Ж у р н а л   о   к о м п ь ю т е р н ы х   с е т я х   и   т е л е к о м м у н и к а ц и о н н ы х   т е х н о л о г и я х
СЕТИ И СИСТЕМЫ СВЯЗИ on-line
  ПОИСК: ПОДПИСКА НА НОВОСТИ: НОМЕР:
    ДОМОЙ • Архив: Новостей | Конференций | НомеровПодписка
 
   
 
   
    
РЕДАКЦИЯ
 
Все о журнале
Подписка
Как проехать
Где купить
Отдел рекламы
График выхода журнала
Адреса в Интернет

РУБРИКАТОР
   
• Инфраструктура
• Информационные
   системы

• Сети связи
• Защита данных
• Кабельные системы
• Бизнес
• Колонка редактора
• Электронная
   коммерция

• Только на сервере
• Системы
   учрежденческой
   связи

• Новые продукты


Rambler's Top100

  

Радиосистемы типа “точка—точка”

Дэйв Молта

В последнее время пресса уделяет очень много внимания беспроводным ЛВС стандарта 802.11b, реализующим мобильный доступ к информации, однако наибольшую отдачу от инвестиций в области беспроводной связи обеспечивают решения, не имеющие никакого отношения к мобильности. Сегодня тысячи предприятий по всему миру получают экономически эффективные услуги сетевого доступа на базе высокоскоростных фиксированных радиосистем. Подчас применение таких систем — это единственный способ организовать широкополосную связь между некими пунктами А и Б, но чаще всего их используют в качестве альтернативы наземным сетям. В самом деле, зачем ежемесячно платить большие деньги телекоммуникационному оператору за связь между зданиями, если вы можете организовать ее самостоятельно с помощью радиосистемы?

Современные фиксированные радиосистемы являются функционально зрелыми и обеспечивают быстрый возврат инвестиций: многие из них окупаются за полтора года. Но, когда речь заходит о радиосистемах, часто возникает вопрос: могут ли фиксированные беспроводные соединения быть такими же надежными и безопасными, как наземные (проводные) каналы? Наш ответ — да, при условии, что они реализуются в соответствии с определенными техническими принципами.

Рынки и стандарты

Возможны разные подходы к классификации широкополосных фиксированных радиосистем, однако самым главным представляется деление их на системы типа “точка—точка” (Point-to-Point — PTP) и “точка — много точек” (Point-to-Multipoint — PMP). Производители систем PMP мечтают разработать решения, которые могли бы стать альтернативой сетям DSL, способным обслуживать тысячи абонентов в пределах небольшой территории. Реализовывать же системы PMP довольно сложно, особенно если учесть, что каждый абонент должен находиться в зоне прямой видимости базовой станции.

Разворачивать системы PTP тоже непросто, но у них другое назначение — сэкономить пользователям значительные средства за счет отказа от услуг оператора связи, а не конкурировать с недорогими службами DSL. Кроме того, в отличие от систем PMP системы PTP менее подвержены влиянию помех, поскольку в них отсутствуют многочисленные каналы, связывающие абонентов с одной и той же базовой станцией.

На рынке систем PMP стандарты играют большую роль, поскольку они способствуют снижению цен на оборудование и являются основой для обеспечения взаимной совместимости продуктов разных производителей. Что же касается рынка систем PTP, то здесь роль стандартов не столь важна, поскольку пользователи обычно приобретают законченные решения (“под ключ”). Хотя на этом рынке представлено довольно много фирменных систем, накал конкурентной борьбы здесь достаточно высок, чтобы производители имели стимул улучшать свои продукты и предлагать их по привлекательным для заказчиков ценам.

Сегодня системы PTP, основанные на стандарте 802.11b, стоят дешевле многих других систем, но обладают относительно невысокой пропускной способностью из-за значительных накладных расходов, связанных с работой механизмов беспроводной ЛВС. Кроме того, некоторые технические характеристики этих продуктов затрудняют создание надежных радиоканалов.

Изучайте технические и юридические вопросы

Протестировав в 1995 г. радиосистемы PTP, мы получили представление о сложности их инсталляции при необходимости соблюдения условия прямой видимости между антеннами, удаленными одна от другой на расстояние примерно 5 км.

С тех пор многое изменилось, сегодняшние системы устанавливать намного проще, однако требование соблюдать условие прямой видимости по-прежнему остается. Не обладая надлежащими техническими знаниями, можно успешно развернуть систему PTP, но не исключено, что в долгосрочной перспективе она будет работать ненадежно. Например, мы видели оснащенные неподходящими антеннами системы PTP, которые функционировали нормально, но были уязвимыми для помех, что чревато сбоями в их работе.

