553_Innovatsii_i_nauchno-tekhnicheskoe_2013_

Беспроводные сети обладают, по сравнению с традиционными проводными сетями, немалыми преимуществами, главным из которых, конечно же, является: простота развѐртывания; гибкость архитектуры сети, когда обеспечивается возможность динамического изменения топологии сети при подключении, передвижении и отключении мобильных пользователей без значительных потерь времени; быстрота проектирования и реализации, что критично при жестких требованиях к времени построения сети; кроме того, беспроводная сеть не нуждается в прокладке кабелей (часто требующей дробления стен).

В то же время беспроводные сети на современном этапе их развития не лишены серьѐзных недостатков. Прежде всего, это зависимость скорости соединения и радиуса действия от наличия преград и от расстояния между приѐмником и передатчиком. Один из способов увеличения радиуса действия беспроводной сети заключается в создании распределѐнной сети на основе нескольких точек беспроводного доступа. При создании таких сетей появляется возможность превратить здание в единую беспроводную зону и увеличить скорость соединения вне зависимости от количества стен (преград). Аналогично решается и проблема масштабируемости сети, а использование внешних направленных антенн позволяет эффективно решать проблему препятствий, ограничивающих сигнал.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЦРРЛ ДЛЯ ОРГАНИЗАЦИИ ТРАНСПОРТНОЙ СЕТИ ОПЕРАТОРА СОТОВОЙ СВЯЗИ

Полегешко Н.А. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Носкова Н.В., доцент СибГУТИ

В России наиболее широкое распространение получили две технологии построения транспортной инфраструктуры оператора связи: на основе волоконно-оптических систем и на основе систем радиосвязи. Первые характеризуются очень высокой пропускной способностью, но при всѐм этом требуют серьезных изыскательских работ и времени на реализацию проекта. В связи с этим волоконная оптика нашла применение, прежде всего, у операторов междугородной и международной связи. Системы радиосвязи позволяют гибко и оперативно охватывать большие территории, но при всѐм этом имеют ограниченную пропускную способность, что во многом обусловлено количеством частотных назначений, выданных тому или иному оператору.

На протяжении уже многих лет одним из наиболее экономичных и быстрых способов организации радиопередачи информационно-транспортных потоков на большие расстояния остается радиорелейная связь. Причем, если раньше в основной своей массе магистральные линии, обеспечивающие такую связь, были аналоговыми, то сейчас им на смену пришли современные цифровые радиорелейные станции (ЦРРС), обладающие высокой пропускной

41

способностью. Цифровизация сети улучшает качество телефонной связи, а также позволяет пользоваться широким спектром современных телекоммуникационных сервисов, в том числе и комплексными услугами tripleplay – от местной телефонии до высокоскоростного Интернет-доступа и интерактивного телевидения.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БЕСПРОВОДНЫХ СИСТЕМ В КУРОРТНЫХ ЗОНАХ НСО

Попов А.Г. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Носкова Н.В., доцент СибГУТИ

Внастоящее время все большее внимание уделяется формированию сегмента «национального туризма» и привлечению граждан страны к посещению местных зон отдыха, заповедников, национальных парков.

Кроме того, большие силы брошены на возрождения санаторнокурортного дела в РФ и в частности в Новосибирской области.

Всвязи с возросшими финансовыми возможностями населения и доступностью «заграничных» мест отдыха, необходимо осуществлять значительные вливания в развитие местных курортов. И в первую очередь такая помощь необходимо сегменту телекоммуникаций, который в большинстве своем остался еще со времен Советского Союза.

И на этом этапе для развертывания сетей в кратчайшие сроки и с минимальными вложениями, наиболее перспективным является использование стандартов семейства IEEE 802.11, обеспечивающих скоростные режимы до 300 Мбит/с и целый набор необходимых услуг: выход в интернет, просмотр телевизионных программ и фильмов, видеоконференции.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ WIMAX

Попов А.Е. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Быстрова О.А., ст.преподаватель СибГУТИ

Технология WiMAX, основанная на стандарте IEEE 802.16, разработана для передачи информации по беспроводным каналам связи на большие расстояния для широкого спектра оборудования, от рабочих станций и портативных компьютеров до мобильных устройств. Изначально в стандарте планировалось использовать частотный диапазон от 10 до 66 ГГц, впоследствии частотный диапазон был скорректирован на 2 – 11 ГГц.

Существует 2 метода доступа к сети WiMAX:

1.Фиксированный. 802.16-2004 (известен также как 802.16d). Здесь

используется ортогональное частотное мультиплексирование (OFDM),

42

поддерживается фиксированный доступ в зонах с наличием либо отсутствием прямой видимости. Пользовательские устройства представляют собой стационарные модемы для установки вне и внутри помещений, а также PCMCIA-карты для ноутбуков. В большинстве стран под эту технологию отведены диапазоны 3,5 и 5 ГГц.

