Многие компоненты систем, доступных в настоящее время на рынке, являются давнишними разработками, направленными на финансово обеспокоенного аналогового оператора. Несмотря на эту заботу, операторы должны также сопоставлять проблему своих начальных вложений с утомительным техническим обслуживанием, чтобы решить вопрос о переходе к цифровому телевидению.

Сегодня, при переходе к цифровой технологии вещания, может потребоваться замена некоторого оборудования, так как старое исполнение может не учитывать требования цифровой системы. Постоянно меняющаяся технология заставляет внимательно анализировать отдельные компоненты как уже имеющегося, так и вновь приобретаемого оборудования. Отсутствие продуманного подхода может повлечь ограничение производительности системы.

Работа аналоговой системы MMDS в основном зависит от уровня сигнала на входе понижающего конвертора. При уровне аналогового сигнала достаточно сильном, чтобы обеспечить отношение несущая/шум (C/N) 50 дБ, качество картинки считается очень хорошим. При уменьшении аналогового сигнала по уровню, качество картинки постепенно ухудшается, пока при 35 дБ (C/N) она не перестает быть приемлемой.

Обычно, если на установленном месте аналогового приема получена визуально приемлемая картинка, установка считается успешной. При замираниях аналогового сигнала картинка становится зашумленной и размытой. Аналоговая интерференция, создаваемая многолучевым приемом и вызывающая дополнительные контуры на изображении, шум, и межканальная интерференция, вызывающая горизонтальные линии в картинке, могут быть минимизированы путем оптимизации положения приемной антенны или применением антенны с большим усилением.

В цифровых системах факторов, оказывающих влияние на качество и надежность всей системы, и, в пределе, на наличие или отсутствие сигнала, гораздо больше.

Главное при этом осознавать, что сигнал в них или есть, или его нет (1 или 0). Решающим преимуществом будет то, что качество наличного сигнала будет одинаково по всей системе. Однако даже при идеальном качестве сигнала надежность его приема может быть самой разной. В цифровой системе качество сигнала сохраняется до тех пор, пока заложенная в нем корректирующая способность и адаптивная эквализация в приемнике не станут бессильными перед системными ошибками в виде многолучевого приема, межканальной интерференции и фазовых шумов конвертора. Эта точка, где пропадает цифровой сигнал (cliff effect), именуется точкой срыва. Ее учет критичен при определении зоны действия цифровой системы.

В аналоговой системе существует понятие качества передатчика, которое связано с качеством сигнала на его выходе. В цифровой системе на передатчик смотрят как на нечто, которое просто не должно испортить работоспособность всей системы. Задача передатчика в цифровой системе — быть прозрачным для сигнала и не создавать никаких помех, требующих потребления доступных корректирующих битов. Помехи, вызванные фазовым шумом, групповыми задержками, нелинейными усилителями и прочим, являются кумулятивными. Нормально спроектированная цифровая система должна представлять возможность передачи сигнала от передающего центра до абонента с минимально возможным ухудшением и поддерживать высокую надежность приема на границах зоны.

Абонентский приемник, в котором реализуются алгоритмы коррекции принимаемого сигнала и его адаптивной эквализации, предназначен для устранения помех приема. Последнее качество — это некая особенность, необходимая для приема MMDS сигналов ввиду опасности многолучевого их распространения. Важно отметить, что в нормально спроектированном передатчике, "прозрачном" для входного цифрового сигнала, не создается дополнительной ноши для корректирующей способности абонентского приемника. Любая коррекция, заложенная для компенсации несовершенства передающей стороны (групповые задержки, фазовый шум и нелинейность), может оставить слишком мало места для борьбы с помехами самого приема в виде многолучевого приема, замираний, интерференции, тепловых шумов. Результатом может стать быстрое разбазаривание доступного объема цифровой коррекции и сокращение зоны действия системы.

Очевидно, качество цифрового кодера, мультиплексора, цифрового модулятора и приемного оборудования, а также интерфейсов между ними является определяющим фактором возможностей цифровой системы. Для учета этих возможностей требуется контроль следующих параметров частей цифровой системы MMDS.

Конвертор

1. Фазовый шум.
2. Равномерность частотной характеристики.
3. Величина шума.
4. Макс. вых. сигнал.
5. Степень фильтрации вне-диапазонных помех (радары и......).
6. Соответствие диапазона выходного сигнала значениям для входа тюнера.

Абонентский ресивер

1. Фазовый шум.
2. Совместимость с типом примененной в системе модуляции.
3. Совместимость с примененной системой цифровой модуляции.
4. Соответствие значениям диапазона выходного сигнала конвертора.
5. Использование адаптивной эквализации для улучшения приема.
6. Возможность подачи питания на конвертор.

Цифровой модулятор

1. Соответствие по входному интерфейсу выходу мультиплексора кодера.
2. Соответствие модулятора и мультиплексора типу, заложенному в ресивере.
3. Соответствие для модулятора и ресивера следующих параметров: тип сверточного кодирования, тип кодирования и скорости потоков, алгоритмы скремблирования, фазовый шум.

