Системы беспроводной передачи данных в диапазоне 2400 - 2483,5 МГц | Телекоммуникации вчера, сегодня, завтра

Последовательность действий при создании объекта радиосвязи

Бланк формы №1 ТАКТИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ РЭС

Поставка оборудования обеспеченного радиочастотами

Витрина



Системы беспроводной передачи данных в диапазоне 2400 - 2483,5 МГц

Анализ типов оборудования гражданского назначения, функционирующих в полосах частот 2400 - 2483,5 МГц, показывает, что большинство из них могут быть отнесены к одной из трех категорий:

  1. Оборудование абонентского радиодоступа WLL.
  2. Оборудование беспроводной передачи данных RadioEthernet.
  3. Оборудование беспроводной передачи данных технологии Bluetooth.
  4. Оборудование РРЛ прямой видимости и радиомодемы.

Для оборудования каждой категории характерны общие принципы построения систем, технические характеристики и области применения.

Оборудование абонентского радиодоступа (WLL)

Оборудование систем WLL предназначено для предоставления услуг аналоговой и цифровой телефонии, ISDN или широкополосного доступа в интересах единичных абонентов; небольших или очень больших групп абонентов, сосредоточенных на небольшой территории; относительно небольших групп абонентов, разбросанных на значительном удалении друг от друга, или просто любых групп абонентов проживающих на весьма значительной территории. Что толку в канале связи, по которому вместо речи слышно глухое шуршаний, хрюканье или зубовный скрежет? 

Ассортимент оборудования WLL диапазона 2400 - 2483,5 МГц достаточно широк. Однако функционально он не охватывает ряд приложений, характерных для WLL, и ограничивается зоновыми и сельскими системами абонентского радиодоступа. Многие необходимые устройства имеет на своих прилавках любой уважающий себя магазин компьютеров и периферии, специализирующийся на продаже ноутбуков и настольных компьютеров, современных планшетов и смартфонов, телефонов и роутеров.

Зоновые системы WLL осуществляют охват района, где установлена местная АТС, часто, будучи установленными, например, непосредственно на здании АТС. Они могут состоять как всего из одной, так и из нескольких сот. Характерный радиус зоны обслуживания вокруг базовой станции составляет от единиц до 15 - 20 км. Рассчитаны эти системы на обслуживание абонентов, распределенных на указанной относительно большой территории. Анализ действующих в России зоновых сетей показал, что они построены преимущественно на цифровом оборудовании, использующем радиоинтерфейс широкополосной CDMA (называемый B-CDMA или W-CDMA) с шириной полосы радиоканала от 3 - 5 МГц до 10 - 20 МГц. Такие цифровые системы имеют возможность предоставлять услуги ISDN или высокоскоростную передачу данных. По технологии расширения спектра радиосигналов, оборудование WLL для зоновых сетей может быть разделено на два типа: FH-CDMA (FH - Frequency Hopping) и DS-CDMA (Direct Sequence Code Division Multiple Access).

В системах FH-CDMA используются так называемые «скачки по частоте», когда несущая частота в передатчике постоянно меняет свой номинал в рамках некоторого частотного диапазона по псевдослучайному закону (индивидуальному для каждого канала), приемник же ведет себя таким же образом, обеспечивая выделение и дальнейшую обработку только нужного канала.

В системах DS-CDMA реализуется метод «расширения прямой последовательностью», когда в передатчике каждый узкополосный информационный сигнал перемножается на определенный широкополосный псевдошумовой сигнал, знание которого на приемной стороне позволяет выделить нужный канал путем получения свертки двух сигналов.

Часто бывает необходимо предоставить услуги высококачественной телефонии на огромной территории, но для абонентов, сгруппированных в относительно небольших зонах (типичная ситуация в сельской местности). Для этой цели и применяются вышеупомянутые сельские системы, построенные по принципу «точка - много точек». Анализ оборудования данного типа, функционирующего на территории России, показал, что в отличие от рассмотренного выше оно использует традиционные технологии доступа TDMA/TDM и FDMA/FDD, а также различные их сочетания.

Классификация оборудования WLL диапазона 2400-2483,5 МГц представлена на рисунке 1.

