Наритнік Т. Н., Войтенко А. Г., Головаха А. І., Казимиренко В. Я. ІЕЗ У АН НП пр. 50-річчя Жовтня, 2-6, а / я 102, Київ, Україна e-mail: Файнгольд А. М. КНПП «Триєра» вул. Леваневського, 2, Київ, Україна e-mail: депегШпгета. kiev. иа Євдокимов В. В. ТОВ «УкрАвіаЗаказ» вул. Л. Гавро, 9-Е, Київ, Україна e-mail: uaz (8) _carrier.kiev. ua

Анотація В даний час системи широкосмугового бездротового доступу досягли високого рівня технічного розвитку і є важливою складовою частиною національної телекомунікаційної інфраструктури, доповнюючи кабельні, оптоволоконні і супутникові системи зв’язку. Новим, стратегічним напрямком розвитку є впровадження мікрохвильових технологій, що забезпечують синтез “телебачення-зв’язок-Інтернет” на якісно новому, більш високому рівні. У даному доповіді дається опис універсальної мультимедійної дистрибутивної системи UMDS, створеної на основі використання технологій і технічних рішень різних модифікацій МІТРІС.

I. Вступ

Динамічний розвиток телекомунікаційних супутникових, радіорелейних, оптоволоконних та кабельних систем передачі даних, телефонного зв’язку, Інтернету та інших зумовлено вимогами суспільства у високоякісних інформаційних послугах.

Найбільшого значення набувають технології інтегрованого обслуговування з використанням каналів великої пропускної здатності, реалізованих з урахуванням жорстких норм екологічної безпеки, а також застосування ресурсозберігаючих технологій.

На вибір технології може вплинути дуже велике число параметрів: види послуг, що надаються; реалізована пропускна здатність; радіус зони покриття мережі; кількість абонентів, що обслуговуються однією мережею; діапазони використовуються для радіотехнологій частот і цілий ряд інших характеристик, включаючи і вартість розгортання мережі доступу.

Новим стратегічним напрямком є ​​впровадження мікрохвильових технологій в системах широкосмугового бездротового доступу, забезпечують доведення до абонента мультимедійного трафіку.

Вибір мікрохвильового діапазону, зокрема, короткохвильової частини сантиметрового і міліметрового, забезпечує великі обсяги переданої інформації та їх передачу на екологічно безпечному для населення рівні.

Використання мультимедійних протоколів у створюваних телекомунікаційних системах роблять можливим використовувати одні й ті ж канали для передачі, як до абонента так і від абонента, різного трафіку, що істотно знизить в цілому, як вартість організованих мереж, так і вартість їх обслуговування.

Таким чином, забезпечення інформаційних потреб світового рівня і усунення «цифрового розриву» (Digital divide) [1] зажадало створення і розвиток нового класу телекомунікаційних систем.

В даний час в світі для вирішення даної проблеми бурхливий розвиток отримали мультимедійні бездротові системи MWS (Multimedia Wireless System), що відносяться до систем широкосмугового бездротового доступу, які підтримують бездротовий обмін більш ніж одного з наступних видів інформації: графіки, тексту, звуку, зображення, даних відео.

Такою системою є розроблена в Україну за участю інститутів, підприємств Російської Федерації та Білорусії універсальна мультимедійна дистрибутивная система UMDS, створена на основі використання мікрохвильових технологій і технічних рішень різних модифікацій МІТРІС [2-6] і дозволяє успішно вирішити завдання подолання цифрового розриву.

II. Основна частина

Різні конфігурації системи МІТРІС дозволяють надавати такі послуги:

• багатоканальне аналогове і цифрове телебачення

• виділені цифрові канали

• високошвидкісний Інтернет

• відео на замовлення

• IP телефонію

• відеоконференцзв’язок та інші.

Конфігурації МІТРІС, МІТРІС-М [7-8] забезпечують мовлення телевізійних і радіомовних програм в аналоговому форматі в зону обслуговування радіусом до 60 км при вихідній потужності передавача в межах 100 мВт.

Основою даних конфігурацій систем МІТРІС є технічні рішення, закладені при створенні станції передавальної і / або приймальні, наприклад, телевізійна і приймально-передавальної станції МІТРІС [9-10].

Система МІТРІС-М відрізняється підвищеною надійністю і порівняно низькою вартістю обладнання за рахунок істотного зменшення кількості СВЧ передавальних блоків.

Створення системи МІТРІС-КОМ [11] дозволило забезпечити можливість обслуговування 100% населення регіону за рахунок того, що інформацію можна отримувати в різних ділянках НВЧ діапазону (сантиметровий діапазон роботи центральної станції і дециметровий діапазон роботи додатково введеного до складу системи МІТРІС комплексу телевізійного мовлення). Таке технічне рішення дозволяє прийом на побутові прийомні антени ефірного мовлення.

