WWW.PDF.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Разные материалы
 

«8515 УДК 004.71 АРХИТЕКТУРА БАЗОВОЙ СТАНЦИИ СВЕРХВЫСОКОСКОРОСТНОЙ MESH-СЕТИ МИЛЛИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА РАДИОВОЛН В.М. Вишневский Институт проблем управления ...»

8515

УДК 004.71

АРХИТЕКТУРА БАЗОВОЙ СТАНЦИИ

СВЕРХВЫСОКОСКОРОСТНОЙ MESH-СЕТИ

МИЛЛИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА

РАДИОВОЛН

В.М. Вишневский

Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН

Россия, 117997, Москва, Профсоюзная ул., 65

E-mail: vishn@inbox.ru

С.А. Фролов

ЗАО Научно-производственная фирма Информационные и сетевые технологии

Россия, 129626, Москва, ул. Староалексеевская, 5, офис 215 E-mail: sergey@frolov.ru Ключевые слова: mesh-сети, STDMA, сети миллиметрового диапазона радиоволн, построение оптимальных расписаний Аннотация: Рассмотрено состояние и перспективы развития широкополосных беспроводных сетей миллиметрового диапазона радиоволн. Разработана архитектура самоорганизующейся mesh-сети миллиметрового диапазона. Дано описание логической структуры, включая протоколы MAC-уровня, протоколы маршрутизации, управления распределением ресурсов и средств построения мостов с внешними сетями (Ethernet, WiFi, WiMax, LTE). Проведен сравнительный анализ вариантов построения базовой станции и выбран оптимальный вариант ее построения.

1. Введение Широкополосные беспроводные сети доступа к информационным ресурсам, функционирующие в сантиметровом диапазоне радиоволн, стали одним из основных направлений развития телекоммуникационной индустрии. Беспроводные сети на базе технологий сотовой связи (UMTS и cdma-2000), WiFi (IEEE 802.11) и WiMAX (IEEE 802.16) находятся вне конкуренции по оперативности развертывания, мобильности, цене и широте возможных приложений, во многих случаях представляя собой единственно экономически оправданное решение [1, 2].

Однако дефицитный сантиметровый диапазон радиоволн, в котором функционируют существующие широкополосные беспроводные сети, накладывает жесткие ограничения на ширину частотной полосы и, соответственно, на скорость передачи информации. В частности, WiFi-сети, аппаратура которых работает в сантиметровом диапазоне 2,3 ГГц – 6,4 ГГц, обеспечивают номинальную скорость 54 Мбит/с

XII ВСЕРОССИЙСКОЕ СОВЕЩАНИЕ ПО ПРОБЛЕМАМ УПРАВЛЕНИЯ

ВСПУ-2014 Москва 16-19 июня 2014 г при ширине полосы 20 МГц и 108 Мбит/с в турборежиме при полосе 40 МГц. Аппаратура, реализующая новый стандарт – IEEE 802.11-2012, окончательная версия которого утверждена в начале 2012 г., обеспечивает максимальную скорость передачи информации до 600 Мбит/с при использовании технологии MIMO [3]. Однако указанные скорости, реализуемые на основе традиционных технологий уже недостаточны для трансляции быстро и непрерывнорастущих объемов мультимедийной информации. В связи с этим во многих исследовательских центрах мира ведутся работы по резкому повышению производительности беспроводной связи доступа к информационным ресурсам.

Одним из основных направлений создания сверхвысокоскоростных (свыше 1 Гбит/с) беспроводных каналов связи и сетей передачи мультимедийной информации является переход от традиционного сантиметрового диапазона радиоволн к миллиметровому (60-100 ГГц). Этот переход уже характеризуют как новую инновационную волну, сопоставимую с появлением стандартов сотовой связи и систем WiFi [4–6].

Несмотря на то, что миллиметровый диапазон уже давно привлекает внимание разработчиков аппаратуры связи, его практическое использование до последнего времени ограничивалось частотами не более 40 ГГц. Сейчас многие страны начинают осваивать Е-диапазон с целью создания беспроводных систем связи типа точкаточка (радиорелейных линий), работающих в коротковолновой части миллиметрового диапазона. Однако для решения многих технических задач систем точкаточка оказывается недостаточно. В частности, такие системы не могут поддерживать мобильность базовых станций, требуют ручной настройки и слабо масштабируются.

