Широкополосные Мультисервисные Сети


  
ПУБЛИКАЦИИ
 
 


Мультимедийный беспроводный сервис для регионов
Широков В. Л., начальник отдела ИТ ООО "Телесет"
Журнал "Broadcasting", ноябрь 2003, №7

В настоящее время в России интенсивно строятся современные магистральные информационные сети связи. Кроме того, в крупных городах, областных центрах и вокруг них создаются телекоммуникационные магистрали, имеющие высокую пропускную способность. Однако, по разным причинам, довести услуги до конкретных абонентов и при этом комплексно решить проблему "последней мили" не представляется возможным. Решение этой проблемы с помощью беспроводных технологий особенно удобно вследствие низкой плотности населения, необходимости охвата больших территорий и в условиях отсутствия традиционной связи. Использование беспроводного доступа к сетям связи может обеспечить быстрое комплексное решение проблемы на региональном уровне.

Беспроводное оборудованиедля мультимедийного доступа, которое может применяться на "последней миле", можно условно отнести к трем основным технологиям:
· RadioEthernet (802.11, Wi-Fi);
· OFDM (802.16, WiMAX);
· усовершенствованный под беспроводное применение стандарт DOCSIS+wireless (сокращенно DOCSIS+).
Очевидно, что все три технологии имеют определенные ограничения по масштабируемости, скорости передачи данных и дальности.
Максимальное количество точек доступа, обусловленное возможностями систем по адресации, составляет:
· для Wi-Fi - ~250;
· для WiMAX - ~1-2 тысячи;
· для DOCSIS+ - более 8 тысяч.
Однако исходя из физических ограничений на пропускную способность каналов и дисциплин обслуживания абонентов, одновременно работающих в системах, реальным является следующее количества точек доступа:
· для Wi-Fi не более 100;
· для WiMAX - не более 200,
· для DOCSIS+ ~1000.
У технологий Wi-Fi и WiMAX имеется также зависимость скорости от удаленности абонентов. На большой дальности скорость Wi-Fi и WiMAX может на порядок отличаться от рекламируемой. Максимальная расчетная скорость Wi-Fi в канале составляет 2, 11 или 54 Мбит/с в зависимости от исполнения. Тот же параметр для WiMAX лежит в пределах от 1 до 12 Мбит/с. При этом скорость передачи данных в одном направлении может быть в 2 раза меньше, а фактически измеренная - еще меньше, потому что Wi-Fi и WiMAX используют временное разделение (TDD). Также необходимо время на переключение направления передачи. Для DOCSIS+ расчетная и фактическая скорости в канале совпадают, т.к. используется частотный дуплекс (FDD), и скорость в каждом направлении достигает 10, 20 или 30 Мбит/с в зависимости от выбранного вида модуляции и ширины канала.
Дальность этих систем составляет ориентировочно 5-10 и 15-25 км соответственно для Wi-Fi и WiMAX, а DOCSIS+ - 50-55 км в радиусе. Следовательно, одна станция DOCSIS+ может покрыть территорию площадью до ~9500 км2.
Для покрытия такой же территории с помощью Wi-Fi потребуется минимум 30 базовых станций, а с помощью WiMAX - 5. При этом понадобится дополнительное магистральное оборудование для организации выделенных каналов связи между базовыми станциями.

