Радиосвязь,_радиовещание,телевидение2

18.4. Стандарт PHS

Сегодня в мире действует достаточно большое количество стандартов систем микросотовой связи, среди которых – как широко распространенные международные (СТ1, СТ2, PCS, DECT), так и малоизвестные, применяемые для решения локальных задач. В 1996 г. появился и быстро стал популярным еще один стандарт– PHS. Уже за первые полтора года его существования число пользователей систем PHS превысило 5 млн. [7–9].

Стандарт PHS (Personal Handy phone System), разработанный в основном на базе британского стандарта СТ2, – относительно новый. Первая телефонная сеть PHS была сдана в коммерческую эксплуата-

цию в июле1995 г. в Японии, а наиболее близкий к нему стандарт

DECT (Digital European Cordless Telecommunications) Европейский ин-

а затем в странах Азии, став де-факто основным стандартом микросотовой связи в этих регионах. Сейчас системы связи PHS применяются и в других частях света. В России этот стандарт пока не используется, главным образом потому, что не существует официальных документов, устанавливающих правила применения PHS систем. Соответствующее решение Госсвязьнадзора должно появиться, поэтому можно рассчитывать на изменение ситуации в ближайшем будущем.

Технические особенности систем PHS.

Телефонные аппараты. При разработке терминалов для сетей PHS основной упор делался на снижение энергопотребления и на максимальное упрощение интерфейса. Телефонные аппараты сконструированы таким образом, что могут применяться для целого ряда задач (Wireless Local Loop, беспроводная телефония, переговорные устройства). Кроме того, устройства могут быть легко адаптированы для работы в уже существующих сетях общего доступа. Стандарт PHS предполагает построение аппаратов по модульной системе. Набор модулей включает в себя беспроводной (wireless) блок, блок кодирования канала (channel codec), блок кодирования речи (speech codec) и операционно-управляющий (operation/control) блок. Питание аппарата осуществляется от трехвольтовой литий-ионной батареи. В режиме ожидания потребление энергии снижается за счет отключения операционно-управляющего блока. Следует отметить, что стандарт предусматривает ограничения на максимальную скорость движения абонента, при которой возможно вести разговор. При разработке PHS предполагалось ограничение 10 км/ч, однако в процессе последующих испытаний было установлено, что реальная цифра достигает25…30 км/ч, в зависимости от плотности размещения сотовых станций на мест-

542 Глава 18. Стандарты беспроводного абонентского доступа

ности. Аналогичные ограничения на скорость перемещения абонентов имеет и стандарт DECT.

Сотовые станции. Очевидно, что наличие разных типов оборудования позволяет создавать решения, наиболее точно подходящие для имеющихся задач. Стандарт PHS предусматривает три типа сотовых станций, различающихся радиусом действия и мощностью передатчика. Кроме того, различают соты для открытых пространств (outdoor) и для помещений (indoor). Масса базовых станций систем PHS – 3…5 кг, а размеры близки к размерам небольшого посылочного ящика. Модификации станций для внешней установки предусматривают различные варианты фиксации и питаются от сети переменного тока напряжением 100 В.

Минимальная мощность передатчика сотовой станции стандарта

PHS – 20 мВт (тип low-power cell station). Такое устройство имеет две антенны и покрывает территорию от100 до 300 м. Особенностью подобных моделей станций является возможность питания от батарей.

Более мощный тип сотовых станций(high-power cell station) способен работать с телефонами в радиусе 300…500м, обладая передатчиком мощностью 100…500 мВт. Они имеют несколько больший размер и снабжены четырьмя антеннами.

Внутренние сотовые станции стандартаPHS охватывают территорию в радиусе 50 м при мощности 10 мВт (впрочем, совсем недавно было принято решение об увеличении максимальной мощности до 20 мВт). Следует отметить, что реальная дальность действия внутренних станций зависит от конкретного здания. В частности, в многоэтажных строениях устанавливать их необходимо на каждом этаже.

Для сравнения заметим, что мобильные аппараты стандарта DECT обеспечивают связь на расстоянии, не превышающем 500 м, а стационарные устройства, в зависимости от модели, – до 3…5 км.

Обмен информацией между мобильным аппаратом PHS и сотовой станцией происходит по интерфейсу спецификацииRCR STD-28, принятой Центром исследования и развития радиосистем(RCR). Что касается безопасности передачи информации, защиты ее от прослушивания, то здесь возможности PHS и DECT близки.