Рис.1 Классификация оборудования категории WLL, работающего в полосах частот 2400-2483,5 МГц

Характеристики оборудования WLL

Системы абонентского радиодоступа, построенные на оборудовании категории WLL, относятся к фиксированной службе (ФС). Обобщенные технические характеристики систем ФС, и в частности систем с конфигурацией точка-многоточка, характерных для WLL, приведены в Рекомендации МСЭ-Р F.758 и в Отчете Комитета ERC № 40. Анализ данных Рекомендации и Отчета, а также технических характеристик действующих систем, позволил сформировать для каждой классификационной группы устройств WLL наихудший, с точки зрения ЭМС, набор параметров затрагиваемых приемников (таблицы 1 - 3).

Таблица 1

Характеристики затрагиваемых приемников оборудования WLL первой классификационной группы (зоновые/DS-CDMA)

Наименование параметра

Значение параметра

ПРМ WLL 1-1

Чувствительность приемника (КОБ 10-5), дБм

-95

Защитное отношение, дБ

 

Ширина полосы УПЧ приемника, МГц

3,2

Уровень шума на входе приемника, дБм

-102

Максимальный коэффициент усиления прм. антенны

24

Потери в фидере, дБ

3

Поляризация

Линейная

Таблица 2

Характеристики затрагиваемых приемников оборудования WLL второй классификационной группы (зоновые/FH-CDMA)

Наименование параметра

Значение параметра

Прм WLL2-1

Прм WLL2-2

Чувствительность приемника (КОБ 10-5), дБм

-73

-73

Ширина полосы УПЧ приемника, МГц

1

1

Уровень шума на входе приемника, дБм

-96

-96

Максимальный коэффициент усиления прм. антенны

12

24

Потери в фидере, дБ

5

3

Поляризация

Линейная

Линейная

Таблица 3

Характеристики затрагиваемых приемников оборудования WLL третьей классификационной группы (сельские)

 

Наименование параметра

Значение параметра

Приемник WLL3-1

Чувствительность приемника (КОБ 10-5), дБм

-93

Ширина полосы УПЧ приемника, МГц

3.5

Уровень шума на входе приемника, дБм

-102

Максимальный коэффициент усиления прм. антенны

24

Потери в фидере, дБ

3

Поляризация

Линейная

Оборудование беспроводной передачи данных (RadioEthernet)

Отличительной особенностью устройств RadioEthernet является функционирование такого оборудования в режиме пакетной передачи данных с использованием специально разработанных протоколов доступа к среде, что необходимо для предотвращения коллизий. Термин RadioEthernet в большей степени характерен для России. За рубежом подобные системы называют Wireless local area network (WLAN) или Radio local area network (RLAN).

С момента появления первых образцов оборудования класса RadioEthernet область их применения постоянно расширяется. Первоначально они разрабатывались исключительно для создания локальных компьютерных сетей внутри офисов. В основном эта технология применяется на территориях складов и в супермаркетах, где она дает возможность кладовщикам и продавцам всегда иметь доступ к централизованной базе данных в условиях «ограниченной мобильности» (т.е. при перемещениях со скоростью пешехода или складского погрузчика).

В России (и в других странах СНГ) рынок беспроводных сетей класса RadioEthernet с самого начала имел несколько другой профиль. Те области деятельности, в которых на Западе наиболее широко применяются беспроводные сети, в России либо еще недостаточно развиты (большие оптовые склады с автоматизированным учетом, большие супермаркеты), либо находятся в трудном финансовом положении (больницы, университеты).

С другой стороны, ввиду недостаточного развития кабельных сетей, предприятия всех видов деятельности, в особенности, имеющие несколько отделений, разбросанных по городу, ощущают острую потребность в средствах передачи данных. Особенно остро нуждаются в них банки, муниципальные власти и федеральные службы. Наиболее популярными услугами с использованием оборудования RadioEthernet на сегодняшний день являются соединение локальных сетей абонента и доступ к всемирной сети Интернет.

Несмотря на многообразие типов систем RadioEthernet, с технической точки зрения, все они могут быть разделены на две группы:

  • оборудование RadioEthernet, соответствующее требованиям стандартов IEEE 802.11, 802.11b и 802.11g;
  • нестандартизованное оборудование RadioEthernet.

Подобное деление особенно актуально для Российского рынка беспроводной передачи данных, который явно тяготеет к внешнему применению RadioEthernet. Дело в том, что пока разрабатывались стандарты IEEE 802.11 и накапливался опыт эксплуатации RadioEthernet-устройств, стало очевидным, что именно для внешних применений данный стандарт не является оптимальным.

