Рекомендация мсэ-r f. 1821 Характеристики усовершенствованных цифровых высокочастотных (ВЧ) систем радиосвязи

2 Протоколы передачи маркера

Передача маркера может предоставить эффективное средство управления доступом к среде передачи в сильно нагруженных сетях. Однако было подмечено, что передача маркера слишком ненадежна при использовании в сетях с заметным коэффициентом потери пакетов. В настоящей Рекомендации представляется такой метод управления маркером, при котором осуществляется быстрое восстановление в случае потери и дублирования общих маркеров и обеспечивается эффективное реагирование на изменение возможности установления соединений с сетью и изменение числа узлов.

Протоколы передачи маркера, как правило, обеспечивают механизм добавления и удаления узлов сети. В случае когда необходимо использовать передачу маркера в WAN, возникают дополнительные вопросы управления маркером, связанные с характеристиками беспроводной среды передачи:

– Узел, удерживающий маркер, может потерять возможность соединения с узлом, которому он должен передать маркер, что может привести к потере маркера.

– Узел, удерживающий маркер, может потерять возможность соединения с остальной сетью. Сеть теряет этот маркер.

– Сеть может быть разделена. Каждая подсеть должна создать новый маркер.

– Узел может иметь соединение только с еще одним узлом, и, таким образом, кольцевая топология неосуществима, если этот узел должен быть включен.

– Узлы из двух или более колец, использующие тот же самый канал, могут оказаться в пределах радиуса действия друг друга. Это приводит к помехе, если не объединить узлы или не поменять канал(ы).

– Объединение колец или восстановление потерянного маркера может привести к появлению нескольких маркеров в кольце.

При этом методе преодоления проблем, связанных с возможностью установления соединения, узлы, которые не принадлежат к действующей кольцевой сети с маркерным доступом, переводятся в отсоединенное или свободное состояние, в котором они либо ожидают приглашения присоединиться к остальной кольцевой сети, либо периодически предлагают другим подсоединенным узлам присоединиться к ним. Время двустороннего обмена в длинной линии, характерное для эксплуатируемой технологии HFWAN, приводит к тому, что время обращения маркера составляет порядка минуты. Например, если время двустороннего обмена составляет 2 с, и каждому из N узлов, в случае когда он получает маркер, разрешается вести передачу в течение 8 с, эффективность пропускной способности достигает порядка 80%, при этом время обращения маркера (ожидание) составляет до 10N c.

Если ограничить число приглашений присоединиться к кольцевой сети одним приглашением за время обращения маркера и поочередно предоставлять узлам право направлять приглашение, то каждый узел будет направлять приглашение один раз за N обращений маркера.

При десяти узлах в кольцевой сети использование беспроводного протокола сети с маркерным доступом (WTRP) (не предназначенного для ВЧ) привело бы к тому, что отсоединенные узлы оставались бы вне сети в течение порядка 10 минут (если не происходит коллизии ответов на возможный запрос SOLICIT_SUCCESSOR); такой режим работы является неэффективным в сети с динамически изменяющейся топологией фиксированной и подвижной служб.

Не меньшее количество времени потребуется протоколу WTRP для повторного создания новой кольцевой сети из отсоединенных узлов двух кольцевых сетей, в которых возникает коллизия: небольшая кольцевая сеть может образоваться быстро, но затем остальные узлы будут молчать и ждать приглашения присоединиться.

В сети HFTP время восстановления более приемлемое. В случае потери звена для радиосети требуется N слотов (длительность которых равна длине пакета данных плюс время обращения), чтобы определить ретранслирующий узел. После этого на каждое обращение маркера требуется время продолжительностью в один дополнительный пакет плюс время двустороннего обмена. В приведенной в качестве примера сети из десяти узлов это время равняется паузе менее чем в 30 с на то, чтобы определить ретранслирующий узел, при этом время обращения маркера удлиняется чуть более чем на 2%.

Что касается коллизии между кольцевыми сетями, в сетях HTPF будет возникать коллизия пакетов до тех пор, пока один из узлов не инициирует объединение кольцевой сети, в то время как узлы WTRP будут молчать, как только они обнаружат другую кольцевую сеть. Однако, как только получен и принят запрос MERGE_RINGS, объединяющиеся кольцевые сети продолжат обычную передачу данных после времени продолжительностью (N+1) пакет плюс время двустороннего обмена (т. е. после запросов SET_SUCCESSOR и быстрого обращения маркера DOUBLE_TIME_TOKEN). В рассматриваемой сети из десяти узлов это время будет равняться менее чем 30 с.