2. Мобильный. 802.16-2005 (известен также как 802.16e). Это — новый виток развития технологии фиксированного доступа (802.16d). Оптимизированная для поддержки мобильных пользователей версия поддерживает ряд специфических функций, таких как хэндовер, роуминг. Применяется масштабируемый OFDM-доступ (SOFDMA), возможна работа при наличии либо отсутствии прямой видимости. Планируемые частотные диапазоны для сетей таковы: 2,3-2,5; 2,5-2,7; 3,4-3,8 ГГц. Конкурентами 802.16e являются все мобильные технологии третьего поколения (например, HSDPA).

Фиксированная сеть WiMAX предусматривает подключение в радиусе действия определенной базовой станции. При перемещении из одной зоны в другую связь разрывается и устанавливается заново. Мобильная сеть WiMAX основана на стандарте версии 802.16e и позволяет перемещаться из одной зоны действия в другую без разрыва связи при скорости перемещения до 150 км/час.

Дальность связи, теоретически, в этом стандарте может достигать 30 км, также в идеальных условиях скорость обмена данными может достигать 70 Мбит/с, но в реальных условиях эти показатели будут другими.

Сети WiMAX имеют преимуществ: высокая скорость доступа в Интернет, большая дальность связи, отсутствие необходимости в проводных линиях, удобство и быстрота подключения и переноса на новое место.

К тому же, на сегодняшний день удобнее пользоваться мобильными устройствами, не зависеть от дома и проводов, а также, немаловажный фактор - скорость, которую может обеспечить данный стандарт.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РРЛ В ШИРОКОПОЛОСНЫХ СЕТЯХ

Попова Н.А. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Быстрова О.А., ст.преподаватель СибГУТИ

В настоящее время постоянно растет потребность в скоростях и объемах передачи данных. Объемы трафика Интернета удваиваются каждый год. Растет спрос на доступ в Интернет и в качественном изменении контента. Операторам и провайдерам необходимо постоянно думать о повышении скоростей передачи данных, улучшении пропускной способности транспортных сетей. Доступ в сеть становится широкополосным и высокоскоростным.

Развитие РРЛ связано с тем, что строятся широкополосные беспроводные сети третьего поколения 3G и следующих поколений 4G (технологии LTE или WiMAX). Самый идеальный вариант, обеспечивающий пропуск высокого трафика — транспортная сеть, которая имеет участки с той или иной

43

топологией на базе ВОЛС и наряду с ними — подключения с применением беспроводных технологий (РРЛ).

Одной из самых интересных и перспективных технологий предоставления беспроводного широкополосного доступа является WiMAX. А в качестве транспортной среды для связи базовых станций WiMAX зачастую самым удобным и экономически оправданным становится использование беспроводной радиосвязи. Критериями при отборе радиорелейных систем для построения транспортной сети WiMAX явились:

-возможность передачи Ethernet трафика;

-реализованные механизмы обеспечения QoS;

-поддержку передачи больших пакетов Jumbo Frame, VLAN, QinQ;

-наличие механизма адаптивной модуляции;

-безотказность оборудования, его надежность;

-простоту монтажа и наладки;

-легкость эксплуатации;

-возможность быстрого расширения;

-обоснованная цена.

Многие телекоммуникационные компании делают большие ставки на использование беспроводных технологий для предоставления услуг высокоскоростной связи. И тому есть несколько причин.

Во-первых, данные технологии позволят экономически более эффективно (по сравнению с проводными технологиями) не только предоставлять доступ в сеть новым клиентам, но и расширять спектр услуг и охватывать новые труднодоступные территории.

Во-вторых, беспроводные технологии многим более просты в использовании, чем традиционные проводные каналы. Сети просты в развѐртывании и по мере необходимости легко масштабируемы. Этот фактор оказывается очень полезным, когда необходимо развернуть большую сеть в кратчайшие сроки.

ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ЗОНУ ОБСЛУЖИВАНИЯ ПЕРЕДАТЧИКА DVB-T2

Сатункин Д.А. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Кокорич М.Г., доцент СибГУТИ

DVB-T2 - это технология передачи телевизионного изображения и звука при помощи цифрового кодирования видеосигнала и сигнала звука с использованием цифровых каналов. Цифровое кодирование в отличие от аналогового обеспечивает доставку сигнала с минимальными потерями, так как картинка и звук цифрового сигнала не подвержены влиянию внешних факторов (помех). Система DVB-T2 использует схему цифровой модуляции OFDM для

44

устойчивости сигнала и предлагает несколько режимов, позволяющих сделать его максимально гибким.

