Построение сети передачи данных на основе технологии WiMAX для Казани

1.4 Выбор оборудования

В настоящее время в WiMAX-форуме участвуют практически все производи­тели систем фиксированного беспроводного доступа, в том числе ряд веду­щих коммуникационных компаний, многие из которых (Airspan Networks, Alvarion Ltd, Aperto Networks, Redline Communications, Proxim Corporation, Wi-LAN Inc и др.) уже начали выпуск pre-WiMAX-систем собственной разработки.

Таблица 1.2 – Технические характеристики оборудования WiMax

Остановимся на разработке фирмы Cambridge Broadband (Англия) -оборудовании VectaStar 3500, имеющей больший радиус покрытия и высокую агрегатную скорость передачи.

VectaStar 3500 – мощная WiMAX система для беспроводных сетей регионального масштаба. Радиус зоны покрытия – 20 км. В основе системы лежит технология ATM, что делает её универсальным транспортом для любого рода трафика: видео, голос, данные. Низкая задежка 2 мс. VectaStar 3500 – это 80 потоков Е1+ 240 мбит данных, которые клиенты получают в любых сочетаниях: от 32 кбит до 60 мбит BaseT; от 1 до 4 Е1; V.35; два порта RG11 для телефонии; АТМ-25. Только VectaStar 3500 обладает уникальной возможностью работать в одном секторе с абонентами разных типов модуляии QPSK, 16QAM, 64QAM, что эффективно расходует частотный ресурс. Базовая станция VectaStar 3500 может обходиться без кабельного канала связи, организуя стык с внешними сетями собственными средствами через одно из абонентских устройств (self-backhaul). Система VectaStar 3500 эффективно работает в условиях отсутствия прямой видимости. Для подавления помех, связанных с многолучевым распространением и многократным переотражением радиосигнала, используются нелинейный частотный эквалайзер с обратной связью, а также технология прямой коррекции ошибок FEC и технология автоматического запроса повторения ARQ. Типовой радиус покрытия базовой станции VectaStar 3500 -20 км.

Система VectaStar 3500 не похожа ни на одну систему фиксированного беспроводного доступа (Fixed Wireless Access, FWA). VectaStar имеет уникальные показатели пропускной способности, радиуса действия, гибкости, качества предоставляемых услуг и эффективности использования спектра. Установка VectaStar позволяет оператору снизить затраты, повысить скорость, упростить развертывание и предложить клиентам более широкий спектр возможностей.

VectaStar использует метод коллективного доступа с временным разделением каналов (Time Division Multiple Access, TDMA) и динамически распределяет временные интервалы между абонентами с детализацией в одну ATM ячейку. Как основной, так и встречный трафик может распределяться независимо, что позволяет организовать любую схему трафика. Использование асинхронного режима передачи (Asynchronous transfer mode, ATM) в качестве базового транспортного уровня позволяет системе VectaStar одновременно поддерживать разнообразные услуги, такие как Ethernet, IP, E1 и WAN, предлагая качественные услуги сквозной передачи данных, а также возможность интеграции с оборудованием существующей сети ATM/SDH (Synchronous Digital Hierarchy ‑ синхронная цифровая иерархия).

Базовая станция включает комплект оборудования, установленного в помещении, и подключенные к нему радиомодули. Комплект оборудования в помещении - это коммутатор ATM (STM-1), контроллер радиомодулей, концентраторы потоков E1 (при необходимости), кроссовая панель и блок питания. Радиомодули подключаются к оборудованию в помещении многомодовым оптическим кабелем длиной до 1,5 км. Радиомодуль поддерживает до 212 активных абонентских устройств и до 1024 виртуальных каналов PVC. В штатной комплектации радиомодуль снабжен антенной 12,5 dBi с сектором покрытия 90˚.

Рис. 1.3 – Оборудование базовой станции

                Access Points - радиомодули

                Patch - кроссовая панель

                Multiplexer - коммутатор ATM (STM-1)

                E1 concentrator - концентратор потоков E1

                AP controller - контроллер радиомодулей

                PDU - блок питания

Внешнее оборудование

Базовая станция VectaStar может иметь один или несколько секторов, каждый из которых охватывает 90 градусов по азимуту. Покрытие каждого сектора обеспечивается точкой радиодоступа (Access Point) – блоком экологически безопасной конструкции, имеющим в своем составе встроенную антенну, радиоблок, модем, контроллер промежуточного доступа (Medium Access Controller, MAC) и ATM-переключатель с оптоволоконным интерфейсом. Каждая точка радиодоступа обеспечивает полную скорость обмена данными в эфире до 60 Мбит/с и радиус действия до 20-ти км и обслуживает одновременно до 212-ти абонентов.

Внутреннее оборудование

Внутренняя электроника может располагаться отдельно в пределах ретрансляционной сети либо на базовой станции на расстоянии до 1,5 км от точек радиодоступа с использованием оптоволоконного соединения. Оборудование базовой станции компактно, устанавливается в стойку 2U размером минимум 19 дюймов и требует минимальной подготовки места установки.

Гибкость

VectaStar поддерживает ряд конфигураций self-backhaul для базовых станций с одним и несколькими секторами с переключением сетевого трафика внутри сектора при помощи центрального обрабатывающего элемента (Central Processing Element, CPE) либо через выделенную связь backhaul VectaStar типа «точка-точка». Точки радиодоступа могут быть развернуты в обычную сеть типа «звезда» с прямым подключением каждой из них к точке backhaul-агрегирования, либо в гирляндную цепь с переключением потока данных каждой точки радиодоступа через оптоволоконное соединение на другую точку радиодоступа с созданием недорогой распределенной базовой станции, идеальной для густонаселенной городской зоны с большим объемом передаваемых данных. В пределах каждого сектора поддерживается много частот синхронизации G703, что позволяет нескольким операторам сотовой связи использовать систему ретрансляции каждому по своей собственной схеме синхронизации.