Конфігурації МІТРІС-К [12] та інтерактивна мікрохвильова система передачі даних [13] забезпечують організацію дуплексних цифрових каналів на різних інформаційних напрямках. Це можуть бути:

– Канали G.703, що дозволяють з’єднувати порти цифрових АТС, мультіплексеров і т.д.

– Канали V.35, RS.422, RS-232, що дозволяють надавати доступ до портів серверів в залежності від типу використовуваних модемів

– Інтерактивний доступ абонента в мережу Інтернет.

Конфігурація МІТРІС-С [14] виконує маршрутизацію пакетів в мережі з метою зниження навантаження на канали зв’язку при передачі IP трафіка на великі відстані. В цій системі по каналах фізичного рівня можуть передаватися блоки канального рівня з адресацією на мережевому рівні. Це досягається тим, що до портів цифрових модемів центральної станції підключаються синхронні (асинхронні) порти маршрутизатора, а джерело інформації підключається до одного або кількох портів маршрутизатора.

При цьому абонентські приймально-передавальні станції мають інтерфейс з кінцевим обладнанням обробки даних (комп’ютер, сервер локальної мережі), а їх кількість становить n х т, де п число модемів центральній станції, amколічество абонентських станцій припадають на один фізичний канал.

Універсальна мультимедійна дистрибутивная система UMDS базується на технічних рішеннях систем МІТРІС-ІНТ і МІДІС [15-16]. UMDS згідно класифікації СЕРТ належать до мультимедійних бездротових системам, які надають інтерактивні прикладні служби абонентам, дислокованим в зоні обслуговування. Мережевий рівень систем МІТРІС-ІНТ і МІДІС базується на протоколі IP. На канальному (ланковий) рівні в прямому каналі використовується протокол DVB-S, а в зворотному каналі на фізичному рівні протокол множинного доступу з тимчасовим поділом (TDMA). Канальний рівень реалізується інтерфейсом до PCI.

Прямі канали економічніше всього реалізуються в частотному діапазоні 11,7-12,5 ГГц, а зворотні канали в частотному діапазоні 14,4-15,35 ГГц. Вихідна випромінювана потужність складає до 0,1 Вт і до 0,01 Вт відповідно.

Закладені технічні рішення дозволяють створення таких систем і в міліметровому діапазоні хвиль: 24,5-26,5 ГГц, 27,5-29,5 ГГц і 40,5-42,5 ГГц.

Завданням систем МІТРІС-ІНТ і МІДІС є створення на базі відомих модифікацій системи МІТРІС мережі висхідних і низхідних каналів зв’язку, яка дозволяє забезпечити ефективний і дешевий доступ користувачів до інформаційних ресурсів без використання інших способів зв’язку, тобто створити можливість як абонентського запиту необхідної інформації, так і підтримки з’єднання транспортного рівня при використанні Інтернет технологій, а також високоякісного доступу до Інтернет-службам. Вирішення цієї проблеми особливо важливо в умовах слаборозвиненою комунікаційної інфраструктури (наприклад, підключення до мережі Інтернет абонентів в сільських районах, де кількість телефонних каналів мало, а їх якість вкрай низьке, при цьому зв’язок з сервером провайдера доводиться підтримувати каналами міжміського зв’язку, що істотно збільшує вартість служби).

Як показано на рис.1, мікрохвильова інтегрована телерадіоінформаційному система МІТРІСІНТ складається з центральної станції 1, яка містить передавач, виконаний у вигляді підвищувального перетворювача 2, вихід якого через Дуплексери 3 підключений до антени 4, головний приймальню станцію 5 зворотного каналу, що включає в себе приймальний тракт, виконаний у вигляді понижуючого перетворювача 6 зворотного каналу, вхід якого через Дуплексери 3 підключений до антени 4, а вихід підключений до входу блоку 7 поділу, виходи якого з’єднані з демодулятором 8 зворотного каналу і комп’ютер 9 центральної станції 1, до якого підключені демодулятори 8 зворотного каналу, і безлічі абонентських станцій 10, кожна з яких містить демодулятор 11 прямого каналу, вхід якого з’єднаний з виходом понижуючого перетворювача 12 прямого каналу, вхід якого через Дуплексери 13 з’єднаний з антеною 14, безліч передавальних термінальних станцій 15, кожна з яких містить підвищуючий перетворювач 16 зворотного каналу, вихід якого через Дуплексери 13 з’єднаний з антеною 14, а вхід з’єднаний з модулятором 17 зворотного каналу, і комп’ютер 18 абонентської станції 10, з’єднаний з виходом демодулятора 11 прямого каналу та входом модулятора 17 зворотного каналу.