Для обмена данными между сотойPHS и телефонной сетью используется интерфейс ISDN. Следует отметить, что аппараты стандарта PHS могут использоваться как ISDN-терминалы со скоростью передачи данных 128 кбит/с (до осени 1998 г. стандарт предполагал скорость 64 кбит/с, но в 1999 г. было принято решение о ее увеличении). В таком случае для повышения пропускной способности используются 4 специальных разъема со скоростью 32 кбит/с каждый.

Использование временного разделения дуплекса. Радиоинтер-

фейс стандарта PHS организован таким образом, что один передатчик способен поддерживать одновременно4 телефонных разговора

(характеристики DECT лучше – до 12 разговоров) (табл. 18.4). Достигается это в обоих стандартах с помощью одной и той же технологии TDMA/TDD (множественный доступ с временным разделением/временное разделение дуплекса). Ее суть – передача разговоров в различные чередующиеся временные интервалы. В стандарте DECT выделяется

10 несущих частот с интервалом 1,728 МГц. Это обеспечивает, в сочетании с 12 речевыми каналами на каждой из них, возможность поддерживать до 120 разговоров одновременно с помощью одного приемопередающего устройства. В PHS число несущих частот 40 с интервалом 300 кГц, что позволяет работать со 160 речевыми каналами.

Существенным моментом, связанным с временным разделением, в обоих стандартах является , точто отсутствует необходимость предварительного планирования частот. В процессе разговора на аппаратном уровне происходит выбор свободного канала. Как следствие, заметно упрощается подключение абонента к сети, отпадает необходимость предварительной оценки емкости сот. Кроме того, в одном и том же частотном диапазоне возможно одновременное применение нескольких сетей PHS или DECT.

Благодаря тому, что один приемопередатчик способен обслуживать большое число абонентов, стоимость отдельно взятого терминала снижается по сравнению с традиционной сотовой связью.

Применение систем PHS. Системы связи стандарта PHS используются для самых разных задач. Одна из главных – организация беспроводного абонентского доступа. Обычно под этим понимается применение беспроводной связи PHS для взаимодействия сотовой станции с конечными абонентскими терминалами в тех местах, где прокладка обыкновенных телефонных кабелей экономически невыгодна.

Решать подобные задачи можно по-разному. Например, устанавливать у каждого абонента стационарный терминал, который будет связываться с сотовой станцией (fixed-line replacement).Или, если плотность абонентов высока, окружить территорию сотами, используя в качестве абонентских терминалов мобильные аппараты(neighbourhood telepoint). Учитывая огромное количество удаленных населенных пунктов на территории России, такой вариант использования оборудования стандарта PHS в нашей стране представляется наиболее актуальным. Кроме того, помимо экономии средств на прокладку кабеля, установка системы связи PHS занимает на порядок меньше времени. К тому же некоторые производители предлагают довольно экзотические варианты оборудования, рассчитанные на полностью автономную работу и питающиеся от солнечных батарей.

Большой интерес представляет использование системPHS для организации телефонной связи в крупных офисах, отелях, конфе- ренц-залах, аэропортах. Здесь также существуют различные варианты решений, предусматривающие как использование сотовых станций (для крупных систем), так и работу только с заранее ограниченным числом мобильных терминалов, взаимодействующих непосредственно с обычной телефонной сетью (для небольших офисов).

Домашние системы связи стандартаPHS, равно как и стандарта DECT, составляют определенную конкуренцию привычным потребителю беспроводным телефонам. Причина – заметно больший радиус действия мобильной трубки у аппаратаPHS, который может быть повышен с помощью специальных дополнительных передатчиков. Домашние аппараты PHS допускают использование нескольких телефонных трубок вместе с одним стационарным корпусом.

Наконец, мобильные аппараты могут быть использованы в качестве переговорных устройств. В этом случае стандарт предусматривает удвоение скорости передачи данных – 64 кбит/с.

