Технологии беспроводного распределения информации MMDS

Системы сотового телевидения на основе технологии MMDS получили в последние годы широкое распространение как альтернатива классическим кабельным сетям. К ним относятся:

­ MMDS - микроволновая многоточечная распределительная система;

­ LMDS - локальная многоточечная распределительная служба;

­ MVDS - многоточечная видео распределительная система.

Система MMDS была разработана еще в 1983 г. Основным преимуществом MMDS является отсутствие дорогой проводной инфраструктуры. Технология MMDS наиболее интенсивно внедрялась в сельских местностях, а также в странах, где недостаточно развиты кабельные сети. Система MMDS является серьезным конкурентом КТВ и спутниковому ТВ как по стоимости, так и по качеству и функциональным возможностям. Оборудование производится как для диапазона 2,5–2,7ГГц.

Малый радиус распространения миллиметровых волн определил применение техники MVDS в сетях с маломощными передатчиками, построенных по сотовому принципу. Широкая полоса в сочетании с сотовой структурой делает эту технику очень подходящей для организации интерактивных мультимедийных сетей, включающих телевидение, телефонию, видеоконференции, высокоскоростной доступ к Интернет. Для увеличения дальности или расширения зоны охвата MMDS используются ретрансляторы.

На приемном посту конструкция из маленькой антенны с преобразователем сигнала крепится в зоне прямой видимости от передатчика. Сигналы от выходного блока подаются по коаксиальному кабелю через стандартный декодер в квартиру абонента. Сигналы декодируются при наличии разрешения от системы адресного кодирования. В соответствии с Регламентом радиосвязи для радиосистем типа MMDS, LMDS и MVDS выделены следующие полосы частот:

- 2,1-2,7 ГГц.

- 30,8-33,4 ГГц.

- 27,5-29,5 ГГц.

- 40,5-42,5 ГГц.

- 42,5-43,5 ГГц.

К настоящему времени внедрены десятки систем MMDS, которые реализуют доступ к Интернет, предоставляют услуги интерактивного телевидения и других широкополосных услуг по технологии беспроводного доступа. Возможность интеграции системы MMDS с высокоскоростным беспроводным обменом цифровыми данными, позволяет легко решить проблему "последней" мили.

Запрашиваемые пользователями данные транслируются нисходящими потоками в цифровых каналах, использующих модуляцию QPSK, 16-, 32-, 64- 128- или 256-QAM. При этом в зависимости от ширины канала и выбранной схемы модуляции сигнала, в одном ТВ-канале шириной до 8 МГц обеспечивается скорость передачи данных до 56 Мб/с, что значительно выше широко распространенной ADSL.

Радиус зоны обслуживания системы MMDS определяется высотой подвеса передающей антенны, мощностью передатчика, количеством передаваемых каналов, потерями в антенно-фидерном тракте и коэффициентом усиления передающей и приёмной антенн.

Главное преимущество сетей MMDS-вещания перед кабельными состоит в том, что они требуют меньших капитальных затрат (как минимум в четыре раза при 100 распределительных точках в радиусе 20 км от телецентра). Второе, система MMDS по сравнению с кабельной сетью более компактна и мобильна, не требует содержания большого штата сотрудников для эксплуатации и ремонта сети.

Использование систем MMDS в многоканальных системах наземного телевидения имеет ряд преимуществ по сравнению с обычными системами наземного телевещания:

- Возможность передачи до 25 телевизионных программ, в зависимости от стандарта при аналоговом сигнале и в 4-6 раз больше при модуляции цифровыми сигналами стандарта MPEG-2.

- Телевещание ведется на экологически безопасном уровне, суммарная мощность передатчика составляет в основном 1-10 Вт. (Для справки: в применяемых системах ТВ-вещания используются передатчики мощностью в метровом диапазоне до 50 кВт, в дециметровом - до 10 кВт).

- Использование компактной антенны с линейными размерами 15-25 см.

- Высокое качество сигналов из-за сравнительно низкого уровня помех в выделенных для этих систем диапазонах частот (2,5-2,7 ГГц).

- Устранение так называемых "зон теней" в городах с многоэтажной застройкой посредством ретрансляторов.

