Распределенные системы indoor systems

Распределенная антенная система, в зависимости от площади  покрытия, может быть активной или  пассивной. Основным преимуществом DAS перед системами на базе микро/пикосот является возможность передачи широкополосных сигналов (работа в диапазоне частот от 300 МГц до 2,5 ГГц), что позволяет использовать DAS для обслуживания нескольких операторов, работающих в разных стандартах и частотных диапазонах (многодиапазонный, мультиоператорский режим, обеспечивающий работу в стандартах GSM900/1800, 3G, Wi-Fi, WLAN), и избежать необходимости параллельного развертывания каждым оператором своих собственных DAS [10].

 

 

Преимущества пассивных DAS

 

• Отсутствие необходимости в  техническом обслуживании и регулировке  компонентов сети.
• Отсутствие дополнительных шумов или интермодуляционных помех в системе позволяет реализовывать многоканальный режим работы без какой-либо деградации услуг за счет возможной интерференции. Таким образом, пассивные DAS можно с успехом использовать и в сетях 3G.[11]

Недостатки пассивных DAS

 

• Существенные затраты на прокладку  коаксиальных кабелей большого диаметра.
• Небольшие размеры обеспечиваемого покрытия вследствие затухания в коаксиальных кабелях. Максимальное удаление антенны от источника сигнала не может превышать нескольких сотен метров.[14]
• Проблемы с масштабированием системы, обусловленные зависимостью качества покрытия от длины кабельных линий связи. При больших длинах кабелей затухание сигнала ведет к возникновению зон неуверенного приема.
• Отсутствие средств мониторинга работы: если какая-либо антенна начинает работать неправильно, оператор узнает об этом только после жалоб абонентов.[20]

Преимущества активных DAS

• Большая реализуемая площадь indoor-покрытия за счет большей протяженности волоконно-оптических линий связи.
• Гарантированный уровень сигнала на входе каждой антенны независимо от ее удаления от точки входа.
• Возможность дистанционного мониторинга и управления каждой конкретной антенной позволяет локализовать возникающие проблемы с качеством связи.
• Отсутствие интерференции между антеннами.
• Простое масштабирование - легкость увеличения площади покрытия и его емкости.
• Отсутствие ограничения на количество устанавливаемых антенн - поскольку каждая антенна является расширением только одного источника сигналов, нет необходимости в конфигурации каждой антенны под конкретное место инсталляции.
• Следует отметить, что активные DAS с использованием ретрансляторов в ряде случаев оказываются предпочтительнее DAS с использованием БС даже при необходимости обеспечения дополнительной емкости. [22]

Комплексная система управления таким indoor-покрытием обеспечивает возможность  его интеграции в общую систему  управления сетью. Встроенные функции  передачи внешних аварийных сигналов и учет статистики трафика обеспечивают высокую надежность функционирования всей системы.

Еще одним примером эффективного использования ретрансляторов является организация indoor-покрытия в метрополитене. Развертывание сетей сотовой  связи в подземке - дело достаточно сложное и дорогостоящее. Технические  проблемы, возникающие при покрытии станций метрополитена, обусловлены  достаточно сложной архитектурой подземных  станций с их разноуровневыми переходами и эскалаторами.

Не менее сложной проблемой  является обеспечение клиентов непрерывной  связью при движении поездов в  протяженных и не всегда прямых тон. На сегодня наметились два основных подхода к организации покрытия в метро.

Автономное подключение  каждого ретранслятора к БС через  собственный фидер в сочетании  с резервным питанием от аккумулятора позволяет достичь максимально  возможной надежности работы системы. Дополнительным преимуществом использования в качестве транспортной среды волоконно-оптических кабелей является простота изменения топологии системы. При этом не требуется дополнительного согласования мощности излучения передатчиков, чувствительности приемников.

Специальная система управления, как и в первом случае, обеспечивает оптимальное динамическое распределение  емкости сети между станциями  метро в зависимости от нагрузки и дает возможность виртуального управления значительным числом ретрансляторов с мониторингом их работы и статистическим анализом трафика.

В метрополитене с большим  количеством станций могут применяться  более сложные топологии, когда  компактные базовые станции устанавливаются  на пересадочных станциях, а на соседних станциях - ретрансляторы. В результате образуется распределенная антенная система  с динамическим перераспределением трафика между БС и ретрансляторами  в зависимости от его объема на той или иной станции. По такому принципу, в частности, реализованы сети российских операторов в московском метро.