3 Широкополосные модемы

3.1 Многоканальный метод

3.1.1 Работа с независимой боковой полосой (ISB)

3.1.2 Работа в каналах, не являющихся соседними

В случае когда количество доступных соседних каналов недостаточно для обеспечения потребностей в передаче данных, необходима работа в каналах, не являющихся соседними. В этом случае значения отношений сигнал/шум в канале могут существенно различаться, так что распределение потока битов, кодированного одним кодером, по всему набору каналов является неоптимальным. Вместо этого для каждого набора каналов создаются потоки битов с раздельным кодированием. Управление потоком осуществляется независимо для каждого набора каналов, чтобы удерживать общую пропускную способность на максимально возможном уровне для используемых частот.

3.1.2.1 Одноканальное ВЧ оборудование

Один номинальный канал 3 кГц в ВБП или НБП (по выбору).

3.1.2.2 Многоканальное ВЧ оборудование

Возможны планы размещения частот многих радиоканалов, показанные ниже:

– Два номинальных канала 3 кГц в ВБП или НБП (два независимых канала в одной и той же боковой полосе по выбору).

– Один номинальный канал 6 кГц в ВБП или НБП (по выбору).

– Два номинальных канала 3 кГц в ВБП и два канала в НБП (четыре независимых канала 3 кГц – по два в каждой боковой полосе).

– Один номинальный канал 6 кГц в ВБП и один в НБП (два независимых канала 6 кГц – по одному в каждой боковой полосе).

– Один номинальный канал 12 кГц в ВБП или НБП (по выбору).

– Один номинальный канал 3 кГц в ВБП и один в НБП (два независимых канала 3 кГц – по одному в каждой боковой полосе).

В случае когда требуется обеспечить четырехканальный режим работы с независимой боковой полосой, следует сформировать четыре отдельных канала 3 кГц, как показано на рисунке 1, на котором также изображены амплитудные характеристики этих четырех каналов. Каналы A2 и B2 должны быть инвертированными и сдвинуты относительно каналов А1 и В1, как показано на этом рисунке. Этого можно достичь с использованием поднесущих частот, которые на 6290 Гц выше и ниже центральной несущей частоты, либо с использованием других подходящих методов, при которых обеспечивается требуемый сдвиг и инверсия каналов.

Как показано на рисунке 1, любые используемые поднесущие должны быть подавлены до уровня не менее чем на 40 дБ ниже уровня одного тонального сигнала в канале A2 или В2, которым модулируется передатчик, с глубиной модуляции 25% от максимального значения мощности огибающей. Амплитудно-частотная характеристика РЧ сигнала для каждого канала с ISB находится в пределах 2 дБ в полосе 250 Гц – 3100 Гц по отношению к несущей каждого канала (либо фактической, либо виртуальной). Ослабление в канале должно составлять не менее на 50 Гц и 3250 Гц и не менее 60 дБ на 250 Гц и 3550 Гц по отношению к несущей каждого канала.

Искажение группового времени задержки не должно превышать 1500 мкс в полосах 370 Гц – 750 Гц и 3000 Гц – 3100 Гц, и 1000 мкс в полосе 750 Гц – 3000 Гц и 150 мкс при любом увеличении частоты на 100 Гц в полосе 570 Гц – 3000 Гц. Абсолютная задержка должна быть менее 10 мс в полосе частот от 300 Гц до 3050 Гц. Измерения производятся из конца в конец (от звукового входа передатчика до звукового выхода приемника), при этом оборудование конфигурируется для работы с переприемом.

РИСУНОК 1

Четырехканальный режим работы с независимой боковой полосой

3.2 Всемирное цифровое радио (DRM)

Системы DRM (см. Рекомендацию МСЭ R  BS.1514 1) прошли экспериментальные демонстрационные испытания для использования в фиксированной и подвижной связи.

