9.6. Организация радиодоступа к телефонным сетям

Развитие абонентской распределительной сети с использованием радиосредств в на­стоящее время является весьма перспективным: при определенных условиях радиодоступ может быть более экономичным, чем кабельная сеть. Разработанная первоначально для обеспечения связью мобильных абонентов радиотехнология стала сегодня реальной альтер­нативой существующей кабельной сети. Стоимость линейно-кабельных сооружений неуклонно возрастает, в то время как стоимость оборудования падает. В сети радиодоступа большая часть затрат приходится именно на радиооборудование. В случае необходимости конфигура­ция радиосистем может быть легко изменена, что дает возможность гибко отслеживать изме­нения спроса на услуги. Кроме этого, следует отметить, что внедрение абонентского радио­доступа обеспечивает хорошие условия для создания системы персональной связи.

Использование радио­доступа позволяет не только уменьшить капитальные затраты на создание распределитель­ной сети, но и сократить сроки строительства и ввод объектов в эксплуатацию, а, следова­тельно, срок окупаемости вновь вводимой емкости.

Технология абонентского радиодоступа позволяет минимизировать начальные инвести­ции и увеличивать емкость сети постепенно за счет доходов, полученных от эксплуатации первоначально введенной емкости.

9.6.1. Радиотехнологии и аппаратные средства

Структура радиосети может быть различной. Некоторые примеры использо­вания радиотехнологий на "последней миле":

а). Радиорелейный тракт в конфигурации "точка-точка" (point-to-point), при этом органи­зуется абонентский вынос номеров с опорной АТС.

б). Радиоканал в конфигурации "точка-много точек" (point-to-Multipoint) на участке опор­ная АТС - оконечное групповое устройство.

в). Микросотовая структура построения радиосети, при этом радиоканал организуется на некоторых участках абонентской линии или по всей ее длине. К системам последнего типа можно отнести АТС учрежденческо-производственной связи с радиодоступом. К этому же виду относятся системы беспроводного доступа к АТС (Wireless Local Loop - WLL). Параметры радиоканала в таких системах иногда соответствуют одному из стандартов сотовой системы связи: AMPS, NMT, GSM, IS-95, стандартам бытовых радиотелефонов или специально разра­ботанным стандартам: DECT, CT-2, CDMA, FH-TDMA (FH-CDMA) и др. В системах WLL, как правило, отсутствует центр коммутации, позволяющий поддерживать связь при переходе из одной соты в другую. Такие системы обычно рассматриваются как продолжение местных те­лефонных сетей общего пользования, на них распространяются правила предоставления ус­луг и методы регулирования тарифов, действующие на местных телефонных сетях общего пользования.

При сравнении способов организации абонентского доступа необходимо учесть сле­дующее. Системы WLL по сравнению с кабельной распределительной сетью имеют:

а). меньшую трудоемкость строительно-монтажных работ, следовательно более короткие сроки ввода в эксплуатацию;

б). меньшие начальные затраты и малый срок окупаемости;

в). большую гибкость и легкую трансформацию;

г). несомненные преимущества при сооружении сети на сильно пересеченной местности с большим числом водных преград и водоемов, а также в случае сложных грунтов.

Применение оборудования WLL экономически оправдано во многих практических при­ложениях, например:

а). при создании операторами новой сети радиодоступа с частичным использованием су­ществующих линейно-кабельных сооружений в городских и пригородных районах;

б). при телефонизации сельских районов, где телефонная плотность (число абонентов на квадратный километр) невелика и прокладка длинных кабельных абонентских линий мо­жет оказаться невыгодной;

в). при подключении абонентов в условиях отсутствия свободных пар в кабеле на абонент­ском участке ГТС ( при средней телефонной плотности);

г). при невозможности прокладки кабеля, например, в труднодоступных районах;

д). при организации временной связи, например, для организации выставок.

В системах радиодоступа широко используются самые различные технологии организа­ции множественного доступа, в частности, следующие:

- FDMA (Frequency Division Multiple Access) - множественный доступ с частотным разде­лением, при этом выделенный для определенной системы спектр делится на полосы частот, в которых осуществляется передача канальной информации от разных абонентов;

- TDMA (Time Division Multiple Access) - множественный доступ с временным разделени­ем, при этом выделенная полоса частот предоставляется для передачи канальной информа­ции на определенный короткий промежуток времени, в следующий промежуток времени осу­ществляется передача информации от другого абонента;

- CDMA (Code Division Multiple Access) - множественный доступ с кодовым разделением, сообщения от абонентов шифруются и передаются одновременно, этот способ имеет опре­деленные достоинства (например, скрытность информации), но при этом для передачи требуется довольно широкая полоса частот, что может быть недостатком при ограниченности частотного ресурса.

