Сетевой электронный научный журнал "СИСТЕМОТЕХНИКА", № 2, 2004 г.

ОРГАНИЗАЦИЯ СЕТИ АБОНЕНТСКОГО РАДИОДОСТУПА В ДИАПАЗОНЕ МИЛЛИМЕТРОВЫХ ДЛИН ВОЛН

 

Шайдуров Г.Я., Болотин В.В.

(Красноярский государственный технический университет,
rts@rtf.kgtu.runnet.ru, pobox@newmail.ru)

 

Беспроводные системы радиодоступа пользуются во всем мире все большей популярностью. Они обладают бесспорными преимуществами при отсутствии или недостаточном развитии кабельной инфраструктуры (труднодоступные районы, сельская местность, пригородные зоны), невозможности прокладки волоконно-оптических линий связи или слишком большой стоимости для пользователя при подключении.

Значительная роль отводится Министерством связи России на Взаимоувязанной сети связи Российской Федерации (ВСС России) системам, использующих радиоканал для связи абонентского устройства с АТС местной телефонной сети - систем радиодоступа, которые позволяют наиболее эффективно решить проблему задействования свободной абонентской емкости находящихся в эксплуатации телефонных станций при дефиците ресурсов кабельных абонентских сетей [2].

Особенностью применения систем радиодоступа является возможность их применения как существующими, так и новыми операторами услуг связи, как в исторических, так и в новых городских, пригородных и сельских районах, в условиях, когда ключевыми требованиями являются гибкость и небольшие начальные капиталовложения. Гибкость технологий радиодоступа позволяет обеспечивать потребности густонаселенных районов городов с исторически ценной застройкой, быстро растущих пригородов и дачных поселков, малых городов и редконаселенной сельской местности без развитой инфраструктуры электросвязи.

Стоимость системы радиодоступа, использующей линии радиосвязи, не зависит от длины кабеля и большого числа особенностей местности в пределах зоны обслуживания. Абонентская сеть, построенная на медном или волоконно-оптическом кабеле, представляет собой довольно громоздкое хозяйство, требующее, как правило, длительного поэтапного внедрения и значительных капитальных затрат при строительстве.

По сравнению с обычной кабельной сетью беспроводная система радиодоступа обладает следующими преимуществами:

на порядок более высокие темпы ввода в эксплуатацию, меньшая трудоемкость строительных и монтажных работ;

малый срок окупаемости системы;

меньше капитальные затраты;

оптимальное решение для пересеченной и сильно изрезанной коммуникациями и водоемами местности, абсолютная независимость от типов грунтов;

простота и гибкость при расширении сети, возможность сравнительно легкой трансформации в сеть мобильной связи;

в несколько раз более низкая стоимость 10-летнего жизненного цикла.

В настоящее время к системам радиодоступа относят системы с фиксированным доступом (стационарные абоненты) и системы с ограниченной степенью мобильности (скорость пешехода) и мобильные системы. На сегодняшний день существуют различные системы абонентского радиодоступа, которые принципиально отличаются друг от друга архитектурой, техническими параметрами, и главное, типами решаемых задач.

Существенным фактором, сдерживающим развитие систем радиосвязи как по возможным предоставляемым телекоммуникационным услугам так и по наращиванию абонентской емкости является использование ограниченных полос частот. В свою очередь данные факторы преодолеваются путем перевода существующих стандартов в диапазоны более высоких частот.

Особенностями использования оборудования радиодоступа в России можно выделить связанные с российской спецификой организационных мероприятий на этапе получения необходимых частотных разрешении и строительства объекта связи, требованиями потребителей к виду предоставляемых услуг, климатическими условиями и т.д.

Указанные особенности отсутствуют в системах миллиметрового диапазона волн (ММДВ). Согласно [1] наиболее доступным диапазоном волн ММ диапазона является диапазон выше f=20ГГц, который остается практически свободным, что облегчает процедуру получения необходимых частотных разрешений и предполагает отсутствие помех от других РЭС, являющихся серьезным препятствием для работы в иных диапазонах.