Еще одной характерной чертой оборудования беспроводной передачи данных диапазона 2400 - 2483,5 МГц является использование широкополосных методов модуляции. Здесь реализуются три радиотехнологии:

  • с расширение спектра сигнала методом прямой последовательности (Direct Sequence Spread Spectrum - DSSS);
  • расширение спектра сигнала методом программной перестройки частоты (Frequency Hopping Spread Spectrum - FHSS );
  • мультиплексирование с разделением по ортогональным частотам (Orthogonal Frequency Division Multiplexing - OFDM).

Следует отметить, что реализованный в оборудовании стандарта IEEE 802.11 метод программной перестройки частоты FHSS по причине низкой производительности в настоящее время практически не находит применения по сравнению с другими указанными выше методами, которые реализованы в стандартах IEEE 802.11b/g.

Таким образом, анализ параметров оборудования, которые представляются наиболее значимыми с точки зрения обеспечения электромагнитной совместимости, позволяет объединить известные в настоящее время типы РЭС категории RadioEthernet в шесть классификационных групп (рисунок 2).


Рис 2. Классификация оборудования беспроводной передачи данных класса RadioEthernet в диапазоне частот 2400-2483,5 МГц

Характеристики оборудования RadioEthernet

Технические характеристики внутриофисных систем передачи данных, как правило, соответствуют характеристикам, указанным в приложении 1 к решению ГКРЧ от 06.12.2004 г. № 04-03-04-003 (таблицы 4 и 5).

Таблица 4

Требования к техническим характеристикам внутриофисного оборудования беспроводной передачи данных (метод расширения спектра DSSS)

№ п/п

Наименование параметра

Величина параметра

1

Полоса радиочастот, МГц

2400...2483,5

Требования к радиопередатчику

2

ЭИИМ станции беспроводной передачи данных, не более, дБВт

-10

3

Класс излучения

15M0G7D

20M0G7D

4

Скорость передачи информации, Мбит/с

1; 2; 5,5; 11; 22

6; 9; 12; 18; 24; 36; 48; 54

5

Относительная нестабильность частоты, не хуже

-10-6

6

Шаг сетки частот

2412 МГц + 5 МГц х N, где N = 0¸12

2412 МГц + 5 МГц х N, где N = 0, 5, 10

7

Ширина полосы излучения передатчика:
- на уровне -3 дБ, не более,
- на уровне -30 дБ, не более,

 

                                                 15 МГц
22 МГц

 

                                               20 МГц
22 МГц

8

Уровень побочных излучений, не более, дБм

-30

9

Вид модуляции

Дифференциальная BPSK, OFDM

 

Дифференциальная QPSK, OFDM

16 QAM, OFDMA

64 QAM, OFDMA

Требования к радиоприемнику

10

Чувствительность радиоприемника (для скорости передачи информации), не хуже, дБм

-92 (1 Мбит/с)

-89 (6 Мбит/с)

-90 (2 Мбит/с)

-87 (9 Мбит/с)

-87 (5,5 Мбит/с)

-86 (12 Мбит/с)

-84 (11 Мбит/с)

-84 (18 Мбит/с)

-80 (22 Мбит/с)

-80(24 Мбит/с)

 

-77 (36 Мбит/с)

 

-72 (48 Мбит/с)

 

-71 (54 Мбит/с)

Требования к антеннам

11

Тип антенны *

интегрированные, специализированные

* В РЭС с интегрированными антеннами должен отсутствовать антенный порт для подключения внешних антенн. Собственная антенна должна быть несъемной.
В РЭС со специализированными антеннами допускается иметь антенный порт для подключения только специализированного, для данного типа оборудования, набора внутриофисных антенн.

Таблица 5

Требования к техническим характеристикам внутриофисного оборудования беспроводной передачи данных (метод расширения спектра FHSS1)

№ п/п

Наименование параметра

Величина параметра

1

Полоса радиочастот, МГц

2400...2483,5

Требования к радиопередатчику

2

ЭИИМ станции беспроводной передачи данных, не более, дБВт

-10

3

Класс излучения

1M00F7D

4

Скорость передачи информации, Мбит/с

1; 2; 3

5

Относительная нестабильность частоты, не хуже

10-6

6

Шаг сетки частот

2402 МГц + 1 МГц x N, где N=0¸79

7

Ширина полосы излучения передатчика:
- на уровне -3 дБ, не более, МГц
- на уровне -40 дБ, не более, МГц
- на уровне -60 дБ, не более, МГц

 

1
4
6

8

Уровень побочных излучений, не более, дБм

-30

9

Вид модуляции

Многоуровневая Гауссовская частотная манипуляция (2GFS, 4GFS, 8GFS)

