Вердуин Я. и др. Справочник по радиоконтролю

Подождите немного. Документ загружается.

- 439 -

Глава 5

Мультимедиа может быть одним из ряда средств связи, включая еще даже отсутствующие в

воображении и не разработанные средства, учитывая, что технология новых направлений быстро

приспосабливается к выполнению потребительских услуг. Так как мультимедийные средства все еще

находятся на этапе развития, согласованное определение данного термина пока отсутствует.

Видеотелефония для ЦСИС была первой службой, определенной МСЭ для переноса мультимедийной

информации, то есть звука, видеоизображений и данных. Целый ряд определений, относящихся к

протоколу, гарантирует совместимость для базовой сквозной связи. Эти же определения можно

использовать применительно к беспроводным или вещательным каналам. При быстром развитии

информационной технологии и технологии компрессии звука и видеоизображений становится

очевидным, что многие сети для беспроводной связи, включая ТСР/IР, вещательные и подвижные

сети, могут поддерживать мультимедийную связь на высоком уровне.

Как результат дерегулирования электросвязи во многих странах, новые операторы, новые

поставщики услуг, новые поставщики контента и возникающие независимые регламентарные

органы могут оказать сильное влияние на место мультимедийных услуг на рынке. Ожидают, что

такая ситуация, а также растущее влияние существующих информационных технологий потребуют

более гибких предложений от служб электросвязи. Например, подвижные сети третьего поколения

(IMT-2000 и последующие системы) потребуют разработки концепции новых услуг, например,

расширения возможностей мультимедийных услуг, подвижного доступа к Интернет, защиты

IMT-2000 и последующих систем.

5.2.1.1 Контроль мультимедиа

Контроль мультимедиа можно включить в обычную административную деятельность по

техническому контролю радиосвязи и телевидения. Такой контроль может включать прием,

декодирование, обработку, запись и окончательный анализ вещательных, фиксированных и

подвижных передач, переносящих мультимедийные данные. Такие же принципы контроля

применяются непосредственно к вещанию с помощью средств беспроводного кабельного

телевидения, спутниковых систем, а также других средств беспроводного распределения Интернет.

5.2.1.2 Описание системы контроля мультимедиа

Необходимо, чтобы система контроля мультимедиа базировалась на самых последних технологиях

обработки мультимедийных видео- и звуковых передач, включая MPEG-кодирование и

декодирование, TCP/IP и HTML/Web. На рис. 5-28 показана архитектура центра контроля

мультимедиа.

Система контроля мультимедиа должна обладать возможностями описывать мультимедийную сеть

посредством наблюдения за такими характеристиками системы, как:

– архитектура распределения данных в цепи клиент-сервер;

– функционирование Web-серверов (серверов транзакций Интернет и Интранет);

– сеть ТСР/IР;

– многоабонентская доставка сообщений (от точки к нескольким точкам);

– односторонняя передача (от точки к точке); и

– потоковая передача данных.

Необходимо, чтобы с помощью соответствующего аппаратного и программного обеспечения

система контроля мультимедиа имела возможность перехватывать и записывать информацию в

автоматическом режиме и в определенное время восстанавливать информацию для анализа.

- 440 -

Глава 5

5.2.1.3 Техническое описание контроля мультимедиа

Как видно из рис. 5-28, станция контроля мультимедиа должна включать:

– антенную решетку;

– РЧ распределение и коммутацию;

– РЧ подсистему:

– видео- и звуковые приемники/тюнеры для приема и демодуляции сигналов;

– видео- и радиокодек для декодирования (уровни MPEG);

– серверы видео/звукового применения для хранения видео/звуковых данных,

поступающих из РЧ сервера, и

– видео/звуковую относительную базу данных для интеграции данных.

ec-0528

Антенны системы

контроля

РЧ распределение

Система контроля

адиосвязи

РЧ подсистема

ТВ/звук

Приемник/тюнер

Кодирование/

декодирование

(MPEG)

Ввод метаданных,

включая временное

кодирование

Центр управления

Портативная

платформа

Удаленная

стан

ия

Коммутатор

Сеть ЛВС (IP)

Сервер прикладных программ,

включая

Видео/аудиосервер

SQL DB

Устройство

архивирования

Диск RAID

Подсистема видео/аудио и приложений

Рабочая

станция оператора

Рабочая

станция оператора

Маршру-

тизатор

Доступ к Интернет

РИСУНОК 5-28

Станция контроля мультимедиа

- 441 -

Глава 5

Информация относительной базы данных автоматически сохраняется с помощью мультимедийного

записывающего устройства. Все данные, переданные РЧ подсистемой, должны записываться с

индексированием в виде обычной временной ссылки на жестком диске.