- Снижение эксплуатационных расходов благодаря отсутствию протяженных магистральных и субмагистральных линий.

- Высокая устойчивость к различного рода реконструкциям, и стихийным бедствиям (пожар, землетрясение, техногенные чрезвычайные происшествия).

- Трафик Интернет несимметричен: интенсивность информации в прямом канале в 10-20 раз выше интенсивности передачи запросов. Поэтому в обратном канале используются более простые схемы модуляции, позволяющие достигать скорости до 25 Мбит/сек в полосе 8 МГц.

Комплект оборудования системы MMDS включает следующие компоненты (Рисунок 4.1):

- модуляторы;

- входная приёмная система;

- цифро/аналоговые передатчики (или один групповой на N каналов);

- цифро/аналоговый сумматор каналов (ВЧ-смеситель, комбайнер);

- волновод и коаксиальный кабель.

- антенны;

- широкополосные ретрансляторы (при необходимости);

- система управления;

- автоматическая или ручная система резервирования.

Рисунок 4.1 - Телерадиовещание на базе системы MMDS

Модуляторы предназначены для переноса телевизионного сигнала на высокочастотный диапазон (2,5 ГГц). В настоящее время в наземном телевидении для передачи изображения используются аналоговые сигналы с амплитудной модуляцией, а для передачи сигналов звукового сопровождения применяется частотная модуляция.

Входная приёмная система предназначена для приёма на базовой станции входящих сигналов аудио, видео и данных.

В практике проектирования и монтажа систем MMDS используются два варианта построения структурных схем:

­ одноканальный,

­ многоканальный.

В одноканальном варианте для передачи N-телевизионных программ применяется N-передающих устройств, включающих модулятор и собственно передатчик, а суммирование мощности разных передатчиков производится в антенне (см. Рисунок 4.2).

Рисунок 4.2 - Структура MMDS при одноканальных передатчиках

В многоканальном варианте передаваемые N-телевизионных программ сначала поступают на свои модуляторы, далее из них формируется групповой сигнал, который модулирует широкополосный передатчик, работающий на общую антенну (см. Рисунок 4.3).

Рисунок 4.3 - Структура MMDS при многоканальном передатчике

В полосе 2500..2700 МГц может быть размещен 31 канал аналогового телевидения стандарта NTSC (полоса канала 6 МГц) и 24 канала стандарта PAL и SECAM (полоса 8 МГц).

В одноканальном варианте вся мощность излучается в данном канале, а в многоканальном варианте - уменьшается при 8 каналах примерно в 50 раз, т.е. мощность в каждом канале падает примерно в 2N раз.

При передаче по системе ТВ-сигналов радиоисточником для передачи их потребителям служит цифровая головная станция. Видеосигналы от спутника, местных телевизионных станций или видеомагнитофонов кодируются (кодеры MPEG) и мультиплексируются в транспортные потоки, включающие сигналы от 4-х до 10-ти индивидуальных видеосерверов.

Многоканальные или групповые передатчики целесообразно использовать в небольших городах и поселках городского типа, где радиус зоны покрытия не превышает 6 км.

Широкополосный передатчик позволяет одновременно усиливать и вещать 24 телевизионный каналов. В этом ряду передатчиков имеются модели с выходной мощностью от 50 до 1300 Вт.

При практически равных отношениях сигнал/шум (52-55 дБ) у широкополосного передатчика из-за деления мощности на число каналов зона вещания будет меньше, чем у одноканального. Однако, для небольших городов и поселков это более эффективное по стоимости решение. Широкополосный передатчик можно использовать как на головной MMDS станции, так и в качестве широкополосного ретранслятора для увеличения зоны вещания и, соответственно, числа абонентов.

Сумматор каналов (ВЧ-смеситель, комбайнер) работает со смежными или несмежными цифровыми и аналоговыми приложениями, не возбуждая перекрёстные резонансы, представляет из себя сварную алюминиевую конструкцию, отличающуюся высококачественными соединениями, малым уровнем затухания. Смеситель фильтрует и суммирует MMDS-каналы через широкополосный направленный фильтр в общий волновод. Он имеет меньшие входные потери в сравнении с системой, использующей раздельную спектральную фильтрацию и суммирование.