Беспроводная мультисервисная cеть связи для сельской местности Материалы к докладу

Исполнители проекта «Институт проблем информатики» РАН разработка алгоритмов обработки информации в оборудовании связи ООО «ЭЛС - инжиниринг»программное обеспечение, интеграция разработок в комплексные решения ФГУП ГСПИ РТВорганизация работ по сертификации, частотному присвоению, инсталляции оборудования и строительству объектов ЗАО "Сетевые технологии"разработка и производство радио- и мультиплексного оборудования 2

Постановка задачи Разработка и внедрение технологии для обеспечения базовым пакетом мультисервисных услуг (телефония, доступ к IP сетям со скоростью от 128 кбит/с, видео) по минимальной стоимости районов страны, покрытие которых нерентабельно для существующих технологий и не планируется в настоящее время. Рынок: 2.5 млн. человек на территории более чем 1000 районных центров, проживающих на удалении от 10 до 50 км от районных центров (~30% территории страны). Планируемая степень проникновения на первом этапе 6..10% домовладений. 3

Плотность сельского населения РФ 4

Статистика по районным центрам РФ РайонКоличество райцентров Площадь района тяготения, тыс. кв. км. Среднее расстояние между райцентрами, км Средняя величина райцентров, тыс. чел. Северо-Западный13312,511214,4 Центральный2711,84214,3 Волго-Вятский1401,94412,5 Центрально- Черноземный 1031,64014,1 Поволжский2412,85316,5 Северо-Кавказский1682,14616,0 Уральский1604,36620,7 Западно-Сибирский18413,211517,1 Восточно-Сибирский13430,717513,2 Дальневосточный13540,621512,6 Калининградская обл.131,2359,2 Выделены районы с предельно низкой плотностью населения (35% по площади и населению) 5

Карта районов Воронежской области Протяженность север-юг км запад-восток 352 км 6

Рентабельность систем мультисервисной связи Тип системы (Broadband Forum 2009) Граница рентабельности (аб/км2) 3G3G800 WiMAX300 LTE140 Двусторонний спутниковый доступ 0 Требуемая0.05 ТехнологияСтоимость подключения, руб. Стоимость трафика, Руб / Гб Двусторонний спутниковый доступ руб/Гб Односторонний спутниковый доступ руб/Гб МТС50680 руб/Гб Скайлинк руб/Гб ADSL Воронеж046 руб/Гб 7

Способы снижения границы рентабельности Получение максимальной дальности не менее 50 км для полного покрытия территории района с одной точки в районном центре в условиях дефицита спектра. Методы решения: - максимально снизить несущую частоту; - применить модуляцию с высокой спектральной эффективностью и адаптацией к потерям трассы и уровню помех раздельно для линии «вниз» и «вверх»; - сочетание технологий точка-точка и точка-многоточка; - учет асимметричности IP трафика (~ 8:1), использование дополнительно всех доступных в зоне связи каналов для линии «вниз» (динамически свободную емкость передатчиков DVB-T, односторонний спутниковый доступ). При расчете зоны покрытия и емкости используется модель 3-х секторной БС с полосой частот 1.5 МГц, 60 АС/сектор и следующими параметрами: 8 Параметры оборудованияБазовоеАбонентское Мощность, Вт602 Высота подвеса, м7010 Усиление антенны, дБ96 Средняя скорость, Кбит/с

Частотное обеспечение - разрешенные диапазоны 9 Диапазон, МГц Потенциально доступная полоса частот, МГц Ограничения кБит/с, 25 Вт Вт, сетка 100 кГц Вт Мбит/с, 10 Вт, 40 град Точка – точка: диапазоны 160 и 450 МГц Точка - многоточка 344 и 70 МГц (для удаленных абонентов) Совместная работа с регулирующими органами по изучению ограничений, особенностей регионов и разработка «Правил применения» оборудования поможет уменьшить стоимость разработки и производства оборудования либо увеличить зону покрытия.

Технология C-OFDM Радиомодем использует современное и высокоэффективное кодированное ортогональное частотное разделение каналов (C-OFDM - Coded Orthogonal Frequency-Division Multiplexing). Эта цифровая технология обеспечивает очень хорошую возможность регулирования скорости передачи данных в соответствии с характеристиками канала, что приводит к оптимальному использованию диапазона частот, высокой плотности информационного потока и надежной передаче. Достигается высокая спектральная эффективность вплоть до 8 бит/с/Гц. Это обеспечивает наиболее эффективное использование частот. Широкий диапазон несущих частот от 70 МГц до 500 MГц. C-OFDM Тип модуляции модуляция со многими несущими C-OFDM: от QAM-4 до QAM-1024 до 108 поднесущих Адаптация приемника Адаптивный входной фильтр Адаптивный многоступенчатый корректор Надежная оценка канала, включая плоские и селективные замирания Кодирование и декодирование кодирование: структура сигнального кода с 4х-мерным решетчатым кодом и треллис шейпингом по Форни декодирование: по максимуму правдоподобия по алгоритму Витерби Опционально: коррекция ошибок кодом Рида-Соломона с перемежением Обнаружение ошибок: алгоритм CRC 10

50 км Потери согласно системному протоколу

Технические данные модема Диапазон прямой видимости (LOS) 50 км см.таблицу, например, 50км при 128 Кбит/с/25 кГц Таблица ширины полосы, кГц 25, 50, 100 (стандарт) 6.25, 12.5, 200, 400, 500, 465, 930, 1860 (опция) Скорость передачи данных до 169 Кбит/с при разносе каналов 25 кГц до 338 Кбит/с при разносе каналов 50 кГц до 677 Кбит/с при разносе каналов 100 кГц см. таблицу C-OFDM Максимальная скорость передачи данных зависит от ширины полосы пропускания, антенны, расстояния Потери на протокол < 8% Таблица скорости передачи данных COFDM-модема в Кбит/с 12

