Мікрохвильова інтегрована телерадіоінформаційна система мітріс-інт

1 Мікрохвильова інтегрована телерадюінформаційна система , що складається з центральної і абонентської станцій, причому центральна станція містить принаймні один передавальноприймальний ствол, що включає в себе передавач, вихід якого через дуплексер підключений до антени, та приймальний тракт (d-конвертор), вхід якого через дуплексер підключений до антени, вихід - до блока подільника, а абонентська станція містить дзеркальну антену, яка через дуплексер з'єднана з передавачем (UP-конвертором) і приймальним трактом (d-конвертором), яка відрізняється тим, що до складу центральної станції введені головна приймальна станція (ПС), що включає в себе d-конвертор, вихід якого підключений до входу блока подільника, виходи якого з'єднані з блоками демодуляції, і комп'ютер, до якого підключені блоки демодуляції, а до складу абонентської станції додатково входить блок модуляції, вхід якого з'єднаний з виходом d-конвертора, та передавальна термінальна станція (ТС), що включає в себе UP-конвертор, вхід якого з'єднаний з блоком модуляції, комп'ютер, до якого підключені блок модуляції і блок демодуляції 2 Система за п 1, яка відрізняється тим, що блок подільника головної приймальної станції (ПС) має від 1 до N виходів 3 Система за пп 1, 2, яка відрізняється тим, що вхід передавача центральної станції підключений до каналу зв'язку, що з'єднує його з портом сервера вузла інформаційної мережі (наприклад, Інтернет) 4 Система за пп 1 - 3, яка відрізняється тим, що комп'ютер центральної станції підключений до сервера доступу вузла інформаційної мережі (наприклад, Інтернет) 5 Система за пп 1 - 4, яка відрізняється тим, що блок модуляції абонентської станції може функціонувати як в режимі множинного доступу з розподілом по частоті (FDMA), так і в режимі множинного доступу з розподілом по часу (TDMA) 6 Система за п 5, яка відрізняється тим, що для корегування режиму TDMA використовується ресурс спадного (прямого) інформаційного каналу 7 Система за пп 1 - 6, яка відрізняється тим, що спадний (прямий) та висхідний (зворотний) канали можуть підтримувати різні стандарти 8 Система за пп 1 - 7, яка відрізняється тим, що КІЛЬКІСТЬ блоків демодуляції головної приймальної станції (ПС) ЦС визначається КІЛЬКІСТЮ мереж зворотних каналів, кожна з яких займає одну частоту 9 Система за пп 1 - 8, яка відрізняється тим, що режими и функціонування реалізуються при асинхронній роботі передавальних термінальних станцій (ТС) абонентів Винахід відноситься до спеціальної техніки зв'язку, що забезпечує передачу та прийом даних по каналам 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 Інтернет-доступу, технології яких найчастіше доповнюють одна одну, формують розгалужену різношвидкісну мережу При цьому старі вузькосмугові технологи, які використовують телефонну мережу загального користування, все частіше поступаються місцем новим і зокрема мікрохвильовим системам на базі мікрохвильових інтегрованих телерадюінформаційних систем МІТРІС Значний розмір зон обслуговування М1ТР1С дозволяє легко обслуговувати просторово віддалених користувачів у радіусі до 50-60 км Основні ю ю 51495 переваги МІТРІС перед іншими системами доступу в Інтернет - Швидкість розгортання системи, - Велике охоплення користувачів з мінімальними витратами на комунікації, - Можливість прийняття абонентами інформаційних потоків зі швидкостями 68Мбіт/сек у прямому і 2Мбіт/сек у зворотному каналах і більш, - Простота інтеграції на радіоканалах із засобами безпровідного і супутникового зв'язку, - Велика інформаційна ємність, - Можливість поетапного нарощування КІЛЬКОСТІ абонентів [1] Найбільш близькою по своїй технічній суті до пропонованого технічного рішення є мікрохвильова інтегрована телерадюінформаційна система МІТРІС-К, [2], що забезпечує передачу та прийом даних по каналам радіозв'язку Система прототип МІТРІС -К складається з центральної та абонентської станцій, причому центральна станція містить принаймі один передавально-приймальний ствол, що включає