Для построения надежных систем PTP следует понимать физические принципы действия аналоговых радиосистем и разбираться в законодательстве, регулирующем использование радиочастотного спектра. Кроме того, нужно осознавать технические компромиссы, на которые шли разработчики этих систем, и знать правила их инсталляции.

Никакой магии

В течение последних нескольких лет, говоря о радиосистемах, мы произносили слова “магия физики”. Ясно, что никакой магии не существует, но из-за сложности лежащей в основе этих систем радиотехники неспециалистам трудно осознать, как сотни мегабитов данных могут ежесекундно передаваться по невидимому каналу. Тем не менее, чтобы инсталлировать одну из таких систем, вы должны понимать базовые принципы их работы.

Первым делом поговорим о частоте. С увеличением частоты длина радиоволны становится короче, что влияет на характеристики ее распространения. Например, радиоволны СВ-диапазона (500—1500 кГц) могут распространяться на сотни и тысячи километров, причем плохие погодные условия и физические препятствия мало влияют на этот процесс. Однако, если частота превышает 40 ГГц, радиоволны сильно поглощаются дождем и туманом. Большинство же систем PTP работают на сверхвысоких частотах, как правило, в нелицензируемых (в США и некоторых других странах) диапазонах 2,4 и 5 ГГц.

Пропускная способность радиоканала зависит от ширины его полосы (например, 10 МГц) и используемого метода сигнала модуляции. Одной из важнейших характеристик радиосистем является их спектральная эффективность, т. е. способности передавать информацию с определенной скоростью в заданной полосе частот. Поскольку выделенный частотный ресурс всегда существенно ограничен, то очевидно, что выгоднее использовать передовые методы модуляции, позволяющие “втиснуть” в канал как можно больше битов. Однако с ростом спектральной эффективности системы повышается стоимость ее компонентов и увеличивается вероятность возникновения ошибок при передаче данных.

В связи с этим перед разработчиками радиосистем стоит задача реализации оптимальной спектральной эффективности. Многие системы PTP могут работать на разных частотах в пределах определенного диапазона, что позволяет защищаться от помех.

Потери и усиление

Одной из основных задач радиосистем является усиление сигнала, которое выражается в децибелах (десятичный логарифм отношения мощностей выходного и входного сигналов, умноженный на 10). Усилению сигнала на 3 дБ соответствует увеличение его мощности в два раза. Мощность радиосистемы, как правило, измеряется в Ваттах, но ее часто представляют и в децибелах по отношению к уровню мощности в 1 мВт (дБм). Значению мощности 0 дБм соответствует 1 мВт, 10 дБм — 10 мВт, 20 дБм — 100 мВт, а 30 дБм — 1 Вт (таблицу преобразования можно найти в Интернет по адресу http://www.qdi-usa.com/documents/dBm_Conversion.pdf).

Эквивалентная изотропно-излучаемая мощность (ЭИИМ) системы PTP определяется как произведение выходной мощности радиопередатчика на коэффициент усиления его антенны, характеризирующий способность последней фокусировать излучаемый сигнал. При прочих одинаковых характеристиках изготовить системы с более высокой ЭИИМ сложнее. Поскольку при распространении радиосигналы затухают, логично предположить, что, чем больше требуемая дальность связи, тем выше должна быть ЭИИМ. Однако характеристики передающего тракта — это лишь одна сторона медали. Также важна чувствительность приемника системы, — возможно вы уже догадались, что, чем чувствительнее приемник, тем он дороже.

При развертывании системы PTP часто приходится заниматься расчетом потерь. Потери в свободном пространстве происходят главным образом из-за рассеяния мощности сигнала по мере его распространения (этот процесс похож на разбрызгивание воды из садового шланга). Известно, что с повышением частоты потери в свободном пространстве увеличиваются, а это значит, что при одинаковой выходной мощности 2,4-ГГц система обеспечит боўльшую дальность связи, чем 5-ГГц. Для справки: затухание 2,4-ГГц радиосигнала в свободном пространстве на расстоянии 5 миль (8 км) составляет около 120 дБ. (Калькулятор для расчета потерь в свободном пространстве можно найти по адресу http://www.ydi.com/free-space-loss.php.)

Потери имеют место и в других частях системы, особенно в кабеле, который соединяет радиопередатчик с антенной. Некоторые производители избавляются от этих потерь, объединяя антенну и радиомодуль в единый внешний блок, устойчивый к погодным воздействиям.

Как уже отмечалось выше, антенна вносит свой вклад в повышение ЭИИМ радиосистемы.

В радиотехнике используется понятие изотропной антенны, имеющей сферическую диаграмму направленности (ДН). Реализовать такую антенну невозможно, но некоторые излучатели близки к ней. Так, ДН всенаправленного (в азимутальной плоскости) диполя похожа на пончик с очень маленькой дырочкой в центре. Подобные антенны имеют невысокий коэффициент усиления и не подходят для организации каналов PTP.