Слабая загруженность миллиметрового частотного диапазона, возможность выделения широких полос частот (до 5 ГГц), упрощённая процедура выделения частот во многих странах мира, включая РФ [7], делает этот диапазон уникальным для построения не только каналов точка-точка, но и персональных, локальных и городских транспортных беспроводных сетей. Другими преимуществами систем передачи информации в этом диапазоне являются сверхвысокая скорость (от 1 до 10 Гбит в секунду), возможность обеспечения скрытности (необнаруживаемости) и целостности (стойкости к прицельным помехам и несанкционированным подключениям) связи, а также возможность создания миниатюрных антенных систем, вплоть до интегрированных в чипсет антенных фазированных решеток. При этом для достижения узкой диаграммы направленности (т.е. для большего усиления антенны) требуются меньшие габариты самих антенн. Свойственное данному диапазону быстрое затухание радиоволн устраняет проблему интерференции различных источников сигнала, что позволяет автоматически решить проблему повторного использования частот (задачу частотного планирования).

Каналы Е-диапазона с полосой 5 ГГц допускают высокоскоростную передачу данных с использованием схем модуляции низкого уровня. Так, схемы с частотной манипуляцией (FSK) или двоичной фазовой манипуляцией обеспечивают передачу данных со скоростью до 2 Гбит/с. Поскольку простые схемы модуляции не накладывают дополнительных требований на линейность, то усилители мощности передатчика могут работать в режиме максимальной выходной мощности. А большая выходная мощность наряду с высоким коэффициентом усиления антенны обеспечивает высокую излучаемую мощность, что позволяет компенсировать возможные потери передачи и делает системы Е-диапазона сравнимыми по характеристикам с

XII ВСЕРОССИЙСКОЕ СОВЕЩАНИЕ ПО ПРОБЛЕМАМ УПРАВЛЕНИЯ

ВСПУ-2014 Москва 16-19 июня 2014 г СВЧ-системами связи точка-точка.

В настоящее время за рубежом начат выпуск аппаратуры точка-точка в Едиапазоне, ведется активный процесс стандартизации протоколов персональных сетей миллиметрового диапазона. В сентябре 2009 г. рабочая группа 3G комитета IEEE

802.15 и тесно сотрудничающий с ней альянс Wireless HD опубликовали промышленный стандарт персональных сетей (спецификация Wireless HD). В октябре 2009 г.

было опубликовано и дополнение IEEE 802.15.3c Millemeter-Wave-based Alternative Physical Layer Extension к стандарту персональных сетей IEEE 802.15.3. В ноябре 2009г. Был опубликован европейский стандарт ECMA-387 High Rate 60 GHz PHY, MAC and HDMI PAL, ориентированный также на персональные сети [8]. 7 мая 2009 г. сложился промышленный альянс Wireless Gigabit Alliance (WiGig), куда изначально вошли такие компании, как Atheros, Broadcom, Dell, Intel, LG Electronics, Marvell, Microsoft, NEC, Nokia, Panasonic, Samsung Electronics и др. Позднее к ним присоединился ряд других компаний: NXP, Realtek, STMicroelectronics, Tensorcom, Cisco, Texas Instruments и др. Разработка спецификации Wireless Gigabit Alliance была завершена в декабре 2009 года, в мае 2010 она была опубликована и доступна для членов альянса. В 2012 году работа группы была завершена, результаты были включены в стандарт IEEE 802.11ad.

Несмотря на очевидные достоинства, развитию технологий связи в миллиметровом диапазоне препятствовало отсутствие соответствующей элементной базы. Но сегодня эти проблемы в принципе решены. Даже на уровне КМОП продемонстрированы образцы однокристальных 60-ГГц и 77-ГГц трансиверов со встроенными антенными массивами. Серийно производятся отдельные элементы трансиверов ммдиапазона: малошумящие усилители (МШУ) для приемников, усилители мощности (УМ) передатчиков, смесители, модуляторы и т.п. Развитие получили технологии широкополосных СВЧ-антенн, включая планарные антенны, чип-антенны (антенные решетки). В 2013 г. фирма Inneon Technologies объявила о завершении разработки чипсет, являющихся основой построения базовой станции сетей в диапазоне 71-76 ГГц, 81-86 ГГц. Предполагается, что указанный продукт будет представлен на рынке в 2014 г.

