Surfowanie na radiowej fali

Technologie radiowe LMDS mają szansę upowszechnić się na rynku i zaspokoić popyt na szerokopasmowy, bezprzewodowy dostęp do Internetu.

Technologie radiowe LMDS mają szansę upowszechnić się na rynku i zaspokoić popyt na szerokopasmowy, bezprzewodowy dostęp do Internetu.

W pełnym zakresie częstotliwości radiowych od kilkuset kHz do dziesiątków GHz robi się coraz ciaśniej, ponieważ radiowy sposób przesyłania danych wzbudza coraz większe zainteresowanie. Aby zapobiec chaosowi, wprowadzono międzynarodowe regulacje definiujące przeznaczenie poszczególnych zakresów częstotliwości, żeby systemy radiowe nie zakłócały się wzajemnie. Porządku w eterze pilnują wyspecjalizowane instytucje, takie jak Urząd Regulacji Telekomunikacji oraz Ministerstwo Łączności w Polsce i ITU (International Telecommunications Union) na świecie.

Do niedawna połączenie z Siecią wymagało zastosowania kabla miedzianego (w przypadku połączeń telefonicznych) lub światłowodu. Obecnie coraz popularniejsze i tańsze stają się bezprzewodowe systemy łączności.

Najczęściej wykorzystywane częstotliwości radiowe SRDA (system radiowego dostępu abonenckiego)

Najczęściej wykorzystywane częstotliwości radiowe SRDA (system radiowego dostępu abonenckiego)

W Polsce systemy radiowego dostępu abonenckiego rozpowszechniły się na dwóch pasmach. Pierwsze to pasmo o szerokości 80 MHz, działające na częstotliwości 2,4 GHz. Drugim rozwiązaniem, które zdobywa sobie coraz większą popularność, jest LMDS (Local Multipoint Distribution System). Pasmo o częstotliwości 2,4 GHz jest wykorzystywane głównie do tworzenia bezprzewodowych sieci wewnętrznych (patrz ramka "Standardy sieci bezprzewodowych"). Popularność rozwiązań do budowy bezprzewodowych sieci LAN rośnie nieprzerwanie od około dwóch lat. Przede wszystkim kupują je firmy, które często zmieniają siedziby. Interesują się nimi także przedsiębiorstwa i instytucje mieszczące się w zabytkowych budynkach, gdzie trudno przeprowadzać okablowanie. Urządzenia zapewniające transmisję danych bez stosowania kabli ciągle tanieją i już teraz ich zamontowanie kosztuje mniej niż zakładanie klasycznej sieci. W Polsce działają WLAN (Wireless LAN), które pracują w obu standardach FHSS albo DSSS. Urządzenia FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) nie zajmują jednej częstotliwości, ale pracują skokowo na zmiennej częstotliwości nośnej (pasmo 2,4 GHz zawiera 83 kanały o szerokości 1 MHz każdy). Rozwiązania FHSS mogą nadawać na kilkunastu kanałach, a czas nadawania na każdym z nich mieści się w granicach 100-200 ms. W takim przypadku nie ma obawy, że sieć będzie zakłócała sygnały transmitowane np. przez urządzenia wojskowe. Ponadto dwie sieci o standardzie FHSS mogą być umieszczone w jednym pomieszczeniu. Co prawda, będą wtedy wolniej pracowały, jednak transmisja danych nie zostanie przerwana. Technologia nadawcza DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) wykorzystuje nadmiarowe kodowanie danych. Poszczególne bity są kodowane według zadanego klucza, a następnie wysyłane jednocześnie na różnych kanałach w określonym paśmie częstotliwości. Jeżeli warunki łączności są dobre, istnieje możliwość uzyskania lepszej niż w wypadku FHSS szybkości transmisji (maksimum 11 Mb/s). Jednakże szerokie pasmo zajęte przez transmisję oznacza trudności, gdy trzeba użyć więcej niż jednego punktu dostępowego.

LMDS, czyli nowinki na rynku

Najnowszym systemem bezprzewodowego dostępu do Internetu jest LMDS. System wykorzystuje transmisję radiową w paśmie 26-28 GHz w obrębie niewielkich komórek o średnicy 4 do 7 kilometrów. Dzięki bardzo dużej szerokości pasma (1300 MHz) maksymalna przepływność w warunkach laboratoryjnych wynosi 500 Mb/s. Oczywiście taki transfer nie jest możliwy w warunkach rzeczywistych, w których przesyłanie danych odbywa się z szybkością od 64 kb/s do 2 Mb/s. System składa się ze stacji bazowej i komunikujących się z nią na danym obszarze niewielkich stacji odbiorczych. Małe rozmiary stacji odbiorczej, a szczególnie małe rozmiary anteny odbiorczej sprzyjają łatwej instalacji na dachach lub elewacjach budynków. Jej połączenie z terminalami użytkowników może nastąpić na przykład za pomocą istniejącego okablowania strukturalnego.

