České vysoké učení technické v Praze Fakulta elektrotechnická Katedra radioelektroniky FWA 26 GHz (Fixed Wireless Access) - semestrální práce z předmětu 37MK Bartheldy Patrik
1.Udělení licencí na FWA 26GHz Pásma nad 20 GHz jsou označovány jako širokopásmové (broadbandové). V září 2000 ČTÚ udělil tři licence, které budou v pásmu 26 GHz jediné. Jedním z hlavních ukazatelů pro hodnocení podaných nabídek v licenčním řízení byly zkušenosti mateřských či sesterských společností investorů s provozováním sítí FWA v zahraničí. Celkem se licenčního řízení zúčastnilo čtrnáct zájemců. Licenci získali společnosti BroadNet Czech, GITY/Star21 a Nextra Wireless. Cena licence opravňující poskytovat služby po dobu 20 let byla stanovena na 150 miliónů Kč. Vysoký zájem o tyto licence byl způsoben ekonomickou a kvalitní náhradou pevného metalického spojení, tzv.poslední míle. Pásmo 26 GHz je rozděleno do jednotlivých nezávislých kanálů, které jsou přiděleny jednotlivým držitelům licencí. Z toho vyplývá, že nemůže dojít k interferenci radiových signálů. 2. Použitá zařízení pro přenos SRU vnější jednotka SRU Subscriber Radio Unit je venkovní jednotka, která obsahuje přijímač s vestavěnou anténou. Slouží k zpracování signálu na straně uživatele v pásmu 26GHz a jeho přenosu do jednotky. vnitřní Základní technické údaje jsou: Rozměry: 30.4cm x 16cm x 20cm Váha: 6.0 kg Teplotní podmínky: -33 o C až 55 o C SAS vnitřní jednotka SAS Subscriber Access System je vnitřní jednotka, která je propojena s vnější jednotkou jedním koaxiálním kabelem a slouží k vlastnímu připojení uživatele. Maximální vzdálenost mezi SRU a SAS závisí na typu použitého kabelu až do 300m. SAS-HP možnosti rozhraní a připojení: Rozhraní: Ethernet 10BaseT - 1x (max. 3 Mbps; RJ45) E1 4x (tj. 4 x 2Mbps či 4 x ISDN30; RJ45) Teplotní podmínky: 0 o C až 40 o C Napájení: 230 V (50 Hz) AC, nebo 48 voltů DC, příkon 35-40 W Velikost zařízení: max. 44 x 215 x 280mm (V x Š x D) Funkce: Anténa Základnová stanice 3. 3.8 m 6 km
Technické vlastnosti 1. Vzdálenost a spolehlivost vzdálenost od AP ideální 3.8km spolehlivost 99.997% 2. Radiová jednotka a antény Základnová stanice: Rádio základnové stanice se skládá ze sektorů rádiového pole. Každý sektor má jeden nebo více základnový radiových jednotek. Účastnický terminál: Účastnická radiová jednotka se skládá ze 125 mm integrované antény. Výběr standartu parabolické antény může znamenat nárůst možného dosahu. Integrovaný: Vysoký výkon antény, 28 dbi nominální zesílení Neintegrovaný: 0.3 m na 35 dbi nebo 0.6 m na 41 dbi 3. Frekvenční plán ETSI 26 GHz pásmo pokrývá frekvenční pásmo 24.5 GHz - 26.5 GHz s T/R intervalem 1008 MHz, 14 MHz kroková velikost, nosný 28 MHz nebo 14 MHz kanál přes CEPT 13-02. ETSI 26GHz pásmo je děleno do čtyřech pásmech, jak je vidět na obrázku. Rozdělení pásma platí pro každou radiovou jednotku: 4. Kanál šířky pásma 7 MHz a 14 MHz 5. Použitá modulace Od základnové stanice k účastnickému terminálů: 4 QAM, TDM Od účastnického terminálu k základnové stanici: 4 QAM, TDMA 6. Typický přenosový výkon 4 QAM Základnová stanice: +19 dbm Účastnický terminál: +19 dbm Automatický přenosový výkon kontrolní zisk (ATPC): 49 db 7. Přijímač Přijímací chybovost (typická): BER = 1x10-6 Typické minimum 4QAM, 7MHz: -85 dbm -83 dbm 4QAM, 14 MHz: -82 dbm -80 dbm 8. Rozhraní - vzduch Netro s CellMacTM protokol pro bezdrátové ATM, s centralizovaným přenosem a přenosovou kvalitou ATM prostředí CBR synchronní mód a virtuální sdílením v kvalitě VBR - asynchronní. 9. Možné kapacity 7 MHz, 4 QAM: až 8 Mb/s 14 MHz, 4 QAM: až 16 Mb/s
10. Použitý síťový protokol Q.931 RFC 1483 (Multi-protocol zapouzdřený přes ATM) 11. Rozhraní Účastnický terminál základnové stanice E1 and Fractional E1 E3 ATM UNI T1 and Fractional T1 STM-1 ATM UNI 10Base T 2 serial ports configured as V.35 & X.21 12. Síťový management SNMP based management protocol Downloadable software, local and remote Performance measurement: per G.821, G.826, and ITU-R Rec 697-1 Windows NT or Solaris Host platform Client/Server architecture 13. Standarty a regulátory System: ETSI prets 300 431, BAPT 211 ZV, MPT 1420, prets TM4, ITU-R, RecF.749, x.731 EMC: CE Mark, CISPR 22, EN55022, EN50082-1 and 2, ETS 300 339 and 385 Physical Interface: ITU-T G.703, G.704, G.775, G.823, I.431, CTR 12, TBR 12, IEEE 802.3 Mechanical and Safety: ISO 9001, FQAA, CE Mark, EN 60950, EN 41003, IEC 950 Environmental: ETS 300 0194.
