LTE-Advanced стремительно шагает по планете, став доминирующей технологией мобильной связи в Южной Корее, Японии и США. При этом десятки стран имеют относительно небольшой опыт использования 4G, а другие находятся в начальной стадии работы с технологией. В мире по-прежнему властвует 3G, отдав развивающиеся регионы на откуп устаревшей технологии 2G-связи.
Компания OpenSignal подготовила глобальный отчёт о состоянии мобильных сетей по всему миру. В основу исследования были положены такие показатели, как доступность 3G и 4G в девяносто пяти странах мира. Была проанализирована общая скорость передачи данных в сетях третьего и четвертого поколений. Затем исследователи из британской компании сравнили соотношение скорости и доступности технологий в этих странах. Последним пунктом исследования было количество времени подключения пользователей к Wi-Fi-сетям вместо использования мобильной передачи данных. Всего в рамках исследования, длившегося 84 дня, было рассмотрено 12,3 млрд. измерений, полученных от более 822,5 млн. пользователей по всему миру.
Наличие и доступность 3G и 4G
Большинство стран в мире на сегодняшний день обладают более-менее приличным подключением к мобильным сетям третьего и четвертого поколений, поэтому в основу исследования легла доля времени, которую пользователи имеют доступ к мобильным сетям.В большинстве стран этот показатель доступен населению с 75% вероятностью, а 23 государства, представленные в рейтинге, могут обеспечить абонентам 90% доступность 3G-связи или более высокой технологии. Безоговорочным лидером в рейтинге стала Южная Корея с 98,5%, существенно обогнав даже Японию. Примечательно, что Германия, считающаяся страной с высоким уровнем технологических достижений, в рейтинге оказалась гораздо ниже таких государств, как Афганистан и Конго.
Скорость сигнала
Как видно из графика, здесь безоговорочным лидером также стала Южная Корея. Такое достижение объясняется наибольшей по сравнению с остальными доступностью LTE — Adwanced соединений, которые могут обеспечивать гораздо более высокие скорости передачи данных. К примеру, Япония, обладающая высокой доступностью мобильных сетей, оказалась на восемь строчек ниже именно из-за меньшей оснащенности мобильными сетями «четвёртого» поколения. Та же картина наблюдается в США, где именно приверженность мобильных операторов к CDMA снижает средний показатель скорости передачи данных по мобильным сетям. В целом разброс в скоростях среди 95 стран рейтинга очень высок. К примеру, Южная Корея по этому показателю в 19 раз! обогнала Афганистан, замыкающий рейтинг.В целом, лишь в нескольких странах средняя скорость мобильного соединения была выше 30 Мбит/с. Девять стран превысили показатель в 20 Мбит. В целом средняя скорость мобильной передачи данных составила порядка 8,5 Мбит.
Примечательно, что в ходе исследования специалисты OpenSignal увидели определенную закономерность, с помощью которой страны можно разделить на подгруппы по уровню развертывания и скорости мобильных сетей.В первую группу с усреднённой общей скоростью менее 5 Мбит вошел ряд развивающихся стран Африки и Азии. В этих странах даже сети «третьего» поколения находятся еще в зачаточном состоянии. К следующей категории можно отнести страны, где мобильные сети достигают средней скорости от 5-10 Мбит. Сюда относятся страны Латинской Америки, Ближнего Востока и Восточной Европы. Как правило, в большинстве этих стран уже проводится коммерческая эксплуатация LTE-Advanced, однако до полномасштабного развёртывания ещё далеко. Большая часть исследуемых стран попала именно в эти две подгруппы, подтверждая тот факт, что в мире господствует 2G и 3G.
В группу с показателем скорости от 10 до 20 Мбит попали США, Канада, Китай и большинство стран Европы. В этих странах уже давно построена и эксплуатируется надёжная инфраструктура LTE. Достаточная развитость этих стран позволила им быстро достигнуть высокого уровня проникновения 3G.