Рис. 1.4 – Оборудование базовой станции

Таблица 1.3  - Компоненты базовой станции

Точки радиодоступа

Каждая точка радиодоступа имеет в своем составе встроенную антенну, радиоблок, модем и систему промежуточного контроля доступа (MAC).

Стандартная точка радиодоступа обеспечивает покрытие 90º сектора соты развертывания. Для увеличения энергетического потенциала линии связи точка радиодоступа имеет установленный изготовителем усилитель мощности, позволяющий операторам выбирать оптимальное соотношение энергетического потенциала (и радиуса действия) и стоимости. Точка радиодоступа допускает как настенный монтаж, так и установку на вышке

Таблица 1.4  - Точка радиодоступа

Антенна

Используется высокоэффективная микрополосковая панельная антенна, встроенная в блок точки радиодоступа, соответствующая стандарту ETSI EN 302 085.

Таблица 1.5  - Параметры антенны

Таблица 1.6  - Параметры распределительного блока питания PDU 6

Таблица 1.7  - Параметры мультиплексора  AP MUX 6

Таблица 1.8  - Параметры оптоволоконная панель Patch PATCH 6

Таблица 1.9  - Параметры контроллера точек радиодоступа

Радиоблок

Точки радиодоступа могут быть программным путем настроены для работы в радиоканалах шириной 14 МГц, 7 МГц, 3,5 МГц и 1,75 МГц и поддерживают адаптивную модуляцию с одной несущей частотой на всех восходящих и нисходящих каналах.

Таблица 1.10  - Параметры радиоблока

Таблица 1.11   Параметры передатчика

Таблица 1.12   Параметры приемника

Модем

Модем переводит информацию в вид, приемлемый для передачи по имеющемуся каналу. Модем принимающего устройства декодирует сигнал и восстанавливает переданную информацию.

VectaStar использует метод адаптивной модуляции, чтобы обеспечить каждому абоненту максимальную скорость передачи данных, возможную при доступном качестве канала передачи.

Пропускная способность

Приведенные величины – это полные скорости передачи данных в эфире в режиме полного дуплекса. Чистая скорость передачи данных в сети составляет 80% (пиковое значение) полной скорости.

Таблица 1.13   Ширина канала и скорости передачи

При дуплексной передаче с частотным разделением - FDD - число каналов в линиях "вниз" и "вверх", как правило, одинаково. А в режиме TDD двусторонняя радиосвязь обеспечивается за счет временного  уплотнения каналов передачи и приема на одной несущей, что позволяет оптимально перераспределять ресурсы линии связи, выделяя различное число временных интервалов в линиях "вверх" и "вниз".

Система контроля промежуточного доступа (MAC)

Система контроля промежуточного доступа (MAC) управляет доступом к радиоканалу и выполняет коррекцию ошибок, контроль качества услуг, распределение трафика и функции обеспечения безопасности. Коллективный доступ с временным разделением каналов (Time-Division Multiple Access, TDMA) позволяет обслуживать до 212-ти абонентских устройств в одном секторе. В каждом виртуальном канале может быть выбран ассоциативный или опросный метод контроля промежуточного доступа восходящего канала.

Таблица 1.14   Система контроля промежуточного доступа

Качество услуг

VectaStar использует ATM в качестве системного транспортного уровня. MAC отображает все услуги в постоянный виртуальный канал (Permanent Virtual Circuit, PVC) ATM. Сквозные IP-соединения выполняются по принципу «IP поверх ATM», а качество услуг конфигурируется для каждого PVC. VectaStar поддерживает несколько соединений «IP поверх ATM», в том числе RFC1483 и RFC1577.

Требования качества различных услуг одновременно поддерживаются благодаря сочетанию нескольких классов приоритетности, кеппинга PIR и CIR, и ассоциативного и опросного доступа восходящего канала. VectaStar обеспечивает дифференциацию услуг в переполненном классе приоритетности посредством сохранения отношения ширины диапазонов (отношений CIR или PIR). Если в каком-либо классе приоритетности возникнет переполнение, все услуги в данном классе претерпят одинаковое относительное падение производительности, вместо того чтобы самый ощутимый «удар» испытали широкие и наиболее высоко оплачиваемые клиентами каналы.

Управление сетью

Система управления элементами (Element Management System, EMS) VectaStar представляет собой набор приложений для распределения ресурсов и управления сетью VectaStar. Доступ к EMS осуществляется через многофункциональный графический интерфейс пользователя (Graphical User Interface, GUI). EMS может работать на платформах Windows 9x/NT/2000, Solaris или Linux.

Элементы сети VectaStar поддерживают стандартные базы управляющей информации (Management Information Base, MIB) простых протоколов сетевого управления (Simple Network Management Protocol, SNMP), такие как MIB-II и ATM MIB, а также ряд специальных MIB ряда организаций. Эти MIB дают возможность EMS, а также стандартным средствам SNMP и платформам управлять элементами сети VectaStar посредством обмена данными с SNMP-агентами, работающими на этих элементах.

              SNMP-агент контроллера точек радиодоступа управляет:

        конфигурацией базовой станции;

        конфигурацией точек радиодоступа;

        конфигурацией мультиплексора;

        регистрацией абонентских устройств;

        конфигурацией сети.