Преимущества PHS. У систем стандартаPHS существует ряд преимуществ по сравнению с другими известными стандартами, причем некоторые из этих преимуществ уникальны:

-у переносных телефонных аппаратовPHS незначительный вес (некоторые модели весят менее80 г), в среднем они в2 раза легче традиционных сотовых телефонов. В основном это обеспечивается за счет легкости элементов питания– потребление энергии уPHSустройств невысокое, мощность передатчика не превышает10 мВт. Как следствие, на одном комплекте батарей аппараты функционируют

внесколько раз дольше сотового телефона(около 5 ч в режиме разговора и около 400 ч – в режиме ожидания);

-на рынке аппаратуры стандартаPHS присутствует несколько десятков фирм-производителей (в том числе такие крупные, как NEC, Motorola и AT & T). Помимо переносных телефонных аппаратов и со-

товых станций, они предлагают широкий спектр PHS-устройств, в том числе «домашние станции» (home stations) – стационарные сотовые станции для домашнего использования;

- в PHS, как и в стандартеDECT, скорость передачи данных составляет 32 кбит/с. Это позволяет, в частности, применять системы PHS для высокоскоростного доступа в Интернет, передачи видеоизображения, доступа к базам данных. Применяемая в PHS система кодирования речи ADPCM (Adaptive Differential Pulse Code Modulation)

позволяет обеспечить качество передачи голоса на уровне традиционных телефонных сетей;

- стандарт PHS предполагает возможность его применения в беспроводной домашней и бизнес-телефонии, в системах абонентского беспроводного доступа WLL, в переговорных устройст-

вах (walkie-talkie);

-отсутствует необходимость планирования частот;

-емкость сот PHS превышает емкость сот DECT.

Что касается стоимости техники стандартаPHS, то на данный момент оценить ее невозможно в связи с тем, что на российском рынке такое оборудование представлено ограниченно.

Контрольные вопросы

1.Назовите стандарты систем беспроводных телефонов общего пользования и их характеристики.

2.Стандарт СТ2/CAI на системы беспроводных телефонов общего пользо-

вания и его основные характеристики.

3. Система цифрового беспроводного телефонаDCT-900 фирмы Ericsson

иего основные характеристики.

4.Стандарт DECT на системы беспроводных телефонов общего пользования и его основные характеристики.

5.Поясните принципы обеспечения безопасности и защиты от несанкционированного доступа в стандарте DECT.

6.Стандарт PHS на системы беспроводных телефонов общего пользования

иего основные характеристики.

Список литературы

1.Логинов Н.А. Системы беспроводной связи WLL: Частотный ресурс и регламентирующие документы // Электросвязь. – 1998. – № 7. – С. 8–9.

2.Ратынский М.В. Основы сотовой связи. – М.: Радио и связь, 1998. – 248 с.

3. Розен Д. Архитектуры и технологии беспроводного абонентского доступа// Сети

и системы связи. – 1996 – № 7. – С. 84–88.

4.Ньюман Д. Беспроводные сетевые технологии // Сети и системы связи. – 1997. –

№ 2. – С. 52–54.

5.Новая система Broadband – CDMA W LL фирмы «Самсунг» // Электросвязь. – 1998. – № 6. – С. 42.

6.Горштейн Л.В. Особенности применения в России стандартаDECT // Мобильные системы. – 1998. – № 3. – С. 5–11.

7.Макаров Н.В. Мир PHS // Вестник связи. – 1998. – № 10. – С. 33–35.

8.Мирошников Д.Г. Технология последней радиомили. Сравнительный анализ //

Вестник связи. – 1998. – № 10. – С. 6–9.

9.Мельников М. Микросотовая связь стандартаPHS – конкурент DECT или модная новинка // Технологии и средства связи. – 1999. – № 1. – С. 60–64.

10.Иванова Т.И. Корпоративные сети связи. – М.: ЭКО-Трендз, 2001. – 258 с.

Глава 19. Системы беспроводного абонентского доступа

Прежде чем рассматривать конкретные примеры системы радиодоступа, сформируем основные этапы выбора оборудования для сетей беспроводного абонентского доступа.

Определение требований к сети доступа.

На этом этапе оператор должен ответить на следующие вопросы:

-какие виды услуг планируется предоставлять потребителям: телефонию, передачу данных (в этом случае следует определить скорость передачи), ISDN и т.п.;

-каково примерное соотношение потребителей разных услуг. Точного определения числа абонентов сети не требуется, поскольку оно может быть скорректировано на этапе эксплуатации благодаря модульному построению аппаратуры доступа.

Важно, чтобы предъявляемые к оборудованию требования не превысили его возможностей.

Предварительный анализ частотного ресурса.

Проработка этого вопроса позволит оператору определить, какие из систем доступа могут быть использованы в данном регионе.

Выбор типа оборудования

С учетом вышесказанного наиболее важными на этом этапе оказываются следующие параметры:

-количество абонентов в системе;

-виды предоставляемых услуг;

-наличие свободного частотного ресурса;

-радиус зоны обслуживания;

-требования по нагрузке от потребителя;

-необходимость сопряжения с существующими системами связи;

-группируемость потребителей;

-требуемое количество абонентских станций;

-вид подключения пользователей к абонентским станциям(по

проводу или с помощью оборудования WLL).

