Несмотря на известное Постановление Правительства Российской Федерации № 552 от 2 июня 1998 г. "О введении платы за использование радиочастотного спектра" и последовавшие в августе финансовый кризис и отставку Правительства, которые, как мы надеемся, не являются прямым следствием этого Постановления, интерес в России к системам MMDS не понизился.

Наше сотрудничество с большим количеством фирм, которые установили оборудование Viewsonics в России и других странах СНГ (более 15-ти), а также с фирмами, запланировавшими закупку нашего оборудования, показывает, что это обусловлено рядом факторов. В первую очередь высокими характеристиками как оборудования MMDS, так и оборудования для систем кабельного телевидения (СКТВ), производимого фирмой, и, как следствие, — высоким качеством сигнала /1, 2/.

Важным фактором является то, что поставки оборудования с ценой "без накруток" осуществляются непосредственно фирмой-изготовителем, в отличие от других фирм, пытающихся продвинуть оборудование MMDS и являющихся посредниками. Нами накоплен большой опыт разработки, изготовления, поставки, установки, настройки и ввода систем в эксплуатацию. Наличие высококвалифицированных кадров и производственная база в Санкт-Петербурге позволяют предоставлять заказчикам весь комплекс услуг по установке и вводу систем в эксплуатацию ("под ключ"), оперативному гарантийному и послегарантийному обслуживанию, проектированию и расчетам как передающей части системы, так и приемно-распределительного оборудования, включая СКТВ, разработке и адаптации методик испытаний, разработке и производству нестандартного оборудования. Мы гарантируем комплексность поставок, помогаем оформлять разрешительные документы, содействуем в получении частот и лицензий и, что особенно важно сегодня, обеспечиваем привлечение инвестиций в проекты СКТВ-MMDS на взаимовыгодных условиях и разрабатываем бизнес-планы, что гарантирует окупаемость вложенных средств и получение прибыли.

Все перечисленные выше преимущества приобретают особую значимость в условиях, когда в существующем множестве технологий и систем обмена информацией начинают реализовываться интегрированные системы. Пока что в большинстве случаев ММDS используются для организации коммерческого телевещания, где уже реализованы следующие преимущества системы:

1. Невысокая стоимость как оборудования "беспроводного телевидения", так и монтажно-наладочных работ, причем в ряде случаев прокладка кабеля либо невозможна из-за условий местности (горы, вечная мерзлота, водные препятствия и др.), либо экономически неэффективна (небольшие удаленные от центра районы города, дома или пригороды);
2. Гибкость системы, когда принимается решение наращивать число каналов, особенно при использовании многоканальных передатчиков, увеличивать дальность действия, подключать ретрансляторы для переизлучения сигнала в "затененные" зоны и удаленные пункты;
3. Возможность при необходимости быстрого демонтажа и переноса оборудования в другие населенные пункты;
4. Высокая электромагнитная совместимость системы, обусловленная, в частности, невысокой мощностью и сравнительно высокой частотой излучения.

Опыт фирмы Viewsonics, накопленный при реализации большого количества проектов, показывает, что, несмотря на особенности каждого конкретного проекта, всегда существует ряд общесистемных вопросов.

Один из важнейших вопросов — какова будет дальность действия системы при той или иной ее конфигурации. Критерием для оценки дальности действия системы служит соотношение уровня несущей сигнала к уровню шума (С/N) на выходе даун-конвертора. Эта величина может быть вычислена при помощи следующего соотношения:

В зарубежной литературе /3, 4/ значение C/N = 45 дБ считается достаточным для получения чистого, "незашумленного" изображения. При расчетах мы используем несколько большую величину — 48...49 дБ. Это связано с тем, что формула (1) не учитывает ряд параметров, в частности, потери в переходах и сочленениях, препятствия на пути сигнала — как природные (особенности рельефа местности, растительность и др.), так и различного рода сооружения. Тем не менее, соотношение (1) дает возможность оценить, какую дальность обеспечивает система в идеальном случае.

Приведем числовой пример, используя параметры реально действующих в системах Viewsonics устройств. Пусть Pпер = 30 дБ/мВт (1 Вт) на канал, Gпер = 14,1 дБ, Gпр = 24 дБ, Lф = 3 дБ, F = 2597,25 МГц, Nшк = 2 дБ, D = 10 км. Подставляя эти величины в соотношение (1), получаем значение соотношения сигнал/шум на выходе даун-конвертора при удалении от передающей антенны на 10 км равным 49,4 дБ. Исходя из вышесказанного, можно считать, что дальность действия системы с такой конфигурацией составляет около 10 км при использовании на краю зоны уверенного приема конвертора с коэффициентом шума не более 2 дБ и приемной антенны с коэффициентом усиления не менее 24 дБ.