в себе передавач (UP-конвертор), вхід якого через сумматор підключений до радіочастотного виходу модема, а вихід через дуплексер підключений до входу антени, та приймальний тракт (d-конвертор), вхід якого через дуплексер підключений до антени, а вихід через блок підсилювача до входу модема, а абонентська станція містить дзеркальну антену, з'єднану з блоком частотного розподілу, який через дуплексер з'єднаний з передавачем (UP-конвертором) і приймальним трактом (d-конвертор) Вказана конфігурація системи-прототипа вирішує проблему надання каналів як PDH (плезюхронної цифрової ієрархи), так і SDH (синхронної цифрової ієрархи") В описаній конфігурації надаються дуплексні канали, які забезпечують підтримку ряду комунікаційних служб Основним недоліком системи-прототипу є не досить ефективне використання її технічних можливостей при використанні її для доступу до розподілених баз даних (доступ до ресурсів Інтернет і т п ) та доведення їх до масового користувача Ця неефективність зв'язана в першу чергу з малоефективним використанням ресурсу пропускної здатності створюваних каналів зв'язку, особливо зворотних каналів Через несиметричність доступу до інформаційних служб зворотний канал потребує значно меншого значення пропускної здатності ніж прямий канал Ефективне використання може бути при умові повного завантаження як прямого, так і зворотного каналів Таким чином, для ефективного використання пропускної здатності створюваних каналів необхідна організація несиметричних каналів (наприклад, в Інтернеті) співвідношення пропускних здатностей спадного (від інформаційних служб до абонента) та висхідного (від абонента до інформаційних служб) потоків становить до 10 50, а також організація ефективного доступу до канального ресурсу (таким доступом, наприклад, є доступ з розподілом абонентських каналів по часу (TDMA - в англомовній абревіатурі) Другим недоліком системи-прототипу є висока вартість обладнання (вартість модемного обладнання становить 2500 бОООу о , в залежності від пропускної здатності, набору сервісів) Задачею данного винаходу є створення на базі системи-прототипу МІТРІС-К мережі висхідних та спадних каналів зв'язку, що дозволить забезпечити дешевий та ефективний доступ користувачів до інформаційних ресурсів без використання інших засобів зв'язку Тобто створити можливість як абонентського запиту потрібної інформації, так і підтримки з'єднання транспортного рівня при використанні Інтернет-технолопй, а також високоякісного доступу до Інтернет-служб Рішення цієї проблеми особливо важливо в умовах слаборозвинутої комунікаційної інфраструктури (наприклад, підключення до Інтернет абонентів в сільських регіонах, де КІЛЬКІСТЬ телефонних каналів мала, а якість їх вкрай низька, крім того зв'язок з сервером провайдера доводиться підтримувати по каналам МІЖМІСЬКОГО зв'язку) Зазначена задача вирішується тим, що в мікрохвильовій інтегрованій телерадіоіонформаціиніи системі, що складається з центральної і абонентської станцій, причому центральна станція містить принаймі один передавально-приймальний ствол, що включає в себе передавач, вихід якого через дуплексер підключений до антени, та приймальний тракт (d-конвертор), вхід якого через дуплексер підключений до антени, вихід до блока поділювача, а абонентська станція, містить дзеркальну антену, яка через дуплексер з'єднана з передавачем (UP-конвертором) і приймальним трактом (dконвертором), згідно з винаходом до складу центральної станції введені головна приймальна станція (ПС), що включає в себе d-конвертор, вихід якого підключений до входу блока поділювача, виходи якого з'єднані з блоками демодуляції і комп'ютер, до якого підключені блоки демодуляції, а до складу абонентської станції додатково входить блок демодуляції, вхід якого з'єднаний з виходом d-конвертора, та передавальна термінальна станція (ТС), що включає в себе UP-конвертор, вхід якого з'єднаний з блоком модуляції, комп'ютер до якого підключені блок модуляції і блок демодуляції До ВІДМІННИХ від прототипу ознак запропонованої системи МІТРІС-ІНТ відноситься додатково введена в центральну станцію головна приймальна станція (ПС), що включає в себе d-конвертор, вихід якого підключений до входу блока поділювача, виходи якого з'єднані з блоками демодуляції, комп'ютер центральної станції, до інтерфейсу якого підключені блоки демодуляції, а до складу абонентської станції додатково входить блок демодуляції, вхід якого з'єднаний з виходом d-конвертора, та передавальна термінальна станція (ТС), що включає в себе UP-конвертор, вхід якого з'єднаний з блоком модуляції, комп'ютер абонентської станції, до інтерфейсу якого підключені блок модуляції і блок демодуляції Передавальна термінальна станція (ТС) містить в собі частини, що виконують функції буферу, цифрового інтерфейсу, скремблювання та кодування інформаційного потоку, модуляції несучої Головна приймальна станція (ПС) виконує функції приймання сигналу від ТС формування Найквіст каналу, демодуляції несучої, декодування та дескремблювання інформаційного потоку, інтер 51495 фейсу до комп'ютера, організацію необхідних буферів для короткочасного зберігання прийнятої інформації Комп'ютер ЦС виконує маршрутизацію прийнятого сигналу в порт, що з'єднується каналом зв'язку з джерелом (постачальником) інформації (послуг) ТС функціонують в асинхронному режимі, тобто можуть підтримувати режим SCPC (один канал на одну несучу частоту) з розподілом ресурсу FDMA (множинний доступ з частотним розподілом каналів) Крім того технічні рішення, закладені в них дозволяють реалізацію режиму TDMA (одна несуча час юга виділяється на деяку КІЛЬКІСТЬ абонентських станцій) Це дозволяє зменшити вартість послуг за рахунок збільшення спектральної ефективності системи В цьому випадку для керування ТС використовується незначна частина ресурсу спадного (прямого) інформаційного каналу Введення коригуючого потоку в загальний спадний канал виконується на сервері доступу вузла інформаційної мережі, на якому маршрутизується в прикінцеву мережу користувачам інформаційних та комунікаційних послуг КІЛЬКІСТЬ ТС в мережі та інформаційна швидкість, що надається одній ТС визначається форматом сигналу ( на випадок режиму TDMA) чи смугою частот, що використовується (на випадок режиму FDMA) Інформаційний потік випромінюєтеся в зону обслуговування в стандарті DVB-S і приймається абонентськими станціями, оснащеними приймальними трактами DVB потоку із швидкістю до 100Мбіт/с з виділенням адресованої користувачу інформації із швидкістю - 8Мбіт/с Вартість передавального обладнання АС становить біля бООу о , приймального обладнання АС - біля 200у о Вартість передавального та приймального обладнання центральної станції становить близьку величину і залежить від числа приймальних плат, тобто від числа абонентів Таким чином нове схемне рішення системипрототипу МІТРІС-К дозволяє розширити и функції як системи передавально-приймальної, що надає дешеві інформаційні послуги, тобто створення на базі системи МІТРІС-К служби надання користувачам доступу до інформаційних та комунікаційних служб Інтернет На фіг 1 представлена структурна схема запропонованої системи МІТРІС-ІНТ На фіг 2 показана схема мережі, що складається із ЦС та ТС На фіг 3 показані інформаційні потоки в системі, що пропонується Система складається (фіг 1) з центральної станції 1, яка містить передавач 2, вихід якого через дуплексер 3 підключений до антени 4, головну приймальну станцію (ПС) 5, що включає в себе dконвертор б, вихід якого підключений до входу блока поділювача 7, виходи якого з'єднані з блоками демодуляції 8, комп'ютер 9 центральної станції 1 Абонентська станція 10 складається з блоку демодуляції 11, вхід якого з'єднаний з виходом dконвертора 12, вхід якого через дуплексер 13 з'єднанії з антеною 14, передавальної термінальної станції (ТС) 15, що включає в себе UP-конвертор 16, вихід якого через дуплексер 13 з'єднаний з антеною 14, а вхід з блоком модуляції 17, комп'ютер 18 абонентської станції 10, з'єднаного з виходом блока демодуляції 11 та входом блока модуляції 17 Запропонована система МІТРІС-ІНТ працює наступним чином Потік даних