Из рабочей станции, с помощью локальной сети Ethernet (обычно 100 Мбит/с), операторы должны

иметь возможность обращаться к базе данных и просматривать видео/звуковые документы,

сохраненные в видеосервере в реальном времени.

Доступные для контролирующего оператора функции должны обеспечивать выполнение

следующих операций:

– контроль: из всех доступных каналов должна быть выбрана группа звуковых и/или

видеоканалов, отображаемых в виде конфигурируемой структуры. Для оптимизации

трафика сети и ресурсов рабочих станций необходимо использовать высокие скорости

передачи данных.

– индексирование: выбирая канал из структуры, оператор может просматривать

видеосодержимое, хранящееся в соответствующем буфере, и извлекать последовательности

кадров, проиндексированные в ранее выбранных каталогах. Автоматически элементы

получают метку времени/даты и, при необходимости, оператор должен иметь возможность

выбранную последовательность озаглавить, описать и присвоить ей индекс. Эти входные

данные могут инициировать файлы в базе данных, связанные с одним или несколькими

миниатюрными изображениями (раскадровкой), созданными оператором.

– браузинг в Интранет: данная функция дополняет индексирование и дает оператору

возможность обращаться к каталогам или последовательностям данных. При этом

создаются последовательности, которые можно копировать на различные носители (такие

как CD-ROM или DVD-ROM) для хранения в виде обычных файлов или для последующей

передачи.

Сетевой коммутатор позволяет осуществлять управление подключаемым протоколом Ethernet IP в

режиме асинхронной передачи.

Когда станции контроля мультимедиа и контроля радиосвязи являются общими, мультимедийные

рабочие станции могут содержать программу интерфейса, позволяющую инициировать сеансы

радиоконтроля, связанные с национальными базами данных.

5.2.2 Спутниковый межсетевой протокол (IP)

5.2.2.1 Введение

Появляющиеся мультимедийные средства представляют собой цифровые телевизионные

спутниковые системы, работающие по межсетевому протоколу (IР). Для пользователя Интернет

могут успешно и безопасно передаваться большие объемы данных со скоростью до 40 Мбит/с с

помощью спутникового телевизионного ретранслятора и приемника/демодулятора, возможно с

подключением через кабельную сеть, не прибегая к использованию коммутируемой

инфраструктуры общего пользования. Для этих особых новых средств можно применять

новаторские решения в области контроля. На рис. 5-29 показан способ использования спутниковой

цифровой телевизионной сети для передачи потока данных по сети Интернет непосредственно

конечному пользователю.

Конечные пользователи через своих поставщиков услуг Интернет могут запросить

соответствующую информацию Интернет (IР-данные). Поставщик услуг Интернет пересылает

запрос конечного пользователя на нужный сайт Интернет. Через цифрового ТВ оператора (его

земную станцию и спутник) IР-данные пересылаются обратно к конечному пользователю Интернет.

Эти IР-данные принимаются на параболическую антенну.

Информация Интернет передается с помощью обычного протокола: цифровое телевизионное

вещание (DVВ) или Комитет по разработке перспективных стандартов в области ТВ систем (ATSC).

Основные концепции системы одинаковы для цифровых спутниковых, кабельных и наземных ТВ

передач, но при использовании различных методов модуляции для каждого режима. Задачей такой

рабочей станции управления является получение потока IР-данных от спутниковых ретрансляторов

для анализа, выбора и извлечения IР-трафика в реальном времени.

- 442 -

Глава 5

IP-поток

Поставщик

услуг

Станция

управления

Сервер

Пакетный

Основная сеть Интернет

Пользователь

Интернет

IP-поток

РИСУНОК 5-29

Спутниковая система Интернет

Данный поток IР-данных может содержать следующую информацию:

– электронную почту;

– новости;

– World Wide Web (HTML);

– голосовые IР-данные (VoIP);

– протокол передачи файлов (FTP) и

– другие форматы данных, такие как ключи шифрования, видеоконференции, данные о

конфигурации, счета и т. д.

5.2.2.2 Станция управления

Станция упрравления может включать следующие элементы:

– параболическую антенну и кабели;

– приемное устройство с демодуляторами;

– дистанционное управление для демодулятора приемного устройства;

– возможность детального анализа цифровых телевизионных передач и

– возможность выбора потока данных.

Количество параболических антенн может отличаться от количества ТВ демодуляторов,

предполагая, что одну антенну можно использовать двумя или несколькими демодуляторами.