Схема построения сети связи. Часть I 13

Схема построения сети связи. Часть II 14

Место технологии в линейке существующих стандартов связи European Standard (Telecommunications series). Digital Video Broadcasting (DVB): 1 EN V1.1.1 ( ) Interaction channel through the Global System for Mobile communications (GSM). 2 ETSI EN V1.1.1 ( ) Interaction channel for Digital Terrestrial Television (RCT) incorporating Multiple Access OFDM. 3 ETSI EN V1.5.1 ( ) Interaction channel for satellite distribution systems. 4 ETSI EN V1.2.1 ( ) Interaction channel for Local Multi-point Distribution Systems (LMDS). 5 ETSI EN V1.1.1 ( ) Interaction channel through the Digital Enhanced Cordless Telecommunications (DECT). 6 ETSI ETS ed.1 ( ) Interaction channel through Public Switched Telecommunications Network (PSTN)/ Integrated Services Digital Networks (ISDN). 7 ETSI TR V1.4.1 ( ) Interaction channel for Satellite Distribution Systems. 15

Вопросы, уточняемые в начальной фазе проекта -плотность распределения абонентов в районе по дальности, потребности в услугах -реальная помеховая обстановка, доступность частот -схема сопряжения с подсистемой DVB-T, наличие режима VBR, диапазоны частот, возможность использования единой абонентской антенны и фидера, характеристики абонентской приставки -необходимость получения сертификата -стоимость IP трафика в точке подключения к оператору 16

Состав разрабатываемого оборудования РРС диапазона 400/160 МГц до 8 Мбит/с Оборудование точка - многоточка 70/344 МГц 3.5 Мбит/с на сектор: - Базовое: базовая радиостанция с комплектом антенн, мультиплексором доступа. - Абонентское: абонентская радиостанция с антенной, абонентские мультиплексоры (квартирный, офисный на 8 абонентов) Система технологического управления и условного доступа 17

Предоставляемые услуги и виды связи IP трафик 14 Гбайт/месяц Скорость от АС 150 Кбит/с. Телефония 64 кбит/с Среднескоростная видеосвязь Интерактивное телевидение Телеметрия, ОПС, банковские услуги Видеонаблюдение Телемедицина 18

План-график проекта 19

Финансовые оценки Оборудование РРЛ диапазона 160МГц8 Оборудование РРЛ диапазона 400 МГц9 Оборудование точка - многоточка базовое29 Оборудование точка - многоточка абонентское (2 вар.)17 Всего (из них в 2010 году)63 (12) 20 РРС 8 Мбит/с Базовая радиостанция 70, 300 МГц с комплектом антенн67-90 Базовый мультиплексор доступа Абонентская радиостанция 70, 300 МГц с антенной6-9 Абонентский мультиплексор квартирный Абонентский мультиплексор офисный (на 8 абонентов)11-18 Оценка стоимости оборудования при серийном производстве (тыс. руб.) Оценка стоимости разработки изделий и производства опытных образцов, млн. руб.

Опыт работ по тематике проекта Разработка и производство линейки оборудования: коммутаторы, шлюзы, IP АТС, базовые и абонентские радиостанции цифровой транкинговой связи диапазонов 300 и 400 МГц, широкополосного радиодоступа. Развертывание сетей связи, в том числе: сеть подвижной связи МО РФ, сеть подвижной радиотелефонной связи MPT-1327 в филиалах ОАО «Центртелеком». Разработка правил применения оборудования: «ПРАВИЛА применения абонентских радиостанций сетей подвижной радиосвязи протокола Цитран» приказ Минкомсвязи 102 от «ПРАВИЛА применения базовых станций и ретрансляторов сетей подвижной радиосвязи. Часть II. Правила применения оборудования подсистем базовых станций сетей подвижной радиосвязи протокола Цитран» приказ Минкомсвязи 4 от Разработка цифрового радиоудлинителя для закрытых трасс с высокой спектральной эффективностью в диапазонах МГц. 21

Радиомодем DTLE Блок-схема изделия Плата ЦОС TC5000 Радиоблок TC

Серийно выпускаемое оборудование подвижной связи 23

Соответствие критериям Инновационность и соответствие мировому уровню: Достижение спектральной эффективности 6.5 бит/Гц на закрытых трассах большой дальности в отличие от используемых 4.5 Бит/Гц в существующих системах для закрытых трасс и 5 Бит/Гц для слабо закрытых трасс. Модернизация телекоммуникаций: Обеспечения широкополосного доступа большой дальности с низкой себестоимостью. Импортозамещение: Доля стоимости компонентов импортного происхождения (только элементная база) составляет % против 100% при импорте оборудования. Все необходимые технологии производства, персонал для производства и поддержки пользователей имеются в РФ. Есть перспективы экспорта в страны с низкой плотностью населения. Социальная отдача: обеспечение современных услуг связи и повышение качества жизни для территории с населением порядка 2.5 млн. человек. Мультипликативный эффект: повышение эффективности и конкурентоспособности предприятий и хозяйств, расположенных на обслуживаемой территории. Национальная безопасность: Использование части емкости системы для передачи телеметрической информации (охранно-пожарная сигнализация, технологический мониторинг и управление объектами инфраструктуры, видеонаблюдение) позволяет повысить уровень безопасности. Гарантии отсутствия недекларированных возможностей. 24