Wi-MAX технологиясы

 

2.7 BreezeMAX базалық стансасы

BreezeMAX жүйесінде (2.4-сурет) секторлы антенналар қолданылды. Секторлар саны ауысып тұруы мүмкін. Әр ішкі модулдегі Ethernet 10/100 Base TX интерфейсі.

BreezeMAX™ платформасы тұрғын және жұмыс секторларындағы қолданушыларға операторлардың тиімді қызмет етуін қамтамасыз ететін соңғы қолданушы құрылғының бірнеше нұсқасын ұсынды.

 

2.4-сурет - Wi-MAX базалық стансасының сұлбасы

 

BreezeMAX™ абоненттік құрылғы қызмет көрсетудің үлкен санына бойынша тиімді платформамен қызмет ететін және сенімділігі жоғары интеграцияның жоғары деңгейінде өңделуге негізделген (2.5 -сурет).

BreezeMAX™ жүйесі өзінің абоненттерін тарату жылдамдығы 3,5 МГц каналдары бойынша 12,7 Мбит/с дейін жоғары жылдамдықты рұқсатпен қамтамасыз етеді.

BreezeMAX™ абонентік қүрылғы келесі негізі қосымшаларды қолдайды:

• плюс дауыстарын кең жолақты мәліметтері;
• үй желілерін ұйымдастыру;
• ыстық нүктелдерге арналаған көліктік байланыстар.

BreezeMAX™ абоненттік құрылғысы ішкі және сыртқы модульдерден тұрады.

 

2.5-сурет – Wi-MAX абоненттік стансаның типтік сұлбасы

 

Сыртқы модулі жоғары күшейткіші бар интегралданған жазық  және барлық активті құрақшылардан  тұрады. Ішкі модулі сыртқымен 5 деңгей Ethernet кәбілі арқылы қосылады. Бұл кәбіл арқылы Ethernet мәліметтері, ішкі модульден шеттелетін және басқарылатын күйлерді бақылау қорек көзі таралады.

Қарағанды қаласында  орнатылатын ішкі және сыртқы базалық  стансалары таңдалды. Сыртқы базалық  станса (2.6-сурет) көрсетілген.

2.6-сурет - Alvarion BMAX-CPE-ODU сыртқы базалық стансасы

 

Екі модульдан  тұрады Alvarion BMAX-CPE-ODU:

• Alvarion BMAX-CPE-ODU-PRO-L-SA-3.5 модулі модем, радио және іште орнатылған жоғарғы күшейткішті антеннадан тұрады.
• Alvarion BMAX-CPE-IDU-1D абоненттік құрылғысы BreezeMAX™ көпір мәліметтер функциясымен. Сымсыз және сымды құралдар арасында мәліметтерді жіберу және 512 MAC адрестерге дейін қатынас құрайтын көпір түрінде қолданылады. IEEE 802.3 Ethernet 10/100-Base (RJ 45) интерфейсі стандартты түрде абоненттік құрылғыға қосылады.

 

Ішкі базалық стансасы (2.7-сурет) көрсетілген.

 

2.7-сурет - Wi-Max BreezeMAX Si ішкі базалық стансасы

Wi-Max BreezeMAX Si

Компактті, портативті құрылғы, ДК қасына орнатуға болатын базалық станса. Plug and Playмен жұмыс істеу үшін құрылған, SIM карта арқылы активацияланады немесе CD орнатқанна кейін жұмыс істейді. CPE BreezeMAX Si алтыэлементті интеллетуалды 9dBi күшейткіш антеннаны қолдайды. Қолдайтын интерфейстер мен қызмет көрсетулер Base-T 10/100 IP мәліметтері үшін, 802.11b/g WiFi-дің ыстық нүктелері үшін, 1 немесе 2 порт RJ11 дауыс және резервті батарея үшін.

Қорытынды: жоғарыда айтылғаннан Alvarion компаниясының өнімі Ресейде орнатылғаны және сертификатталғаны анық, сонымен қатар IEEE 802.16 стандартында жұмыс істейтін өнімді шығарады. Alvarion фирмасынан ерекшелігі осы.