4. Infrastruktura a síť technologie FWA 26GHz Ani v pásmu 26 GHZ samozřejmě není frekvencí nazbyt (to snad není nikde), a tak jedním z nejdůležitějších a současně i nejtěžších úkolů širokopásmových sítí FWA je vystačit s tím "přídělem", který operátor dostane v rámci přidělené licence (což bude konkrétně 2x 56 MHz na každého). Dalším důležitým úkolem je vybudovat síť FWA skutečně jako síť, konkrétně jako tzv.přístupovou síť (access network), řešící přístup zákazníka k jeho poskytovateli služeb - a nikoli jako soustavu ad-hoc budovaných dvoubodových spojů, které se vždy budují pro každého jednotlivého zákazníka samostatně. Podstatou sítí FWA je vybudovat určitou infrastrukturu vytvářející pokud možno souvislé pokrytí, tak aby se tato infrastruktura při "přidávání" nových zákazníků nemusela měnit, a zákazník si pouze umístil na svou stranu vhodný terminál a mohl začít komunikovat. Je to stejný přístup jako u mobilních sítí GSM, samozřejmě až na zde chybějící požadavek mobility. Základní infrastruktura sítě FWA je podobně jako u mobilní sítě tvořena soustavou základnových stanic (base stations), které kolem sebe vytváří tzv. buňky (cells), přičemž terminály jednotlivých uživatelů komunikují vždy právě s jednou základnovou stanicí ve svém dosahu. Jde tedy, stejně jako u mobilních sítí GSM, o síť budovanou na cellulárním (buňkovém) principu. Díky tomuto cellulárnímu principu je pak u obou sítí možné opakované využití stejných frekvenčních pásem. Současně to znamená, že nutně jde o sítě typu P-MP (Point-to-Multipoint), protože jedna základnová stanice obecně komunikuje s více koncovými stanicemi (terminály). Sítě FWA ovšem hospodaří s přidělenými frekvencemi poněkud jinak než mobilní celulární sítě. Nešíří je všesměrově, ale směrují je pouze do určité výseče, označované jako sektor, o velikosti 90 či 30 (někdy též 12,5) stupně. V rámci jednoho sektoru je vždy používáno jedno frekvenční pásmo (různé šířky, od 1,75 do 28 MHz), a bezprostředně sousední sektory téže buňky i sektory sousedních buněk pak musí používat jiná frekvenční pásma (nebo alespoň jinou polarizaci v rámci téhož frekvenčního pásma). Pro operátory FWA sítí v pásmu 26 GHz proto je doslova životně důležité, jak si rozvrhnou použití přidělených frekvencí, kolik zvolí základnových stanic, kam je umístí a kolika sektory je vybaví. V rámci každého sektoru, který má pevně přiděleno určité frekvenční pásmo, je totiž jeho využití sdílené - takže když v tomto sektoru bude existovat jeden zákazník, bude mít pro sebe celou kapacitu odpovídající šířce použitého přenosového pásma. Pokud tam budou zákazníci dva, budou se již o stejnou kapacitu dělit atd. Jak uslyšíme dále, sítě FWA fungují tak, že z této společně dostupné kapacity dokáží "vykrojit" a přidělit konkrétním zákazníkům určitý kus jako vyhrazenou kapacitu - ale samozřejmě mohou vždy "vykrajovat" jen do celkové velikosti dostupné kapacity. 5. Rozhraní pro FWA 26GHz na páteřní síti. Sítě FWA obsahují soustavu základnových stanic, které nutně musí být mezi sebou propojeny vhodnou páteřní sítí. Ta je obvykle realizována na technologii ATM nebo MPLS, což má jeden základní důvod: musí jít o takovou technologii, která by dokázala vyjít vstříc potřebám různých přenosů, od přenosu hlasu a různých multimediálních přenosů, které požadují garantovanou přenosovou kapacitu a další parametry zahrnované pod pojem QoS (Quality of Service), až po přenosy datové, které zase sází spíše na efektivnost. Díky tomu pak celá širokopásmová síť FWA dokáže svým uživatelům nabízet celou škálu služeb, které začínají realizací (spíše ale emulací) pevných okruhů E1 (2,048 Mbps) či tzv. fractional E1 (násobky 64 kbps), s vyhrazenou a garantovanou přenosovou kapacitou atd., pokračují přes emulaci ISDN kanálů a končí u IP konektivity a širokopásmového přístupu k Internetu (rychlostí až 30 Mbps). 6. Závěr V současnosti technologie 26GHz nemá na českém trhu co se týče bezdrátových přístupů (poslední míle) ke klientovy konkurenci. FWA 26GHz se někdy přezdívá optika vzduchem což zapříčiňuje daná spolehlivost přenosu, která je 99,997%. Využití této technologie je hlavně v budování WAN sítí. Je možné na ni aplikovat internet, VPN a hlasové služby srovnatelné se službami poskytujícími na SDH okruzích. Výraznou výhodou je možný vzdálený update pro navýšení přenosové rychlosti. Dále na tato technologie umožňuje fullduplexní, symetrický a garantovaný přenos dat. Další výhodou této technologie je cena/kvalita. V případě, že budeme srovnávat poměr kvalita/cena u FWA 26GHz a digitálního okruhu => srovnatelná kvalita, ale pro FWA 26GHz mluví podstatně nižší cena.