К следующей подгруппе относятся страны со средней скоростью выше 20 Мбит. К ним относятся горстка высокоразвитых азиатских и европейских государств. Эти страны далеко опережают остальную часть мира, благодаря высокому распространению инфраструктуры LTE-Advanced. Сюда относятся: Сингапур, Япония, Литва, Норвегия, Швеция и Дания. Как правило, в этих странах внедрение передовых технологий связи осуществляется быстрее, что приводит к полному отмиранию технологий прошлого. Как в ряде случаев произошло с 2G-связью.
Влияние Wi-Fi на мобильную связь
Технологии беспроводной передачи данных по мере развития вступают во всё большую конкуренцию между собой. Главным соперником сотовых сетей становится Wi-Fi, который расширяет своё присутствие в крупных городах, чаще всего обеспечивая бесплатный доступ к интернету при достаточно высоких скоростях. При этом во многих странах именно Wi-Fi становится более востребованным, чем 3G или 4G. Все рекорды побили Нидерланды, где около трёх четвертей от общего числа подключений пришлись на Wi-Fi. В 46 исследуемых странах пользователи потратили более 50% времени подключения именно на Wi-Fi.Примечательно, что очень сложно определить какой-то общий критерий, который объяснял бы популярность Wi-Fi в той или иной стране. Тем более что в топ-20 государств, где пользователи отдают предпочтение именно этому виду беспроводного соединения попали такие разные страны, как Южная Корея, Ирак, Саудовская Аравия, Тринидад и Тобаго, и Доминиканская Республика. Ситуация с доступом к различного рода технологиям связи во всех этих странах разительно отличается друг от друга. Тем более трудно определить какую-то взаимосвязь, которая бы могла охарактеризовать популярность Wi-Fi у пользователей.
Wi-Fi играет громадную роль в секторе услуг мобильной передачи данных, но существуют сомнения, будет ли так продолжаться дальше. Тем паче, что приближение ещё более скоростных технологий не за горами, а связь «пятого» поколения через несколько лет может «заткнуть за пояс» LTE-Advanced. Как считают в OpenSignal, удержать популярность Wi-Fi на длительное время сможет сочетание цены и качества, то есть относительная дешевизна по сравнению с мобильным гигабайтом и высокая скорость передачи данных.
Исследования OpenSignal наглядно показывают, как велика разница в доступности технологий связи в различных географических точках планеты. Прослеживается чёткая взаимосвязь экономического развития государства и доступности технологий мобильной передачи данных. При этом некоторые страны компенсируют практически полное отсутствие высокоскоростных сотовых сетей наличием точек Wi-Fi. Отличным примером здесь может послужить скромная южноамериканская Гайана, где полное отсутствие даже 3G компенсируется наличием широкой сети точек доступа Wi-Fi. Вряд ли существующая сегодня тенденция изменится в ближайшем будущем. Скорее возможен еще больший отрыв в технологиях именно у тех стран, кто сейчас находится далеко впереди остальных. nag.ru
И вновь немного общеобразовательного материала. На этот раз речь пойдет о базовых станциях. Рассмотрим различные технические моменты по их размещению, конструкции и дальности действия, а также заглянем внутрь самого антенного блока.
Базовые станции. Общие сведения
Так выглядят антенны сотовой связи, установленные на крышах зданий. Эти антенны являются элементом базовой станции (БС), а конкретно – устройством для приема и передачи радиосигнала от одного абонента к другому, и далее через усилитель к контроллеру базовой станции и другим устройствам. Являясь наиболее заметной частью БС, они устанавливаются на антенных мачтах, крышах жилых и производственных зданий и даже дымовых трубах. Сегодня можно встретить и более экзотические варианты их установки, в России их уже устанавливают на столбах освещения, а в Египте их даже «маскируют» под пальмы.
Подключение базовой станции к сети оператора связи может производиться по радиорелейной связи, поэтому рядом с «прямоугольными» антеннами блоками БС можно увидеть радиорелейную тарелку:
С переходом на более современные стандарты четвертого и пятого поколения, для удовлетворения их требований подключать станции нужно будет исключительно по волоконной оптике. В современных конструкциях БС оптоволокно становится неотъемлемой средой передачи информации даже между узлами и блоками самой БС. К примеру, на рисунке ниже показано устройство современной базовой станции, где оптоволоконный кабель используется для передачи данных от RRU (выносные управляемые модули) антенны до самой базовой станции (показано оранжевой линией).