Станция управления дает возможность осуществлять дистанционное управление всеми

демодуляторами. На рис. 5-30 представлен пример возможной системной архитектуры для станции

управления. В зависимости от количества информации, получаемой из сети Интернет и

подвергаемой контролю, могут использоваться одна или несколько автономных станций.

5.2.3 Системы цифрового вещания

Цифровые вещательные системы включают:

- 443 -

Глава 5

Звук

– Цифровое звуковое вещание (Наземная система DAB – Eureka 147)

– В полосе канала (ЧМ радиовещание)

– Спутниковое цифровое звуковое радиовещание (SDARS).

Видео

– Комитет по разработке перспективных стандартов в области телевизионных систем

(Северо-американская система ATSC; 8 частично подавленных боковых полос частот

(8VSB))

– Цифровое телевизионное вещание (ETSI; частотное уплотнение кодированных

ортогональных сигналов (COFDM))

– Доставка телевизионных программ с помощью головного узла в трактах передачи спутник-

дом и спутник-кабель

– Многоканальные многоточечные распределительные системы (MMDS)

– Другие наземные системы доставки ТВ сигналов.

атчики

Демодуляторы

DVB

Станции

управления

Станция программного

обеспечения спутника

Концентратор RS232

Ethernert 100 мбит/с

Станция автономного анализа

Сетевой

экран

Матрица коммутации

Дистанционное

управление

датчиком

РИСУНОК 5-30

Пример возможной архитектуры станции управления

5.2.3.1 Системы контроля цифрового вещания

Контроль цифровых систем можно рассматривать отдельно от контроля традиционных аналоговых

систем; такой контроль может понадобиться по одной или нескольким из следующих причин:

– помочь в установлении технических параметров до введения в действие национальной

цифровой системы вещания;

- 444 -

Глава 5

– оценить наиболее подходящую национальную цифровую систему вещания;

– эмпирически установить технические критерии совмещения и параметры частотных

присвоений, что обеспечит временное сосуществование традиционных аналоговых и новых

цифровых систем в переходный период от аналогового к цифровому вещанию;

– проверить техническое соответствие цифровых излучений с условиями полученного

разрешения:

– степень соответствия с маской цифрового излучения или требованиями к

нежелательным (побочным или внеполосным) сигналам (в частности к излучениям

энергии боковых полос в соседних каналах);

– разнос несущих;

– символьную скорость несущей;

– количество несущих (особенно для COFDM);

– решить вопрос о вредных помехах цифровым вещательным системам и от них, который

может включать измерение импульсной характеристики канала (CIR) с тем, чтобы

установить, являются ли трудности при приеме результатом неисправности приемного

устройства или условиями прохождения сигнала;

– оценить возможность применения сигналов опознавания станций и степень легкости, с

которой отдельные потоки данных и различные звуковые/видеоканалы можно разделить и

проанализировать;

– оценить зону покрытия или уровни сигналов цифровых вещательных передатчиков

относительно теоретического покрытия;

– определить наличие вредного явления многолучевости и пути его устранения;

– разработать эффективную автоматизированную процедуру цифровых измерений;

– определить эффективность синхронизированных сигналов цифровой сети и

– соответствующим образом измерить качество обслуживания, например, посредством

измерения взаимосвязи между коэффициентом ошибок по битам или уровнем сигнала и

качеством принимаемого изображения и звука.

Одной из основных проблем контроля цифровых вещательных сигналов является то, что эти

сигналы обычно имеют большое количество поднесущих, что затрудняет автоматический поиск и

синхронизацию по времени/частоте. Предлагается применять метод демодуляции с использованием

БПФ, основанный на ортогональности поднесущих. Применение технологии БПФ требует точных

знаний о скорости передачи символов, количестве поднесущих и положении поднесущей.

Тремя основными параметрами, подлежащими измерению, являются: количество поднесущих,

длительность символа (T

) (или обратная величина скорости символов), и величина защитного

временного интервала (T

). Скорость модуляции поднесущих равна 1/(T

+ T

). Разнос поднесущих

составляет 1/T

Литература

Рекомендация МСЭ-Т:

ПРИМЕЧАНИЕ. – В каждом случае следует использовать последнее издание Рекомендации.

Рекомендация МСЭ-Т F.700 – Структурная Рекомендация по мультимедийным услугам

- 445 -

Глава 5

5.3 Беспроводные системы и системы персональной радиосвязи

Стр.

