Мікрохвильова система широкосмугового безпровідного доступу umds-pp

Реферат: Мікрохвильова система широкосмугового безпровідного доступу UMDS-PP містить центральну станцію (ЦС) та абонентську станцію (АС). Додатково до абонентської точки доступу мережі Mesh підключають створений на базі технології радіорелейного прольоту канал передачі, який включає в себе приймально-передавальний блок, що підключають до точки доступу мережі Mesh, і містить приймальний та передавальний тракти, що включають в себе приймальні та передавальні радіо-модулі на базі Mikrotik R52nM. Приймальні та передавальні лінійні тракти, якими реалізують перенесення частотного діапазону, який використовують в мережі Wi-Fi в терагерцовий частотний діапазон, формування потоку та узгодження вузлів створеного радіоканалу, а приймально-передавальний блок прикінцевої станції створеного радіоканалу такий самий, як і АС мережі Wi-Fi такого ж розміру потоку. UA 114590 U (54) МІКРОХВИЛЬОВА СИСТЕМА ШИРОКОСМУГОВОГО БЕЗПРОВІДНОГО ДОСТУПУ UMDS-PP UA 114590 U UA 114590 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до спеціальної техніки зв'язку, що забезпечує передачу та прийом даних по каналах радіозв'язку. Покриття зони обслуговування послугами широкосмугового доступу до інформаційних ресурсів із використанням неліцензійного частотного діапазону. Відома мікрохвильова система широкосмугового безпровідного доступу UMDS-TH [1] 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. Вихід передавального тракту і вхід приймального тракту підключаються до передавальних та приймальних трактів відповідно та блоків обробки сигналів на базі модему ЦС. Модем ЦС відрізняється тим, що приймальнопередавальні блоки будуються на базі формувача інформаційного потоку, який містить n складових потоків 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 m 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 приймально-передавальні антени. При цьому мережа backhaul складається із каналів, де використовується неліцензійний частотний діапазон (терагерцовий), а кількість секторів ЗО та кількість каналів передачі визначається за результатами дослідження ЗО. Як АС використовується вузол доступу Wi-Fi, до якого підключені приймально-передавальні антени та лінійні тракти АС. Для реалізації прийнятного розміру зони обслуговування (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 біля 300 секторів, кожен із яких покривається променем однієї антени. Недоліками корисної моделі UMDS-TH є: - мала щільність покриття ЗО, що викликане малим кутом направленості антени, що суттєво зменшує площу території покриття; - недостатня довжина каналу передачі із втратами сигналу на трасі розповсюдження в каналах мережі backhaul та відсутністю засобів передавання в терагерцовому діапазоні, тобто підсилювачів із високою вихідною потужністю, приймачів із низьким рівнем еквівалентної шумової температури входу та ін., що суттєво підвищує вартість каналу передачі і робить його недоступним для масового використання. Найбільш близьким до корисної моделі є UMDS-Mesh [2]. В системі використовується неліцензійний частотний діапазон, а канали мережі backhaul виконують функції доставки інформації від ЦС до АС, яка включає в себе точку доступу (абонентську або вузлову). Розширення ЗО точки доступу реалізується створенням однорангової мережі Mesh, доступ до якої надається через вузлову точку доступу, яка може входити до складу АС. При цьому одноранговий варіант мережі використовується для зменшення вартості, що важливо в умовах обслуговування, хоча при необхідності збільшення розміру території покриття та ресурсів і даних може використовуватись багато рангова мережа і мережа на базі сервера. Мікрохвильова система широкосмугового безпровідного доступу UMDS-Mesh, що складається з ЦС та АС, причому ЦС містить приймально-передавальні блоки в складі модернізованого формувача інформативного потоку, лінійних трактів, що підвищують частоту сигналу в передавальному потоці та понижують в приймальному, розподільник та об'єднувач потоків, приймальні та передавальні антени. Формувач по цифровому інтерфейсу Ethernet підключається до каналу магістральної інформаційної мережі для передачі в магістральну мережу запитного потоку чи приймання від інформаційної мережі інформації, яка передається до АС по каналах мережі backhaul. Вихід передавального тракту і вхід приймального підключаються до передавальних та приймальних лінійних трактів відповідно. За допомогою об'єднувальних чи розподільних вузлів передавальні потоки можуть об'єднуватися із приймальними чи розділятися для використання однієї приймально-передавальної антени. На стороні АС об'єднуються та розділяються потоки прямого та зворотного каналів для пере обробкою в антенній системі. Приймально-передавальні блоки на базі модернізованого формувача а інформаційного потоку, який містить n складових потоків згідно стандарту 802.11n, які можуть передаватися та прийматися за допомогою m приймальних та m передавальних антен, які обслуговують наданням інформаційного ресурсу, створеного формувачем 1 UA 114590 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 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, а до складу системи вводиться АС, в складі якої як точка транзитного з'єднання використовується вузлова (транзитна) точка доступу, до якої підключається мережа UMDS-Mesh. Дислокація вузлових та абонентських точок доступу та потрібний ресурс інформаційного потоку визначаються по результатам дослідження ЗО. Недоліком прототипу є: недостатня довжина каналу передачі, викликана тими ж параметрами, як і системі-аналогу, вказаними вище. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення UMDS-TH. Поставлена задача вирішується тим, що мікрохвильова система широкосмугового безпровідного доступу UMDS-PP, 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, 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. Новим є те, що до абонентської точки доступу мережі Mesh підключається створений на базі технології радіорелейного прольоту канал передачі, який включає в себе приймальнопередавальний 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 самий, як і АС мережі Wi-Fi такого ж розміру потоку. Суть корисної моделі пояснює креслення. Умовні позначення креслення: 1 - абонентська точка доступу; 2 - вхідний радіо-модуль Mikrotik R52nM приймального тракту; 3 - вихідний радіо-модуль Mikrotik R52nM передавального тракту; 4 - проміжний радіо-модуль Mikrotik R52nM передавального тракту; 5 - проміжний радіо-модуль Mikrotik R52nM приймального тракту; 6 - лінійний тракт приймального тракту; 7 - лінійний тракт передавального тракту; 8 - розподілювач приймальних та передавальних потоків; 9 - приймально-передавальна антена; 10 - кінцевий вузол доступу мережі кінцевих АС створюваного прольоту радіоканалу. Вказаний формувач складається із: - вхідного радіо-модуля передавального тракту 2 вихідного радіо-модуля приймального тракту 3. Ці радіо-модулі створені на базі чипів Mikrotik R52nM; - ці радіо-модулі є аналоговими портами, які підключаються до абонентського вузла доступу, а цифровими портами до цифрових портів двох інших проміжних чипів Mikrotik R52nM 4 та 5 передавального та приймального трактів; - проміжні радіо-модулі 4 та 5 цифровими портами підключені до цифрових портів 2 і 3; - аналогового порту чипа передавального тракту 4 підключений передавальний лінійний такт 6, який підвищує частоту до терагерцового діапазону із діапазон біля 2,7 ГГц та формує потік в передавальному тракті; 2 UA 114590 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 - аналогового порту чипа приймального тракту 7 підключений приймальний лінійний тракт 7, який понижує частоту потоку із терагерцового діапазону до діапазону 2,7 ГГц; - частоти передавального та приймального потоків, які рознесені по частоті. Для доступу таких потоків до однієї приймально-передавальної антени вони розділяються розподілювачем приймальних та передавальних потоків 8; - приймального та передавального потоку (передавальний - подається, а прийнятий поступає) підключаються до приймально-передавальної антени 9; - антени 9, яка передає запрошений потік в кінцевий вузол доступу мережі кінцевих абонентських станцій створюваного прольоту радіоканалу 10; - позначення а та ц на Фіг. 1 - аналоговий та цифровий порти радіо-модуля 2, 3, 4, 5; - ◄▬► каналу зв'язку абонентської точки доступу 1 із приймальним та передавальними трактами; - ◄— —► каналу зв'язку передавального та приймального тракту із прикінцевим вузлом доступу мережі кінцевих абонентських станцій створюваного прольоту радіоканалу. Структура приймального тракту прикінцевого вузла доступу створеного прольоту і каналу передачі від антени 9 до вузла 10 співпадає із структурою абонентського вузла доступу системи-аналогу. Мікрохвильова система широкосмугового безпровідного доступу UMDS-PP працює наступним чином: - запит від станції абонентської мережі, підключеної до прикінцевого вузла доступу мережі кінцевих абонентських станцій створеної радіолінії 10 подається по каналу зв'язку передавального тракту створеної радіолінії до вузла доступу мережі UMDS-Mesh 1 і приймається приймально-передавальною антеною мережі UMDS-Mesh. Від вузла доступу мережі UMDS-Mesh засобами цієї мережі запит подається до ЦС мережі і поступає до станції оператора магістральної інформаційної мережі. Запрошена інформація по каналах мережі UMDS-Mesh поступає до вузла доступу, звідки поступив запит і по передавальному каналу. Із вузла доступу мережі UMDS-Mesh сигнал в форматі 802.11n поступає на приймальний тракт підключеного блоку 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 поступив запит. Система використовує неліцензійний (терагерцовий) частотний діапазон в каналах мережі backhаul і не є критичною до реалізації режиму 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 аналогу. 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. Приймально-передавальна антена випромінює сигнал на трасу розповсюдження чи отримує сигнал із траси розповсюдження. Підключення каналу по цифровому порту реалізується для мінімізації накопичування шуму в каналі, та 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 UMDSMesh. 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 безпровідного 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. 60 3 UA 114590 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 20 25 Мікрохвильова система широкосмугового безпровідного доступу UMDS-PP, що містить центральну станцію (ЦС) та абонентську станцію (АС), причому ЦС містить приймальнопередавальні блоки, які підключені до маршрутизатора по інтерфейсу Ethernet для передачі в магістральну мережу запитного потоку чи приймання від інформаційної мережі інформації, яку передають до АС по каналах мережі backhaul, а вихід передавального тракту і вхід приймального підключають до передавальних та приймальних трактів, відповідно, та блоків обробки сигналів на базі формувача ЦС, приймально-передавальні блоки якого будують на базі формувача інформаційного потоку, який містить n складових потоків згідно зі стандартом 802.11n, із яких створено m мультиплексів, що включають в себе приймальні та передавальні лінійні тракти, в яких реалізують 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 обслуговують відповідним мультиплексом і до яких підключені лінійні тракти та приймальнопередавальні антени, а до складу системи вводять АС, в складі якої як точку транзитного з'єднання використовують вузлову (транзитну) точку доступу, до якої підключають вузли доступу мережі Mesh, яка відрізняється тим, що до абонентської точки доступу мережі Mesh підключають створений на базі технології радіорелейного прольоту канал передачі, який включає в себе приймально-передавальний блок, що підключають до точки доступу мережі Mesh, і містить приймальний та передавальний тракти, що включають в себе приймальні та передавальні радіо-модулі на базі Mikrotik R52nM, приймальні та передавальні лінійні тракти, якими реалізують перенесення частотного діапазону, який використовують в мережі Wi-Fi в терагерцовий частотний діапазон, формування потоку та узгодження вузлів створеного радіоканалу, а приймально-передавальний блок прикінцевої станції створеного радіоканалу такий самий, як і АС мережі Wi-Fi такого ж розміру потоку. Комп’ютерна верстка А. Крулевський 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 4