Оборудование базовой станции располагается в нежилых помещениях здания, либо устанавливается в специализированные контейнеры (закрепленные на стенах или столбах), ведь современное оборудования выполняется довольно компактно и может запросто поместиться в системный блок серверного компьютера. Часто радиомодуль устанавливают рядом с антенным блоком, это позволяет уменьшить потери и рассеивание передаваемой в антенну мощности. Так выглядят три установленных радиомодуля оборудования базовой станции Flexi Multiradio, закрепленные прямо на мачте:
Зона обслуживания базовых станций
Для начала следует отметить, что бывают различные типы базовых станций: макро, микро, пико и фемтосоты. Начнем с малого. И, если кратко, то фемтосота не является базовой станцией. Это, скорее, Access Point (точка доступа). Данное оборудование изначально ориентируется на домашнего или офисного пользователя и владельцем такого оборудования является частное или юр. лицо, не относящееся к оператору. Главное отличие такого оборудования заключается в том, что оно имеет полностью автоматическую конфигурацию, начиная от оценки радиопараметров и заканчивая подключением к сети оператора. Фемтосота имеет габариты домашнего роутера:
Пикосота – это БС малой мощности, принадлежащая оператору и использующая в качестве транспортной сети IP/Ethernet. Обычно устанавливается в местах возможной локальной концентрации пользователей. Устройство по размерам сравнимо с небольшим ноутбуком:
Микросота – это приближенный вариант реализации базовой станции в компактном виде, очень распространено в сетях операторов. От «большой» базовой станции ее отличает урезанная емкость поддерживаемых абонентом и меньшая излучающая мощность. Масса, как правило, до 50 кг и радиус радиопокрытия — до 5 км. Такое решение используется там, где не нужны высокие емкости и мощности сети, или нет возможности установить большую станцию:
И наконец, макросота – стандартная базовая станция, на базе которых строятся мобильные сети. Она характеризуется мощностями порядка 50 W и радиусом покрытия до 100 км (в пределе). Масса стойки может достигать 300 кг.
Зона покрытия каждой БС зависит от высоты подвеса антенной секции, от рельефа местности и количества препятствий на пути до абонента. При установке базовой станции далеко не всегда на первый план выносится радиус покрытия. По мере роста абонентской базы может не хватить максимальной пропускной способности БС, в этом случае на экране телефона появляется сообщение «сеть занята». Тогда оператор со временем на этой территории может сознательно уменьшить радиус действия базовой станции и установить несколько дополнительных станций в местах наибольшей нагрузки.
Когда нужно увеличить емкость сети и снизить нагрузку на отдельные базовые станции, тогда и приходят на помощь микросоты. В условиях мегаполиса зона радиопокрытия одной микросоты может составлять всего 500 метров.
В условиях города, как ни странно, встречаются такие места, где оператору нужно локально подключить участок с большим количеством трафика (районы станций метро, крупные центральные улицы и др.). В этом случае применяются маломощные микросоты и пикосоты, антенные блоки которых можно располагать на низких зданиях и на столбах уличного освещения. Когда возникает вопрос организации качественного радиопокрытия внутри закрытых зданий (торговые и бизнес центры, гипермаркеты и др.) тогда на помощь приходят пикосотовые базовые станции.
За пределами городов на первый план выходит дальность работы отдельных базовых станций, так установка каждой базовой станции в удалении от города становится все более дорогостоящим предприятием в связи с необходимостью построения линий электропередач, дорог и вышек в сложных климатических и технологических условиях. Для увеличения зоны покрытия желательно устанавливать БС на более высоких мачтах, использовать направленные секторные излучатели, и более низкие частоты, менее подверженные затуханию.
Так, например, в диапазоне 1800 МГц дальность действия БС не превышает 6-7 километров, а в случае использования 900–мегагерцового диапазона зона покрытия может достигать 32 километров, при прочих равных условиях.
