Дипломная работа: Проект системы радиодоступа в п. Омчак Магаданской области
Хотя аппаратура беспроводного доступа по своему построению во многом близка к оборудованию мобильной связи, между ними существует ряд важных различий.
С одной стороны, в системах беспроводного доступа обычно возможна стационарная установка направленных антенн, тогда как в системах мобильной связи абонентская радиостанция или сотовый телефон могут находиться в самых неблагоприятных с точки зрения распространения радиоволн условиях. Кроме того, задачу построения системы беспроводного доступа облегчает фиксированное положение абонента относительно базовой станции: нет необходимости отслеживать его перемещение из зоны действия одной базовой станции в зону действия другой.
С другой стороны, в системах беспроводного доступа предъявляются более жесткие требования к качеству связи: оно должно быть не хуже, чем в исправной проводной линии. У абонента должна быть возможность не только вести переговоры, но и использовать обычное для телефонных сетей оборудование передачи данных (факс, модем).
Понятие «системы беспроводного доступа» охватывает широкий диапазон аппаратуры – от систем, обеспечивающих только беспроводное подключение пользователей к АТС, до больших учрежденческих АТС, сочетающих подключение радиоабонентов с широкими коммутационными возможностями.
Цифровая беспроводная телефонная система, в которой используется сеть маломощных базовых приемо-передающих радиостанций, обеспечивает обслуживание мобильных пользователей, находящихся как в закрытых помещениях, так и на открытых площадях. Система спроектирована для поддержки связи в тех случаях, когда пользователям необходима качественная двухсторонняя связь, получить с помощью проводных телефонов по тем или иным причинам не удается.
Эта система может быть подключена к имеющейся учрежденческой или офисной АТС, образуя единую телефонную систему, включающую абонентов, использующих
обычные проводные телефоны и мобильных абонентов, имеющих в своем распоряжении портативные телефонные трубки. Система предназначена для обеспечения мобильности пользователей в учрежденческих и корпоративных сетях на локальных территориях, такие как офисы, склады, торговые и производственные помещения, открытые площадки. Персональная мобильность в любой рабочей среде позволяет существенно повысить доступность связи и продуктивность работы персонала. Система деловой беспроводной телефонной связи практически является уменьшенной копией городской сотовой сети с той лишь разницей, что принадлежит она организации и оплачивать разговоры не требуется.
Для определения телефонов и учрежденческих АТС в середине 90-х годов был разработан стандарт DECT, при этом одной из основных целей было достижение максимальной плотности трафика: в таких системах она может доходить до сотен Эрланг на квадратный километр. DECT является открытым, развивающимся стандартом, обеспечивающим органичное взаимодействие с существующими сетями связи, он поддерживает большое количество различных приложений и услуг. При проектировании данного дипломного проекта рассмотрим вариант построения системы радиотелефонной связи на базе одной из систем стандарта DECT.
1 ОБЩАЯ ЧАСТЬ
1.1 Сравнительный анализ систем беспроводного доступа
Вопрос телефонизации удаленных объектов является очень актуальным в нашей стране. Несмотря на быстрое развитие сотовых систем связи, воспользоваться услугами сотовых операторов могут далеко не все желающие получить телефон на дачу, в загородный дом, на удаленное от центрального офиса подразделение предприятия, склад и т.д. Проводные линии связи заканчиваются, как правило, в ближайшем городе или крупном поселке. Наиболее простым, эффективным и доступным решением проблемы организации связи в удаленных районах является организация беспроводного радиодоступа.
Беспроводные системы по типу передаваемой информации подразделяются на системы передачи данных, системы передачи голоса и системы смешанного типа. В каждом из типов можно выделить беспроводные системы подвижного абонентского радиодоступа (микросотовые) и стационарного абонентского радиодоступа WLL (беспроводной абонентский шлейф). Существуют системы, на которые не требуется дополнительного разрешения на радиочастоты, и те, на которые необходимо получить такое разрешение. Во втором случае конкретные номиналы рабочих частот назначаются в установленном порядке Главгоссвязьнадзором России на основании расчетов электромагнитной совместимости с другими радиоэлектронными средствами этого диапазона, работающими в районе размещения закупаемых средств, с применением разработанных и согласованных с Министерством обороны РФ норм частотно-территориального разноса, исходя из реальной электромагнитной обстановки.
Для организации мобильной телефонной связи на предприятии, в офисе или в домашних условиях могут применяться различные системы.
Сотовые системы связи (GSM, AMPS, JDT) обеспечивают высокую спектральную эффективность подвижных сетей. Цифровые системы макросотовой связи используют временное разделение каналов и отвечают требованиям современных информационных технологий.
Беспроводные телефоны общего пользования (СТ) могут в ряде случаев составить конкуренцию сотовой связи. Однако для обычных систем (СТ-1) характерны низкое качество связи и отсутствие секретности передачи речевых сообщений. Эти недостатки устранены в новых системах микросотовой связи стандартов Ст-2, DECT, PACS,PHS.