По сравнению с изотропной антенной направленные антенны усиливают сигнал, концентрируя излучаемую энергию в луче, и тем самым повышают дальность связи. Коэффициент усиления любой антенны (относительно изотропной) выражается в децибелах. Существует множество конструкций направленных антенн. В системах PTP наиболее широко используются пластинчатые (patch), многоэлементные директорные и параболические антенны.

Фирма Cushcraft, например, выпускает следующие антенны: 15-элементную директорную с ДН шириной 30° и коэффициентом усиления 14 дБ и параболическую диаметром 1 м с ДН шириной 10° и коэффициентом 24 дБ.

Итак, мы познакомились с основными характеристиками радиосистем. Чтобы рассчитать радиолинию, к мощности передатчика (скажем, 20 дБм) прибавьте коэффициент усиления антенны (в дБ) и из этой суммы вычтите потери в кабеле и в свободном пространстве (выраженные тоже в дБ). Если итоговое число окажется выше чувствительности приемника, переданный сигнал будет принят им. Чтобы при передаче данных по радиолинии возникало как можно меньше ошибок, инсталляторы обычно закладывают определенный запас (по энергетике) на замирание сигнала (он может составлять 20 дБ).

Антенны радиосистемы PTP должны находиться в зоне прямой видимости друг друга, и выполнить это условие не всегда просто. Бывает так, что вы сами хорошо видите (в бинокль) антенну, находящуюся на другом конце радиолинии, но прохождению радиосигнала что-то мешает, и, наоборот, антенна заслонена от вас листвой и ветвями деревьев, но радиолиния работает нормально.

Проблема выбора

Обеспечение информационной безопасности всегда волнует пользователей радиосистем. Что же касается систем PTP, то в них, как правило, используются остронаправленные антенны, и перехватить излучаемые ими сигналы довольно сложно. Тем не менее многие производители таких систем аппаратно реализуют в них функцию шифрования, работа которой не снижает их пропускную способность.

Специалисты предприятий, нуждающихся в радиолинии PTP, часто задают себе вопрос: устанавливать ли ее самим или для этого следует пригласить стороннего инсталлятора? В поисках ответа на него нужно учитывать сложность линии и приемлемый уровень риска снижения ее характеристик или даже возникновения отказа в ее работе. Соединить два здания на противоположных сторонах улицы радиолинией с пропускной способностью 10 Мбит/с намного проще, чем связать 100-Мбит/с радиоканалом здания, находящиеся на расстоянии 30 км друг от друга. Опытные инсталляторы радиосистем хорошо разбираются в таких тонкостях радиотехники, как поляризация антенн, зоны Френеля и помехи из-за многолучевого распространения радиоволн.

У них имеются устройства для измерения уровня радиосигнала, необходимые знания нормативно-правовой базы применения радиосистем и опыт установки антенн и молниеотводов.

При выборе конкретных продуктов (для инсталляции) исходите из необходимых вам пропускной способности и надежности работы радиолинии, а также учитывайте характеристики имеющихся в продаже радиосистем. Обращайте внимание на их выходную мощность, чувствительность, функции управления и защиты данных, среднюю наработку на отказ и стоимость. Одни фиксированные радиосистемы разработаны на основе технологии беспроводных ЛВС, а другие спроектированы специально для организации радиолиний PTP. Последние обычно имеют более высокую надежность, отвечающую требованиям сервис-провайдеров, которые являются их основными потребителями. Радиосистема может обойтись вам в 10 тыс. долл. или на порядок дороже, но ежемесячная плата местному телекоммуникационному оператору останется для вас в прошлом.





  
13 '2002
СОДЕРЖАНИЕ

бизнес

• Большая сеть и большие перемены

• Интеграция с неограниченной расширяемостью

локальные сети

• Маркировать СКС становится проще

• Кабельные системы категории 6 и оборудование Gigabit Ethernet

• Оптические сети - это доступно всем

• Сетевые адаптеры Gigabit Ethernet с обработкой трафика TCP/IP

корпоративные сети

• XML приручает информационный хаос

• Радиосистемы типа “точка—точка”

• SAN против NAS - следующий раунд

услуги сетей связи

• Прольем свет на оптические сети

• Как нести бродбэнд в массы?

защита данных

• Защитите свой IP-телефон

• Аутентификация - основа безопасности

• PremierAccess впереди всех

• ИБП-гиганты

новые продукты

• Новые коммутаторы HardLink -- менее 9 долл. за порт!; Радиорелейные станции Altium MX


• Калейдоскоп



 Copyright © 1997-2007 ООО "Сети и Системы Связи". Тел. (495) 234-53-21. Факс (495) 974-7110. вверх