Антенны базовых станций. Заглянем внутрь
В сотовой связи чаще всего используют секторные панельные антенны, которые имеют диаграмму направленности шириной в 120, 90, 60 и 30 градусов. Соответственно для организации связи во всех направлениях (от 0 до 360) может потребоваться 3 (ширина ДН 120 градусов) либо 6 (ширина ДН 60 градусов) антенных блоков. Пример организации равномерного покрытия во всех направлениях показан на рисунке ниже:
А ниже вид типовых диаграмм направленности в логарифмическом масштабе.
Большинство антенн базовых станций широкополосные, позволяющие работать в одном, двух или трех диапазонах частот. Начиная с сетей UMTS, в отличие от GSM, антенны базовых станций умеют изменять площадь радиопокрытия в зависимости от нагрузки на сеть. Один из самых эффективных методов управления излучаемой мощностью – это управление углом наклона антенны, таким способом изменяется площадь облучения диаграммы направленности.
Антенны могут иметь фиксированный угол наклона, либо имеют возможность дистанционной регулировки с помощью специального программного обеспечения, располагаемого в блоке управления БС, и встроенных фазовращателей. Существуют также решения, позволяющие изменять зону обслуживания, от общей системы управления сети передачи данных. Таким образом, можно регулировать зону обслуживания всего сектора базовой станции.
В антеннах базовых станций применяется как механическое управление диаграммой, так и электрическое. Механическое управление проще реализуется, но часто приводит к искажению формы диаграммы направленности из-за влияния конструктивных частей. Большинство антенн БС имеет систему электрической регулировки угла наклона.
Современный антенный блок представляет собой группу излучающих элементов антенной решетки. Расстояние между элементами решетки выбирается таким образом, чтобы получить наименьший уровень боковых лепестков диаграммы направленности. Наиболее часто встречаются длины панельных антенн от 0,7 до 2,6 метров (для многодиапазонных антенных панелей). Коэффициент усиления варьируется от 12 до 20 dBi.
На рисунке ниже (слева) представлена конструкция одной из наиболее распространенных (но уже устаревающих) антенных панелей.
Здесь излучатели антенной панели представляют собой полуволновые симметричные электрические вибраторы над проводящим экраном, расположенные под углом 45 градусов. Такая конструкция позволяет формировать диаграмму с шириной главного лепестка 65 или 90 градусов. В такой конструкции выпускаются двух- и даже трехдиапазонные антенные блоки (правда, довольно крупногабаритные). Например, трехдиапазонная антенная панель такой конструкции (900, 1800, 2100 МГц) отличается от однодиапазонной, примерно в два раза большим размером и массой, что, конечно же, затрудняет ее обслуживание.
Альтернативная технология изготовления таких антенн предполагает выполнение полосковых антенных излучателей (металлические пластины квадратной формы), на рисунке выше справа.
А вот еще один вариант, когда в качестве излучателя используются полуволновые щелевые магнитные вибраторы. Линия питания, щели и экран выполняются на одной печатной плате с двухсторонним фольгированным стеклотекстолитом:
С учетом современных реалий развития беспроводных технологий, базовые станции должны поддерживать работу 2G, 3G и LTE сетей. И если блоки управления базовых станций сетей разных поколений удается вместить в один коммутационный шкаф без увеличения габаритного размера, то с антенной частью возникают значительные трудности.
Например, в многодиапазонных антенных панелях количество коаксиальных соединительных линий достигает 100 метров! Столь значительная длина кабеля и количество паяных соединений неизбежно приводит к потерям в линиях и снижению коэффициента усиления:
С целью снижения электрических потерь и уменьшения точек пайки часто делают микрополосковые линии, это позволяет выполнить диполи и систему запитки всей антенны по единой печатной технологии. Данная технологиях проста в производстве и обеспечивает высокую повторяемость характеристик антенны при ее серийном выпуске.