Таким образом, учитывая мировые тенденции по резкому повышению производительности беспроводных сетей в связи с лавинообразным ростом передаваемой информации, тематика настоящей статьи, посвященной исследованию нового направления построения сверхвысокоскоростных транспортных mesh-сетей, является весьма актуальной.

2. Архитектура самоорганизующейся mesh-сети миллиметрового диапазона радиоволн Самоорганизующаяся mesh-сеть состоит из унифицированных базовых станций, работающих в диапазоне миллиметровых волн.

Особенностью исполнения базовых станций является наличие полнодуплексного радиочастотного трансивера, позволяющего одновременно работать как на прием, так и на передачу. Подобная системная организация позволяет значительно уменьшить время на буферизацию данных, в следствии занятости физической радиосреды, и тем самым увеличивая пропускную способность mesh-сети и уменьшая время задержки распространения информации

XII ВСЕРОССИЙСКОЕ СОВЕЩАНИЕ ПО ПРОБЛЕМАМ УПРАВЛЕНИЯ

ВСПУ-2014 Москва 16-19 июня 2014 г через конечную цепочку узлов ретрансляции.

Для обеспечения возможности обмена данными между собой, базовые станции автоматически выбирают частоты приема и передачи из дуплексной пары, исключая необходимость физической замены частотно зависимых элементов. Таким образом, в процессе самоорганизации сети с помощью однотипных устройств можно будет организовывать дуплексные каналы связи. В случае добавления новых, удаления или перемещения существующих базовой станций, будут автоматически и оптимально перестроены все дуплексные пары частот на участке ближайших базовых станций или всех базовых станций входящих в mesh-сеть.

Базовые станции mesh-сети имеют по два радиочастотных выхода, работающих независимо, один из которых реализует передачу данных, другой – прием. Конкретное назначение частот определяет соседей, с которыми станция может установить соединение.

В качестве механизма доступа к среде передачи используется пространственная схема разделения времени (Spatial Time Division Multiple Access, STDMA) [12].

Для ее эффективной реализации требуется точная синхронизация времени станций.

Точность достигается с помощью использования в каждой станции ГЛОНАСС/GPS приемника.

Поскольку в один момент времени каждая станция может вести единственную передачу и принимать данные от соседних узлов, в сети вводится ограничение на максимальное количество соединений каждой станции.

Для обеспечения возможности работы базовой станции в качестве ретранслятора данных без потери виртуального соединения, служат механизмы распределения временных ресурсов. Частично механизм распределения временных ресурсов выполняется локально, посредством взаимодействия соседних станций. Так, станции могут договориться о временном выделении дополнительного времени для передачи данных от одного соседа к другому. Более сложные задачи распределения ресурсов, охватывающие всю сеть, доверяются динамически определяемой центарльной станции – корню сети. В его функции входит построение остовного дерева и выделение ресурсов для передачи по нему, а также прокладка виртуальных каналов, соединяющих конечные станции mesh-сети. Пользовательские данные могут передаваться как в общем потоке, используя маршруты, строящиеся с помощью протокола маршрутизации MLSR, так и по выделенным виртуальным каналам, которые строятся по запросу станций корнем сети. Данные, передаваемые в общем потоке, равно передаваемые по виртуальным каналам, классифицируются. Для разных классов трафика в сети определяются различные приоритеты, что позволяет реализовать QoS. Более того, протокол маршрутизации MLSR обеспечивает одновременное построение нескольких маршрутов для различных видов трафика.

Согласно схеме доступа STDMA, все время работы сети делится на атомарные интервалы фиксированной длины – такты. Такт – это минимальная порция времени, которая может быть выделена паре станций для передачи данных. Группы последовательных тактов одинакового размера объединяются в слоты. Такты внутри слота нумеруются, и все слоты состоят из одинакового количества тактов. Множества тактов, имеющих одинаковые номера, образуют временной канал. Набор из каналов 1 – N образуют группу распределенного доступа – в тактах этих каналов станции осуществляют передачу данных друг другу в дуплексном режиме. Остальные временные каналы образуют группу адаптивного доступа и распределяются динамически,

XII ВСЕРОССИЙСКОЕ СОВЕЩАНИЕ ПО ПРОБЛЕМАМ УПРАВЛЕНИЯ

ВСПУ-2014 Москва 16-19 июня 2014 г либо по договоренности соседей, либо согласно расписаниям, составленным корнем.