Цифровой кодер-мультиплексор

1. Тип входного видеосигнала (4:2:2, MPEG-2 или PAL, NTSC, SECAM) и сигнала звука.
2. Соответствие требованиям DVB или Pragmatic Trelis Coding для совместимости с модулятором и ресивером.
3. Соответствие со стандартом входного интерфейса цифрового модулятора.

Комбайнер каналов

1. Рис. 1 показывает вид аналоговых и цифровых MMDS сигналов. Чем шире канал, тем большие скорости передачи в нем возможны. При применении модуляции типа 64 QAM и 8 МГц в канале можно передавать сигналы со скоростью до 40 Мбит/с, если применяются комбайнеры несмежных каналов. При использовании комбайнера смежных каналов это значение понижается на 25% (т.е. на 10 Мбит/с).
2. Частотная характеристика. Комбайнеры несмежных каналов обычно имеют более равномерную частотную характеристику по всему каналу, в то время как у комбайнеров смежных каналов она имеет завал по краям и уменьшенную примерно на 25% полосу. Завал характеристики может потребовать дополнительных битов коррекции, сократив возможности компенсации плохих условий приема. Добавка этих битов коррекции отберет часть цифрового потока у полезной информации, уменьшив количество программ на канал.
3. Температурная стабильность. Исследуя материал, из которого выполнен комбайнер (медь, алюминий, инвар), можно понять, как изменение температуры приводит к изменениям геометрических размеров комбайнера и сдвигу частоты его настройки. Эффект особенно выражен для комбайнера смежных каналов из-за его худшей частотной характеристики. При расстройке комбайнера ресивер за счет коррекции и адаптивной эквализации компенсирует часть потерь. Расстройка алюминиевого комбайнера составляет 63 кГц на 0С, медного 40 кГц на 0С. Оптимальная температура, при которой на заводе настраивают комбайнер, 210С.

Рассматривая каждый компонент системы, оператор может оптимизировать свои инвестиции и составить план постепенного перехода к цифровому режиму работы.

Данный режим означает фактическую готовность оператора к передаче по своей сети высокоскоростного потока данных. Эта возможность значительно увеличивает спектр потенциальных услуг, предоставляемых оператором, и является фактором, обеспечивающим его выживание в условиях конкуренции.

1. Высокоскоростная передача данных
2. Пейджинг
3. Телефония

Останавливаясь на первой разновидности услуг, можно говорить, прежде всего, о высокоскоростном доступе в Интернет, хотя созданию виртуальных сетей, видеоконференций тоже должно быть уделено внимание. Все же нетрудно предсказать популярность именно Интернет-услуг для массового абонента. Достаточно взглянуть на сравнительные скорости доступа для разных видов соединений.

Скорость доступа к Интернет:

• телефонная сеть — 28.8 кбит/с (через индивидуальный модем);
• ISDN — 128 кбит/с;
• MMDS — 10 Мбит/с;
• выделенная линия Т1 — 1.544 Мбит/с.

Сама эта организация может быть следующих видов:

1. Однонаправленный доступ с обратным каналом по телефонной сети;
2. Двунаправленный доступ с дуплексным радиоканалом.

При первой разновидности сервиса оборудование на приемной стороне состоит из стандартного понижающего конвертора и абонентского кабельного модема (АКМ). Кабельный модем через интерфейс 10baseT Ethernet соединяется с абонентским компьютером. Беспроводная передача в прямом направлении обеспечивает высокую пропускную способность, в то время как обратный трафик осуществляется со скоростью 28.8 кбит/с через стандартный телефонный модем и общую телефонную сеть. Таким образом доступ к Интернету организуется на базе асимметричной цифровой сети передачи данных.

Главные недостатки данного способа: необходимость занятия телефонной линии, ограниченная возможностями телефонной сети пропускная способность системы по обратному каналу, обязательное наличие на стороне провайдера телефонных маршрутизаторов. Проблема занятия телефонной линии особенно удручает при использовании так называемых многопользовательских модемов, объединяющих в себе высокоскоростной модем со встроенным Ethernet-переключателем — решение, способное сэкономить путем создания локальных подсетей затраты абонента на покупку модема. В этом случае непонятно, чью телефонную линию подвергать коллективной нагрузке или же организовывать для этого вообще специальную.

При выборе конфигурации конкретной рабочей системы следует предварительно определить требуемую мощность всей системы и общее число подписчиков.

Для этого надо задаться некоторыми исходными данными, характеризующими типичных пользователей Интернет.

Стандартная величина пакетов, передаваемых в прямом направлении, составляет 5000 кбайт. Коэффициент асимметрии каналов можно принять равным 25:1. Это означает, что на каждые 5000 байт, передаваемых в прямом направлении, приходится 200 байт, отправляемых по обратному каналу.