Система DRM представляет собой узкополосную цифровую систему передачи данных с ортогональным кодированием, способную подстраивать свои характеристики передачи, для того чтобы соответствовать требованиям к обслуживанию и факторам распространения радиоволн. Каждая из различных поднесущих модулируется с использованием квадратурной амплитудной модуляции (КАМ) для передачи информации, которая также содержит элементы кода с прямой коррекцией ошибок. Используются две первичные группы КАМ: 64 КАМ и 16 КАМ. Кроме того, для высоко надежной сигнализации может использоваться четырехпозиционная фазовая манипуляция (4 ФМ). Для противодействия временным и частотно-селективным замираниям данные также перемежаются во времени по поднесущим. Европейский институт стандартизации электросвязи опубликовал вариант DRM в своем справочнике "Data Applications Directory", который можно получить по адресу http://pda.etsi.org/pda/queryform.asp. В функции поиска на данной веб-странице следует ввести фразу "data application directory".

3.3 Характеристики

ТАБЛИЦА 1

Характеристики усовершенствованных цифровых ВЧ систем радиосвязи

Параметр	Режим распространения
	Земная волна	Ионосферная волна
		NVIS	с наклонным падением
Полоса частот (МГц)	2–10	2–10	3–30
Приблизительная зона обслуживания	до 80 км	от 80 до 200 км	Более 200 км
Поляризация антенны	Вертикальная	Горизонтальная	Вертикальная/ горизонтальная
Усиление передающей антенны (дБи)	1–3	1–6	6–15
Максимальная э.и.и.м. (дБВт)	1–29	10–32	16–55
Отношение С/Ш (дБ)1	ОБП 17 DRM 18	ОБП 25 DRM 26	ОБП 26 DRM 26
Необходимая ширина полосы и типы излучения2	ОБП/ISB: 3, 6, 9 и 12 кГц 3K00J2D, 6K00J2D, 9K00J2D и 12K0J2D
	DRM: 3, 4,5, 5, 9, 10 и 20 кГц 3K00J2D, 4K50J2D, 5K00J2D, 9K0J2D, 10K0J2D, 20K0J2D
ПРИМЕЧАНИЕ 1. – Более подробную информацию о требуемом отношении С/Ш можно найти в Рекомендации МСЭ-R F.339. ПРИМЕЧАНИЕ 2. – Для типов излучений последняя буква (D) означает передачу данных. Если излучение не является передачей данных (D), необходимо заменить букву на (E) – для голосовой связи, на (C) – для факсимильной связи, на (W) – для их сочетания и на (X) – в иных случаях.

4 Выводы

ВЧ радио дает возможность осуществления беспроводной радиосвязи за пределами прямой видимости для диапазона применений от расширенных применений в пределах прямой видимости для небольшого района до применений, обеспечивающих глобальное покрытие, для поддержки гражданской авиации, морской связи при бедствиях и сообщений электронной почты. Линии дальней связи, на которых используется транспортируемое ВЧ оборудование, также предоставляют быстро развертываемую связь для районов бедствий, в случае если наземная инфраструктура может оказаться поврежденной или разрушенной.

Несмотря на возможность связи за пределами прямой видимости, непредсказуемые изменения условий распространения и другие воздействия внешней среды могут иногда привести к выходу из строя некоторых ВЧ линий, в то время как другие линии останутся неповрежденными. Таким образом, надежность ВЧ сетей повышается при поддержке направления по обходным маршрутам. Для большинства маршрутов в ВЧ сети обычно требуется только одна линия. Однако в случаях, когда необходимо предоставить возможность передачи по многим маршрутам, для сохранения качества обслуживания следует обеспечить эффективность механизма передачи с одной ретрансляцией.

В случае когда много ВЧ узлов хотят совместно использовать один канал для эффективной связи типа "один со многими", а также "один с одним", требуется протокол доступа к каналу. В одном из методов используется протокол передачи маркера. Характеристики ВЧ канала, такие как узкая полоса, большая задержка, а также высокие потери, предъявляют жесткие требования к такому протоколу.

В случае когда требования по передаче данных превышают скорости, которые могут быть достигнуты в номинальном распределении 3 кГц, могут быть задействованы методы разнесения передачи данных по многим таким каналам. Имеются широкополосные модемы, которые существенно увеличивают пропускную способность сети. Применение независимой боковой полосы может обеспечить многоканальный режим работы и увеличить ширину полосы при сохранении эффективности использования спектра.

_______________

жүктеу/скачать 124.94 Kb.

Достарыңызбен бөлісу: