Затраты на 1 абонента, долл. 2500

2000 1500 1000 500

10 Годы

Рис. 15.1. Распределение капитальных затрат для разных систем абонентского доступа по годам

дится на сетевое и коммутационное оборудование. В системах WLL стоимость абонентских комплектов составляет примерно половину общих затрат на систему. В результате растущие со временем потребности в радиотелефонах позволяют снижать в расчете на одного абонента капитальные затраты на создание системы WLL.

Стоимость местной сети, построенной на основе медного кабеля, изменяется в довольно широких пределах и зависит от абонентской плотности и расстояния до местной АТС (рис. 15.2). Из графика видно, что на расстоянии от 500 м до 4 км более выгодна кабельная разводка, а на больших расстояниях эффективнее беспроводный доступ [1]. В каждом конкретном случае эта граница уточняется применительно к местным условиям.

Зависимость чистой прибыли (убытка) от использования систем абонентского доступа (для большого города при 5,6 млн. абонентов),

Расстояние

Рис. 15.2 Зависимость затрат на одного абонента от расстояния при разных системах абонентского доступа

Млн. долл. 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 О

500 1000 1500 2000

10 Годы

Рис. 15.3. Зависимость прибыли (убытка) для разных систем абонентского доступа

различных технологий (с учетом капитапьных и эксппуатационных затрат) можно проспедить по рис. 15.3, из которого видно, что пиковая область финансирования приходится на четвертый год эксплуатации. В этот период необходимые затраты для проводного доступа составляют 1,57 мпрд. дол. и 669 тыс. долл. - для WLL.

Привлекательность беспроводных сетей подтверждается также значительной экономией средств, предназначенных для их обслуживания и ремонта. В частности, стоимость 10-летнего жизненного цикла беспроводной сети в 1,5 раза меньше стоимости этого же цикла проводной сети.

Наряду с простотой технического обслуживания системы WLL обладают более высокой по сравнению с кабельными сетями надежностью, а следовательно, и меньшим количеством неисправностей. По данным МСЭ, за год на индийских сетях было зарегистрировано 218 неисправностей на 100 абонентских линий, т.е. два отказа на одного абонента в год. В экспериментальной системе CDMA-WLL, эксплуатируемой в тех же условиях, было отмечено 13,4 неисправности на 100 пиний абонентского радиодоступа в год, т.е. всего 6 % от общего ко-пичества неисправностей в проводной системе. Здесь же заметим, что на проводной местной сети в течение 24 ч может быть устранено 84 % неисправностей, в то время как на сети, организованной на основе технологии CDMA-WLL, этот показатель был доведен до 99 °/р.

Такая высокая надежность объясняется, в частности, тем, что оборудование системы WLL больше, чем линейные сооружения, защищено от воздействия окружающей среды и вмешательства человека. По этой же причине бопее просто и быстро устраняются повреждения.

Рассмотренные системы беспроводного абонентского доступа могут оказаться весьма перспективными и полезными для применения в некоторых регионах России. По мнению экспертов Европейского банка реконструкции и развития, проанализировавших потенциальную эффективность инвестиционных вложений в телекоммуникационные проекты в странах Центральной и Восточной Европы, применение беспроводных систем экономически оправданно в районах с телефонной плотностью менее 200 абонентов на 1 км, а значительная часть территории России относится именно к такой категории. Слабо развитая инфраструктура связи в сельской местности и малых городах, наличие неблагоприятного для прокладки кабеля ландшафта открывают достаточно широкие возможности для внедрения систем WLL на российских сетях.

15.2. Структура систем беспроводного абонентского доступа

Основная функция системы беспроводного абонентского радиодоступа - предоставление конечному пользователю, т.е. абоненту, стандартной услуги телефонной связи. Таким образом, все эти системы являются дуплексными. Кроме этого, они осуществляют учет и тарификацию переговоров и нередко поддерживают различные типы вызовов, например приоритетные. Часто имеется возможность подключения к ним таксофонов. Все системы беспроводного абонентского радиодоступа обеспечивают передачу пользовательских данных: большинство - на скоростях менее 28,8 кбит/с, а некоторые - цифровые и широкополосные - на скоростях сети ISDN и даже выше [2-7].

лхЕ1

Двухпровдные аналоговые линии

Радиоретранслятор

Базовая станция

Базовая станция

Базовая станция

Радиоретранслятор

Абонентский терминал

Абонентский терминал

Абонентский терминал

Терминал технического обслуживания

Рис. 15.4. Типовая архитектура системы WLL

Типовая архитектура системы беспроводного абонентского радио-доступа представлена на рис. 15.4. Она включает в себя следующие основные компоненты: контроллер базовых станций, базовые станции (БС), абонентские терминалы и терминал технического обслуживания и эксплуатации - компьютер со специальным управляющим приложением. БС связаны с контроллером проводными или беспроводными микроволновыми линиями связи с пропускной способностью, обычно равной л X 2 Мбит/с. Последние могут быть реализованы на базе довольно большого числа радиоретрансляторов. Подобные ретрансляторы иногда используются между абонентскими терминалами и БС, увеличивая дальность действия последних. Рассмотрим функции каждого компонента системы WLL.

Контроллер базовых станций. Данное устройство предназначено для концентрации и в ряде случаев коммутации трафика WLL, обработки вызовов и обеспечения связи с коммутатором ТФОП, осуществляемой, как правило, по цифровым каналам с высокой пропускной способностью или по многочисленным аналоговым двухпроводным линиям, для чего контроллер оснащают соответствующими интерфейсами. Кроме того, он поддерживает функции управления системой, реализуемые на базе терминала технического обслуживания и эксплуатации.

Абонентские терминалы. Данные устройства представляют собой портативные беспроводные телефонные трубки, обеспечивающие ограниченную подвижность связи; специальные настольные телефонные аппараты с трансивером и антенной и стационарные блоки на одну или несколько (две, четыре и более) телефонных линий, к которым подключают обычные телефоны, факсы или модемы. В широкополосных системах, предоставляющих доступ к сетям ISDN, используются терминальные адаптеры ISDN.

Структурная схема подвижной станции приведена на рис. 15.5. В ее состав входят: блок управления; приемопередающий блок; антенный блок. Приемопередающий блок, в свою очередь, включает передатчик, приемник, синтезатор частот и логический блок. Наиболее прост по составу антенный блок: он включает собственно антенну - в простейшем случае четвертьволновый штырь - и коммутатор прием-передача Последний для цифровой станции может представлять собой электронный коммутатор, подключающий антенну либо на выход передатчика, либо на вход приемника, поскольку подвижная станция цифровой системы никогда не работает на прием и,передачу одновременно.

Функционально несложен и блок управления. Он вкпючает микротелефонную трубку - микрофон и динамик, клавиатуру и дисплей. Клавиатура (наборное поле с цифровыми и функциональными клавишами) служит для набора номера телефона вызываемого або-

Динамик I

Приемник

Декодер Декодер

Микрофон

Модулятор

Коммутатор приемо- [- передатчика

Синтезатор

trz-r

Антенный блок

управления Приемопередающий блок

Рис. 15.5. Структурная схема абонентского терминала

нента, а также команд, определяющих режим работы подвижной станции. Дисплей служит для отображения различной информации, предусматриваемой устройством и режимом работы станции.

Приемопередающий блок значительно сложнее, В состав передатчика входят:

- аналого-цифровой преобразователь (АЦП) - преобразует в цифровую форму сигнал с выхода микрофона, и вся последующая обработка и передача сигнала речи производятся в цифровой форме, вплоть до обратного цифро-аналогового преобразования;

кодер речи осуществляет кодирование сигнала речи - преобразование сигнала, имеющего цифровую форму, по определенным законам с целью сокращения его избыточности, те, сокращения объема информации, передаваемой по каналу связи;

- кодер канала - добавляет в цифровой сигнал, получаемый с выхода кодера речи, дополнительную (избыточную) информацию, предназначенную для защиты от ошибок при передаче сигнала по линии связи; с той же целью информация подвергается определенной переупаковке (перемежению); кроме того, кодер канала вводит в состав передаваемого сигнала информацию управления, поступающую от логического блока;

- модулятор - осуществляет перенос информации кодированного видеосигнала на несущую частоту.

Приемник по составу в основном соответствует передатчику, но с обратными функциями входящих в него блоков:

- демодулятор выделяет из модулированного радиосигнала кодированный видеосигнал, несущий информацию;

- декодер канала выделяет из входного потока управляющую информацию и направляет ее на логический блок; принятая информация проверяется на наличие ошибок, выявленные ошибки по возможности исправляются; до последующей обработки принятая информация подвергается обратной (по отношению к кодеру) переупаковке;

- декодер речи восстанавливает поступающий на него с кодера канала сигнал речи, переводя его в естественную форму, со свойственной ему избыточностью, но в цифровом виде;

- цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) преобразует принятый сигнал речи в аналоговую форму и подает его на вход динамика;

- эквалайзер служит для частичной компенсации искажений сигнала вследствие многолучевого распространения; по существу, он является адаптивным фильтром, настраиваемым по обучающей последовательности символов, входящей в состав передаваемой информации; блок эквалайзера не является, вообще говоря, функционально необходимым и в некоторых случаях может отсутствовать. Заметим, что для сочетания кодера и декодера иногда употребляют наименование кодек .

Помимо собственно передатчика и приемника, в приемопередающий блок входят логический блок и синтезатор частот. Логический блок - это по сути микрокомпьютер со своей оперативной и постоянной памятью, осуществляющий управление работой подвижной станции. Синтезатор является источником колебаний несущей частоты, используемой для передачи информации по радиоканалу. Наличие гетеродина и преобразователя частоты обусловлено тем, что для передачи и приема используются различные участки спектра (так называемое дуплексное разделение по частоте).

Структурная схема рис, 15,5 существенно упрощена. На ней не показаны усилители, селектирующие цепи, генераторы сигналов син-хрочастот и цепи их разводки, схемы контроля мощности на передачу и прием и управления ею, схема управления частотой генератора для работы на определенном частотном канале и т,п. Для обеспечения конфиденциальности передачи информации в некоторых системах возможно использование режима шифрования; в зтих случаях передатчик и приемник подвижной станции включают соответственно блоки шифрования и дешифровки сообщений.

Подвижная станция может включать также так называемый детектор речевой активности (Voice Activity Detector), который для экономного расходования энергии источника питания (уменьшения средней мощности излучения), а также снижения уровня помех, неизбежно создаваемых для других станций при работающем передатчике, включает работу передатчика на излучение только на те интервалы времени, когда абонент говорит. На время паузы в работе передатчика в приемный тракт дополнительно вводится так называемый ком-