Рис. 2. Добові зміни спектра фазових флуктуацій

Fig. 2. Diurnal variations of the phase fluctuations spectrum

Для вирішення проблеми в ряді випадків доцільно введення паралельного вимірювального каналу, в якому може здійснюватися пряме вимірювання флуктуацій набігу фази мікрохвиль з подальшою корекцією закону МФМ.

I. Висновок

Таким чином, можна сказати, що, використовуючи систему з корекцією фази при передачі даних в наземних мікрохвильових каналах зв’язку з МФМ, можна значно зменшити крок МФМ і зробити його порівнянним з фазовими шумами в каналі, тим самим значно підвищивши швидкість передачі даних. Описаний підхід може знайти застосування у високошвидкісних інформаційних мережах, наприклад, прогресуючої на сьогоднішній день МІТРІС.

II. Список літератури

[1] Наритнік Т. Н. Галич В. М. та ін Стан, напрями та проблеми розвитку мікрохвильових багатоканальних розподільчих телевізійних систем / / 7-я Міжнародна КриМіКо’97, том 1, с.311-315.

[2] Gregory S. Daniel J. Costello, Jr"Turbo Coding With Differentially Coherent and Non-Coherent Modulation on NonFading and Fading Channels" Ulm, Germany, June 29-July 4 1997.

[3] Shirokovl. S., Ivashina М. V. “Amplitude and Phase Progression Measurements on Microwave Line-of-Sight Links”, IGARSS’2001. Conf. Proceedings. Sydney, Australia, 9-13 July 2001. 3646 pp.

[4] Shirokov I. S., Shaban S. “Experimental Investigations of Amplitude and Phase Progression Fluctuations on Microwave Line-of-Sight Links” IGARSS’2002, Conf. Proceedings. Toronto, Canada, 24-28 June 2002, Vol. VI: pp 3559-3560

[5] Гапа Ю. М., Києва Ф. В. Широкосмугова лінія зв’язку міліметрового діапазону радіохвиль: Експеримент. Модель / / НВЧ-техніка і телекомунікаційні технології: Матеріали VII Междунар.Крим. мікрохвильової конф. КриМіКо-97 (вересень 1997р.). -Севастополь: Вебер, 1997, с. 670-673.

[6] Paulson К. S., Gibbina С. J. Rain model for the prediction of fade durations at millimeter wavelengths / / IEEE Proc. Microwaves Antennas Propag.-2000, Vol.147, nr 6,-p.431-436.

ON THE ISSUE OF INCREASING THE CAPACITY OF DIGITAL SURFACE MICROWAVE CHANNEL WITH MULTIPOSITION PHASE KEYING

Shirokov I. B., Shaban S. A., Sinitsyn D., Polivkin S. N.

Radio Engineering Department,

Sevastopol National Technical University Studencheskiy Gorodok, Streletskaya Balka Sevastopol, Ukraine, 99053

phone +380 (692) 550005, fax +380 (692) 554145 e-mail: shirokov@stel. sebastopol. ua NarytnikT. N.

Institute of Electronics and Communications, UASNP 2-Б Prospekt 50-Letiya Oktyabrya, Kyiv, Ukraine, 03148 phone / fax +380 (44) 4776547; 4783463 e-mail: iec@naverex.kiev.ua

Abstract The issue of the amplitude and phase fluctuations influence over line-of-sight links on the microwave propagation is discussed. Recommendations on increasing the capacity of the LOS digital microwave channel with multi-position phase keying are given.

I.  Introduction

The problem of increasing the channel capacity can be tackled by transmitting data over higher frequencies or using advanced modulation techniques. Such well-developed integrated data systems as MITRIS [1] use both these techniques.

II.  Main Part

At present one of the most progressive modulation techniques is the multi-position phase keying. However, the implementation of this technique entails certain difficulties. The surface microwave channel is heterogeneous and changes its parameters depending on the meteorological and ecological environment, surface conditions, etc. Furthermore, the surface microwave channel is subject to interference and noise. Therefore the use of the multi-position phase keying with high M values is disadvantageous.

In [3] a technique of measuring the amplitude and phase incursion fluctuations on microwave LOS links is described. The available experimental data [4] show that the range of phase incursion fluctuations may acquire large values. The operation of a data-transferring microwave link may be unstable in this case.

However, the phase incursion variations develop slowly. Diurnal variations in the phase incursion fluctuations spectrum based on the experimental data are shown in Fig 2. Using high M indices would inevitably result in data transmission errors if rapidly developing environmental anomalies (gusts of wind, etc.) occur. Applying a parallel phase incursion measuring channel may help to ease this problem.

III.  Conclusion

Direct phase incursion measurements of microwave links allowed for the increased channel capacity and for a more stable operation of the data transmission link.

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2003р.