Принципы построения интерактивных сетей беспроводного доступа к мультисервисным телекоммуникационным услугам

STANDARDS FOR BROADBAND WIRELESS ACCESS

His

RESEARCH

Принципы построения интерактивных сетей беспроводного доступа к мультисервисным телекоммуникационным услугам

Рассматривается технология MMDS, при этом основное внимание уделено не принципам построения и функционирования аппаратуры, а особенностям организации в такой системе доступа к мультисервисным услугам. Для организации такого доступа необходимо осуществить прогнозирование параметров мультисервисного трафика. Данный прогноз может быть произведен на основе положений теории массового обслуживания. Однако применение элементов теории в большинстве практических случаев оказывается проблематичным. Сделана попытка обобщения отечественного и мирового опыта построения интерактивных сетей на базе технологии MMDS и даны практические рекомендации по их проектированию.

Ключевые слова: сеть доступа, траффик, технология, услуга, локальные сети.

Манин А.А., Манин И.А.,

Северо-Кавказский филиал Московского технического университета связи и информатики, Ростовский колледж связи и информатики

В последнее время наметилась тенденция бурного развития сетей доступа к мультисервисным услугам, основанных на различных телекоммуникационных технологиях. К таким технологиям относятся:

— технологии высокоскоростных локальных сетей (например, Fast Ethernet);

— технологии на основе стека протоколов TCP/IP (IP-телевидение, телефония);

—технологии на основе волоконно-оптических сетей (FTTH);

— технологии радиодоступа (MMDS, MVDS);

— технологии широкополосного доступа (xDSL);

—технологии на основе систем кабельного телевидения.

В настоящей работе рассматривается технология MMDS, при этом основное внимание уделено не принципам построения и функционирования аппаратуры, а особенностям организации в такой системе доступа к мультисер-висным услугам.

Для организации такого доступа необходимо осуществить прогнозирование параметров мультисервисного трафика. Данный прогноз может быть произведен на основе положений теории массового обслуживания (ТМО). Однако применение элементов ТМО в большинстве практических случаев оказывается проблематичным. Оделана попытка обобщения отечественного и мирового опыта построения интерактивных сетей на базе технологии MMDS и даны практические рекомендации по их проектированию.

Работа аналоговой системы MMDS в основном зависит от уровня сигнала на входе понижающего конвертора. При уровне аналогового сигнала достаточно сильном, чтобы обеспечить отношение несущая/шум (C/N) 50 дБ, качество телевизионного изображения считается очень хорошим. При уменьшении аналогового сигнала по уровню, качество изображения постепенно ухудшается, пока при 35 дБ (C/N) она не перестает быть приемлемой.

Обычно, если на установленном месте аналогового приема получена визуально приемлемое изображение, установка системы считается успешной. При замираниях аналогового сигнала изображение становится зашум-ленным. Аналоговая интерференция, создаваемая многолучевым приемом и вызывающая дополнительные контуры на изображении, шум, и межканальная интерференция, вызывающая горизонтальные линии, могут быть минимизированы путем оптимизации положения приемной антенны или применением антенны с большим усилением.

В цифровых системах, которые и рассматриваются в данной статье, факторов, оказывающих влияние на качество и надежность всей системы, и, в пределе, на наличие или отсутствие сигнала, гораздо больше.

Цифровой режим означает фактическую готовность оператора к передаче по своей сети высокоскоростного потока данных.

Эта возможность значительно увеличивает спектр потенциальных услуг, предоставляемых оператором, и является фактором, обеспечивающим его выживание в условиях конкуренции.

Principles of creation of interactive networks

of wireless access to multiservice telecommunication services

Manin A.A., Manin I.A.,

North Caucasian branch of the Moscow technical university of communication and informatics, Rostov college of communication and informatics

Abstract

In the real operation the MMDS technology is considered, thus the main attention is paid not to the principles of creation and equipment functioning, and features of the organization in such system of access to multiservices. For the organization of such access it is necessary to realize prediction of parameters of multiservice traffic. This forecast can be made on the basis of provisions of the queuing theory. However application of elements of the theory in the majority of practical cases is problematic. In the present article attempt of synthesis of domestic and world experience of creation of interactive networks on the basis of the MMDS technology is made and practical recommendations about their design are made.

