БАЗОВАЯ СТАНЦИЯ СВЕРХВЫСОКОСКОРОСТНОЙ САМООРГАНИЗУЮЩЕЙСЯ СЕТИ МИЛЛИМЕТРОВОГО Е-ДИАПАЗОНА РАДИОВОЛН

Настоящая полезная модель относится к области информационных технологий, а именно, к сетям передачи пакетов информационных данных, и может быть использована при построении базовых станций сверхвысокоскоростной самоорганизующейся сети миллиметрового Е-диапазона радиоволн.
Известна проблема по обеспечению надежности при передаче информации в системах MESH-СЕТИ.
Известен многофункциональный коммутатор сверхвысокоскоростной MESH-СЕТИ, содержащий последовательно соединенные СВЧ фильтры, электронно-управляемый СВЧ коммутатор и полнодуплексный программно-управляемый СВЧ трансивер 60-100 ГГц. При этом СВЧ коммутатор и СВЧ трансивер через шины управления подключены к шлюзу и микропроцессору со встроенным коммутатором, см. патент RU №2403673, H03D 7/00, 04B 7/00 от 09.07.2009.
Однако в практическом исполнении использование СВЧ-коммутатора показало его сложность схемотехнического решения, что повлекло сложность при его производстве и эксплуатации.
Кроме того из всех составных узлов и блоков коммутатора - прототипа СВЧ-коммутатор оказался самым большим потребителем энергетических ресурсов, т.е. вносит большую долю затухания в СВЧ тракт.
Целью создания настоящей полезной модели является исключение указанных недостатков.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном коммутаторе, содержащем СВЧ фильтры, полнодуплексный программно-управляемый СВЧ трансивер 60-100 ГГц и процессор со встроенным коммутатором, предлагается дополнительно ввести усилитель мощности для формирования дополнительного тракта передачи СВЧ сигнала и малошумящий усилитель мощности, для формирования дополнительного тракта приема СВЧ сигнала.
Дополнительные элементы добавлены к уже существующим усилителю мощности и малошумящему усилителю мощности, таким образом, что бы для каждой несущей из дуплексной пары существовали соединенные параллельно усилитель мощности и малошумящий усилитель мощности. Дополнительные элементы усилителя мощности и малошумящим усилителем мощности технологически изготавливаются в одном кристалле. Такая организация трансивера позволяет выбирать рабочие частоты приема и передачи, подачей напряжения на усилитель мощности или малошумящий усилитель мощности в зависимости от текущего места расположения базовой станции, по команде микропроцессора и без использования электронного СВЧ коммутатора.
Выходы приема/передачи дуплексного СВЧ трансивера 3 соединены с усилителем мощности 6 и малошумящим усилителем мощности 7 каждого канала дуплексной пары частот, которые в свою очередь соединены с СВЧ фильтрами 1. СВЧ фильтры 1 присоединяются к антенной системе, (не показанна на Фиг.1) Процессорный модуль со встроенным коммутатором второго уровня 4 по шине данных 10 соединен с СВЧ трансивером 3 и шлюзом с адаптером низкоскоростной широкополосной сетью абонентского доступа 5. Шина управления 2 объединяет каналы управления СВЧ трансивера 3, усилителем мощности 6 и малошумящим усилителем мощности 7, процессорного модуля 4, слота расширения 9 и шлюза 5. Физический интерфейс Gigabit Ethernet 8 присоединен к процессору со встроенным Ethernet коммутатором L24.
Заявленная полезная модель поясняется графическими материалами. На Фиг.1 представлена блок-схема базовой станции.
Базовая станция включает:
1. СВЧ фильтра;
2. шины управления;
3. дуплексный СВЧ трансивер;
4. процессорый модуль со встроенным Ethernet коммутатором L2;
5. шлюз абонентского доступа;
6. усилитель мощности;
7. малошумящий усилитель мощности;
8. интерфейс Gigabit Ethernet (GE);
9. слот расширения;
10. шина данных.
