Реферат

Классификация систем и сетей радиодоступа

Оглавление

Введение 3

Классификацию систем радиодоступа по параметрам и характеристикам радиоинтерфейса. 3

Классификация по решаемым прикладным задачам. 4

Классификация по диапазону частот. 5

Модель физического уровня системы радиодоступа. 7

Заключение 13

Список литературы 14

Введение

Для детального рассмотрения и прослеживания тенденций развития систем и сетей радиодоступа необходимо их разделение по однородным признакам на классы. К основным признакам следует отнести параметры и характеристики радиоинтерфейса; виды услуг, предоставляемых в сети; класс решаемых задач связи; вид и параметры интерфейса с сетью общего пользования; структуру и архитектуру сети; протоколы обмена информацией и взаимодействия в сети; протоколы управления и мониторинга сетей; уровни обеспечения безопасности обмена информацией в сети и многие другие.

Общая классификация систем и сетей радиодоступа окажется весьма обширной, что не позволит свободно ориентироваться в ней. Поэтому начнем с разделения на классы в соответствии с одним признаком. Тогда конкретную систему или сеть радиодоступа легко будет определить в общей системе классификации.

Опорная сеть системы радиодоступа выполняет распределительную функцию и представляет собой совокупность коммутационных устройств (АТС, IP- и Ethernet-устройств — коммутаторов, маршрутизаторов) и радиоэлектронных средств, обеспечивающих соединение в соответствии с правилами, заданными радиоинтерфейсом, с многочисленными абонентскими устройствами. В свою очередь, абонентские устройства определяют порядок взаимодействия с абонентами и перечень услуг, доступных с их использованием.

Классификация систем радиодоступа по параметрам и характеристикам радиоинтерфейса.

Опорная сеть системы радиодоступа взаимодействует с сетями общего пользования либо с сетями другого назначения посредством интерфейсов.

Прежде всего, проведем классификацию систем радиодоступа по параметрам и характеристикам радиоинтерфейса.

По способу представления и передачи информации все системы радиодоступа можно разделить на аналоговые и цифровые. Аналоговые способы передачи использовались в основном в системах первого поколения, и в силу присущих им недостатков, связанных, прежде всего, с низким качеством передачи информации, в системах последующих поколений не применяются. Цифровые способы передачи информации оказались значительно более гибкими, прежде всего, благодаря широким возможностям цифровой обработки сигналов (DSP) и управлению качеством передачи информации в пределах зоны обслуживания системы радиодоступа. Начиная со второго поколения, цифровые способы передачи информации занимают главенствующее положение.

В системах с аналоговой и цифровой передачей, возможно предоставление всех видов услуг. В случае аналоговых систем для передачи данных, обеспечения услуг телематики и мультимедиа обмена, аналоговые каналы используются как среда передачи и требуют дополнительных устройств, например модемов.

Цифровые системы позволяют предоставлять все виды услуг связи как отдельно, так и одновременно.

Услуги цифровой передачи речи, начиная с методов ИКМ и до IP-телефонии, развивались одновременно с развитием технологий коммутации в сетях связи с целью обеспечения наибольшей емкости сети, эффективности использования каналов связи при заданном уровне качества.

Классификация по решаемым прикладным задачам.

По решаемым прикладным задачам можно выделить системы связи, управления и мониторинга. Различие систем определяется реализуемыми функциями.

Важнейшими признаками, в соответствии с которыми выделяются поколения систем радиодоступа, являются характеристики и параметры радиоинтерфейса. Полной считать приведенную классификацию не представляется возможным в силу постоянного развития методов и средств обработки сигналов, технологий передачи информации и потребностей потребителей (абонентов).

Классификация по диапазону частот.

По диапазону частот классификация усложнена тем, что постоянно с развитием технологических возможностей в поле зрения разработчиков систем радиодоступа попадают новые диапазоны частот (например, в стандарте 802.16 возможно построение систем в диапазоне до 60 ГГц). В то же время в соответствии с результатами эксплуатации средств радиодоступа, например, при устаревании той или иной технологии некоторые диапазоны частот могут стать недоступными для построения систем. В частности, с развитием цифровых систем и их повсеместным применением следует ожидать спада интереса к аналоговым системам либо их модификации, либо прекращения их производства и эксплуатации.

Для классификации систем радиодоступа по диапазону частот важнейшее значение имеет национальное распределение полос частот. В России национальное распределение частот определяется Таблицей распределения полос частот.

В мире множество производителей (заводов-изготовителей) оборудования радиодоступа, функционирующего практически во всех доступных полосах частот. Однако в Российской Федерации разрешено применение систем радиодоступа только в некоторых полосах частот в согласии с действующими правилами.

Для аналоговых средств радиодоступа первого поколения используется частотное разделение каналов, в сочетании с частотным разделением дуплексных каналов и частотной модуляцией.

Для цифровых систем следующих поколений во всех диапазонах частот допустимы методы частотного, временного, кодового, пространственного разделения каналов и их комбинаций. При разделении каналов каждый абонент использует только свой сигнал. Обмен информацией осуществляется по прямому и обратному каналам. Их разделение не позволяет наложиться сигналам, передаваемым в разных направлениях по дуплексному каналу и одновременно выполнять передачу и прием информации. К традиционным методам разделения дуплексных каналов относятся методы частотного, временного и кодового разделения. По аналогии с методами разделения каналов можно предположить, что появится пространственное разделение и комбинированное, использование нескольких перечисленных методов разделения дуплексных каналов.