Затем надо установить коэффициент временной загрузки прямого канала. Он определяется как отношение времени подключения абонента к сети без использования ресурсов прямого канала ко времени активного использования этих ресурсов. Пассивная фаза связана с ожиданием доступа к телефонной линии. Этот коэффициент можно принять равным 20.

Кроме того, должен быть задан коэффициент абонентской загрузки, определяемый как отношение числа активных абонентов к общему числу абонентов. Его можно принять равным 5. Для сравнения укажем, что в сети America On-Line этому коэффициенту задано значение 25. В результате, в часы "пик" получить доступ к сети чрезвычайно сложно.

Пропускная способность передачи данных Интернет:

• объем пакета, передаваемого в прямом направлении, имеет типичное значение 5000 байт;
• коэффициент асимметрии — отношение трафиков в прямом и обратном направлениях — 25:1;
• коэффициент временной загрузки прямого канала — 20;
• коэффициент абонентской загрузки прямого канала — 5.

Если принять, что пиковая скорость передачи в прямом канале будет составлять 2.5 Мбит/с, а средняя — 1.0 Мбит/с, то можно рассчитать пропускную способность прямого канала, приходящуюся на одного абонента. Для этого среднюю скорость потока 1.0 Мбит/с надо поделить на коэффициент временной загрузки канала — 20. Пропускная способность канала в расчете на одного абонента составит 50 кбит/с.

При двунаправленном MMDS доступе в Интернет (рис. 2) главные проблемы — это:

1. малая излучаемая мощность абонентских трансиверов;
2. ограниченность доступного спектра радиочастот для организации дуплексного разноса прием-передача.

Прогресс в этой области движется как в сторону создания дешевых приемо-передающих абонентских устройств, так и разработки особо добротных фильтров, способных работать в условиях минимального частотного промежутка приемного и передающего каналов.

Из-за малой выходной мощности абонентских трансиверов и, следовательно, низкой помехоустойчивости этого тракта единственным приемлемым типом модуляции в их передающем тракте является QPSK, что накладывает ограничения на пропускную способность обратного канала. Ширина полосы обратного канала выбирается 200, 1000 и 2000 кГц. Определив задаваемую пропускную способность обратного канала, можно аналогично варианту с односторонним доступом рассчитать по коэффициенту предполагаемой асимметрии трафика доступную скорость передачи в прямом направлении. Интересной возможностью при двунаправленном доступе в Интернет через MMDS является построение небольших локальных интерактивных кабельных сетей с замыканием их на MMDS приемо-передающий пост, обеспечивающий магистраль к головной станции — передающему центру (рис. 3).

Говоря об оборудовании, необходимом для передачи данных Интернет от головной станции к абонентам, требуется отметить следующее. Подключение к Интернет осуществляется через выделенную линию Е1 (1.544 Мбит/с) или Е3 (44.736 Мбит/с). На стороне головной станции организуется точка ввода в Internet PoP (Point of Presence). PoP включает широкополосное сетевое приемо-передающее оборудование, а также блоки управления всей системой.

В состав типовой PoP входят TCP/IP маршрутизатор, коммутатор 100baseT fast Ethernet, местный сервер, станция управления сетью и оборудование для передачи информации в прямом (от оператора к абоненту) и обратном (от абонента к оператору) направлениях. Формирователь прямого потока по выходу ПЧ соединен с цифровым MMDS передатчиком серии COMWAVE SD. Полученный цифровой сигнал конвертируется передатчиком в необходимый частотный диапазон, усиливается и затем по радиоканалу распространяется на всю обслуживаемую область.

Наиболее интересным моментом при организации подобного сервиса является выбор стандарта передачи данных по MMDS сети. Среди множества стандартов, поддерживаемых одной-двумя компаниями-разработчиками, выделяются 2 базовых протокола DOCSIS и DAVIC, созданные соответственно группой американских компаний MCNS и консорциумом DVB. Весьма разумно выбирать базовое и абонентское оборудование, относящееся к одному из этих стандартов, что гарантирует будущее создаваемой оператором системе. Сравнению обоих вариантов посвящено множество печатных материалов, однако, аспект применения их не в кабельных, а в беспроводных сетях практически не освещен. Главное, что можно отметить по поводу обоих стандартов, — в их рамках может функционировать и телефонный обратный канал, что делает возможным постепенный ввод двунаправленной сети доступа и является более реалистичным подходом.

Подводя итоги, можно отметить:

1. операторам, основывающим MMDS-системы, уже сейчас нужно ориентироваться на цифровой режим работы и приобретать оборудование из этих соображений;
2. цифровой режим работы оборудования помимо радикального роста возможного числа передаваемых каналов и расширения зоны обслуживания дает возможность перехода к новым видам сервиса, что повышает конкурентность оператора;
3. доступ в Интернет, будучи потенциально самой популярной услугой из нового спектра услуг оператора, способен удовлетворить самых взыскательных пользователей сети;
4. при выборе одного из двух основных стандартов передачи данных появляется возможность наиболее экономично осуществить внедрение системы организации доступа в Интернет.