В рассматриваемой нами технологии по сравнению с предыдущим стандартом произошло несколько изменений:

Отказ от классической схемы FEC-кодирования (сверточный код и код Рида-Соломона) и замена ее на LDPC (код с малой плотностью проверок на четность) и BCH (внешнее кодирование);

Увеличение количества несущих до 27841 (режим модуляции 32К); Добавление нового режима модуляции 256QAM;

Более экономная передача служебной информации Одним из основных параметров передатчика является зона обслуживания.

Зоной обслуживания принято называть территорию вокруг радиопередающей станции, на границе которой по расчету гарантируется прием с заданным качеством. Реальная зона обслуживания, то есть совокупность мест, в котором будет обеспечиваться заданное качество приема, может быть определена только после ввода радиопередающей станции в действие. При планировании сети, мы можем говорить только о зоне покрытия, в которой отражаются примерные возможности передающей станции.

Факторами, которые определяют радиус зоны обслуживания передатчика DVB-T2, являются кодирование и модуляция сигнала. В докладе будет рассмотрено влияние различных видов модуляции и кодирования на радиус зоны обслуживания передатчика, а также энергетические параметры, которые влияют на возможную дальность связи.

ИССЛЕДОВАНИЕ ФАКТОРОВ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ ПОТЕРИ ЭНЕРГИИ СИГНАЛА

ПРИ РАСПРОСТРАНЕНИИ ПО СПУТНИКОВОЙ ЛИНИИ СВЯЗИ

Серских Д.А. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Кокорич М.Г., доцент СибГУТИ

Спутниковое телевизионное вещание, служащее для доставки программ телевидения индивидуальным и коллективным абонентам (стационарным и подвижным), эффективно для создания региональных распределительных сетей.

Сети спутникового ТВ вещания строятся на базе геостационарных спутников с реализацией топологии сети «звезда», при которой мощная земная передающая станция, находящаяся в региональном центре, циркулярно транслирует мультиплексированный пакет ТВ программ на множество земных приемных станций в населенных пунктах планируемого региона.

Основная особенность спутниковых радиолинии – наличие больших потерь сигнала, обусловленных затуханием (ослаблением и рассеянием) его энергии на трассах большой физической протяженности. Так, при высоте

45

орбиты геостационарной космической станции более 36000 км, затухание сигнала на трассе может достигать 200 дБ. Помимо этого основного затухания сигнал в радиолиниях спутниковой связи подвержен влиянию большого числа факторов, таких как поглощение в атмосфере, рефракция, деполяризация и др.

С другой стороны, на приемные устройства космических и земных станций кроме собственных флуктуационных шумов воздействуют радиошумы в виде излучения космоса, солнца и планет.

Таким образом, методика оценки потерь энергии сигнала сводится к вычислению геометрических соотношений, затухания в свободном пространстве – так называемых основных потерь и потерь дополнительных. Вычисление дополнительных потерь, в свою очередь, сводится к определению нескольких значений: потери энергии сигнала в атмосфере – потери постоянны и присутствуют в 100% времени; поляризационные потери, также являющиеся постоянными; потери в дожде, носящие случайный характер и потери из-за неточности наведения земной антенны на спутник.

Проблема создания эффективных спутниковых сетей связи является актуальной для России с еѐ обширными территориями, а для их правильной работы важно точно оценить потери сигнала при распространении, чтобы затем правильно выбрать энергетические параметры.

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ РАДИОРЕЛЕЙНЫХ ЛИНИЙ

Тайдарова Ю.А. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Быстрова О.А., ст.преподаватель СибГУТИ

Связь всегда имела большое значение в жизни людей. Особенную важность связь приобрела в последние годы. До недавнего времени связь была аналоговая, в настоящее время активно осуществляется повсеместный переход к цифровой связи. Особенно актуально становится применение ЦРРЛ в местах, где прокладка ВОЛС невозможна, например, в условиях городской застройки или наоборот, значительной удаленности от магистралей связи. Основных областей применения ЦРРЛ несколько. В первую очередь это магистральные связи, дублирующие оптоволоконную линию. При повреждении оптоволокна цифровая радиорелейная линия позволяет передать часть каналов, обеспечив передачу информации первостепенной важности. Использование ЦРРЛ в таком качестве важно для предприятий, обеспечивающих передачу информации по всей стране, в частности "Ростелеком". Также такие радиорелейные линии можно использовать для организации связи между городскими АТС, выхода на города-спутники, а также для организации сетей сотовой связи. Еще одна возможность для использования ЦРРЛ – связь между подразделениями крупных предприятий. В данном случае используется радиорелейное оборудование, которое передает сигнал формата Ethernet 10 BaseT или Ethernet 100 BaseT и подключение оконечной станции прямо в локальную сеть. Нельзя

