту канал передачі, який включає в себе приймально-передавальний блок, що підключається до точки доступу мережі Mesh і складається із приймальних та передавальних трактів, що включають в себе приймальні та передавальні радіо-модулі на базі Mikrotik R52nM, приймальні та передавальні лінійні тракти, якими реалізується перенесення частотного діапазону, який використовується в мережі Wi-Fi в терагерцовий частотний діапазон, формування потоку та узгодження вузлів створеного радіоканалу, а приймально-передавальний блок прикінцевої станції створеного радіоканалу такий же як і АС мережі Wi-Fi такого ж розміру потоку. 1 UA 119706 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Недоліком системи UMDS-PP [3] є малий розмір ЗО, який обмежується розміром ЗО точки доступу, яка як АС підключена до кінцевого вузла доступу мережі кінцевих абонентських станцій створюваного прольоту радіоканалу. При використанні антен із коефіцієнтом підсилення 50 дБ на частоті 140 ГГц розмір зони покриття променем антени на відстані біля 10 км практично буде такий же, як розмір ЗО при стандарті 802.11n. Тобто, радіус зони складе біля 170….200 м при відсутності перешкод на трасі розповсюдження. Оскільки розглядається покриття території, де відсутні розвинуті мережі надання послуг, то щільність абонентів низька і вони можуть дислоковуватися на відстані один від одного до 1…1,5 км і більше. В цьому випадку розширення ЗО створенням мереж Mesh виявляється неефективним як з точки зору економіки, так із точки зору енергетики. Потреба в швидкості інформаційного ресурсу різних сусідніх абонентських мереж також суттєво відрізняється. Тобто, надавши до однієї АС потік 150 Мбіт/с, такий потік може бути ефективно використаний користувачами на території радіусом 150 м до 15 % (якщо на цій території обслуговувати 10 абонентів, надаючи кожному по 2 Мбіт/с), і значна частина ресурсу залишається неефективною. Як вказано вище, створення більшої ЗО в даному випадку неефективне. Дійсне технічне рішення дозволяє підключити до обслуговування територіально відділені абонентські мережі та підвищити ефективність використання інформаційного ресурсу. Мікрохвильова система широкосмугового безпроводового доступу UMDS-АСЕ працює наступним чином: запит від станції абонентської мережі, підключеної до прикінцевого вузла доступу мережі кінцевих АС, створеної радіолінії 10, подається по каналу зв'язку передавального тракту створеної радіолінії до вузла доступу мережі UMDS-Mesh [2] і приймається приймально-передавальною антеною мережі UMDS-Mesh [2]. Від вузла доступу мережі UMDS-Mesh [2] засобами цієї мережі запит подається до ЦС мережі і надходить до станції оператора магістральної інформаційної мережі. Запрошена інформація по каналах мережі UMDS-Mesh [2] надходить до вузла доступу, звідки поступив запит і по передавальному каналу. Із вузла доступу мережі UMDS-Mesh [2] за допомогою маршрутизатора пакети згідно вказаних в них IP адресах надходять на вхід радіолінії, до якої адресований даний IP-пакет. Таким чином інформація по створеній радіолінії в форматі 802.11n надходить на приймальний тракт підключеного блока і інформаційний сигнал в терагерцовому діапазоні подається на вхід АС (вузла доступу) створеної радіолінії. Отримана інформація переноситься в діапазон, що використовується форматом 802.11n, маршрутизується засобами вказаного вузла доступу і передається на вхід АС, звідки надійшов запит. Система використовує неліцензійний (терагерцовий) частотний діапазон в каналах мережі backhaul і реалізує режим прямої видимості. Перенесення частотного діапазону в неліцензійний та назад реалізується лінійними трактами мережі backhaul. Використання неліцензійного частотного діапазону в каналах мережі backhaul, що понижує вартість послуг, спрощує процедуру отримання дозволу та знімає дефіцит частотного ресурсу. Склад та структура АС, до якої підключається створений канал передачі, аналогічний абонентському вузлу доступу системи прототипу. Лінійні передавальні тракти забезпечують рівень сигналу на виході передавального тракту та перенесення частоти в використовуваний частотний діапазон. Лінійні приймальні тракти забезпечують перенесення частоти в діапазон модемного обладнання та реалізацію потрібного рівня сигналу на вході приймального модемного блока. Об'єднання або розподіл приймальних та передавальних потоків реалізується розподілювачем приймальних та передавальних потоків. Приймальнопередавальна