Schemat działania systemu LMDS

Schemat działania systemu LMDS

Stacja abonencka wyposażona jest, oprócz anteny, w modulator sygnału radiowego, urządzenia kontrolujące dystrybucję sygnału wewnątrz budynku, a także inne urządzenia sieciowe jak switche, routery, firewalle. Klienci korzystający z tego dostępu otrzymują aktywne gniazdo RJ-45 działające w technologii Ethernet 10Base-T. Umożliwia to bezpośrednie podłączenie pojedynczego komputera lub sieci lokalnej bez dodatkowych urządzeń transmisyjnych (np. modemów). Wystarczy zwykły kabel sieciowy, którym łączy się adapter sieciowy 10BaseT w serwerze, routerze lub koncentratorze.

Być może, sieć LMDS skutecznie rozwiąże problem "ostatniej mili" i umożliwi gospodarstwom domowym szerokopasmowe połączenie z Internetem. Dzięki doskonałej charakterystyce tego typu łącza możliwe będzie prowadzenie wideokonferencji i gier interakcyjnych, udostępnianie filmów wideo oraz używanie wielu innych aplikacji wykorzystujących szybką transmisję danych. Podstawową zaletą LMDS jest możliwość szybkiego i stosunkowo taniego wdrożenia. Nowe firmy, niedysponujące siecią przewodową lub światłowodową, mogą w krótkim czasie zbudować zaawansowaną sieć radiową. System LMDS jest również atrakcyjny dla dotychczasowych operatorów, którzy chcą zwiększyć możliwości lub zasięg istniejących sieci. Na przykład dostawcy usług opartych na cyfrowych liniach abonenckich, które chcą szeroko udostępniać, mogą skorzystać z sieci LMDS, aby uzupełnić pokrycie obsługiwanego obszaru.

Większa wydajność systemu LMDS jest możliwa dzięki temu, że działa on w szerokim, uprzednio niewykorzystywanym zakresie fal radiowych. W Stanach Zjednoczonych Federal Communications Commission oddała na potrzeby LMDS pasmo o szerokości 1,3 GHz w zakresie fal milimetrowych (częstotliwość około 28 GHz). W innych państwach, zależnie od lokalnych przepisów licencyjnych, systemy komunikacji szerokopasmowej mogą działać w różnych fragmentach zakresu od 2 do 42 GHz. W Kanadzie, gdzie łączność jest intensywnie rozwijana na całym terytorium, zarezerwowano pasmo o szerokości 3 GHz dla sieci nazywanych tam lokalnym systemem łączności wielopunktowej. Przesyłanie sygnałów cyfrowych o wymaganym stopniu złożoności w paśmie 28 GHz stało się opłacalne dzięki niedawnemu obniżeniu kosztów i udoskonaleniu technologii cyfrowych procesorów sygnałowych, zaawansowanych systemów modulacji i układów scalonych opartych na arsenku galu, które w tak wysokich częstotliwościach działają znacznie lepiej niż układy krzemowe.

Radiowy dostęp do Internetu w technologii LMDS

Radiowy dostęp do Internetu w technologii LMDS

W systemie LMDS obsługiwany obszar pokryty jest komórkami, których promień waha się od 4 do 7 kilometrów. W odróżnieniu od telefonii ruchomej, której użytkownik może przemieszczać się między komórkami, położenie urządzenia abonenta LMDS jest ustalone w obrębie danej komórki. Z reguły umieszcza się anteny na dachach, aby zapewnić bezpośrednią widoczność anteny bazowej. Rozmiar komórki sieci LMDS jest ograniczony tzw. tłumieniem opadowym, wprowadzanym przez deszcz i parę wodną. Powoduje to zniekształcenia sygnału wynikające z rozpraszania i absorpcji fal milimetrowych na kroplach wody. Również mury, wzniesienia, a nawet liściaste kępy drzew powodują odbicia oraz zniekształcenia sygnału i sprawiają, że w zasięgu pojedynczego nadajnika występują znaczne obszary cienia. Operatorzy proponują zainstalowanie w komórce kilku nadajników, co zwiększyłoby stopień jej pokrycia. Jednak większość zdecyduje się na jeden nadajnik w obrębie komórki, zainstalowany w miejscu pozwalającym obsłużyć jak największą liczbę klientów. Nie bez znaczenia dla klientów, którzy często zmieniają lokalizację firm, jest możliwość przeniesienia przekaźnika w inne miejsce, zgodnie z potrzebami ekonomicznymi - rzecz niewykonalna w przypadku kabli telefonicznych i telewizyjnych lub sieci światłowodowych.


Zobacz również