В 1985 г. был создан первый стандарт бесшнуровой телефонии СТ-1 (CordlessTelephony). Системы СТ-1 работают в диапазоне частот 825-837 МГц, в котором размещается 10 радиоканалов. В стандарте реализован метод частотного разделения каналов
(FDMA). Количество дуплексных каналов – 40. Связь абонентского терминала с индивидуальной базовой станцией осуществляется через свой идентификационный код. Однако, как уже было отмечено выше, основным недостатком этого стандарта является невозможность обеспечения секретности передачи информации.
Системы стандарта СТ-2 работают в диапазоне частот 864,1-868,1 MГц, в котором размещается 40 радиоканалов, каждый с шириной полосы 100 кГц. СТ-2 использует метод многостанционного доступа с частотным разделением каналов (FDMA). Это первый стандарт беспроводной телефонии, в котором реализован дуплекс с временным разделением приема и передачи (TDD). Скорость цифрового потока в радиоканале 72 кбит/с. Стандарт предполагает применение кодека АДИКМ со скоростью передачи 32 кбит/с, что обеспечивает высокое качество передаваемой речевой информации. Средняя излучаемая мощностьсоставляет 5 мВт (пиковая 10 мВт). СТ-2 обеспечивает конфиденциальность переговоров и лучшее, чем СТ-1 качество приема речевых сообщений. На российском рынке сегодня представлено оборудование систем СТ-2 производства Siemens, Ericsson, LuseniTehnologies, Goodwin, "Информтехника и связь" и др. Стандарт не ориентирован на передачу данных, поэтому СТ-2 подходит тем пользователям, которые планируют передавать только речевой трафик, и не собираются расширять возможности системы внедрением дополнительных приложений и функций.
Система PACS (PersonalAccessCommunicationsSystem) стандартизирована в 1996 г. и предназначена для предоставления беспроводной связи в общей полосе частот 2x60 МГц выделенных Федеральной комиссией связи США для сетей персональной связи. Функционально PACS являемся близким аналогом DECT, но ориентирована на использование в рамках принятого в США распределения спектра частот и концепции развития персональной связи. В Европе данная система практически не применяется (также, как и другие американские стандарты: PWT - PersonalWirelessTelecommunications и WDCT - WorldwideDigitalColdlessTelephone).
PHS (PersonalHandyphoneSystem) изначально разрабатывалась для организации персональной мобильной связи с малыми размерами ячеек (пикосот) на территории с высокой плотностью трафика для пешеходов и для создания сетей беспроводною доступа. Для системы выделена полоса частот 23 МГц в диапазоне 1,9 ГГц. Ее появление было вызвано необходимостью обеспечения мобильными средствами связи жителей Японии, где средняя плотность населения составляет 317 человек на 1 км2 . PHS была сдана в коммерческую эксплуатацию на территории Японии в 1995г., через два года ею было оснащено уже 3 млн. абонентов, а к 2005 г. предполагается обеспечить услугами системы более 20 млн. человек. PHS поддерживает такие особые функции, как регистрация местоположения, аутентификация и «эстафетная передача».
У систем стандарта PHS существует ряд преимуществ по сравнению с другими известными стандартами, причем некоторые из этих преимуществ уникальны:
- у переносных телефонных аппаратов PHS незначительный вес (некоторые модели весят менее 80 г), в среднем они в два раза легче традиционных сотовых телефонов. В основном, это обеспечивается за счет легкости элементов питания - потребление энергии PHS - устройствневысокое, мощность передатчика не превышает 10 мВт. Как следствие, на одном комплекте батарей аппараты функционирует в несколько раз дольше сотового телефона (около 5 ч в режиме разговора и около 400 ч в режиме ожидания);
- на рынке аппаратуры стандарта PHS присутствует несколько десятков фирм-производителей (в том числе такие крупные, как NEC, Motorola и AT&T). Помимо переносных телефонных аппаратов и сотовых станций они предлагают широкий спектр PHS устройств в том числе "домашние станции" - стационарные сотовые станции для домашнего пользования;
- в PHS, как и в стандарте DECT, скорость передачи данных составляет 32 кбит/с. Это позволяет, в частности, применять системы PHS для высокоскоростного доступа в Интернет, передачи видеоизображения, доступа к базам данных. Применяемая в PHS система кодирования речи позволяет обеспечить качество передачи голоса на уровне традиционных телефонных сетей;
- стандарт PHS предполагает возможность его применения в беспроводной домашней и бизнес телефонии, в системах абонентского беспроводного доступа (WirelessLocalLoop - WLL), в переговорных устройствах;
- отсутствие необходимости планирования частот;
- емкость сот PHS превышает емкость сот DECT.
Можно отметить, что PHS (как и все другие разработки подобного рода) имеет существенный недостаток - постоянную привязку несущих частот. Это делает систему в целом менее помехозащищенной, чем при динамическом распределении диапазона, что не компенсируется сокращением времени на установку частоты несущей (поскольку нет необходимости в выборе канала подвижными средствами).
Цифровая усовершенствованная беспроводная связь (DECT) - это стандарт цифрового радиодоступа, очень эффективно использующий полосу радиочастот и открывающей все новые приложения беспроводной связи для дома, офиса и частных локальных коммерческих зон (аэропортов, вокзалов, торговых центров, банков, бирж и др.). Он обеспечивает своимпользователям устойчивую высококачественную связь, защищенную от несанкционированного доступа. Стандарт поддерживает речевую и факсимильную связь, а также передачу данных.