Следует обратить внимание еще на одно обстоятельство. Величина Pпер + Gпер — Lф есть не что иное, как эффективная изотропно излучаемая мощность (ЭИИМ). А значение ЭИИМ в конкретной точке приема зависит от формы диаграммы направленности передающей антенны. В горизонтальной плоскости это может быть круг, кардиоида и т. д. В вертикальной плоскости диаграмма — сложнее, и имеет главный лепесток с некоторой шириной, боковые лепестки, а также минимумы диаграммы. Как главный, так и боковые лепестки наклонены к плоскости горизонта под определенным углом. Максимальное значение ЭИИМ, а, следовательно, и соотношения С/N на выходе даун-конвертора получается в случае, когда приемная антенна направлена точно в максимум главного лепестка диаграммы. В остальных случаях уровень сигнала меньше и определяется не только расстоянием от точки передачи сигнала до точки приема, но и соотношением высот передающей и приемной антенн. Зная эти величины, можно определить угол наклона линии, соединяющей точки передачи и приема, к горизонту, а диаграмма направленности, которая приводится в документации на антенну, поможет определить, принимается ли сигнал главного или бокового лепестков, а также насколько ЭИИМ будет отличаться от той, что входит в формулу (1).

• Использование арсенид-галлиевых транзисторов
• Автоматическая защита от плохого КСВ
• Надежная система охлаждения
• Защита от перегрева
• Гетеродин с низким уровнем фазовых шумов
• Микропроцессорный блок контроля и управления
• Модульная конструкция
• Компактные размеры

Каковы пути повышения радиуса действия системы? Во-первых, это, естественно, применение более мощного передатчика. Фирма Viewsonics разработала, изготавливает и предлагает заказчикам серию многоканальных передатчиков с выходной мощностью 10, 20, 50 и 100 Вт (рис.1). Под этими величинами понимают такое значение выходной мощности, при котором происходит снижение коэффициента усиления усилителя мощности на 1 дБ относительно номинального значения (точка компрессии 1 дБ). Реальная выходная мощность зависит от числа используемых каналов. Ограничение максимума мощности связано с возникновением интермодуляционных искажений, уровень которых не должен превышать -57 дБ относительно уровня несущей изображения согласно ГОСТ 20532-83. Например, при 8 каналах выходная мощность 100-ваттного передатчика составляет 2 Вт (33 дБ/мВт) на канал, а передатчика 50 Вт — 1 Вт (30 дБ/мВт) на канал.

Используя формулу (1), можно показать, что изменение любого из слагаемых Pпер, Gпер, Gпр, Lф (при той же величине С/N) на А дБ приводит к относительному изменению расстояния DD/D = 100(10A/20 — 1)%. Таким образом, при увеличении мощности передатчика на 3 дБ расстояние, на котором сохранится прежнее отношение С/N, увеличится на » 41%.

C/N = P_пер + G_пер + G_пр — L_ф — 32,4 — 20lgF — 20lgD — N_шк — N_шп , (1)

где
C/N — соотношение сигнал/шум на выходе даун-конвертора, дБ;
Pпер — выходная мощность передатчика для одного канала, дБ/мВт;
Gпер — коэффициент усиления передающей антенны, дБ;
Gпр — коэффициент усиления приемной антенны, дБ;
Lф — потери в фидере, дБ;
F — частота несущей изображения, МГц;
D — расстояние от передающей антенны до точки приема, км;
Nшк — коэффициент шума даун-конвертора, дБ;
Nшп — шумовой порог, равен -107 дБ/мВт.

Второй путь увеличения дальности действия MMDS — это использование передающей антенны с более высоким коэффициентом усиления. Здесь выбор достаточно широк. В наших системах применяются антенны с усилением от 10 до 22,5 дБ. Кроме того, выбирается и тип диаграммы направленности антенны в соответствии с заданной формой зоны вещания.

Третий путь — использование не одного, а двух или трех передатчиков. При этом каждый из них работает с меньшим числом каналов, но с большей мощностью в каждом канале. Здесь перед нами появляется альтернатива — либо работа передатчика на отдельные фидер и антенну, либо объединение выходов передатчиков для работы на общую антенну. В последнем случае к сумматору предъявляется целый ряд требований. Устройство должно обеспечивать хорошую развязку между входами, вносить минимальные потери при суммировании, обладать равномерной амплитудно-частотной характеристикой. Следует отметить, что сложение групп сигналов с разными частотами в относительно широкой полосе — непростая техническая задача. За рубежом производятся такие сумматоры, например фирмой MFC (США), однако стоят они весьма дорого. Весной 1998 года Viewsonics в сотрудничестве с одним из НИИ Санкт-Петербурга разработал и изготовил первый образец такого сумматора, превосходящий по характеристикам известные аналоги и успешно прошедший испытания в составе эксплуатируемой MMDS.

Четвертый путь — уменьшение потерь в фидере. Если расстояние от передатчика до антенны превышает 50-60 м, необходимо применять дорогостоящий волновод с потерями около 1,4 дБ на 100 м. Более экономичный путь — расположение передатчика на верхнем этаже одного из самых высоких зданий города. Тогда антенна размещается на небольшой вышке, установленной на крыше этого здания. При этом используется коаксиальный кабель с потерями от 4 дБ на 100 м. Кроме того, в настоящее время реализуются проекты с установкой передатчика непосредственно на телевышке. Передатчик при этом располагается в небольшой, хорошо экранированной камере с кондиционером для поддержания необходимых температуры и влажности.

