Комбинированная интерактивная сеть вещания и передачи данных на основе технологий МИТРИС и MMDS
1. Введение
Представлен бюджетный вариант мультимедийной системы МИТРИС, в которой с целью снижения затрат на проектирование и производство системы в целом используются элементы технологии MMDS. На данном этапе система МИТРИС вполне утвердилась как вещательная система, но ее потенциал как информационной системы пока используется слабо, поскольку на первом этапе внедрения системы возникают некоторые трудности. Их причина кроется в необходимости дополнительных затрат, которые должен понести инвестор при проектировании и производстве специального оборудования СВЧ – диапазона. Вторая причина – относительно высокая стоимость абонентского оборудования. При мелкосерийном производстве цена абонентской станции может быть слишком высокой для индивидуального пользователя и доступной только для корпоративных пользователей.
Соединение преимуществ МИТРИС, связанных с большой пропускной способностью при передаче вещательных и прямых информационных каналов, с относительно низкой ценой оборудования обратного канала по технологии MMDS, а также доступностью и низкой ценой абонентских модемов DOCSIS (CPE) позволяет создать вполне успешную интерактивную систему, имеющую разумную цену. Благодаря этому решению жители небольших городов, поселков городского типа и сел, кроме многопрограммного ТВ вещания, могут получить широкополосный доступ в Интернет. Проект подобной системы был представлен на проводившийся в рамках выставки EEBC – 2009 конкурс и стал лауреатом в номинации «Лучший проект в области беспроводных коммуникаций».
2. Возможности системы митрис
Переход МИТРИС на цифровой формат придал новый мощный импульс развитию этой системы. Использование очень широкой (до 800 МГц) полосы частот дает возможность добиться очень большой информационной емкости (до 172-х ТВ программ) без использования каких либо сложных спектрально-эффективных методов модуляции. В системе используется стандарт вещания DVB-S (тип модуляции – QPSK). Благодаря высокой энергетической эффективности системы, которая обеспечивается за счет использования модуляции с постоянной огибающей (QPSK) и относительно высоких коэффициентов усиления передающей и приемных антенн, уровень излучаемой системой мощности может быть очень мал (не более 20 мВт на одну несущую), что позволяет системе соответствовать самым высоким экологическим требованиям. Центральную станцию МИТРИС можно располагать в любом месте населенного пункта, не опасаясь при этом нарушить санитарные нормы. Фирма «РОКС» уже построила множество таких вещательных систем, которые эксплуатируются в самых разных климатических условиях (от тропической жары до сибирских морозов) и работают надежно. Система МИТРИС зарекомендовала себя с наилучшей стороны также и в условиях сложного рельефа местности (например, в горах), поскольку допускает многократную ретрансляцию группового вещательного сигнала.
3. Интерактивный mmds
3.1 Технология docsis
Развитие беспроводных телерадиоинформационных систем проходит параллельно с развитием кабельных сетей, которые развиваются опережающими темпами. В крупных городах существуют уже достаточно разветвленные сети кабельного ТВ (CATV). Подавляющее большинство из них используется как сети ТВ вещания. Поэтому на данном этапе реализация интерактивного режима функционирования очень актуальна как для кабельных, так и для беспроводных сетей, в том числе строящихся, а также уже построенных и используемых.
Для построения новых и модернизации уже существующих кабельных сетей применяется технология DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specification). Эта технология позволяет ввести обратный канал для интерактивного обслуживания абонентов в вещательные системы, которые основываются на стандартах DVB. Для того, чтобы сеть могла использоваться в интерактивном режиме, она должна образовывать двунаправленную линию связи между терминалами пользователей и провайдером сервисов.
Таким образом, интерактивная система объединяет прямой канал (нисходящий поток – downstream) и обратный канал (восходящий поток - upstream). Основная концепция состоит в том, что линия связи прямого канала (downstream) используется для одновременной передачи данных ко всем терминалам пользователей. Кроме полезной информации, в прямом канале передается также информация, которая предназначена для управления сетью. Управление сетью имеет целью адаптировать сеть к изменяющемуся количеству активных абонентов, а также обеспечить синхронизацию информации, посылаемой множеством абонентов в направлении головной станции.
В восходящем направлении информация разделена по времени на пакеты соответственно технологии TDMA (Time Division Multichannel Access). Для управления сетью используются дополнительные каналы, вводимые в прямой канал. Один такой канал используется для синхронизации 8-ми обратных каналов, которые имеют пакетную структуру.
Функции управления сетью сосредоточены в модеме базовой станции - CMTS (Cable Modem Termination System), который в случае применения в беспроводных сетях обычно называют WMTS. Каждый из абонентов также должен иметь свой модем (CPE). Поскольку работа абонентских модемов строго регламентирована со стороны WMTS, такая сеть является бесконфликтной (в отличие, например, от сети Ethernet, которая работает по методу преодоления коллизий).
Передача сообщений прямого и обратного каналов происходит на радиочастотах в разрешенных диапазонах, а именно:
- 70÷130 МГц и 300-862 МГц для прямых каналов;
- 5÷65 МГц – для обратных каналов.
Рисунок 1. Структурная схема WMTS DOCSIS.
Чтобы избежать проблем с фильтрацией на границах прямого и обратного каналов в двунаправленных линейных усилителях и абонентских модемах, рекомендуется избегать использования в одной и той же сети частот верхнего участка диапазона для обратного канала и нижнего участка – для прямого.