Так, если ограничение на количество соседей равняется четырем, а количество тактов в слоте – десяти, то можно сказать, что первые четыре канала образуют группу распределенного доступа, а каналы с номерами 5 10 образуют группу адаптивного доступа, см. Рис. 1.

Рис. 1. Структура суперкадра

Кроме того, выделяется специальный нулевой канал, образованный тактами каналов распределенного доступа каждого сотого слота. Он используется для сканирования станциями эфира, подключения новых станций и формирования новых соединений.

Множество последовательных слотов образуют суперкадр – интервал времени, для которого корень строит расписания: одно и то же расписание повторяется от суперкадра к суперкадру до тех пор, пока корень не изменит его. Размер каждого такта составляет 100 мкс, стандартное количество тактов в слоте – 10 (то есть каждый слот длится 1 мс), а длина суперкадра – от 1 до 40 слотов, в зависимости от размера сети.

Каждая станция может также осуществлять функции моста по стандарту IEEE

802.1D [13]. Допускается подключение любых совместимых локальных сетей, в том числе – IEEE 802.3 (Ethernet), IEEE 802.11 (WiFi), IEEE 802.16 (WiMax). Пример сети приведен на Рис. 2.

–  –  –

3. Логическая структура mesh-сети миллиметрового диапазона радиоволн Схема логической организации базовой станции приведена на Рис. 3. Основные функции по управлению доступом к среде и передаче данных, выбору корневой станции, маршрутизации и другим важным вопросам работы базовой станции возложены на уровень MAC. Ключевые сервисы, реализуемые на этом уровне, включают:

• Службу управления очередями и классификатор пакетов управление качеством обслуживания за счет поддержания нескольких очередей с различными приоритетами для разного типа трафика.

• Службу маршрутизации (MLSR) специально для применения в MESH-сети миллиметрового диапзона был разработан проактивный протокол маршрутизации Mesh Link State Routing (MLSR), основанный на протоколах OSPF [14] и OLSR [15], но адаптированный к особенностям MESH-сети миллиметрового диапазона.

• Службу управления соединениями (MMAN) – в функции службы Mesh Management Service (MMAN) входит управление подключениями станций к сети, создание новых соединений, смену временных каналов, используемых между станциями, протокол временного выделения каналов адаптивной группы, подстройка антенн, механизм ARQ.

• Службу управления ресурсами сети (MRAP) служба Mesh Resource Allocation Protocol (MRAP), содержит протоколы взаимодействия между станциями сети и корнем, реализующие механизмы построения остовного дерева и управления виртуальными каналами.

• Службу управления корневой станцией (MRMP) служба Mesh Root Management Protocol (MRM) реализует протоколы выбора и назначения корневой станции, а также настройки резервной корневой станции и передачи ей управления.

–  –  –

Для доступа к среде определены четыре различных механизма: режим надежноый передачи данных, в котором станции передают данные выбранным соседям через заранее определенные секторы, а после передачи обмениваются подтверждениями с номерами ожидаемых кадров, а также три служебных режима для подстройки антенн, рассылки кадров Beacon (маяков) и передачи запросов ассоциирования с сетью. Во всех служебных режимах передача ведется через некоторую совокупность секторов для того, чтобы имитировать широковещательность.

Также в станциях реализуется подуровень IEEE 802.2 (LLC) для обеспечения возможности подключения верхних уровней стандартными средствами, а также реализуется IEEE 802.1D для обеспечения прозрачного подключения внешних сетей.

4. Физическая структура базовой станции MESH-сети миллиметрового диапазона радиоволн Как уже отмечалось, в настоящее время ведутся активные работы по созданию персональных и локальных беспроводных сетей в диапазоне 60 ГГц, а также каналов точка-точка в Е-диапазоне радиоволн. Начались также перспективные исследования по разработке сверхвысокоскоростных региональных, транспортных mesh-сетей в частотном диапазоне 71-76 ГГц, 81-86 ГГц [5,9–11]. Отметим, что основное внимание в этих работах уделено логической структуре сверхвысокоскоростных MESH-сетей.