через інтерфейс до РСІ шини комп'ютера 18 абонента поступає на вхід блока модулятора 17 ТС 15 і далі на вхід UP-конвертора 16 Після скремблювання, завадостійкого кодування потоку, модуляції та обробки (фільтрація, підсилення, перетворення частоти та потужності несучої) сигнал з виходу UP-конвертора 16 через дуплексер 13 і антену 14 по радіоканалу подається на головну приймальну станцію (ПС) 5 центральної станції (ЦС) 1 На ПС 5 відновлюється цифровий потік, вираховується своєчасність приходу сигналу від ТС 15, виробляється корегуюче повідомлення і потім запитний потік разом з зворотним потоком маршрутизується на сервер оператора (провайдера) послуг В сервері корегуюча ПОСЛІДОВНІСТЬ (КП) вводиться в загальний потік даних мереженого рівня (IP пакети) Швидкість КП в середньому досягає одиниць Кбіт/с, в той час як швидкість в спадному (прямому) каналі - може становити десятки Мбіт/с Таким чином використання 0,1 0,01% ресурсу спадного (прямого) інформаційного каналу практично не робить дорожчими вартість послуги як за рахунок вартості службового каналу, так і за рахунок додаткового обладнання, оскільки приймання виконується засобами, котрі використовуються в існуючому спадному (прямому) каналі Розділення пакетів різного призначення виконується в комп'ютері 18 АС 10 за рахунок відповідної адресації стандартними засобами, інстальованими для роботи в Інтернет Інформаційний потік випромінюється в зону обслуговування системи передавачем 2 ЦС 1 прямого каналу, вихід якого через дуплексер З підключений до антени 4, а вхід підключений до каналу зв'язку, що з'єднує його з портом інформаційного серверу і по якому інформаційний потік від сервера провайдера поступає на ЦС 1 Передавач 2 випромінює в зону обслуговування IP пакети в форматі DVB-S і приймаються абонентськими станціями 10, оснащеними приймальними трактами DVB потоку із швидкістю до 8Мбіт/с На фіг 2 показана схема організації мережі Термінальні станції (ТС) 15 груп А, В, N мають доступ до частини ресурсу, виділеної для даної групи ТС Число груп відповідає числу блоків демодуляції 8 головної приймальної станції (ПС) 5 ЦС 1 Виділений частотний ресурс зворотного каналу розподіляється між ТС однієї групи по технологи TDMA На фіг 3 показані інформаційні потоки в системі, що пропонується Тут стрілками показані інформаційні потоки - каналу від сервера інформаційних послуг (цей канал може бути організований в тому числі і засобами системи МІТРІС -ІНТ, якщо сервер знаходиться в зоні обслуговування ЦС МТРІС-ІНТ), - зворотного каналу від ТС до ЦС, - корегуючий потік в межах прямого каналу до 51495 тс, - прямий канал, що надається абонентам в зоні обслуговування ЦС Цей канал надається в форматі DVB Концентричними колами відображена зона обслуговування ЦС МІТРІС-ІНТ Використання стандарту DVB-S в прямому каналі з інкапсуляцією пакетів мережного рівня дозволяє максимально ефективно використовувати пропускну здатність каналу без додаткових переналадок каналоутворюючого обладнання та заповнення потоку неінформаційними символами Виготовлений зразок розробленої авторами системи МІТРІС-ІНТ має наступні параметри - метод доступу до ресурсу, що розподіляється TDMA, - інформаційна швидкість на одну ТС 20Кбіт/с, 8 - число ТС в каналі 2Мбіт/с - 64 (при вказаній інформаційній швидкості на одну ТС), - Інформаційна швидкість на мережу 1300Кбіт/с (вся інформаційна швидкість може бути надана або 64ТС по 20Кбіт/с кожній, або меншому числу ТС при відповідному збільшенні інформаційної швидкості на різні ТС) - Завадостійкість каналу становить - BER= 10 6 при співвідношенні с/ш=7дБ Джерела інформації 1 Т М Наритник, В П Бабак, М Є Ільченко, С О Кравчук Мікрохвильові технології в телекомунікаційних системах, Київ, "Техніка", 2000р, с 167 2 Заявка № 2000116841 від ЗО 11 2000р "Мікрохвильова інтегрована телерадюінформаційна система МІТРІС-К" 51495 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул. Сім'ї Хохлових, 15, м. Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул. Артема, 77, м. Київ, 04050, Україна (044)216-32-71 10