антена випромінює сигнал на трасу розповсюдження чи отримує сигнал з траси розповсюдження. Підключення каналу по цифровому порту реалізується для мінімізації накопичування шуму в каналі та можливості обслуговувати абонентські мережі, дислоковані на різних сторонах каналу передачі, навіть одним інформаційним потоком при невеликій потребі в послугах абонентів. Таким чином, збільшується відстань до віддаленої абонентської мережі в кілька разів в залежності від співвідношення інформаційних потоків на вході вузла доступу мережі UMDS-Mesh [2], збільшується кількість точок доступу, дислокованих на територіях, рознесених на відстань, суттєво більшу за розмір зони покриття однієї точки. Джерела інформації: 1. Мікрохвильова система широкосмугового бездротового доступу з підвищеною щільністю покриття зони обслуговування UMDS-TH. Патент України на корисну модель № 109005, дата публікації 10.08.2016 р., Наритник Т.М., Казіміренко В.Я., Сайко В.Г., Бреславський В.О., Єрмаков А.В. 2. Мікрохвильова система широкосмугового безпроводового доступу UMDS-Mesh заявка на видачу патенту України на корисну модель з пріоритетом від 8.04.2016 р., Наритник Т.М., Казіміренко В.Я., Сайко В.Г., Бреславський В.О., Поршнєв В.Л., Єрмаков А.В. 2 UA 119706 U 3. Мікрохвильова система широкосмугового доступу UMDS-PP заявка на патент України на корисну модель № U201609993 від 30.09.2016 р., Наритник Т.М., Дакова Л.В., Казіміренко В.Я., Сайко В.Г., Єрмаков А.В. 5 10 15 20 25 30 35 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Мікрохвильова система широкосмугового безпроводового доступу UMDS-АСЕ, що складається із центральної станції (ЦС) та абонентської станції (АС), причому ЦС містить приймально-передавальні блоки, які підключені до маршрутизатора по інтерфейсу Ethernet для передачі в магістральну мережу запитного потоку чи приймання від інформаційної мережі інформації, яка передається до АС по каналах мережі backhaul, а вихід передавального тракту і вхід приймального підключаються до передавальних та приймальних трактів, відповідно, та блоків обробки сигналів на базі формувача ЦС, приймально-передавальні блоки якого будуються на базі формувача інформаційного потоку, який містить n складових потоків згідно стандарту 802.11n, із яких створено m мультиплексів, що включають в себе приймальні та передавальні лінійні тракти, в яких реалізується перетворення частоти та підсилення потужності і до яких підключено m приймальних та m передавальних антен, які обслуговують наданням інформаційного ресурсу створеними формувачем мультиплексами відповідні ділянки зони покриття, а АС являють собою вузли доступу Wi-Fi, які створюють локальні комп'ютерні мережі, що обслуговуються відповідним мультиплексом і до яких підключені лінійні тракти та приймально-передавальні антени, до складу системи вводиться АС, в складі якої як точка транзитного з'єднання використовується вузлова (транзитна) точка доступу, до якої підключаються вузли доступу мережі Mesh, до абонентської точки доступу мережі Mesh підключається створений на базі технології радіорелейного прольоту канал передачі, який включає в себе приймально-передавальний блок, що підключається до точки доступу мережі Mesh і складається із приймальних та передавальних трактів, що включають в себе приймальні та передавальні радіо-модулі на базі Mikrotik R52nM, приймальні та передавальні лінійні тракти, якими реалізується перенесення частотного діапазону, який використовується в мережі Wi-Fi, в терагерцовий частотний діапазон, формування потоку та узгодження вузлів створеного радіоканалу, а приймально-передавальний блок прикінцевої станції створеного радіоканалу такий же, як і АС мережі Wi-Fi такого ж розміру потоку, а вихід приймального тракту радіолінії та вхід передавального тракту і цифрові порти проміжних модулів приймальних та передавальних трактів створених радіоліній підключаються до портів маршрутизатора, яка відрізняється тим, що кількість підключених радіоканалів більше одного. 2. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що діаграми спрямованості приймальнопередавальних антен направлені в сторону точки обслуговування відповідної радіолінії. 3. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що дислокація точок обслуговування визначається по результату дослідження потрібної зони обслуговування. 40 Комп’ютерна верстка А. Крулевський Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ –42, 01601 3