Таким образом, номенклатура передающего оборудования, предлагаемого фирмой Viewsonics, позволяет создать оптимальную конфигурацию передающего комплекса как малых, так и достаточно крупных MMDS.

В Госкомсвязи РФ сертифицировано как передающее, так и производимое фирмой распределительное оборудование СКТВ. Типовая структура MMDS представлена на рис. 2. Приемная антенна и даун-конвертор являются той точкой, откуда сигнал попадает в распределительную сеть. Как известно, именно антенна и первый после нее активный элемент (а здесь это — малошумящий усилитель конвертора) в конечном счете и определяют максимально возможное соотношение С/N на абонентском отводе. Viewsonics предлагает комплект приемного поста, состоящего из конвертора, адаптера, приемной антенны, устройства подачи питания по кабелю. Коэффициенты усиления антенн равны 12, 15, 19, 21, 24, 27 дБ, а конверторов — 24, 27, 30 и 37 дБ. Принимаемый сигнал может конвертироваться как в метровый, так и дециметровый диапазоны в соответствии с требованиями заказчика.

Выбор места установки конвертора и юстировка приемной антенны в каждом конкретном случае — задача, требующая времени и терпения. Следует помнить, что простое перемещение приемного поста на несколько метров может сильно изменить качество изображения. Но не только правильный выбор места, но и оптимальное сочетание коэффициентов усиления приемной антенны и конвертора позволяют, с одной стороны, обеспечить необходимое соотношение С/N и, с другой стороны, не перегрузить конвертор, что чревато ростом нелинейных искажений. Возможность варьировать этими параметрами позволяет при работе с оборудованием Viewsonics создавать приемные посты в точках с различным удалением от приемной антенны, которые обеспечивают на входе СКТВ оптимальный сигнал.

Фирма Viewsonics не только поставляет системы MMDS, но и с 1994 г. успешно производит в Санкт-Петербурге и реализует многочисленным заказчикам распределительное оборудование для сетей кабельного телевидения. Это — разветвители, направленные ответвители, фильтры и сумматоры различных типов, широкая номенклатура домовых усилителей и многое другое. Распределительное оборудование отличается высокими техническими характеристиками при значительно меньших ценах, чем у зарубежных производителей /2/, рабочий диапазон частот — 5...1000 МГц, что позволяет строить сети с обратным каналом. Разница между обычной кабельной сетью и сетью, предназначенной для раздачи каналов MMDS абонентам, состоит лишь в том, что в последней роль "головной станции" играет даун-конвертор.

Наша концепция — это один конвертор на дом, что не исключает использование одного конвертора на подъезд. Во многих случаях сигнал ММDS суммируется с эфирными сигналами. Нами разработаны и производятся устройства для суммирования сигналов с выхода даун-конвертора и эфирных телевизионных антенн. Примеры удачного сочетания оборудования ММDS и СКТВ фирмы Viewsonics — это системы, созданные телекомпанией "СКАТ-7" в г. Череповце, фирмой "ЭСТА" в г. Северодвинске, телекомпанией "ТВК" в г. Липецке, фирмой "ИТС" в г. Новгороде, телекомпанией МТС в г. Ярославле, "Лангепастелекомом" в г. Лангепасе Тюменской обл. и др.

Новые возможности оборудования Viewsonics реализуются при создании комплексных многофункциональных систем. Одна из наиболее актуальных задач — сопряжение с системой беспроводного обмена информацией. Такая комплексная система также разработана Viewsonics в сотрудничестве с одной из ведущих фирм Санкт-Петербурга. К основным преимуществам системы следует отнести:

• простоту наращивания функциональных возможностей уже эксплуатируемых систем;
• возможность работы в любом выделенном диапазоне частот, в том числе, в диапазоне MMDS — 2500...2700 МГц;
• наличие готового серийно выпускаемого сетевого оборудования;
• энергетически выгодный режим передачи информации, вследствие чего используются недорогие передатчики малой мощности;
• относительно невысокую стоимость всего комплекса оборудования;
• наличие разработанного программного обеспечения;
• возможность создания не только беспроводных сетей Internet, но и телефонных сетей, систем передачи информации от датчиков, охранных и др. систем.

Литература:

1. Войчинский А.М. MMDS фирмы VIEWSONICS. "Теле-Спутник", №12, 1997 г., с.66-67.
2. Козлов С.И. Требования к оборудованию для создания кабельных сетей (на основе опыта фирмы "Вьюсоникс-Р")."Теле-Спутник", №8, 1998 г., с.62-64.
3. T. Hatfield, S. Berkoff, F. Baylin. The MMDS (Wireless Cable). Installation Manual. Boulder, Colorado: Baylin. Gale Productions, 1996.
4. The Wireless Primer. E. Bostick, G. Bostick. The Electric Press, New York, 1995.