Важнейшими для систем радиодоступа параметрами, определяющими скорость передачи информации при заданной полосе частот, являются методы модуляции сигналов. Именно развитие последних знаменует переход от поколения к поколению. Однако в классификации на рис. 1.7 ограничимся основными методами модуляции сигналов: частотная (F), фазовая (G), амплитудно-фазовая и ее разновидность — квадратурная модуляция, импульсная модуляция.

Характеристики полезных сигналов в сочетании с параметрами и характеристиками радиоканалов определяют пропускную способность, достоверность, дальность связи, эффективность использования полосы частот, помехоустойчивость, электромагнитную совместимость и др. Поэтому выбору сигналов уделяется первостепенное внимание.

Для защиты сигналов от ошибок в канале связи применяются методы помехоустойчивого кодирования и сигналы с расширенным спектром. В настоящее время рассматривается адаптивный подход, обеспечивающий максимальную пропускную способность канала связи за счет оптимального сочетания методов кодирования, модуляции, расширения спектра и обработки сигналов.

Модель физического уровня системы радиодоступа.

Модель физического уровня системы радиодоступа не отличается от традиционно используемой в теории электрической связи и включает передатчик и приемник в составе абонентской станции (АС), канал связи, передатчик и приемник в составе базовой станции (БС).

Для абонентской станции (АС) источником и получателем сообщений служит порт, соединяющий оборудование абонента с оборудованием АС.

Преобразования сообщения, происходящие в оборудовании АС, обеспечивают максимальную эффективность системы радиодоступа исходя из оптимизации пропускной способности, количеств абонентов, задержки передачи и т.д. В общем случае цифровая последовательность, поступающая с выхода источника сообщения (ИС), подается в кодер источника (КИ), в котором устраняется избыточность сообщения и сообщение приводится к удобному для дальнейших преобразований виду, например последовательному. С выхода КИ информационная последовательность попадает на вход кодера канала (КК), где к исходной последовательности добавляются избыточные символы для защиты информации от ошибок в канале связи под воздействием помех. Полученная таким образом последовательность проходит на вход модулятора (М). В нем каждому символу (либо блоку символов последовательности) сопоставляется свой сигнал u_s(f). Сопоставление или модуляция осуществляются в соответствии с выбранным способом модуляции, и может быть двоичной и тя-ичной. Выбор вида модуляции определяется классом решаемых задач и моделями канала радиосвязи, используемом в системе радиодоступа.

С выхода модулятора сигнал поступает в усилитель с формирующим выходным фильтром, или устройство формирования сигналов (УФС), обеспечивающим усиление до необходимого уровня мощности и окончательное формирование спектральных характеристик, соответствующих радиоинтерфейсу. Выходом передатчика АС является антенная система (А_Щ!), излучающая электромагнитное поле в согласии с заданной характеристикой направленности.

Радиоканалы связи разделяются по многим признакам: закону распределения помех, виду взаимодействия помех и сигнала, наличию и виду замираний, диапазону частот и особенностям распространения радиоволн.

При приеме наблюдению доступно электромагнитное поле с напряженностями E(r, t) и H(r,t) электрической и магнитной составляющих в конкретной области пространства г е [R] и интервале времени t е [О, Т\. Приемная антенная система (Л„рм) преобразует электромагнитные волны в электрические процессы на своем выходе в соответствии с характеристикой направленности. В результате на входе устройства обработки сигналов (УОС) действует смесь полезного сигнала, помех и шума X(t). После обработки этой смеси происходит первичное выделение полезного сигнала за счет предусмотренных для использования свойств селекции на радиочастоте: частотной, временной, амплитудной, поляризационной, пространственной, комбинированной. Устройство обработки способно в значительной мере компенсировать эффекты замираний различной природы и искажения, вызванные влиянием характеристик радиоканала.

С выхода устройства обработки выделенный сигнал поступает в демодулятор (ДМ), в котором происходит процесс, обратный модуляции. Так как на входе ДМ наблюдается сигнал u_s(s), искаженный помехами, шумом и характеристиками радиоканала, то идеального, т.е. безошибочного восстановления исходной информационной последовательности получить не удается. Поэтому для устранения возможных ошибок, присутствующих на выходе демодулятора, предусмотрен декодер канала (ДКК), обеспечивающий исправление ошибок за счет помехоустойчивого избыточного кодирования. Если статистике ошибок соответствует мощность примененного кода, то на выходе ДКК будет получена безошибочная информационная последовательность (либо последовательность с допустимой вероятностью ошибки на бит (BER)).

Декодер источника восстанавливает из информационной последовательности сигнал, удобный для восприятия получателем сообщения. Например, переводит сигнал из последовательного к параллельному виду, изменяет длительность, амплитуду, форму и другие параметры символов в соответствии с требованиями интерфейса.

В состав передатчика и приемника АС и БС входят устройства синхронизации, позволяющие оценивать временные и другие параметры сигналов и формировать все необходимые для правильного и надежного функционирования АС и БС тактовые и другие сигналы. В состав устройств синхронизации могут входить приемники внешних синхросигналов и устройства местоопределения, такие как GPS/GLONASS. Их использование позволяет не только повысить помехоустойчивость приема сигналов за счет более точного формирования опорного сигнала в приемном устройстве, но и существенно увеличить эффективность использования частотного ресурса. В частности, привязка к единой шкале времени с учетом местоположения АС и БС способна привести к полному устранению взаимных помех в системах радиодоступа с временным доступом к каналу с временным разносом дуплексных каналов.