Требования к радиоприемнику

10

Чувствительность радиоприемника (для скорости передачи информации), не хуже, дБм

-80(1 Мбит/с)
-75 (2 Мбит/с)
-67 (3 Мбит/с)

Требования к антеннам

11

Тип антенны2

интегрированные, специализированные

1 Параметры технологии расширения спектра радиосигнала должны отвечать требованиям европейского стандарта ETSI 300 328.
Количество частотных позиций в последовательности не должно быть менее чем 79.
Максимальное время работы на одной частотной позиции не должно превышать 0.4 сек.
Минимальный шаг перестройки рабочей частоты между соседними частотными позициями в последовательности не должен быть менее 6 МГц.
Рекомендуется использовать последовательности перестройки, приведенные в стандарте IEEE 802.11.
2 В РЭС с интегрированными  антеннами должен отсутствовать антенный порт для подключения внешних антенн. Собственная антенна должна быть несъемной.
В РЭС со специализированными антеннами допускается иметь антенный порт для подключения только специализированного, для данного типа оборудования, набора внутриофисных антенн.

Технические характеристики РЭС уличных (outdoor) сетей беспроводной передачи данных должны соответствовать требованиям, указанным в правилах применения оборудования радиодоступа, утвержденных приказом №19 Министерства информационных технологий и связи РФ от 13 февраля 2007 г. (таблицы 6- 8).

Таблица 6

Требования к параметрам оборудования радиодоступа стандарта 802.11b

№ п/п

Наименование параметра

Значение параметра

1.

Диапазон частот

2400 - 2483,5 МГц

2.

Метод расширения спектра

DSSS

3.

План частот

2412+5(n-1), n=1..13

4.

Максимальная мощность передатчика

не более 20 дБм

5.

Минимальный уровень сигнала на входе ПРМ
- 2 Мбит/с
- 11 Мбит/с

 

-80 дБм
-76 дБм

Таблица 7

Требования к параметрам оборудования радиодоступа стандарта 802.11g

№ п/п

Наименование параметра

Значение параметра

1.

Диапазон частот

2400 - 2483,5 МГц

2.

Метод расширения спектра

DSSS, OFDM, PBCC, DSSS-OFDM

3.

План частот

2412+5(n-1), n=1..13

4.

Максимальная мощность передатчика

не более 24 дБм

 

Максимальная спектральная плотность мощности передатчика (в полосе 1 МГц), не превышает

10 дБм

5.

Минимальный уровень сигнала на входе ПРМ
- при кадровой ошибке с длиной кадра 1024 байт ≤ 8 %
- 11 Мбит/с
- 22 Мбит/с
- при кадровой ошибке с длиной кадра 1024 байт ≤ 10 %
- 12 Мбит/с
- 54 Мбит/с

 

 

-76 дБм
-76 дБм

 

-79 дБм
-65 дБм

Таблица 8

Требования к параметрам приемников БС БПД технологий закрытых систем

 

Полоса  частот

Чувствительность приемника, не превышает, дБм
при скорости передачи информации в канале, Мбит/с

<2 (6)

2 (9)

5,5 (12)

11 (18)

24

36

48

54

До  1000 МГц

–86

1000 – 1350 МГц

–84

–81

–79

–77

2300 –2500 МГц

-80
(–85)

(–83)

(–82)

-76
(–80)

–78

–77

–76

–73

Большинство офисных устройств («indoor») приложений оборудовано двумя интегральными антеннами 2 дБ. В условиях многолучевого распространения это позволяет существенно повысить качество приема. Построение уличных («outdoor») сетей требует применения антенн с большим коэффициентом усиления, а зачастую и использования дополнительных усилителей мощности для передающего тракта и малошумящих усилителей для приемного тракта. В данной работе для проведения исследований использовались антенны  со следующими обобщенными характеристиками (таблица 9):

Таблица 9

Параметры антенн, используемых для проведения исследований

Область применения

Максимальный коэффициент усиления, дБ

Ширина ДН по уровню 3 дБ

В вертикальной плоскости, градусы

В горизонтальной плоскости, градусы

Офисные (indoor)

2

-90…90

360

Уличные (outdoor):

 

 

 

Точка доступа
(базовая станция)

12

7

360

Клиентское оборудование
(радиомосты, сетевые адаптеры)

24

15

10

Другие мтериалы по теме

Подробнее о Google Glass
Спорные аспекты Google Glass
Эффективность решенй LTE
LTE сегодня и завтра

 



Поиск по сайту


Смотрите также