Покрытие тоннелей обеспечивается двумя способами. Наиболее простой  применяется в коротких и прямых перегонах - это установка с двух сторон тоннеля узконаправленных антенн типа Yagi с высоким коэффициентом усиления. При наличии длинных прямых тоннелей используется вариант вынесенного в середину тоннеля ретранслятора с двунаправленными антеннами, имеющими высокий коэффициент усиления. В очень длинном извилистом тоннеле используются несколько ретрансляторов, а при слабом уровне сигнала - малошумящие усилители, то есть фактически организуется распределенная антенная система.

Как было сказано выше, очень  важным преимуществом DAS является возможность  использования их несколькими операторами. Примером такой indoor-системы является решение, реализованное в Швеции для организации покрытия на 5-километровом участке трассы между Стокгольмом  и международным аэропортом "Арланда", проходящем в тоннелях.

Мульти операторная система состоит из головного интерфейсного блока, в котором установлены БС трех шведских операторов, работающие с одним общим блоком управления BMU. Радиосигналы от БС конвертируются в оптические сигналы и передаются к канальным ретрансляторам, установленным вдоль тоннелей на удалении 1,1 км друг от друга. Оптические сигналы преобразуются ретрансляторами в радиосигналы, излучаемые антеннами, установленными в вестибюлях станций и на платформах, и излучающими кабелями, проложенными в тоннелях. Выгоды, получаемые от использования общего оборудования

Возможность уменьшения общей стоимости развертывания системы для нескольких операторов за счет использования общей волоконно-оптической транспортной системы.

Перспективные DAS следующего поколения

 

Новейшие разработки в  области indoor-систем направлены на создание единых платформ для беспроводных сетей  любых стандартов, включая сети 2G/3G/EDGE/EVDO, WLAN, Wi-Fi. Практически операторам и  владельцам зданий предлагаются широкополосные решения для реализации комплексного indоor-покрытия любого уровня сложности с помощью любых беспроводных технологий. При этом гарантируется высокое качество покрытия. Такие решения позволяют создавать конвергентные сети для мобильного предприятия, обеспечивая масштабируемость сетей и их адаптацию под будущие приложения. При этом достигается существенная экономия капитальных вложений.

Новейшие indoor-системы реализуются  на основе гибкой архитектуры, использующей принцип активной DAS. Отличием от стандартных решений является использование в таких системах в составе удаленных блоков универсальных модулей, позволяющих осуществить масштабируемую интеграцию всех существующих беспроводных сервисов.

Базовый набор состоит  из головного блока, являющегося  модулем радиоинтерфейса с входными сервисами и оптическим преобразователем радиосигналов в оптические сигналы, оптической линии связи, удаленного блока, осуществляющего обратное преобразование оптических сигналов в радиосигналы, и широкополосных антенн, обеспечивающих требуемое покрытие [19].

При необходимости добавления к распределенной сети, например, сервиса WLAN в удаленный блок просто встраивается соответствующий модуль. Если нужно  внедрить сервис Wi-Fi, в систему добавляется  модуль Wi-Fi. Использование последнего расширения исключительно выгодно  для владельцев зданий, поскольку  позволяет организовать Wi-Fi-покрытие здания на базе распределенной антенной системы. В результате отпадает необходимость  в установке десятков дополнительных Wi-Fi-точек доступа. При использовании  таких универсальных модулей Wi-Fi-точки  доступа размещаются только вместе с удаленным блоком в специальных  стойках, устанавливаемых в подсобных  помещениях.

Для управления столь сложными сетями используются специальные системы  управления, обеспечивающие удаленный  мониторинг, диагностику и управление сетью в режиме реального времени. Параллельно проводится мониторинг внешнего окружения (уровни сигналов от базовых станций и ретрансляторов), что позволяет оперативно локализовать возникающие проблемы в сети еще  до того, как они начинают оказывать  влияние на предоставляемые услуги. Системы управления работают под  Unix или Windows. [20]

Основным поставщиком  таких систем, является компания Optiway, многие операторы сотовой связи предпочли технологию Optiway AllAccess. В некоторых городах, такие системы уже внедрены.