Выбор фирмы-производителя.

Как правило, выбор фирмы-производителя (поставщика) начинается с рассылки по фирмам, поставляющим оборудование радиодоступа, исходных данных на проектируемую сеть связи. По этим данным производитель готовит для оператора коммерческие предложения по составу и стоимости оборудования. Часто для снижения затрат на

оборудование фирма-изготовитель предлагает оператору скорректировать исходные данные.

Немаловажным фактором при выборе производителя является тип используемой оператором АТС(в случае предоставления услуг телефонной связи). Обычно сопряжение аппаратуры радиодоступа

иАТС, выпускаемых одной и той же фирмой, значительно упрощено, что позволяет сократить объем, а следовательно, и стоимость устанавливаемого оборудования.

По окончании работ по этому пункту оператор должен получить от производителя (поставщика) предварительную структурную схему сети доступа и коммерческие предложения по стоимости оборудования.

После выбора фирмы-изготовителя начинаются работы по получению необходимых частотных разрешений для приобретения ввоза

исертификации этого оборудования на территорию России.

Ниже приводится краткая характеристика некоторых систем - ра диодоступа, используемых в России и за ее пределами.

19.1. Система Tangara

Многие аналитики считают, что стоимость инфраструктуры абонентской кабельной сети составляет не менее30 % от капитальных затрат оператора. Большая часть этих затрат приходится на строительство линейно-кабельных сооружений. Ожидается, что со временем их стоимость будет только возрастать [1–6].

При использовании беспроводной технологии основные затраты приходятся на оборудование, цены на которое неуклонно падают. Уже сегодня в целом ряде случаев радиодоступ является выгодной альтернативой проводному решению.

Уменьшение капитальных затрат– не единственный аргумент

впользу построения абонентской сети на базе радиосредств. Радиодоступ дает возможность сократить сроки строительства абонентской сети, быстрее вводить ее в эксплуатацию, а значит, уменьшить сроки окупаемости. Технология абонентского радиодоступа позволяет минимизировать начальные инвестиции и наращивать емкость сети постепенно – за счет доходов, полученных от эксплуатации первоначально введенной емкости.

Система абонентского радиодоступа является гибким средством, благодаря которому оператор способен получать дополнительный доход. Такая система может использоваться для организации связи

втечение определенного промежутка времени; ряд систем позволяет создавать сети с ограниченной мобильностью абонентов в рамках той же инфраструктуры и многое другое.

Существуют несколько типов систем абонентского радиодоступа, которые используют различные технологии , исоответственно, по-

разному удовлетворяют потребности оператора в организации связи. Часть из них основывается на стандартах сотовой связи(AMPS, NMT, GSM, CDMA), другие построены на базе радиорелейных технологий (табл. 19.1). Указанные системы оптимизированы для покрытия больших территорий, а следовательно, являются наилучшим решением в случае невысокой плотности потенциальных абонентов.

Т а б л и ц а 19.1. Сравнительная характеристика различных

технологий радиодоступа

Примечания.

*Оператору местной телефонной связи не требуется разрешение Главгоссвязьнадзора на использование данного частотного диапазона, а также лицензия на радиотелефонную связь.

**Согласно приказу Министерства связи России упрощенные условия согласования с

Главгоссвязьнадзором действуют при выходной мощности радиопередатчика до 10 мВт, что для стандарта DECT соответствует зонe радиоохвата до 200 м.

Рассмотрим систему фиксированного абонентского радиодоступа Tangara RD компании SAT (Франция). Операторы испытывают наибольшие трудности с обеспечением телефонной связью в сельской местности и пригородах, где плотность абонентов обычно составляет 2–10 аб./км2. В этих случаях актуален большой радиус действия системы в сочетании с возможностью организации небольших(до 500 абонентов) сетей. Система Tangara RD максимально адаптирована именно к такому применению и экономически выгодна уже при наличии 200–300 абонентов.

Контроллер базовых станций ВSС, управляющий базовыми станциями и абонентскими терминалами, обычно устанавливается в помещении АТС и подключается к АТС через различные типы интерфейсов – по двухпроводным аналоговым линиям либо по цифровым каналам Е1 (G.703).

Один контроллер способен обслуживать до512 абонентов при подключении к АТС. Для увеличения емкости системы радиодоступа