В данном разделе приведен анализ вариантов аппаратной реализации базовой станции сверхвысокоскоростной широкополосной беспроводной mesh-сети миллиметрового Е-диапазона радиоволн. Выбрана оптимальная конструкция базовой станции.

Рассмотрены алгоритмы работы и взаимодействия базовых станций (узлов) сверхвысокоскоростной mesh-сети, функционирующих в Е-диапазоне.

Данный класс беспроводных сетей обеспечивает скорости до 10 Гбит/с и предназначен для построения самоорганизующихся магистральных беспроводных meshXII ВСЕРОССИЙСКОЕ СОВЕЩАНИЕ ПО ПРОБЛЕМАМ УПРАВЛЕНИЯ ВСПУ-2014 Москва 16-19 июня 2014 г сетей. Высокие скорости, простота построения, отсутствие потребности в частотном планировании и лицензировании спектра, а также адаптируемость сети к изменениям позволяет отнести указанный класс сетей к одному из наиболее перспективных направлений развития телекоммуникационной индустрии.

Базовая станция транспортной MESH-сети должна обеспечивать:

• прием и дуплексную передачу пакетов данных (голос, видео, данные) со скоростями не ниже 1 Гбит/с;

• ретрансляцию и маршрутизацию пакетов с реализацией механизма самоорганизации сети;

• многошаговую передачу данных мультимедийной информации;

• подключение удаленных абонентов по протоколам WiFi, WiMAX и LTE.

В состав базовой станции входят СВЧ-трансивер, СВЧ-фильтры, СВЧ-коммутатор, СВЧ-модем, микропроцессорный модуль и многосекторная антенная система (управляемый антенный массив).

На Рис. 4 показан вариант исполнения базовой станции с управляемой антенной системой и возможностью пространственной селекции радиосигнала. В варианте, показанном на Рис. 5, базовая станция имеет более простую антенную систему и, соответственно, имеет ограничение по дальности работы и возможности пространственной селекции. В качестве перспективного варианта реализации базовой станции предполагается использование структуры изображенной на Рис. 4, обеспечивающей наилучшее решение задачи построения mesh-сети в миллиметровом диапазоне.

Рис. 4. Структурная схема базовой станции mesh-сети миллиметрового диапазона радиоволн с пространственной селекцией Базовая станция имеет следующие основные режимы функционирования: режим инициализации, режим приема, режим передачи.

В режиме инициализации микропроцессорный модуль по программе подготовки устройства через шину управления включает приемник СВЧ трансивера. Одновременно по шине управления на СВЧ трансивер и СВЧ коммутатор подаются

XII ВСЕРОССИЙСКОЕ СОВЕЩАНИЕ ПО ПРОБЛЕМАМ УПРАВЛЕНИЯ

ВСПУ-2014 Москва 16-19 июня 2014 г управляющие сигналы для реализации режима определения рабочей дуплексной пары частот, и выполняется инициализация всех узлов базовой станции. Устройство переходит в рабочий режим, СВЧ трансивер включается в режим приема/передачи на выбранной паре частот.

В режиме приема, принятый антенной системой модулированный СВЧ сигнал, через СВЧ фильтр и СВЧ коммутатор поступает на приемную часть СВЧ трансивера. Демодулированный полезный сигнал с СВЧ трансивера через шину данных поступает на микропроцессорный модуль. После анализа принятых данных в микропроцессорном модуле пакет данных направляется в шлюзовое устройство или сохраняется в памяти микропроцессорного модуля для последующей передачи. В режиме передачи, пакеты данных со шлюзового устройства и/или из памяти микропроцессорного модуля через шину данных поступают на СВЧ трансивер. В СВЧ трансивере выполняется модуляция с последующей передачей через СВЧ коммутатор и СВЧ фильтры в антенную систему.

При выключении/включении устройства, изменении топологии сети, изменении внешних факторов среды цикл инициализации повторяется, и устройство переходит в дуплексный режим приема/передачи.

