1. Широкополосный беспроводной доступ

Системы фиксированного широкополосного радиодоступа (Broadband Wireless Access, BWA) представляют собой одни из наиболее динамично развивающихся сегментов рынка оборудования абонентского доступа.

В системах BWA используется секторный принцип построения ЦС, в состав которой входят несколько приемопередатчиков, обслуживающих каждый свой сектор, причем в каждом секторе могут быть организованы несколько радиоканалов. При таком построении пропускная способность ЦС систем BWA существенно возрастает по сравнению с аппаратурой WLL и может достигать нескольких десятков и даже сотен мегабит в секунду.

Терминальные станции современных систем BWA обеспечивают подключение к услугам мультисервисных сетей широкого круга индивидуальных и корпоративных пользователей (ЛВС, УАТС, сети Frame Relay и др.). Системы BWA также широко используются в качестве беспроводных городских сетей (Wireless MAN) для предоставления транспортных услуг (например, для подключения базовых станций к коммутаторам мобильных сетей связи).

Современные системы BWA работают в диапазонах частот 2,4; 3,5; 5; 10,5; 26/28 ГГц, вплоть до 40 ГГц. В этих диапазонах выделение рабочих номиналов частот для систем BWA производится на вторичной основе, то есть радиооборудование BWA может подвергаться влиянию помех от радиосистем первичной службы (связи правительственного назначения), но само не должно влиять на работу этих систем. Кроме того, частотный ресурс в каждом конкретном регионе весьма ограничен. Поэтому оператору следует перед выбором оборудования BWA выяснить ситуацию с наличием частотного ресурса в регионе развертывания системы в подразделении радиочастотных органов. Перевод систем BWA в область более высоких частот связан, с одной стороны, с занятостью низкочастотных диапазонов, особенно в крупных городах, а с другой – с необходимостью обеспечения достаточного частотного ресурса для широкого развития систем данного класса. Для развертывания систем BWA регулирующие органы ЕС в области телекоммуникаций выделили полосу частот 300 МГц в диапазоне 10,5 ГГц и по 2 ГГц – в диапазонах 26/28 ГГц. Для развития особого класса систем фиксированного широкополосного беспроводного доступа, получивших название MWS (Multimedia Wireless System), в диапазоне 40 ГГц выделен частотный ресурс 3 ГГц.

Для организации доступа к радиоресурсам в современных системах BWA используются все классические методы многостанционного доступа:

- с частотным разделением каналов (FDMA);

- с временным разделением каналов (TDMA);

- с кодовым разделением каналов (CDMA) и расширением спектра передаваемого сигнала методом прямой последовательности DS-CDMA (Direct Sequence) [4] или методом частотных скачков FH-CDMA (Frequency Hopping). Кроме того, производители оборудования разрабатывают собственные технологии доступа, представляющие собой усовершенствованные варианты или комбинации классических методов доступа и современных видов модуляции и обеспечивающие дополнительные потребительские свойства системы.