46

не отметить такую возможность применения радиорелейных линий, как организация связи в труднодоступных районах. На огромной территории России существует множество поселков, деревень, куда оптоволоконные линии связи прокладывать нецелесообразно из-за низкой потребности в услугах связи. Но поскольку такая потребность все-таки существует, выходом становится применение ЦРРЛ малой емкости. Если необходим высокоскоростной доступ в интернет, то одним из рациональных решений будет использование радиорелейных линий для передачи цифрового потока от магистральной линии связи до потребителей. Такую организацию связи вполне могут использовать провайдеры интернета, которые с помощью ЦРРЛ организуют канал связи с пользователями. Все большее распространение получают сейчас сети кабельного телевидения. При этом организуется станция приема каналов телевизионного вещания с различных спутников и передача их по кабельной сети потребителям в квартиры или дома.

НЕОБХОДИМОСТЬ РЕКОНСТРУКЦИИ АНАЛОГОВЫХ РРЛ

Ульянов М.С. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Носкова Н.В., доцент СибГУТИ

Впоследние годы все сильнее наблюдается переход от использования радиорелейных линий к волоконно-оптическим сетям. Это объясняется большей пропускной способностью, высокой защищенность, лучшим качеством связи.

Но в тоже время существую территории, где прокладка оптического кабеля невозможна или затруднена. И в таких регионах практически единственными линиями связи являются радиорелейные, до сих пор являющиеся аналоговыми

–их пропускной способности хватало бы для решения существующих задач. Но при массовом открытии новых северных месторождений, прокладке новых веток нефте- и газопроводов, появляются и новые требования к качеству связи и реализуемым услугам.

На базе радиорелейных линий строятся технологически линии управления как насосным оборудованием, так и транкинговые сети, обеспечивающие связью как сами месторождения и поселки рядом с ними, так и ремонтные бригады и обслуживающий персонал.

Всвязи с этим ведется массовый переход на цифровое радиорелейное оборудование.

47

ПРОЕКТ СЕТИ РАДИОДОСТУПА СТАНДАРТА WI-FI В Г. ТОГУЧИНЕ

Франц Э.Ф. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Быстрова О.А., ст.преподаватель СибГУТИ

В настоящее время большое внимание уделяется развитию учреждений и предприятий города. Для этого привлекают молодых специалистов, обеспечивая им должный уровень жизни и профессионального развития. Одной из задач для развития села является информатизация школ, медицинских и культурных учреждений, предприятий. Так как линии связи устарели, и не позволяют обеспечить должную скорость доступа в сеть, то выходом является беспроводная связь по радиоканалу, осуществляемая стандартом Wi-Fi .

Wi-Fi — торговая марка Wi-Fi Alliance для беспроводных сетей на базе стандарта IEEE 802.11. Была создана в 1991 году NCR Corporation/AT&T в

Нидерландах. Под аббревиатурой Wi-Fi (от «высокая точность беспроводной передачи данных») в настоящее время развивается целое семейство стандартов передачи цифровых потоков данных по радиоканалам. На данный момент существует четыре основных стандарта Wi-Fi – это 802.11a, 802.11b, 802.11g и

802.11i.

Wi-Fi позволяет развернуть сеть без прокладки кабеля, что может уменьшить стоимость развѐртывания и/или расширения сети. Позволяет иметь доступ к сети мобильным устройствам. В пределах Wi-Fi зоны в сеть Интернет могут выходить несколько пользователей с компьютеров, ноутбуков, телефонов

ит. д. Еще одним плюсом стандарта Wi-Fi является совместимость оборудования благодаря обязательной сертификации оборудования с логотипом Wi-Fi, а так же то, что устройства широко распространены на рынке. Использование данной технологии неотражается негативно на здоровье людей

иприроды: излучение от Wi-Fi устройств в момент передачи данных на порядок (в 10 раз) меньше, чем у сотового телефона.