Многодиапазонные антенны
С развитием сетей связи третьего и четвертого поколений требуется модернизация антенной части как базовых станций, так и сотовых телефонов. Антенны должны работать в новых дополнительных диапазонах, превышающих 2.2 ГГц. Более того, работа в двух и даже трех диапазонах должна производиться одновременно. Вследствие этого антенная часть включает в себя довольно сложные электромеханические схемы, которые должны обеспечивать должное функционирование в сложных климатических условиях.
В качестве примера рассмотрим конструкцию излучателей двухдиапазонной антенны базовой станции сотовой связи Powerwave, работающей в диапазонах 824-960, МГц и 1710-2170, МГц. Ее внешний вид показан на рисунке ниже:
Этот двухдиапазонный облучатель состоит из двух металлических пластин. Та, что большего размера работает в нижнем диапазоне 900 МГц, над ней расположена пластина с щелевым излучателем меньшего размера. Обе антенны возбуждаются щелевыми излучателями и таким образом имеют единую линию запитки.
Если в качестве излучателей используются дипольные антенны, то необходимо ставить отдельный диполь для каждого диапазона волн. Отдельные диполи должны иметь свою линию запитки, что, конечно же, снижает общую надежность системы и увеличивает энергопотребление. Примером такой конструкции является антенна Kathrein для того-же диапазона частот, что и рассмотренная выше:
Таким образом, диполи для нижнего диапазона частот находятся как-бы внутри диполей верхнего диапазона.
Для реализации трех- (и более) диапазонного режимов работы наибольшей технологичностью обладают печатные многослойные антенны. В таких антеннах каждый новый слой работает в довольно узком диапазоне частот. Такая «многоэтажная» конструкция изготавливается из печатных антенн с индивидуальными излучателями, каждая антенна настраивается на отдельные частоты рабочего диапазона. Конструкция поясняется рисунком ниже:
Как и в любых других многоэлементных антеннах в такой конструкции происходит взаимодействие элементов, работающих в разных диапазонах частот. Само собой это взаимодействие оказывает влияние на направленность и согласование антенн, но данное взаимодействие может быть устранено методами, применяемыми в ФАР (фазированных антенных решетках). Например, одним из наиболее эффективных методов является изменение конструктивных параметров элементов путем смещения возбуждающего устройства, а также изменение размеров самого облучателя и толщины разделительного диэлектрического слоя.
Важным моментом является то, что все современные беспроводные технологии широкополосные, и ширина полосы рабочих частот, составляет не менее 0,2 ГГц. Широкой рабочей полосой частот обладают антенны на основе взаимодополняющих структур, типичным примером которых являются антенны типа «bow-tie» (бабочка). Согласование такой антенны с линией передачи осуществляется подбором точки возбуждения и оптимизацией ее конфигурации. Чтобы расширить полосу рабочих частот по согласованию «бабочку» дополняют входным сопротивлением емкостного характера.
Моделирование и расчет подобных антенн производят в специализированных программных пакетах САПР. Современные программы позволяют моделировать антенну в полупрозрачном корпусе при наличии влияния различных конструктивных элементов антенной системы и позволяют тем самым произвести достаточно точный инженерный анализ.
Проектирование многодиапазонной антенны производят поэтапно. Сначала рассчитывают и проектируют микрополоскопую печатную антенну с широкой полосой пропускания для каждого рабочего диапазона частот отдельно. Далее печатные антенны разных диапазонов совмещают (наложением друг на друга) и рассматривают их совместную работу, устраняя по возможности причины взаимного влияния.
Широкополосная антенна типа «бабочка» может быть удачно использована как основа для трехдиапазонной печатной антенны. На рисунке ниже изображены четыре различных варианта ее конфигурации. Приведенные конструкции антенн отличаются формой реактивного элемента, который применяется для расширения рабочей полосы частот по согласованию. Каждый слой такой трехдиапазонной антенны представляет собой микрополосковый излучатель заданных геометрических размеров. Чем ниже частоты – тем больше относительный размер такого излучателя. Каждый слой печатной платы отделен от другого с помощью диэлектрика. Приведенная конструкция может работать в диапазоне GSM 1900 (1850-1990 МГц) – принимает нижний слой; WiMAX (2,5 – 2,69 ГГц) – принимает средний слой; WiMAX (3,3 – 3,5 ГГц) – принимает верхний слой. Подобная конструкция антенной системы позволит принимать и передавать радиосигнал без использования дополнительного активного оборудования, не увеличивая тем самым габаритных размеров блока антенны.