В каждом из вышеперечисленных режимов, микропроцессорный модуль обеспечивает управление всеми функциональными элементами узла сети. Модуль участвует в поддержке радиопротокола магистральной сети. Осуществляет коммутацию пакетов на уровне – магистральная сеть – проводной сегмент – абонентская сеть.

Контролирует частоты приема и передачи в зависимости от положения узла в магистральной сети. Микропроцессорный модуль постоянно обменивается служебной информацией с другими узлами и содержит в памяти актуальную информацию о конфигурации всей магистральной сети. Это необходимо для корректной работы протоколов передачи между узлами mesh-сети.

Рис. 5. Структурная схема базовой станции mesh-сети миллиметрового диапазона радиоволн без возможности пространственной селекцией

–  –  –

5. Антенная система базовой станции Антенная система узла формирует круговую диаграмму направленности в горизонтальной плоскости и 10 - 12 градусов в вертикальной плоскости. Таким образом обеспечивается возможность работы базовой станции без предварительной юстировки, как в режиме оконечной станции так и в режиме ретранслятора. Для обеспечения решения проблемы частотного планирования антенная система автоматически по команде микропроцессорного модуля меняет частоты дуплексной пары в зависимости от положения базовой станции внутри магистральной сети. Тем самым исключается механическая замена СВЧ фильтров и необходимость иметь несколько видов частотно зависимых компонентов в системе. Для получения усиления системы, необходимого для устойчивой работы на расстояниях до 500 метров, как передающая так и приемная часть антенной системы формируется из управляемых антенных массивов, образующих от 4-х до 8-ми секторов. Диаграмма направленности каждого антенного массива управляется контроллером. Массивы на прием и передачу независимы, так как в зависимости от расписания передача может вестись в одном направлении, а прием в другом, причем не только внутри одного сектора, но и в разных секторах.

Количество секторов зависит от конструкции управляемого массива антенн и количества антенных элементов в массиве. Каждый сектор обслуживает отдельный канал СВЧ трансивера и состоит из полосовых СВЧ фильтров, антенного переключателя, малошумящего усилителя (МШУ), усилителя мощности (УМ) и смесителей. Антенный переключатель, МШУ, УМ и смесители сформированы на одном кристалле, который в свою очередь установлен на печатной плате и работает на линии питания антенных элементов. Такая конструкция позволяет не только унифицировать все узлы антенной системы, но и синтезировать необходимую диаграмму направленности, концентрируя излучение в пространстве в нужном направлении и ослабляя сигналы с мешающих направлений. Антенный переключатель является управляющим элементом выбора дуплексной пары частот для каждого узла в сети.

В рамках анализа и выбора антенных систем диапазона миллиметровых волн для использования в магистральной высокоскоростной MESH-сети были рассмотрены секторные, рупорные антенны, параболические антенны и планарные печатные антенны.

При выборе варианта антенной системы учитывались следующие основные критерии:

• технологичность изготовления при массовом производстве;

• себестоимость изготовления антенн при массовом производстве;

• габариты и вес антенной системы, обеспечивающей круговую диаграмму направленности при коэффициенте усиления не хуже 25 dbi;

• трудоемкость и стоимость узлов согласования трансивера с антенной системой;

• возможность интеграции антенных переключателей в согласованную антенную систему;

• выбор оптимальной конструкции антенного переключателя для каждого типа антенной системы;

–  –  –

В результате анализа рассматриваемых типов антенн сделан выбор в пользу использования планарных печатных антенн. Этот тип антенн отвечает всем вышеперечисленным критериям, а технология изготовления мало отличается от технологии изготовления традиционных печатных плат.

Антенная система базовой станции должна обладать высоким усилением и обеспечивать необходимую энергетику канала связи. Исходя из концепции, базовая станция должна обладать возможностью безподстроечного вхождения в сегмент meshсети, как если бы использовалась всенаправленная антенна. Однако всенаправленная антенна не обладает необходимым усилением для устойчивого соединения на расстояниях до 500 метров, вследствие очень широкой диаграммы направленности – 360 градусов в азимутальной плоскости. Увеличение коэффициента усиления всенаправленной антенны приведет к резкому уменьшению угла диаграммы направленности по углу места, что сделает невозможным в принципе ведение связи с другими базовыми станциями MESH сети, расположенными на разных высотах. Таким образом, практическая реализация антенной системы на основе всенаправленной антенны не целесообразна. Однако всенаправленный антенный излучатель можно использовать на этапе разработки базовой станции, для построения практических экспериментов с основными узлами базовой станции, на коротких расстояниях.