 

Особенности развертывания  систем DAS LTE – опыт США

 

В США уже накоплен довольно большой опыт использования систем Indoor и Outdoor DAS. Нужно отметить, что здесь сложился весьма эффективный механизм строительства и эксплуатации инфраструктурного оборудования. Операторы, как правило, не занимаются строительством башен и мачт – они их просто арендуют у специализированных провайдеров. В стране действует около десятка таких провайдеров, которые активно подключились к процессу развертывания в стране LTE-сетей. В частности:

ExteNet Systems, занимающаяся проектированием, строительством и эксплуатацией собственных беспроводных Indoor/Outdoor DAS, запустила первые в США DAS для сетей LTE:

        Outdoor-DAS  LTE  развернута в Лас-Вегасе путем апгрейда уже существующей там DAS, поддерживает пропускную способность в 17 Мбит/с;

        Indoor-DAS LTE развернута в Далласе, также путем апгрейда существующей системы DAS в офисном здании общей площадью 14 000 кв. м, а также в госпитале Simi Valley общей площадью 17 650 кв. м. DAS реализована с использованием технологий MIMO и iDuct (технология разводки сигналов по трубопроводам систем HVAC (heating, ventilating and air cin-ditioning – обогрев, вентиляция и кондиционирование). [23]

NextG Networks (США), ведущий американский провайдер волоконно-оптических DAS, запустил уже 110 DAS-систем. Все системы развернуты в строгом соответствии с требованиями местных властей по экологической безопасности и охране окружающей среды. Антенны смонтированы на обычных фонарных столбах и других элементах городской инфраструктуры и незаметно вписываются в рельеф местности и городскую инфраструктуру.

ADC, лидер в области передовых  беспроводных in-building решений, развернула системы LTE DAS в диапазоне 700 МГц. Уже более 100 систем развернуты на стадионах, в центральной части городов, в аэропортах. Все они используют технологии SISO (single-input single-output) и MIMO (multiple-input multiple-output).

American Tower Corporation, ведущий оператор и владелец башенных сооружений для операторов всех направлений радиосвязи, развернула в отеле Hilton (Las Vegas) свою первую Indoor-DAS LTE-систему для операторов сетей 4G, работающих в диапазоне 700 МГц. Система DAS поддерживает технологию MIMO.

МТС

Наиболее активным оператором из "большой тройки" в развертывании  систем Indoor DAS стала МТС. Компания даже объявила о запуске в своей  сети специальной программы улучшения  качества радио покрытия внутри зданий и сооружений. Основные потребители – бизнес-центры, гостиничные комплексы, крупные торговые центры, туннели.

Первым проектом МТС стала DAS, развернутая в санкт-петербургском  ТЦ "МЕГА-Дыбенко". Другая DAS установлена  в сочинском гранд-отеле "Красная Поляна". В Ростове МТС развернула Indoor DAS в торговом центре "Золотой Вавилон", гипермар-кете "Реал", ТЦ "METRO Cash and Carry". В Новосибирске развернута система DAS в торгово-развлекатель-ном центре "Аура" (см. рисунок).

Важным достоинством системы  оператор считает обеспечение повышенных скоростей передачи данных в сетях 2G и 3G, возможность расширения системы  на стандарт LTE. [23]

 

Компания Optiway.

Optiway AllAccess.

Израильская Компания Optiway, основанная в 2004 г., специализируется  на оптических мультисервисных решениях для беспроводной связи внутри помещений. В решениях Optiway применяется уникальная запатентованная оптическая технология OTDMLL (Optical Time Division Multiplexing by Locking Lasers).

Компания Optiway в начале своего пути прошла Израильский Инкубатор  Технологий — центр продвижения  инновационных технологий в малый  и средний бизнес (Targatech), где были разработаны уникальные решения. С 2006 г. началось внедрение оптических мультисервисных ретрансляторов и распределенных антенных систем – DAS (Distributed Antenna System) на израильский сотовый рынок и рынок Южной Америки.

Стратегия Компании Optiway заключается  в предоставлении беспроводных мультисервисных решений используемых внутри помещений, основанных на уникальной оптической технологии OTDMLL, т.к. рынок использования беспроводных сетей внутри помещений для передачи данных постоянно растёт.

Инновации Optiway применение оптической технологии OTDMLL патент, явное преимущество по сравнению с аналогичными технологиями Возможность поддержки нескольких сервисов и операторов Прозрачность технологии- любые стандарты в будущем Уникальная технология изоляции RF приводит к большому повышение производительности Повышенная мощность на удаленных модулях Простая архитектура Будущие разработки связаны с дальнейшем изучением оптических технологий Простая планировка Малые капитальные затраты (снижение затрат на монтаж до 50%) уменьшение эксплуатационных расходов (сокращение времени обслуживания / стоимости до 50%) Повышение качества услуг Прозрачность к радио технологии. Быстрая модернизация блоков до существующих / новых технологий Масштабируемость, экономичность и универсальность решения для сайтов любого размера Optiway – Основные преимущества