Наиболее широко в оборудовании радиодоступа применяются перечисленные ниже стандарты: СТ-2 (и ее модификации), DECT (PRE-DECT), CDMA (IS-95), D-AMPS, MOW Hopping (MultiGain Wireless).

- Технология СТ-2 использует метод множественного доступа с частотным разделением каналов FDMA, совмещенный с временным дуплексным разделением режимов передачи и приема TDD, при котором в одном временном интервале осуществляется передача сообще­ния от абонента, а в следующий момент - прием сообщения от базовой станции. Таким обра­зом используется только одна несущая частота для передачи и приема информации.

Такой стандарт принят, например, для создания системы Telepoint, предназначенной для связи подвижных абонентов с абонентами фиксированной сети. Эта система получи­ла в Европе широкое распространение: в Великобритании это системы Phonepoint и Zonephone, в Германии это служба Birdie. Стандарт СТ-2 обеспечивает конфиденциальность переговоров и высокое качество приема речевых сообщений.

- В стандарте DECT используется временное разделение каналов ТОМА в сочетании с таким же, как в стандарте СТ-2, временным дуплексным разделением TDD. Предусматривает­ся возможность присоединения к цифровым сетям ISDN. Технология DECT может применять­ся как для построения оборудования абонентского радиодоступа, так и радиотелефонной бесшнуровой связи.

- Wi-Fi (англ. Wireless Fidelity — «беспроводная точность») — торговая марка Wi-Fi Alliance для беспроводных сетей на базе стандарта IEEE 802.11

Wi-Fi был создан в 1991 году NCR Corporation/AT&T (впоследствии — Lucent Technologies и Agere Systems) в Ньивегейн, Нидерланды. Продукты, предназначавшиеся изначально для систем кассового обслуживания, были выведены на рынок под маркой WaveLAN и обеспечивали скорость передачи данных от 1 до 2 Мбит/с. по стандартам IEEE 802.11b, IEEE 802.11a и IEEE 802.11g.

Стандарт IEEE 802.11n был утверждён 11 сентября 2009 года. Его применение позволяет повысить скорость передачи данных практически вчетверо по сравнению с устройствами стандартов 802.11g (максимальная скорость которых равна 54 Мбит/с), при условии использования в режиме 802.11n с другими устройствами 802.11n. Теоретически 802.11n способен обеспечить скорость передачи данных до 600 Мбит/с.

Обычно схема Wi-Fi сети содержит не менее одной точки доступа и не менее одного клиента. Также возможно подключение двух клиентов в режиме точка-точка (Ad-hoc), когда точка доступа не используется, а клиенты соединяются посредством сетевых адаптеров «напрямую». Точка доступа передаёт свой идентификатор сети (SSID) с помощью специальных сигнальных пакетов на скорости 0,1 Мбит/с каждые 100 мс. Поэтому 0,1 Мбит/с — наименьшая скорость передачи данных для Wi-Fi. Зная SSID сети, клиент может выяснить, возможно ли подключение к данной точке доступа. При попадании в зону действия двух точек доступа с идентичными SSID приёмник может выбирать между ними на основании данных об уровне сигнала. Стандарт Wi-Fi даёт клиенту полную свободу при выборе критериев для соединения.

Стандарт не описывает все аспекты построения беспроводных локальных сетей Wi-Fi. Поэтому каждый производитель оборудования решает эту задачу по-своему, применяя те подходы, которые он считает наилучшими с той или иной точки зрения. Поэтому возникает необходимость классификации способов построения беспроводных локальных сетей.

По способу объединения точек доступа в единую систему можно выделить:

- автономные точки доступа (называются также самостоятельные, децентрализованные, умные)

- точки доступа, работающие под управлением контроллера (называются также «легковесные», централизованные)

- бесконтроллерные, но не автономные (управляемые без контроллера)

По способу организации и управления радиоканалами можно выделить беспроводные локальные сети:

- со статическими настройками радиоканалов

- с динамическими (адаптивными) настройками радиоканалов

- со «слоистой» или многослойной структурой радиоканалов