Для обеспечения возможности безподстроечного вхождения в связь и сохранения необходимого энергетического бюджета лини связи, предлагается использовать управляемый антенный массив.

Учитывая короткую длину волны, размеры такого массива будут занимать мало места. Например, массив из 16 элементов будет иметь линейные размеры всего 35 мм.

Безусловно антенные массивы требуют сложного микропроцессорного управления. Сложность управляющего элемента прямо пропорциональна количеству элементов в массиве. Соответственно, что бы с одной стороны получить необходимую энергетику системы, с другой стороны сохранить приемлемую стоимость и сложность системы, необходимо осуществлять расчет количества элементов массива и количество антенных массивов. Расчеты показывают, что для уверенной работы базовой стации достаточно 4-х антенных массивов с углом сканирования луча ±45 градусов и по 6–8 антенных элементов в каждом массиве.

6. Заключение В работе рассмотрено одно из перспективных направлений развития коммуникационной индустрии – беспроводные транспортные mesh-сети миллиметрового Едиапазона радиоволн.

Дано описание существующих стандартов, состояния и перспектив развития беспроводных сетей мм-диапазона, включая электронную компонентную базу.

Исследована логическая структура MESH-сети мм-диапазона, включая протоколы MAC-уровня, протоколы маршрутизации, управления распределением ресурсов и средств построения мостов с внешними сетями (Ethernet, WiFi, WiMax, LTE).

Предложена оригинальная конструкция базовой станции с пространственной селекцией радиосигнала, обеспечивающая реализацию самоорганизующейся транспортной mesh-сети со скоростями передачи мультимедийной информации до 10 Гбит/с.

XII ВСЕРОССИЙСКОЕ СОВЕЩАНИЕ ПО ПРОБЛЕМАМ УПРАВЛЕНИЯ

ВСПУ-2014 Москва 16-19 июня 2014 г Проведен анализ различных вариантов построения антенной системы базовой станции мм-диапазона, включая спекторные, рупорные антенны, параболические антенны и планарные печатные антенны. По критериям технологичности и стоимости изготовления антенн при массовом производстве, а также величине коэффициента усиления (не ниже 25 dbi) сделан выбор в пользу использования планарных печатных антенн, на базе управляемых антенных массивов.

Список литературы

1. Вишневский В., Портной С., Шахнович И. Энциклопедия WiMAX. Путь к 4G. М.: Техносфера, 2010. 470 с.

2. Vishnevsky V., Semenova O. Polling Systems: Theory and Applications for Broadband Wireless Networks. London: LAMBERT Academic Publishing, 2012. 317 p.

3. Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specications.

IEEE P802.11-2012.

IEEE, March 2012.

4. Pitsiladis G.T., Panagopoulos A.D., Constantinou P. Improving connectivity in indoor millimeter wave wireless networks using diversity reception // 2012 6th European Conference on Antennas and Propagation (EUCAP). Prague, 26-30 March, 2012. P. 510-514.

5. Jabbar J.P., Rohrer V.S., Frost J.P.G. Sterbenz. Survivable millimeter-wave mesh networks.

Computer Communications. 2011. Vol. 34, Issue 16. P. 1942-1955.

6. Millimeter wave technology in wireless PAN, LAN, and MAN / Ed. by Xiao Shao Qiu et al. CRC Press, 2008.

7. Решение ГКРЧ 10-07-04-1 Об упрощении процедуры выделения полос радиочастот 71-76 ГГц и 81-86 ГГц для использования радиорелейными станциями прямой видимости.

8. Ecma/TC48/2010/025. ECMA387 2nd Edition: High Rate 60GHz PHY, MAC and HDMI PAL.

Whitepaper. Ecma International, June 2010.

9. Vishnevsky V.M. Ultra-High Theroughput Millimeter–Wave Wireless Networks // International Conference (DCCN) Distributed Computer and Communication Networks. Moscow, 26-28 October 2010. P. 8-12.