Базовая станция состоит из, соединенных с антенной системой, двух СВЧ-фильтров 1, подключенных к своим усилителям мощности 6 и малошумящим усилителям мощности 7. Процессорный модуль 4 со встроенным коммутатором второго уровня по шине данных 10 соединен с СВЧ трансивером 3 и шлюзом с адаптером низкоскоростной широкополосной сетью абонентского доступа 5. Шина управления 2 объединяет каналы управления СВЧ трансивера 3, усилителем мощности 6 и малошумящим усилителем мощности 7, процессорного модуля 4, слота расширения 9 и шлюза 5. Физический интерфейс Gigabit Ethernet 8 присоединен к процессору со встроенным Ethernet коммутатором L24.
Базовая станция сверхвысокоскоростной самоорганизующейся сети работает следующим образом.
Все функциональные действия выполняются в следующей последовательности.
Режим инициализации.
Процессор 4 по программе подготовки устройства через шину управления 2 включает приемник СВЧ трансивера 3. Одновременно по шине управления 2 на СВЧ трансивер 3 и усилители мощности 6 и малошумящий усилитель мощности усилители 7 подаются управляющие сигналы для реализации режима определения рабочей дуплексной пары частот, и выполняется инициализация узлов 3-9. Устройство переходит в рабочий режим, трансивер 3 включается в режим приема/передачи на выбранной паре частот.
Режим приема.
Принятый антенной, (на рис. не показана), модулированный СВЧ сигнал через фильтр 1 и малошумящий усилитель мощности 7 выбранного частотного канала поступает на приемную часть СВЧ трансивера 3. Демодулированный полезный сигнал с СВЧ трансивера 3 через шину данных 10 поступает на процессорный модуль 4. После анализа принятых данных в процессорном модуле 4 пакет данных направляется одному из узлов: 5, 8, 9 или сохраняется в памяти для последующей передачи.
Режим передачи.
Пакеты данных с узлов 5, 8, 9 и из процессорного модуля 4 через шину данных 10 поступают на СВЧ трансивер 3. В СВЧ трансивере 1 выполняется модуляция с последующей передачей через соответствующий усилитель мощности 6 и СВЧ-фильтр 1 на антенную систему.
При выключении/включении устройства, изменении топологии сети, изменении внешних факторов среды, цикл инициализации повторяется, и устройство переходим в дуплексный режим приема/передачи.
Введенные нововведения обеспечивают следующие преимущества.
1. Развернутая на базе предложеннйконструкции базовой станции MESH-сеть, являясь сверхвысокоскоростной, позволяет передавать весь современный контент, доступный в настоящее время только в наземных проводных оптических сетях широкополосного доступа, такой как цифровое телевидение, видеоконференции, многоканальная телефония и т.д.
2. Значительно облегчен процесс частотного планирования, так как приемопередающая часть автоматически, по команде микропроцессорного модуля меняет частоты дуплексной пары в зависимости от расположения узла в магистральной MESH-сети. Тем самым, исключая механическую замену СВЧ фильтров и необходимость иметь несколько видов частотно зависимых компонентов в системе.
3. Работа в свободном частотном диапазоне, а также незначительное, до 500 метров, распространение ВЧ сигнала, обеспечивает возможность эксплуатации рядом расположенных на местности подобных сверхвысокоскоростных MESH-сетей.
4. Отсутствие потерь на коммутацию СВЧ сигнала существенно увеличивает энергетику радио соединения, это дает возможность усилитель мощностиеншить мощность выходного излучения, а значит существенно удешевить базовую станцию.
5. В отличие от существующих узлов MESH-сетей решена проблема дуплексной передачи пакетов, что существенно снижает время простоя базовой станции MESH-сети.
Заявленная полезная модель является новой, ранее неизвестной что говорит о ее соответствии критерию патентоспособности - новизна.
Заявленная полезная модель может быть реализована на всех предприятиях приборостроительного и радиотехнического профиля средней степени оснащенности, что говорит о его соответствии критерию патентоспособности - промышленная применимость.