Беспроводное оборудование, основанное на DOCSIS+, превосходит две другие технологии Wi-Fi и WiMAX практически по всем техническим параметрам. Кроме этого, DOCSIS+ не зависит от частот, используемых в эфире. На абонентской стороне используется кабельный DOCSIS, а возможность работы в эфире обеспечивается беспроводными модификациями, наличием свободных частот и характеристиками радиооборудования.
На сегодня беспроводные системы DOCSIS+ работают в диапазонах: 2.3-2.4, 2.5-2.7, 3.4-3.6, 5.3-5.8, 5.9-6.4 ГГц и выше. При этом они могут обеспечивать комплекс телематических и мультимедийных услуг, начиная от голосовой и видео телефонии, заканчивая передачей аудио- и видео потоков.
Таким образом, на сегодняшний день системы широкополосного беспроводного доступа, основанные на технологии DOCSIS+, благодаря своим параметрам являются наилучшим вариантом для быстрого обеспечения населения телефонной связью, а также и мультимедийными услугами.
По критерию "цена/качество", по емкости сети, скорости, дальности системы DOCSIS+ превосходят решения проблемы "последней мили" Wi-Fi и WiMAX. Производительность одной беспроводной головной станции DOCSIS+ (WMTS - Wireless Modem Termination System) в минимальной конфигурации составляет ~100Мбит/с. При расширении одна WMTS с учетом реализации телефонии по радиоканалам может пропускать трафик емкостью до ~480Мбит/с.
В минимальной конфигурации WMTS обеспечивает обслуживание до ~2 тысяч пользователей со средней скоростью ~250Кбит/с на каждый сервис при активности 1:10 или нагрузке ~0.1Эрл, в максимальной - около 10 тысяч (при тех же условиях). Одно абонентское беспроводное модемное устройство (модем WMU - Wireless Modem Unit) может обслуживать до 75 пользователей одновременно, подключаемых по локальной сети.
Стоимость WMU-модема DOCSIS+ (с учетом вспомогательного радиооборудования и количества пользователей), ниже, чем оборудования для подключения абонентов Wi-Fi или WiMAX. Причем радиооборудование DOCSIS+ может использоваться одновременно любым количеством модемов, что дополнительно снижает удельную стоимость подключения абонентов.
Стоимость дополнительного головного радиооборудования базовой станции зависит от видов сервиса, необходимой дальности, конфигурации антенно-фидерных трактов и характеристик приемо-передатчиков. Удельная стоимость базовой станции при заданной конфигурации (с учетом стоимости радиооборудования, без учета голосовых шлюзов и абонентского оборудования для телефонии) в пересчете на один порт, то есть на максимальное количество обслуживаемых пользователей (точек подключения), у системы DOCSIS+ будет ниже, чем у Wi-Fi или WiMAX.
В беспроводной WMTS-системе DOCSIS+ для подключения абонентов телефонии могут использоваться многопортовые телефонные адаптеры (МТА) или небольшие голосовые шлюзы (до 30 номеров). Имеется WMU модем со встроенной мини-АТС на прямое подключение до 16 телефонов. При подключении более 30 номеров могут использоваться специальные абонентские модемы для передачи от одного до двух потоков Е1 и подключения через мини-АТС до 600 телефонов.

Предлагаемое оборудование позволяет в кратчайшие сроки, в дополнение к телерадиовещанию, строить беспроводную высокоскоростную широкополосную сеть доступа и предоставлять всевозможные мультимедийные услуги. Это оборудование реализует принцип "все в одном", т.е. в одной системе организуется доступ в Интернет, обмен данными, телефония, потоковое аудио-, видеовещание.
Головное оборудование для широкополосного беспроводного доступа совместно с радиооборудованием обеспечивает двунаправленный доступ "точка-многоточка", т.е. охват всех абонентов, попадающих в диаграмму направленности центральных антенн. При этом система автономна и не зависит от существующих сетей связи: она обеспечивает местную связь по радиоканалам с возможностью выхода в телефонную сеть общего пользования. В одной полосе ~6 МГц без учета компрессии может передаваться до ~80 одновременных разговоров.
Общая стоимость головного оборудования одной базовой станции зависит от емкости последней (ее возможностей по количеству сервисных услуг, обеспечиваемых одновременно), используемых частот и конфигурации приемопередающих трактов. Расчеты показывают, что для сетей с обслуживанием до 50-100 абонентов экономически целесообразно использовать оборудование Wi-Fi, для охвата от 100 до 200 абонентов - WiMAX, от 200 и более абонентов - DOCSIS+.
Благодаря большим возможностям с помощью распределительной сети типа DOCSIS+ целый район может быть обеспечен телекоммуникационными видами сервиса в сжатые сроки - то есть будут созданы все условия для его превращения в действительно "цифровой регион".

Фирмой "Телесет" уже инсталлировано 7 региональных мультимедийных WMTS-систем на базе DOCSIS+ в России и СНГ. На разных стадиях находится еще около десятка таких проектов.
Необходимо также отметить, что некоторые компании-интеграторы и операторы беспроводного доступа испытывают оборудование кабельного DOCSIS в радиосреде. Фирма "Телесет" проводила и продолжает проводить такие испытания. Однако здесь необходимо подчеркнуть, что опыт применения оборудования кабельного DOCSIS пока невелик. Было установлено, что кабельная система не может работать вне прямой видимости и при плохих погодных условиях. Сбор информации и тестирование кабельных систем продолжается, поэтому пока рано говорить о реальной применимости чистого DOCSIS в беспроводных условиях.
Помимо вышеперечисленных технологий в настоящее время активно выходят на мировой рынок новые беспроводные технологии поколения 3G UMTS (Universal Mobile Telecommunication System), обеспечивающие мобильность и работу вне прямой видимости. Оборудование 3G UMTS было представлено на стенде "Телесет" на выставке TRBE 2003. Но об этом речь пойдет в наших следующих публикациях.