5.3 Беспроводные системы и системы персональной радиосвязи .................................. 446

5.3.1 Описание сотовой системы радиосвязи ...................................................................... 446

5.3.1.1 Аналоговые стандарты.................................................................................................. 448

5.3.1.2 Цифровые стандарты..................................................................................................... 449

5.3.2 Описание систем персональной связи ......................................................................... 451

5.3.2.1 “Микросотовые” системы телефонной связи и передачи данных............................ 451

5.3.2.2 Локальные услуги многоточечного и мультимедийного распределения ................ 451

5.3.2.3 Бесшнуровая телефония................................................................................................ 452

5.3.3 Системы подвижной спутниковой службы (ПСС)..................................................... 452

5.3.4 Фиксированный беспроводный доступ ....................................................................... 453

5.3.5 Измерения....................................................................................................................... 453

5.3.5.1 Несущая частота ............................................................................................................ 454

5.3.5.2 Модуляция...................................................................................................................... 454

5.3.5.3 Измерения по распространению радиоволн и подвижные измерения

с использованием контурной карты............................................................................. 454

5.3.5.4 Дополнительные возможности цифровых сетей ........................................................ 454

5.3.5.5 Помехи ............................................................................................................................ 455

5.3.6 Возможности контроля ................................................................................................. 456

5.3.6.1 Минимальные возможности станции контроля.......................................................... 456

5.3.6.2 Возможности станции контроля, оснащенной современным оборудованием........ 456

5.3.6.3 Пример контроля сети беспроводных и персональных радиосистем ...................... 457

5.3.7 Опознавание ................................................................................................................... 458

5.3.7.1 Необходимая аппаратура .............................................................................................. 458

5.3.7.2 Опознавание абонента/пользователя ........................................................................... 458

5.3.7.3 Пеленгация и определение местоположения передатчика........................................ 459

- 446 -

Глава 5

5.3 Беспроводные системы и системы персональной радиосвязи

5.3.1 Описание сотовой системы радиосвязи

Сотовые системы радиосвязи обеспечивают доступ подвижных станций к коммутируемой

телефонной сети общего пользования (ТСОП). Имеется множество различных стандартов сотовых

систем радиосвязи, работающих в настоящее время в мире. Установка улучшенных систем будет

продолжаться по мере роста потребности в высоком качестве подвижной службы передачи речи и

данных. Новая технология в сочетании с использованием современных схем цифровой модуляции,

подобных схемам с расширением спектра, позволяет сотовым системам осуществлять обмен с

бóльшим числом подвижных телефонных станций, чем когда-либо прежде. Однако эти новые

системы создают дополнительную нагрузку для администраций электросвязи, ответственных за

контроль использования спектра и соблюдение регламентарных положений в этой области.

Обычные станции радиоконтроля испытывают трудности в обнаружении сотовых радиосистем и

контроле над ними. Чтобы идти в ногу с прогрессом в разработке сотовых радиосистем, на станциях

радиоконтроля необходимо устанавливать новую аппаратуру и использовать новые методы.

Сотовые системы радиосвязи имеют ряд существенных отличий от других сухопутных подвижных

радиотелефонных систем, среди них:

– увеличенная емкость трафика, позволяющая обслуживать большее число пользователей;

– улучшенное качество обслуживания в более обширных географических зонах;

– лучшее использование радиочастотного спектра.

Для любой подвижной телефонной системы основное ограничение состоит в наличии доступного

радиочастотного спектра. Работа всех сотовых систем радиосвязи основана на повторном

использовании частот (каналов) и управляемых переходах (hand-off) на другой тракт между

определенными географическими зонами, называемыми ячейками. Размер ячейки определяется

площадью географической зоны, покрываемой сигналом данного уровня, излучаемым

передатчиком базовой станции, работающей в этой ячейке. В процессе перехода на другой тракт

управление со стороны подвижной телефонной станции и ее радиообмен автоматически передаются

соседней ячейке при перемещении подвижной станции в новую географическую зону, покрываемую

передатчиком другой базовой станции, работающей обычно в другом РЧ канале (в случае

аналоговой модуляции и МДВР) и в том же РЧ канале (для МДКР). Связь между базовой и

подвижной станциями поддерживается на двух разных частотах, по одной на каждое направление

передачи; такой режим называется дуплексной работой с частотным разделением каналов.

Для аналоговых и МДВР систем имеющийся спектр частот делится на каналы, которые

распределяются различным ячейкам c типовой всенаправленной антенной для схем повторного

использования из 4, 7, 12, 19, 21 и 23 ячеек. Между ячейками с повторяющимися каналами

поддерживается минимальное расстояние, необходимое для ограничения в ячейке величины помехи

вследствие использования той же частоты. Этот тип помехи в общем канале, называемой помехой

по совмещенному каналу, оказывает значительное влияние на концепцию повторного ис-

пользования частоты. Для систем МДКР одна и та же частота может использоваться во всех

ячейках, что дает схему повторного использования частот с коэффициентом 1. Однако подвижная

станция с использованием МДКР может находиться в режиме мягкого перехода на другой тракт и

иметь связь одновременно с несколькими базовыми станциями; при этом получается эффективная

схема повторного использования частот с коэффициентом порядка 1,6.