АНАЛИЗ КЛЮЧЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ СОТОВОЙ СВЯЗИ 4G

Шевель И.Н. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель - Маглицкий Б.Н., доцент СибГУТИ

Для достижения пиковой скорости передачи данных 1 Гбит/с в нисходящем канале системы 4G потребуется более широкая полоса пропускания, чем в версии 8 LTE. На данный момент LTE поддерживает ширину полосы канала 20 МГц и маловероятно, что спектральную эффективность можно значительно улучшить относительно текущих целевых показателей LTE. Следовательно, имеется только один путь существенно повысить скорость передачи данных — расширить полосу пропускания канала. В IMT-Advanced установлен верхний предел 100 МГц относительно

48

предполагаемого значения 40 МГц. Поскольку большинство диапазонов занято и смежные каналы с полосой 100 МГц недоступны для большинства операторов, МСЭ позволил создать более широкополосные каналы через объединение смежных и несмежных компонентных несущих. Таким образом, спектр одного диапазона может быть добавлен к спектру другого диапазона в абонентском оборудовании, которое поддерживает несколько трансиверов. В этом случае объединенная полоса пропускания перекрывает минимально требуемые 40 МГц и может поддерживаться одним трансивером. Однако если бы в этом примере были использованы не смежные каналы или они располагались бы в соседних частотных диапазонах, то потребовалось бы несколько трансиверов.

Для удовлетворения требований МСЭ 4G в технологии LTE-Advanced будут поддерживаться три сценария агрегации компонентных несущих: агрегация смежных несущих внутри диапазона, несмежных несущих внутри диапазона и несмежных несущих в разных диапазонах. Разнос между центральными частотами смежно-агрегированных компонентных несущих будет кратен 300 кГц для совместимости с частотой растра 100 кГц в версиях 8/9 и в то же время для того, чтобы сохранить ортогональность поднесущих, разнос между которыми составляет 15 кГц. В зависимости от сценария агрегации разнос n × 300 кГц можно уменьшить путем вставки небольшого количества неиспользованных поднесущих между смежными компонентными несущими. В случае смежной агрегации можно задать более широкий промежуток между компонентными несущими, но это потребует определения новых, немного более широких компонентных несущих. В версии 10 максимальный размер одной компонентной несущей ограничен 110 ресурсными блоками. Возможна агрегация до пяти компонентных несущих.

Однако предложенное в 4G расширение агрегации до 100 МГц в нескольких диапазонах является технически проблематичным из-за высокой стоимости и сложности абонентского оборудования, поддерживающего данную технологию.

ПРИМЕНЕНИЕ MICRO-CAP ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ШИРОКОПОЛОСНЫХ СИГНАЛОВ

Шевченко П.В. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель — Чухров А.С., доцент СибГУТИ

В настоящее время известны различные подходы для поиска оптимальных правил построения систем передачи информации, в той или иной степени подходящих для решения проблемы электромагнитной совместимости. Одним из направлений среди них является выбор в качестве сигналов—переносчиков информации широкополосных сигналов.

49

Основной сложностью при исследовании таких сигналов является получение аналитических выражений для авто- и взаимокорреляционных функций и энергетических спектров, которые и определяют помехоустойчивость систем передачи информации.

При формировании такого сигнала его спектр оказывается сплошным и практически равномерным, т.е. близким к спектру шума с ограниченной шириной полосы. При этом функция автокорреляции сигнала имеет один основной лепесток, ширина которого определяется не длительностью сигнала, а шириной его спектра, т.е. имеет вид, аналогичный функции автокорреляции шума с ограниченной полосой частот. В связи с этим такие сигналы часто называют шумоподобными.

Вдокладе рассматриваются алгоритмы формирования сложных широкополосных сигналов и возможность их моделирования с использованием программы MICRO-CAP. При помощи этой программы удается достаточно просто смоделировать процесс формирования шумоподобных сигналов любой сложности и численными методами получить интересующие корреляционные и спектральные характеристики.

Вдокладе приводятся примеры моделирования процесса формирования некоторых широкополосных сигналов и рассчитанных для них авто- и взаимокорреляционных функций и энергетических спектров.

ИССЛЕДОВАНИЕ ВАРИАНТОВ ПОСТРОЕНИЯ СЕТЕЙ DVB-T2

Ширяева Н.А СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Кокорич М.Г., доцент СибГУТИ

Помимо бесспорных преимуществ цифровой связи, системы цифрового телевизионного вещания отличаются от аналоговых систем значительной гибкостью системных параметров, которые позволяют строить сети DVB-T2 в соответствии с конкретными требованиями, зависящими от региона планирования сети.

Целями данной работы являются:

рассмотрение особенностей стандарта DVB-T2: диапазоны, структурные схемы передатчиков и приемников, принципы формирования радиосигнала;

анализ вариантов построения сетей с точки зрения помехоустойчивости системы в целом;

анализ вариантов построения сетей с точки зрения скорости передачи информации в полосе частот стандартного радиоканала;

анализ вариантов построения сетей с точки зрения реализации одночастотной сети.

50