И в заключении немного о вреде БС
Порой, базовые станции операторов сотовой связи устанавливают прямо на крышах жилых домов, чем конкретно деморализуют некоторых их обитателей. У хозяев квартир перестают «рожать кошки», а на голове у бабушки начинают быстрее появляться седые волосы. А тем временем, от установленной базовой станции жители этого дома электромагнитного поля почти не получают, ибо «вниз» базовая станция не излучает. Да и, к слову сказать, нормы СаНПиНа для электромагнитного излучения в РФ на порядок ниже, чем в «развитых» странах запада, и поэтому в черте города базовые станции никогда на полную мощность не работают. Тем самым, вреда от БС нет, если только вы не устраиваетесь позагорать на крыше в паре метров от них. Зачастую, с десяток точек доступа, установленных в квартирах жителей, а также микроволновые печи и сотовые телефоны (прижатые к голове) оказывают на вас намного большее воздействие, нежели базовая станция, установленная в 100 метрах за пределами здания.
Компания Intellecom вместе с ведущими производителями телекоммуникационного оборудования Ericsson и Huawei провели совместную презентацию, на которой впервые в Украине вживую продемонстрировали возможности четвертого поколения связи. На мероприятии тестировалась разновидность стандарта LTE TDD в диапазоне 2300 МГц (Band 40), который сегодня поддерживают почти все современные смартфоны.В рамках события был проведен ряд испытаний – тестирование максимальной скорости радио-интерфейса, голосовых и видеозвонков (VoLTE) и просмотра видео высокого качества из сети Интернет в режиме реального времени на нескольких терминалах одновременно. Презентация состоялась в помещении компании «Интеллектуальные коммуникации».
В результате теста удалось достичь пиковых скоростей загрузки 220 Мбит/с. Стоит отметить, что максимальная теоретически возможная скорость при условии сочетания несущих 20 МГц + 20 МГц в диапазоне 2300 МГц может составлять 224 Мбит/с.
Также были успешно осуществлены голосовые VoLTE-звонки – со смартфона LTE на другой смартфон LTE, на мобильный телефон GSM сети одного из украинских операторов и на фиксированный городской телефон. Кроме того, участники мероприятия посмотрели видео HD-качества из интернета в режиме реального времени одновременно на 8 терминалах.
«Появление 4G в Украине будет означать создание совершенно нового рынка – с новыми бизнес-моделями и поведением. Эти технологии уже сегодня активно применяются во всем мире для развития городской инфраструктуры, дистанционного управления устройствами и раскрытия потенциала Интернета вещей, – говорит Александр Дорофий, исполнительный директор компании Intellecom. – Развитие индустрии телекоммуникаций и внедрение новейших технологий мобильной связи существенно влияет на ВВП любой страны».
Специально для проведения демонстрации возможностей LTE в Украине компания Ericsson предоставила необходимое оборудование – современную мультистандартную базовую станцию с поддержкой LTE TDD 2300, оборудования опорной сети, необходимое для обеспечения высокоскоростной передачи данных, а также сервиса VoLTE. Инженеры компании обеспечили настройки и конфигурацию оборудования, а для достижения большей скорости была использована технология агрегации несущих.
«Число абонентов LTE в мире стремительно растет в первую очередь за счет проникновения смартфонов – мы прогнозируем, что уже в третьем квартале этого года их будет больше, чем обычных мобильных телефонов. В Украине та же тенденция: абоненты переходят на смартфоны, чтобы иметь высокоскоростной доступ в интернет, использовать сервисы и приложения, быть онлайн где угодно. За первый год работы 3G в Украине более 11 млн пользователей оценили преимущества технологии – каждый пятый абонент. Компания Ericsson развернула LTE уже в 102 странах мира, и сегодня мы показали, что запуск сетей четвёртого поколения – это следующий закономерный шаг в развитии мобильных сетей в Украине», – говорит Салман Атик, руководитель направления мобильных сетей Ericsson в регионе Северная Европа и Центральная Азия.