В сотовых системах радиосвязи повторное использование частоты достигается путем разноса

каналов в пространственной области, временнóй области и/или кодовой области.

Пространственная область: передатчики, работающие на одних и тех же частотах, физически

разносятся на некоторое минимальное расстояние и/или для этой же цели используются

направленные антенны.

- 447 -

Глава 5

Временнáя область: несколько передатчиков подвижной связи работают на одной и той же частоте

в той же географической зоне, однако каждая передача происходит в другой интервал времени с

использованием режима под названием МДВР. Базовые станции могут вести передачи во всех

временных интервалах в пределах одного цикла и используют, как говорят, временное разделение

каналов (ВРК).

Кодовая область: несколько передатчиков подвижной связи работают на одной и той же частоте в

одно и то же время, но в каждой передаче применяются разные псевдослучайные кодовые

последовательности с использованием режима под названием МДКР. Базовые станции могут вести

передачи одновременно на всех кодах и используют, как говорят, кодовое разделение каналов

(КРК).

Основная сотовая система радиосвязи, показанная на рис. 5-31, состоит из мобильного телефона,

базовой станции ячейки и центра коммутации подвижной телефонной связи (MSC). Большинство

сотовых систем радиосвязи работают в диапазонах частот 450 и 900 МГц. Сотовые радиосистемы

подразделяются на две основные категории: аналоговые и цифровые. Другие типы беспроводных

или бесшнуровых, телефонов, которые могут работать в тех же полосах частот, что и сотовые

системы радиосвязи, рассматриваются в § 5.3.2.

ЦЕНТР КОММУТАЦИИ

ПОДВИЖНЫХ СЛУЖБ

(MSC)

ПОДВИЖНАЯ СТАНЦИЯ

БАЗОВАЯ СТАНЦИЯ ЯЧЕЙКИ

ПОДВИЖНАЯ СТАНЦИЯ

РИСУНОК 5-31

Архитектура сотовой сети

Дополнительную информацию о новых аналоговых и цифровых технологиях можно найти в

публикациях МСЭ [Handbook, 2001].

- 448 -

Глава 5

5.3.1.1 Аналоговые стандарты

В настоящее время в мире используются пять различных аналоговых систем сотовой телефонной

связи.

Эти системы и их основные характеристики перечисляются в табл. 5-7. Сигналы аналоговых систем

передаются в виде непрерывных функций формы модулирующей волны (речи или сигнализации).

Они непрерывны во времени. В аналоговых сотовых телефонных системах частота передаваемого

сигнала меняется в прямом соответствии с речью или данными сигнализации в процессе, известном

как частотная модуляция (ЧМ). При каждом телефонном разговоре в сотовой системе используется

своя пара частот – по одной частоте для каждого направления (прямого и обратного) к подвижной

станции и от нее. Восстановление аналогового сигнала требует применения отдельных приемников

и ЧМ демодуляторов для каждой частоты, используемой на базовой станции ячейки.

ТАБЛИЦА 5-7

Характеристики радиоинтерфейса аналоговых сотовых систем

Стандарт AMPS/

N-AMPS

TACS NMT-450 NMT-900 NAMTS

Метод доступа МДЧР МДЧР МДЧР МДЧР МДЧР

Полоса частот (МГц):

– От базовой станции к

подвижной

– От подвижной станции к

базовой

869–894

824–849

935–960

890–915

463–467,5

453–457,5

935–960

890–915

925–940

870–885

Дуплексный разнос (МГц) 45 45 10 45 55

Ширина полосы (кГц) 30/10 25 25 12,5 25

Звуковая модуляция ЧМ ЧМ ЧМ ЧМ ЧМ

Пиковая звуковая девиация

(кГц)

± 12 ± 9,5 ± 4,7 ± 4,7 ± 5

Максимальная э.и.м. (Вт)

– базовой станции

– подвижной станции

100

Пиковая девиация сигнала

управления (кГц)

± 8 ± 6,4 ± 3,5 ± 3,5 ± 4,5

Скорость передачи

сигнализации (кбит/с)

ЧМн 1,2 ЧМн 1,2

ВРК 5,28

БЧМн 1,2 Рек. МСЭ-Т

ЧМн 0,18

МДЧР: многостанционный доступ с частотным разделением каналов

БЧМн: быстрая частотная манипуляция

ЧМн: частотная манипуляция.