СПОСОБ СОЗДАНИЯ СВЕРХВЫСОКОСКОРОСТНЫХ БЕСПРОВОДНЫХ ШИРОКОПОЛОСНЫХ ЯЧЕИСТЫХ СЕТЕЙ (MESH-СЕТЕЙ)
METHOD TO CREATE ULTRA-HIGH-SPEED WIRELESS WIDEBAND MESH NETWORKS

Предложенное изобретение относится к информационным технологиям, а именно к сетям передачи пакетов данных, и может быть использовано при построении сверхвысокоскоростных MESH-сетей.
Сущность изобретения состоит в том, что приемо-передающие ретрансляционные антенны и узлы сети связи располагают на расстоянии до 500 м, несущую частоту повышают до 80 ГГц, скорость передачи данных - до 5 Гб/с и выше, а в приемо-передающем тракте узла MESH-сети выполняют модуляцию, демодуляцию и маршрутизацию электрических сигналов средствами, включающими: программно-управляемый трансивер, маршрутизатор, СВЧ-фильтры, концентратор и шлюз с адаптером низкоскоростной сети, а указанную несущую частоту преобразуют в стандартную частоту 6,4 ГГц; 2,4 ГГц или другую с последующей передачей на сервер пользователя по стандартным протоколам.
В качестве прототипа [1] выбрана сеть передачи данных, созданная по стандарту IEEE 802.11, в которой скорость передачи данных 1 Гб/с, что не отвечает современным требованиям по быстродействию, предъявляемым к каналам связи. Попытка решения данной задачи путем увеличения мощности передатчика ограничивается проявлением перекрестных помех, а повышение несущей частоты передатчика ограничено фактором атмосферного затухания радиоизлучения.
В предложенном изобретении решена задача повышения скорости передачи данных в беспроводных широкополосных ячеистых сетях до 5 Гб/с и выше.
Указанная задача решена тем, что в ячеистой сети (MESH-сети) устанавливают ретрансляционные антенно-фидерные тракты на расстоянии 500 м в шахматном порядке, настраивают несущую частоту передатчика на 80 ГГц, выдерживают скорость передачи данных до 5 Гб/с и выше, например 6,1…6,4 ГГц; 5,3…5,9 ГГц, 2,41…2,48 ГГц и принимают пакеты данных в устройствах пользователей.
Согласно способу выполняют изложенную выше последовательность действий в соответствии с нижеследующим описанием. В ячеистые сети (MESH-сети) встраивают приемо-передающие устройства, имеющие несущую частоту не менее 80 ГГц, включающие модуляторы кодовых посылок, маршрутизаторы и антенно-фидерные блоки, обеспечивающие прием-передачу сверхскоростных широкополосных сигналов, например, со скоростью 2 Гб/с.
Антенно-фидерные блоки располагают в шахматном порядке и на расстоянии 500 м один от другого. Расположение антенн в шахматном порядке позволяет улучшить качество выбора соседней станции ячеистой сети и снижает влияние рельефа местности, а также расположенных на ней препятствий. Расстояние 500 м найдено экспериментально. При меньшем расстоянии и работе с передатчиками стандартной мощности могут возникать перекрестные помехи, которые резко возрастают в случае установки передатчиков повышенной мощности. При большем расстоянии наблюдается снижение качества приема сигнала, например, обусловленное большим затухании из-за атмосферных осадков.
Осуществляют более широкое в сравнении с прототипом разнесение несущих частот и выполняют прием-передачу данных на несущей частоте порядка 80 ГГц со скоростью 2 Гб/с. Дополнительно для передачи абоненту в сетях нижнего уровня используют выбор менее загруженного диапазона Например, выполняют преобразование частоты несущей в один из стандартных диапазонов 6,1…6,4 ГГц; 5,3…5,9 ГГц; 2,41…2,48 ГГц.
Преобразованный информационный поток направляют пользователю.
Пример 1. Создают MESH-сеть, включающую 70 антенно-фидерных блоков с передатчиками, приемниками и маршрутизаторами, расположенными на местности в шахматном порядке и на расстоянии 500 м один от другого. Указанные передатчики с модуляторами, маршрутизаторы и приемники технологически настраивают на несущую (рабочую) частоту 80 ГГц. Скорость передачи устанавливают 2 ГГц/с. Посредством срабатывания маршрутизаторов устанавливают виртуальный канал связи. В течение 10 мин выполняют передачу пакетов данных, поступающих на модулятор передатчика из сети поддержки сервера передающего абонента и на приемо-передающий блок. Поступающие на приемную сторону на частоте 80 ГГц модулированные радиосигналы преобразовывают так, что дальнейшую их передачу осуществляют по свободному стандартному частотном каналу 6,4 ГГц. Выполняют демодуляцию и в режиме, близком к синхронному, с малым временем задержки получают данные абонентом, осуществляющим прием информации. Наложения помех от других станций не наблюдают.
Пример 2. Создают MESH-сеть из 100 расположенных в шахматном порядке антенно-фидерных блоков с ретрансляторами, включающими приемник, маршрутизатор, передатчик и другие электронные устройства. Антенно-фидерные блоки располагают в шахматном порядке и на расстоянии 500 м друг от друга. Настраивают MESH-сеть на несущую частоту передатчиков 80 ГГц, устанавливают виртуальный канал и передают по широкополосному беспроводному каналу связи от передатчика абонента на передающей стороне к передатчику абонента на приемной стороне. Погодные условия не благоприятствуют передаче. Идет снег с дождем. В этих условиях сигнал на несущей частоте 80 ГГц принят без потери информации. На приемной стороне для сокращения времени ожидания и повышения надежности доставки информации на сервер абонента находят один из менее загруженных стандартных диапазонов. Данный диапазон находится в интервале частот 5,3…5,9 ГГц. Выбирают несущую частоту в данном диапазоне равной 5,7 ГГц. Осуществляют доставку сигнала корреспонденту на приемной стороне полностью, с высокой скоростью и без потери информации.
Эффективность изобретения
Предложенное изобретение позволяет:
1. Повысить до 2 Гб/с и выше скорость передачи данных в MESH-сетях.
2. Сохранить работоспособность существующих средства доступа пользователей к сетям связи и достигнуть более равномерной передачи потоков данных.
3. Расширить задачу частотного планирования в MESH-сетях.
Литература
1. Руководство по технологии объединенных сетей. 4-е издание. М. 2005.