Стандарт LTE TDD является зрелым и широко распространенным в мире – сегодня на нём работает 77 коммерческих сетей в 43 странах мира. Ведущие производители телекоммуникационного оборудования Ericsson и Huawei поставляют технологии для развертывания таких сетей. Например, сети LTE TDD крупных мобильных операторов STC и China Mobile были построены с использованием современного оборудования от этих производителей.
Для стандарта LTE TDD уже существует широкая экосистема совместимых гаджетов (почти 2000 типов терминалов). Специально для проведения тестирования в Украине компания Huawei, как поставщик флагманских терминалов, предоставила свои ведущие устройства.
«Сегодня почти все новые устройства поддерживают стандарт LTE TDD, а значит с точки зрения терминалов нет никаких ограничений для внедрения этой технологии, – говорит Чжоу Хаодзе, директор Huawei Ukraine. – Компания Huawei как уникальный поставщик, удовлетворяет потребности операторов от базовых станций к пользовательским устройствам, имеет значительный опыт реализации таких проектов во многих странах. Мы будем рады стать частью еще одного такого успешного проекта в Украине».
Федеральное управление авиации США (FAA) выпустило официальное предупреждение, призвав граждан не удивляться перебоям в работе GPS, которые могут возникнуть в ближайшие дни. Судя по всему, американские военные проводят испытания некоего прибора или приборов, которые способны «глушить» GPS-сигналы.В зоне испытаний оказалось почти все западное побережье, во главе с одной из баз военно-морского флота США в пустыне Мохаве. FAA сообщило, что проблемы GPS могут возникнуть 7, 9, 21, 23, 28 и 30 июня 2016 года, так как в каждый из этих дней, с 9.30 утра до 15.30 дня, будут проводиться некие военные испытания.
При этом на земле вряд ли что-нибудь заметят: потенциальная потеря сигнала может происходить лишь на высоте 15 метров от земли (50 футов) и выше, и распространяется скорее на воздушные суда.
Представители Федерального управления авиации не рекомендуют пилотам (особенно частных реактивных самолетов бизнес-класса, таких как Embraer Phenom 300) показываться в зоне испытаний в указанные дни, так как у них могут возникнуть «проблемы обеспечения устойчивости и управляемости воздушного судна».
Карта, приведенная ниже, была опубликована FAA. На ней хорошо видно, что зона испытаний растянулась до самой границы со штатами Колорадо и Вайоминг. Так как официальное предупреждение FAA не объясняет, что именно происходит, журналисты издания Gizmodo связались с Научно-исследовательским центром боевого применения морской авиации. К сожалению, получить ответы там тоже не удалось: хотя центре и сообщили, что знают об испытаниях, в подробности вдаваться не стали. Журналисты предполагают, что военные могут тестировать даже не мощную GPS-глушилку, но некую систему, противодействующую подавлению GPS-сигналов. Взято с xakep.ru
Группа программистов и электронщиков из Вашингтонского университета разработала чрезвычайно эффективную с энергетической точки зрения технологию беспроводной связи Wi-Fi, для работы которой требуется в 10 тысяч раз меньше энергии, чем для работы обычных компонентов Wi-Fi-сетей. Такая технология позволит встраивать Wi-Fi-компоненты в более широкий круг малогабаритных электронных устройств и устройств так называемого Интернета Вещей (Internet of Things, IoT). А более подробные детали, касающиеся новой технологии, получившей название Passive Wi-Fi, будут представлены на симпозиуме USENIX Symposium on Networked Systems Design and Implementation, который будет проходить в марте этого года.