Қарағанды қаласына сымсыз байланыс ұйымының сұлбасын өндеу үшін Alvarion компаниясының өнімі қолданылады.

 

3 ЖОБАНЫҢ КЕҢ ЖОЛАҚТЫ СЫМСЫЗ ЖЕЛІСІН ЕСЕПТЕУ

3.1 Радиожелінің ӨЖЖ есептерінің қысқаша әдістері

Сымсыз желілерді ұйымдастыру кезінде және ӨЖЖ диапазонының жүйелерін ұйымдастыру үшін радиожелілерді есептеу керек. Мұндай есептеулер мәліметтер туралы білімді және мамандырылған білімді талап ететін шешімдер үшін дәстүрлі тапсыра болып келеді. Сонымен қатар құрылғы құрамының жуық бағасымен және жаңа абонентердің базалық стансалары қосулы мүмкіндіктерімен байланысты тапсырмалар толық есептеулерді қажет етпейді. Есептеу реті келесідей болады. Алынған конфигурациялармен құрылғы үшін (3.1) формула бойынша күшейту мәндері есептеледі және график бойынша ұзақтың мәні анықталады Z кедергіге тұрушының қосымшасы 5—15 дБ аралығында таңдалады. Ал қалған параметрлердің мәндерін тезникалық құдаттамалардан алған жөн.

 

3.1-сурет – Сымсыз құрылғылардың байланысының ұзақтығын анықтау

 

Y = Pтар + Gтар + Gқабл – Pкабл – Z,

(3.1)

 

Мұнда Y – трактының күшеюі, дБ;

 Р_тар – таратқыш қуаты;

 G_тар – тарататын жақта күшею;

 G_қабл – қабылданатын жақта кұшею;

 P_қабл – қабылдағыштың нақты сезімталдығы;

 Z – кедергіге қарсы тұру қоры.

Y=23 дБм + 23 + 19 – (-78) –  10 = 133 дБ.

Осы есептеу әдісінің артықшылығы оның қырапайымдылығында. Үлкен күшейту коэффициентті антенналарды қолдана отырып, күшейту мәнін біле отырып, график бойынша ұзақтық мәнін анықтауға болады. Егер трактінің күшеюі талап етілетін ұзақтықты қамтамассыз етуде жеткіліксіз болса, онда ұзындықты азайтып,үлкен күшейтулер бар антенналарды таңдай отырып оны да арттыруға болады. Егер бұл жеткіліксіз болса, онда қосымша күштерді қолданған жөн.

Жоба бойынша желінің радиоқұрылғысы 3399,5 / 3499,5 МГц и 3403/ 3503 МГц жиілік диапазонында жұмыс жасай алады, оның ұзындығы толқын ұзындығына, яғни 8 см сәйкес келеді.Осындай толқындар аталған желілер мен антенналарды қосатын тура сызықтар бойымен таралады. Бірақ толқын энергиясының негізгі бөлігі келесі формула бойынша анықталатын радиусы бар Френель эллипсоидасы ие болатын кеңістіктің аудандарында визалану желілеріне сәйкес келеді.

,

(3.2)

Мұнда λ – толқын ұзындығы, метрмен алынады.

Фринель аймақтарының түсініктері Гюйгенс принципіне негізделген. Осы принцип негізінде екі трансерверлердің тура көрініс желілерінің айналасында келтірілген, концентрацияны орталарда жататын обьектілер сапаға оң түрде де теріс түрде де қарайды.

Тура трактіде таратушы мен қабылдауыш арасында жататын нүктені қарастырамыз. Мұнда таратушыға дейінгі қашықтық S-қа тең, ал нүктеден қабылдаушыға дейінгі қашықтық D-ға тең. Ал таратушы мен қабылдаушы арасының қашықтығы S + D тең.

 

3.2-сурет – Френель аймақтары

Осы нүтедегі Френель 1-ші зонасының радиусын есептейміз:

,

(3.3)

мұнда R, S және D - бір бірлікті өлшенеді,

 λ – тракт бойындағы толқын ұзындығы.

Осы жағдайда, біздің жоба бойынша екі трансивер арасындағы қашықтық 10 км-ге тең, ал тасымалдаушы жиілігі – 3,4 ГГц, толқын ұзындығы 0,08 м-ге тең. Трансиверлер арасында орналасқан Френельдің 1-ші аймағының радиусы келесі формула бойынша анықталады:

Егер радиусы 0,6-ға тең  ішкі ортаны орнату кез келген нүктенің екі трансиверлері арасында жүргізілсе кедергілер жекешеліктерімен шартталған сигналды сөнуін тоқтатуға болады. Осындай кедергілердің бірі жер болып келеді. Сәйкесінше, екі антенналардың биіктігі трактінің жанында бір де бір нүкте болмайтындай болуы керек, ал жерден қашықтыққа дейінгі қашықтық 0,6-дан төмен болатын еді.

Жер дөңгелек екенін ұмытпау  керек, сондықтан біркелкі жазықтықтың  өзінде де тура көріністі қамтамассыз  ету үшін, антенналарды жоғары көтеру керек.

Қабылдағыш кірісінде  пайдалы сигналдың қуаты тең  болу үшін немесе қабылдағыштың нақты сезімтал мәнінен асуы үшін радиожелілердің келесідей мәндерін қамтамасыз етуі керек. Егер осы шарт орындалмаса, онда байланыс болмайды.

Радиотехникадығы барлық есептеулер тәжірибеде децибелдерде алынад. Децибелге ауыстыру үшін санның ондық логарифмін алып оны 10-ға көбейту керек. Мысалы: 10⁶=60 дБ, 10^-3=30 дБ. Осы өлшем бірлікті қолдану артықшылығы бастапқы сандарды көбейту орнына мәндерді децибелдерде қосқанда да жеткілікті. Нөлдердің үлкен санын жазу қажет емес немесе дәреже көрсеткіштерін қолдану қажеттігі жоқ. Көбінесі жайғана дБ-дан басқа дБм, дБи өлшердерін кездестіруге болады. дБ-ден кейінгі әріптер децибелл алынатын қатынас бойынша алынатын өлшем бірлікті білдіреді. дБм — бұл милливатқа алынатын децибелл, бастапқы мәнді 1 мВт-қа бөліп, содан кейін мәнді дБ-да шығарады. Бұл өлшемділіктен айырылу үшін жасалады және айнымалылардың қандай өлшем білігіне байланысты екенін есте сақтау керек.

Пайдалы сигналдың қуатын анықтау үшін радиожелілердің энергетикалық  параметрлерін және қабылдағыштың  нақты сезімталдығын білу керек.

Қабылдау нүктесіндегі пайдалы сигналдың қуаты келесідей.

.

(3.4)

Бұд шама децибелде  келесідей болады.

Рқабл = Ртар + Gтар + Gқабл + 20lgλ - 20lg(4π) - 20lg(r) – Lқосм – Z.

(3.5)

Бұл шамаларда радиожелілердің  келесі параметрлері қолданылады:

P_тар — таратудың шығыс қуаты. Сымсыз желінің құрылғысының шығыс қуаты 8-ден 20 дБм-ге тең.

G_қабл және G_тар — қабылдаушы және таратушы антенналарының коэффициенттері. Қабылдаушы мен таратушы қандай антеннасы белгілесе де бәрі бірдей. Сымсыз желілердің типтік антенналарының коэффициенттері 2-ден 24 дБи-ге тең, яғни децибел изтропты антеннаның күшейту коэффициентіне қатынасы. Кейде өндірушілер қарастырылған параметрлерді хабарламай, изотропты-эквивалентті сәулелену қуатының мәні (ИЭСҚ) — (Equivalent Isotropic Radiated Power - EIRP). ИЭСҚ бұл мән таратушы антеннаның P_тарG_тар күшейткіш коэффициентіне таратушы қуатының өнімділігі немесе бұл шамалардың саласы децибелл түрінде болады.

λ — толқын ұзындығы. Біздің жобада ал 0,08 м-ге тең.

r — тарату ұзақтығы.

L_қосм — байланыс түйіндеріндегі әлсіз сигналдар мен қосақ, бірінғай жиын себептер мен шартталған қосымша шығындар. Қарастырылып жатқан радиожелерде L_қос = 10 дБ.