Keywords: access network, traffic, technology, service, local area networks.

High technologies in Earth space research № 1-2010

His

К E S E A H С II

СТАНДАРТЫ БЕСПРОВОДНОГО ШИРОКОПОЛОСНОГО ДОСТУПА

К основным услугам, предоставляемым на основе технологии MMDS, относятся:

1. Высокоскоростная передача данных.

2. Трансляция телевизионных программ.

3. Телефония.

4. Видео по требованию.

5. Отложенный просмотр.

6. Функция индивидуального видеомагнитофона.

7. Видеоконференции.

8. Организация виртуальной частной сети (VPN).

Останавливаясь на первой разновидности услуг, можно говорить, прежде всего, о высокоскоростном доступе в Интернет, хотя созданию виртуальных сетей, видеоконференций тоже должно быть уделено внимание. Нетрудно предсказать популярность именно Интернет-услуг для массового пользователя мультисервисными услугами. Достаточно взглянуть на сравнительные скорости доступа для разных видов соединений:

— телефонная сеть — 56 кбит/с (через индивидуальный модем);

— ISDN — 128 кбит/с;

— MMDS — 10 Мбит/с;

— выделенная линия Т1 — 1,544 Мбит/с.

Сама организация доступа может быть

двух видов:

1. Однонаправленный доступ с обратным каналом по телефонной сети.

2. Двунаправленный доступ с дуплексным радиоканалом.

При первой разновидности доступа оборудование на приемной стороне состоит из стандартного понижающего конвертера и абонентского кабельного модема (АКМ). Кабельный модем через интерфейс 10/100 baseT Ethernet соединяется с абонентским компьютером. Беспроводная передача в прямом направлении обеспечивает высокую пропускную способность, в то время как обратный трафик осуществляется со скоростью до 56 кбит/с через стандартный телефонный модем и общую телефонную сеть. Таким образом, доступ в Интернет организуется на базе асимметричной цифровой сети передачи данных.

Главные недостатки данного способа: необходимость занятия телефонной линии, ограниченная пропускная способность системы по обратному каналу, обязательное наличие на

стороне провайдера телефонных маршрутизаторов. Проблема занятия телефонной линии может быть решена с использованием технологии xDSL, однако понятно, что если у пользователя есть возможность доступа по xDSL, то вряд ли он будет менять провайдера услуг и подключаться к системе MMDS.

Во втором случае необходим дуплексный радиоканал, что в общем случае уменьшает возможное число пользователей системы и усложняет абонентское оборудование.

При выборе конфигурации конкретной системы необходимо предварительно определить требуемую емкость всей системы и общее число подписчиков.

Для этого надо задаться некоторыми исходными данными, характеризующими типичных пользователей Интернет.

Стандартная величина пакетов, передаваемых в прямом направлении, составляет 5000 кбайт. Коэффициент асимметрии каналов можно принять равным 25:1.

Затем необходимо установить коэффициент временной загрузки прямого канала. Он определяется как отношение времени подключения абонента к сети без использования ресурсов прямого канала ко времени активного использования этих ресурсов. Пассивная фаза связана с ожиданием доступа к телефонной линии. Этот коэффициент в большинстве практических случаев можно принять равным 20 [1-3].

Кроме того, должен быть задан коэффициент абонентской загрузки, определяемый как отношение числа активных абонентов к общему числу абонентов. Его можно принять равным пяти [1-3]. Для сравнения укажем, что в сети America On-Line этому коэффициенту задано значение 25. В результате, в часы наивысшей нагрузки получить доступ к сети чрезвычайно сложно.

Таким образом, при организации доступа к мультисервисным услугам на основе технологии MMDS необходимо задаться следующими исходными данными:

— объем пакета, передаваемого в прямом направлении, имеет типичное значение 5000 байт;

— коэффициент асимметрии — отношение трафиков в прямом и обратном направлениях — 25:1;

— коэффициент временной загрузки пря-

мого канала — 20;

— коэффициент абонентской загрузки прямого канала — 5.

Если принять, что пиковая скорость передачи в прямом канале будет составлять 2,5 Мбит/с, а средняя — 1,0 Мбит/с, то можно рассчитать пропускную способность прямого канала, приходящуюся на одного абонента. Для этого среднюю скорость потока 1,0 Мбит/с надо поделить на коэффициент временной загрузки канала — 20. Пропускная способность канала в расчете на одного абонента составит 50 кбит/с.