Для организации дуплексной связи в современных системах BWA широко используются оба классических метода: FDD (Frequency Division Duplex) и TDD (Time Division Duplex). Радиус зоны обслуживания БС в большой степени зависит от диапазона частот, в котором работает данное оборудование, и от вида используемой в системе модуляции. Для систем BWA, работающих в диапазонах 2,4 и 3,5 ГГц, радиус зоны обслуживания составляет 15-20 км, а в диапазоне 26/28 ГГц он уменьшается до 3-5 км. Таким образом, при использовании оборудования, работающего в более высокочастотном диапазоне, затраты на организацию сети увеличатся в связи с необходимостью установки нескольких ЦС. В то же время такая сеть будет обладать высокой масштабируемостью и оператору будет проще получить разрешения на частоты. Потенциальная емкость современных систем BWA (то есть максимальное количество ТС, которые может обслужить одна ЦС) достигает 1000 ТС и более. Однако реальная емкость сети оператора на базе систем BWA зависит от целого ряда факторов: метола доступа, используемой в радиотракте сетевой технологии, способов предоставления каналов и т.д., а в первую очередь – от вида предоставляемых услуг. При построении сетей на базе систем BWA необходимо также учитывать, что зачастую заявляемые производителями скорости в несколько десятков мегабит в секунду являются скоростью передачи информации в радиотракте. Реальная же пропускная способность зависит, в частности, от используемого метода доступа и от числа обслуживаемых пользователей. Системы BWA предназначены для предоставления широкого набора телекоммуникационных услуг и обеспечивают подключение оборудования пользователей как к АТС ТфОП, так и к коммутаторам/маршрутизаторам транспортных мультисервисных сетей (Frame Relay, ATM, IP, MPLS). Для непосредственного взаимодействия с АТС в основном используется интерфейс V5.2 как наиболее эффективный при организации доступа большого числа аналоговых абонентов или пользователей сети ISDN. Подключение систем BWA к АТС ТфОП может осуществляться и через транспортные мультисервисные сети по интерфейсам STM-4, STM-1, ЕЗ, nxEl, 10/100Base-T, V.35/X.21. Терминальные станции систем BWA имеют широкий набор интерфейсов для подключения оборудования индивидуальных и корпоративных пользователей: a/b, ISDN BRI, ISDN PRI, V.35/X.21, nxEl, nx64 кбит/с, 10Base-T. Анализ широкого спектра решений BWA показывает существенные различия в реализации как радиоинтерфейса, так и набора предоставляемых услуг: каждая из систем ориентирована на работу с определенными видами транспортных сетей и оборудования, устанавливаемого у пользователя. Отсутствие стандартного подхода к реализации систем BWA привело к несовместимости устройств и обусловило полную зависимость оператора сети от поставщика оборудования, что наряду с высокой стоимостью нестандартизированных решений сдерживает широкомасштабное развертывание BWA в мире.

1.2 Обзор систем широкополосного радиодоступа

Радиомодемные соединения типа "точка - точка", а также радиорелейные станции и линии связи, являющиеся традиционными средствами решения проблемы "последней мили" с помощью радиосредств, имеют многочисленные примеры реализации, однако не обеспечивают массовый характер подключений. Сервис, предоставляемый пользователю оператором сети беспроводного доступа, зависит от характеристик системы и используемой радио технологии. Радио технологии в настоящее время меньше всего стандартизованы, в отличие от применяемых сетевых интерфейсов и, по сути, являются "proprietary", т.е. уникальными технологиями разработчиков систем, в основу которых положены общие принципы модуляции и передачи радиосигналов. Поэтому, классификация радиосистем, скорее возможна исходя из характеристик оборудования и предоставляемого пользователю сервиса, нежели по радио технологиям.

В общем случае архитектура систем соответствует организации сотовых сетей с территориально-распределенным покрытием. Образующим элементом соты является базовая станция (БС) с круговой диаграммой покрытия. Круговая диаграмма может быть разбита по азимуту на сектора. Подобные системы обладают очень важным качеством – легкой расширяемостью и масштабируемостью.

Являясь образующим элементом сети беспроводного доступа, БС также играет важную роль в классификации систем широкополосного беспроводного доступа. Информационная емкость БС позволяет условно разделить все системы беспроводного доступа по группам. Абонентские устройства (Subscriber Units, SU), обслуживаемые БС и устанавливаемые у пользователя, имеют различный пользовательский интерфейс. Для телефонии используется абонентская линия (FXS), цифровой интерфейс E1, ISDN. Для передачи данных - Ethernet, Frame Relay с синхронным интерфейсом, ISDN. Абонентские устройства имеют либо встроенную, либо внешнюю присоединяемую направленную антенну. Каждое абонентское устройство или устройство подписчика (SU) работает на свою БС.Соединения между БС различных сот выполняются с помощью технологий проводного (чаще всего оптические линии связи) или беспроводного доступа (радиорелейные, либо радиомодемные линии связи).Неотъемлемой компонентой систем широкополосного беспроводного доступа также являются программные средства сетевого управления.