Характерной чертой любого сигнала является уменьшение уровня сигнала при распространении за счет ослабления в свободном пространстве, потерь в газах атмосферы и некоторых дополнительных потерь [4].

 

 

Рис. 1. Погонные потери радиосигнала в газах атмосферы

 

В виду наличия полос интенсивного поглощения в атмосфере радиоволн, обусловленные наличием кислорода и водяного пара, непригодными являются области частот вблизи явно выраженных пиков зависимости погонных потерь радиосигнала в газах атмосферы (рис.1), что необходимо учитывать при выборе рабочей полосы частот ММДВ. Влияние рассеяния ММДВ в осадках на работу приземных линий связи также может быть неблагоприятным, так как оно приводит к ухудшению условий электромагнитной совместимости линий связи между собой и с другими радиоэлектронными системами, уменьшает скрытность передачи информации, создает электромагнитные помехи различным службам, нарушает экологию окружающей среды [5].

Прогресс в развитии систем и средств связи как в нашей стране так и за рубежом привел к тому что ММДВ - это новый огромный диапазон, намного превышающий по занимаемой полосе частот все то, что использовалось до сих пор разработчиками оборудования. К числу неоспоримых преимуществ применения ММДВ в системах связи следует отнести прежде всего такие факторы как увеличение объема и скорости передачи информации, высокое усиление антенн при малой их апертуре, повышенная помехозащищенность канала связи, возможность организации локальных широкополосных систем передачи данных, применение остронаправленных антенны и особенность распространения волн ММ-диапазона [3].

ММДВ находит все более широкое применение в системах связи при организации широкополосной связи в городах и населенных пунктах, при организации микросотовых и пикосотовых линий передачи информации. Однако, эти системы на ММДВ из-за своей ограниченной дальности действия могут расширять возможности существующих сетей связи.

Успехи в разработке элементной базы ММДВ и создание технических устройств на ее основе, потребность в передаче больших объемов информации особенно проявляют преимущества радиоволн данного диапазона.

Не менее важен для оператора правильный выбор технологии для организации абонентского доступа. Основными факторами, определяющими предпочтение той или иной технологии доступа являются стоимость подключения на одного абонента, трудо- и время-затраты на подключение, полоса пропускания канала. Достижения в области беспроводных информационно-коммуникационных систем обеспечат безграничные возможности и услуги.

Таким образом, основными преимуществами применения ММВД в сотовых сетях связи по сравнению, например, с технологиями базирующимися в более низком диапазоне частот, является быстрота развертывания сети, доведение до абонентов высокоскоростных цифровых потоков, хорошая электромагнитная совместимость по частотному спектру и отсутствие шумов. С учетом не занятости данного диапазона техника ММВД в сотовых радиосетях может представлять интересную нишу для разработчиков отечественной радиопромышленности.

 

Список литературы

 

  1. "Таблица распределения полос радиочастот между службами Российской Федерации в диапазоне частот 9 кГц-400 ГГц".
  2. Минсвязи РФ. Приказ №6 от 08.12.99 "О дальнейшем развитии систем радиодоступа к телефонной сети на Взаимоувязанной сети связи Российской Федерации".
  3. Быстров Р.П., Петров А.В., Соколов А.В.. Миллиметровые волны в системах связи // Журнал радиоэлектроники, №5, 2000.
  4. Немировский А.С. и др. Под ред. А.С.Немировского. Радиорелейные и спутниковые системы передачи: Учебник для вузов. - М.: Радио и связь, 1986.
  5. Загорин Г. К., Зражевский А. Ю. И др. Факторы, влияющие на распространение ММ волн в приземном слое атмосферы // Журнал радиоэлектроники, №8, 2001.

Сетевой электронный научный журнал "СИСТЕМОТЕХНИКА", № 2, 2004 г.