В случае, если по результатам маркетинговых исследований выяснено, что большое количество абонентов будут пользоваться широкополосными сервисами, число частотных каналов, выделенных под передачу данных, необходимо увеличить. Расчеты подлежат уточнению в результате натурных экспериментов в процессе опытной эксплуатации системы MMDS.

Говоря об оборудовании, необходимом для передачи данных Интернет от головной станции к абонентам, требуется отметить следующее. Подключение к Интернет осуществляется через выделенную линию Е1 (1,544 Мбит/с) или Е3 (44,736 Мбит/с). На стороне головной станции организуется точка ввода в Internet PoP (Point of Presence). PoP включает широкополосное сетевое приемо-передающее оборудование, а также блоки управления всей системой.

В состав типовой PoP входят TCP/IP маршрутизатор, коммутатор 100 baseT Fast Ethernet, местный сервер, станция управления сетью и оборудование для передачи информации в прямом (от оператора к абоненту) и обратном (от абонента к оператору) направлениях. Формирователь прямого потока по выходу промежуточной частоты соединяется с цифровым MMDS передатчиком. Полученный цифровой сигнал конвертируется передатчиком в необходимый частотный диапазон, усиливается и затем по радиоканалу распространяется на всю обслуживаемую область.

Наиболее интересным моментом при организации подобного сервиса является выбор стандарта передачи данных по MMDS сети. Среди множества стандартов, поддерживаемых одной-двумя компаниями-разработчиками, выделяются два базовых протокола DOC-

Наукоёмкие технологии в космических исследованиях Земли № 1-2010

STANDARDS FOR BROADBAND WIRELESS ACCESS

HiS

SIS и DAVIC, созданные соответственно группой американских компаний MCNS и консорциумом DVB. Весьма разумно выбирать базовое и абонентское оборудование, относящееся к одному из этих стандартов, что гарантирует будущее создаваемой оператором системе. Сравнению обоих вариантов посвящено множество печатных материалов, однако, аспект применения их не в кабельных, а в беспроводных сетях практически не освещен. Главное, что можно отметить по поводу обоих стандартов, — в их рамках может функционировать и телефонный обратный канал, что делает возможным постепенный ввод двунаправленной сети доступа и является более реалистичным подходом.

Таким образом, в результате проведенных исследований можно сформулировать следующие вы1воды:

— операторам, организующим доступ к мультисервисным услугам на основе технологии MMDS, необходимо ориентироваться на цифровой режим работы и приобретать соответствующее оборудование;

— цифровой режим работы оборудования помимо обычного роста возможного числа передаваемых каналов и расширения зоны обслуживания дает возможность перехода к новым видам сервиса, что повышает конкурентоспособность оператора;

— для обеспечения заданного качества предоставления мультисервисных услуг необходим предварительный анализ объемов сетевого трафика;

— при выборе одного из двух основных стандартов передачи данных появляется возможность наиболее экономично осуществить внедрение системы организации доступа к мультисервисным услугам.

Литература

1. Александрова Т.С., Урьев А.Г. Основы телевидения и радиорелейной связи. — М., 1980.

2. ГОСТ Р 52023-2003. Сети распределительные систем кабельного телевидения. Основные параметры. Технические требования. Методы измерений и испытаний.

3. Ефимов А.П. и др. Радиосвязь, вещание и телевидение. — М., 1981.

4. Бродский МА. Цветное телевидение. — Мн.: Вш. Шк.,1994.

5. МСЭ-Р, Рек. 662, 1990 Термины и определения.

6. Манин А.А. Системы1 кабельного и спутникового телевидения. Текст лекций. Часть 1. — Ростов-на-Дону, РАС ЮРГУЭС, 2007.

«

AHConferences

www.ahconferences.com

III Конференция

IT-SECURITY FOR TELECOM

-2010

7 апреля 2010, Москва

Дополнительная информация и регистрация на мероприятие:

по телефону +7 (495) 790-7815 и на сайте www.ahconferences.com

Информационные партнеры:

/ИИ С 0oä

IT-Event.

журнал Tei_ec£

^jrotr&cßc

Business Media

High technologies in Earth space research № 1-2010