Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова Кафедра динамики электронных систем Докладчик Кирнос Василий Павлович Научный руководитель Дубов М.А. РАЗРАБОТКА АБОНЕНТСКОГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ ШИРОКОПОЛОСНОГО ДОСТУПА В ИНТЕРНЕТ НА ОСНОВЕ КОГНИТИВНОГО РАДИО

Беспроводные сети стандарта IEEE Частота2,4 ГГц 2,4 и 5 ГГц МГц Максималь ная скорость 54 Мбит/с 600 Мбит/с23 Мбит/с Ширина канала 20 МГц МГц6-24 МГц Дальность м м км

Структура физического уровня 3

Когнитивное радио Радиосистема, использующая технологии радиосвязи с адаптивными параметрами основанными на технологии OFDMA. Предусматривает использование свободных полос радиочастотного спектра 4

Когнитивное радио – интеллектуальная система Сканирование радиочастотного спектра ( МГц) Анализ параметров радиоканала Адаптация параметров в зависимости от состояния среды Контроль излучаемой мощности 5

Радиочастотный спектр Предлагается использовать диапазон частот МГц 6 КВ связь 50 МГц850 МГц GSM 3G f, МГц 1800/1900 МГц LTE 4G Радиочастотный спектр ТВ диапазон 6

Актуальность Появление свободного частотного пространства в телевизионном диапазоне Необходимость доступности сети интернет в самых отдаленных участках страны Необходимость национального стандарта высокоскоростной беспроводной сети связи 7

Заинтересованность Эксзам. главы Минкомсвязи Наум Мардер: Мы приветствуем разработку российского стандарта когнитивного радио… 11 августа 2011 г. 8 ГКРЧ на своём заседании 16 марта сочла перспективным внедрение в России когнитивных систем широкополосного беспроводного доступа (когнитивного радио) на полосе МГц. 16 марта 2012 г.

Существующие аналоги 9 CogRadio USRP B100 BEE2

Структурная схема прототипа 10 Радиомодуль ПЛИС SPARTAN-6 Контроллер AT91SAM9645 (Linux) АЦП ЦАП Радиомодуль

Структурная схема готового изделия 11 Радиомодуль Сигнальный процессор Контроллер (Linux) АЦП ЦАП Радиомодуль Абонентское устройство Радиомодуль ПЛИС Контроллер (Linux) АЦП ЦАП Радиомодуль Базовая станция Графический процессор

Что мы предлагаем? 12 Базовая станцияАбонентское устройство Коммутатор 1 Администрация Школа Больница Село Оператор связи Коммутатор 2

Научно-технический задел Существует уже разработанный прототип станции совместно с Ярославским радиозаводом Разработаны собственные алгоритмы по оценке параметров радиоканала 13

Команда 14 Научный руководитель Дубов М.А. Программисты-разработчики: Юдкин Станислав (физический уровень, ПЛИС) Кирнос Василий (канальный уровень, контроллер) Схемотехник Власов Александр

Этапы реализации проекта 1-2 этап Модернизация аппаратной составляющей прототипа 7 мес р 15 Модернизация программной составляющей на физическом и канальном уровнях 8 мес р

Этапы реализации проекта 3-4 этап Создание карты электромагнитной совместимости, отладка оборудования 7 мес р 16 Защита интеллектуальной собственности (патент, свидельтство) Поиск инвесторов, внедрение в производство

Заключение Предлагаем: Абонентское устройство для широкополосного доступа в интернет Прототип базового устройства Потребители: Радиозаводы РФ Операторы связи Госструктуры РФ Почему купят? Национальный стандарт когнитивного радио Отечественное оборудование Может быть использован в средствах связи специального назначения 17

Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова Кафедра динамики электронных систем Докладчик Кирнос Василий Павлович Научный руководитель Дубов М.А. РАЗРАБОТКА АБОНЕНТСКОГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ ШИРОКОПОЛОСНОГО ДОСТУПА В ИНТЕРНЕТ НА ОСНОВЕ КОГНИТИВНОГО РАДИО

3G в Ярославской области 18

4G в Костроме 19

Сравнительные характеристики беспроводных сетей. 20

Сравнительные характеристики беспроводных сетей. 21

Использование ТВ диапазона частот Достоинства Большой радиус действия (порядка 50 км) Слабая загруженность спектра Переход на цифровое ТВ – освобождение большого частотного ресурса Недостатки Габариты антенны Высокая мощность излучения абонентского устройства 22

Фрактальная антенна. 24

Радиочастотный спектр. 25 Число вышек Теоретически, всего лишь 307 таких базовых станций должно хватить на то, чтобы покрыть всю территорию США, но на практике их понадобится намного больше. Так же надо отдавать себе отчет в том, что 22Мбит/сек это максимально достижимая скорость передачи и тоже теоретическая. Источник: arstechnica.com

Стандарты ITU-R M.2117 IEEE полностью основан на принципах КР 26

Примерный частотный ресурс и скорости передачи Свободно на данный момент порядка 100 МГц Количество каналов = 100МГц/8МГц=12 каналов 1 канал = 8 передатчиков (OFDM) = 56 Мбит/c Аналоговое ТВ : 20 каналов * 8МГц = 160 МГц Учёт защитного интервала для ТВ каналов = 80 МГц Порядка 350 МГц свободного частотного ресурса 27

28