10. Вишневский В.М., Ларионов А.А. Об одном алгоритме распределения ресурсов в беспроводных магистральных mesh-сетях миллиметрового диапазона радиоволн // Телекоммуникации и транспорт. 2011. № 7. С. 35-40.

11. Vishnevsky V., Larionov А. А Novel Approach for Scheduling in STDMA for High-Throughput Backbone Wireless Mesh Networks Operating within 60–80 GHz // International conference on Advances in Mesh Networks. Italy, Venice/Mestre, 18-25 July 2010.

12. Nelson R., Kleinrock L. Spatial TDMA: A Collision-Free Multihop Channel Access Protocol // IEEE Transactions on Communications. 1985. Vol. 33. P. 934-944.

13. IEEE Standard for Local and metropolian area networks. Media Access Control (MAC) Bridges.

IEEE 802.1D-2004.

IEEE, June 2004.

14. Moy J. OSPF Version 2. IETF RFC 2328. IETF, April 1998.

15. Clausen T., Jacquet P. Optimized Link State Routing Protocol (OLSR). IETF RFC 3626. IETF, October 2003.

Похожие работы:

«Списки групп лечебного факультета 2014 год Группа 101 немецкая Виняр Анна Игоревна 1. Гальдикайте Ульяна Витаутовна 2. Данилова Наталья Юрьевна 3. Корбачкова Валерия Олеговна 4. Кулешов Глеб Владиславович 5. Лодкин Ви...»

«Полукомпатибилизм1 и его соперники Д жо н   М а р т и н   Ф и ш е р Заслуженный профессор философии, факультет философии, Калифорнийский университет в Риверсайде. Адрес: HMNSS Bldg, 900 University ave., 92521 Riverside, CA, USA. E-mail: john.f...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОЦИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» УТВЕРЖДАЮ И.о. проректора по научной работе _ А.Н. М...»

«Приложение № 4 к Условиям открытия и обслуживания расчетного счета Перечень тарифов и услуг, оказываемых клиентам подразделений Западно-Уральского банка ОАО «Сбербанк России» на территории Удмуртской республики -(действу...»

«КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ ГЛОБАЛЬНЫЙ МАРКЕТИНГ Одесса | ПЛАСКЕ АТ | 2013 ББК XXXXXXXXXXXX Д XXX УДК XXXXXXXXXXXXXX Д XXX Конспект лекций «Глобальный маркетинг». — Одесса: ПЛАСКЕ АТ, 2013. — 121 с., ISBN XXXXXXXXXXX Подготовила: к. э. н. Окландер Т. О Корректор: Потеряйко Н. В. Д XXXXXXXXX © ПЛАСКЕ АТ, 2013 ISBN XXXXXXXXXX Со...»

«Центр проблемного анализа и государственноуправленческого проектирования В.И. Якунин, С.С. Сулакшин, М.В. Вилисов, Д.В. Соколов Наука и власть Проблема коммуникаций Москва Научный эксперт УДК 342.5:00...»

«ЕЖЕКВАРТАЛЬНЫЙ ОТЧЕТ Открытое акционерное общество Акционерная компания по транспорту нефти Транснефть Код эмитента: 00206-A за 1 квартал 2013 г. Место нахождения эмитента: 119180 Россия, г. Москва, ул. Большая Полянка, д. 57 Информация, содержащаяся в настоящем ежеквартальном отчете, подлежит раскрыт...»

«А. А. Плетнева Сотворение мира в версии Библии Кореня: вопросы языка и текста Б иблия Василия Кореня дошла до нас в единственном экземпляре, который хранится в РНБ, в Отделе редкой книги (V.4.2.; инв.1593)1. На ряде л...»

«Управление образования администрации Белгородского района Белгородской области Муниципальное образовательное учреждение «Дубовская средняя общеобразовательная школа Белгородского района Белгородской области с углубленным изучением отдельных предметов» «УТ...»

«ЗАКОН РЕСПУБЛИКИ КРЫМ Об административно-территориальном устройстве Республики Крым Принят Государственным Советом Республики Крым 28 мая 2014 года Настоящий Закон устанавливает принципы административнотерриториального у...»





















 
2017 www.pdf.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - разные матриалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.