Z — ішкі кедергіге тұрақты кедергі қоры, оның шамасы радиожелі орнатылған аудандардағы электромагнитті орындармен анықталады, ол 5-тен 15 дБ-ға дейін беріледі. Коаксалды кәбілдер көмегімен радиоқұрылғыға қосылатын ішкі антенналарды қосу кезінде кәбілдер ұзындығын және сөну шамасын білу керек. Нәтижеленетін сөнулер L_қос шамасына қосылады.

Рқабл = 23 + 23 + 19 + 20 lg(0,08) – 20lg(4*3,14) – 20lg(10) – 10 – 10,
Рқабл = 23 + 23 + 19 – 21,94 – 21,98 – 20 – 10 – 10 = -18,92 дБ

Қабылдағыштың нақты  сезімталдығы P_min білдіреді. Бұл параметрдің шамасы сымсыз желілердің қабылдағыштарына -94-тен -67 дБи аралығында жатыр. Тарату жылдамдығы артқан сайын нақты сезімталдық нашарлайды (P_min сандық мәні өседі) [14, 24].

Антенналар биіктігін  есептеу керек. Антеннаның жалғыз биіктігінде  жердің сфера тәріздес екенін және Френель элипсоидасының өлшемдерін есептей отырып, қарапайым формуланы қолданамыз. Антеннаның биіктігі метрде келесіде болады:

,

(3.6)

Мұнда r — километрдегі антенналардың ара қашықтығы. Бір антенна жердің деңгейінде орналаса, формуладағы 8,24 –ке тең болатын коэффициенті 4,12-ге алмастыруға болады.

Ридиожелілердің энергетикалық  параметрлерін есептейік. Пайдалы  сигналдың қуаты қабыдағыш кірісінде қабылдағыштың нақты сезімталдығының мәнінен аз болады.

Рқабл ≥ Рмин

Формула бойынша (3.5) кіріс қабылдағышына пайдалы сигналдың қуатының мәнін есептедік. Есептеу нәтижесі бойынша ол -18,92 дБ-тең, яғни жоғарыдағы шартр орындалады.

-18,92 дБ ≥  -78 дБ

 

3.2 Абоненттік жүктемені есептеу

Желіні жобалаудың алдында  желінің бастапқы конфигурациясы мен даму жоспарын анықтай алатын жүйенің қиындығы мен тиімділігі арасындағы қатынастың оптималды нұсқасын табу қажеттілігі туады.

Тиімділігі құрылғыға  минималды шығындар бар жүйенің  барлық жұмысының талап етілетін сапасын қамтамасыз ету есебінде артады. Егер бұл жағдайды толықтырып қарастырсақ, онда жоспарлау тиімділіг толғымен қамту аймағының есебінен артады. Желі сыйымдылығы бойынша есептеулер желінің оптималдануы және таратулардың жоспарлануы артады.

Қең жолақты байланыс желілерін жобалау базалық стансаның есептеулері сияқты берілген жүктемені жобалаудан басталады. Жүктеменің дұрыс есебі жүйенің иілгіш, кез келген жағдайларға дайын қылады. Осы ақпарат желінің әрі қарай пайдалануына шартты түрде маңызды, ол базалық стансалардың өткізу қабілеттілігін арттырады, жүктемелерден құтқарады немесе жобалау нәтижелерінің қателіктерін түзейді.

Қазіргі уақытта қайтарым (блокқа түзу) ықтималдығы 5 -10% , ол ЦКП - ТОП аймақтарында 1%. Радиоканалдың қайтарым ықтималды бірнеше пайдасыз да болуы мүмкін, сондықтан көптеген фирмалар қатал шарттарды орнатады. Тәжірибеде шығын ықтималдығы жуық түрде 2% құрайды.

Қазіргі уақытта жүктемені  есептеу кезінде электрбайланыстың  халықаралық бірігу ұсынысында нормаланған  мәліметтерге бағытталады. Ұсыныстағы нормаланған нүктелер жылына 30 жүктемені қайтару ықтималдығымен қарастырылады.

Жоғалту ықтималдығының дұрыс табалдырығын жүктеме нақты тарифі бар абоненттермен құралған кезде жіленің эксплутациясының басталуынан кейін анықталды.