Как указывает название Passive Wi-Fi, эта технология является частично пассивной, она работает, используя энергию радиоволн, излучаемых внешним источником. Поступающие извне радиоволны модулируются сигналом с данными и отражаются от поверхности специальной антенны. «Части системы, отвечающие за организацию беспроводной сети и потребляющие обычно достаточно значимое количество энергии, сделаны пассивными. Такой подход позволил нам реализовать самый эффективный на сегодняшний день вид беспроводной связи» — пишут ученые.
Новая Wi-Fi-технология работает весьма подобно работе систем радиочастотной идентификации Radio Frequency Identification (RFID), на основе обратного отражения радиочастотных сигналов. Обратное отражение сигналов Wi-Fi уже использовалось ранее для организации узкополосных коммуникационных каналов для IoT-устройств. Технология BackFi, разработанная в прошлом году исследователями из Стэнфордского университета, могла обеспечить пропускную способность в 5 мегабит в секунду.
Однако, для полноценной работы Wi-Fi сети требуется гораздо более высокая пропускная способность и в традиционном варианте эта пропускная способность обеспечивается за счет увеличения мощности сигнала передающих устройств. В технологии Passive Wi-Fi, которая, к слову, совместима с обычной Wi-Fi-технологией, также имеется источник мощного сигнала, правда он может быть только одним. Именно сигнал от этого источника отражается и модулируется информацией антеннами пассивных устройств.
Опытные образцы устройств Passive Wi-Fi способны работать на скоростях обмена информацией до 11 мегабит в секунду и на расстояниях до 30 метров. Несмотря на не очень впечатляющие характеристики, такая технология уже вполне способна заменить собой Bluetooth и другие технологии, обеспечивая, при этом, высокий уровень безопасности, предоставляемый стандартами Wi-Fi.
С тех пор как появились первые переносные радиосредства, исследователи бьются над созданием эффективных методик для количественной оценки этого качества. Медленный прогресс в этой области обусловлен, прежде всего, трудностью и многогранностью такой задачи. Если механизм речеобразования более или менее изучен, то в отношении восприятия человеком звуков ясности совсем немного.Кроме того, известен также эффект привыкания слушателя, когда звучание какого-либо кодека, показавшееся при первом с ним столкновении, неприемлемым со временем становится настолько привычным и комфортным, что замена его на более качественный может вызвать протест и недовольство.
С другой стороны, если передавать оцифрованную речь, не подвергая ее никакой обработке, то для сохранения «телефонного» качества звучания требуется пропускная способность канала на уровне 64 кбит / с, т.е. требуется слишком большая пропускная способность сети. Поэтому производится сжатие речи и ее обработка. Традиционно устройства,реализующие такое сжатие, называются вокодерами, или кодеками речи. В сотовых системах в качестве речепреобразующего устройства используется речевой кодек RPE-LTP с регулярным импульсным возбуждением и скоростью преобразования речи 13 кбит / с.
Для уменьшения вычислительных затрат и повышения эффективности использования канала связи в кодеках связи применяется также прерывистая передача речи DTX (DiscontinousTransmission), которая обеспечивает включение передатчика только тогда, когда пользователь начинает разговор отключает его в паузах и в конце разговора. Кроме того, система DTX управляет детектором активности речи VAD (VoiceActivityDetection), который обеспечивает обнаружение и выделение интервалов речи и шума без речи даже в тех случаях, когда уровень шума соизмерим с уровнем речи.
Однако,чтобы произвести сжатие, вокодеру требуется на какое-то время данные в буфер для анализа речи и при этом возникает так называемая алгоритмическая задержка. Кроме того, вокодер вносит дополнительную задержку при выполнении реальных расчетов по сжатию речи – так называемую задержку на сжатие.
Из-за этого реальное качество воспроизводимой речи в цифровых системах радиосвязи зависит от множества факторов и может варьироваться в значительных пределах в зависимости от клиентского программного и аппаратногообеспечения (типа мобильного терминала), шлюзового (коммутационного) оборудования, пропускной способности и загруженности сети. Все это сказывается на таких технических характеристиках передачи, как задержка, доля потерянной информации (букв, слов).
Помимо пауз в разговоре задержка вызывает такие явления как «эхо- передаваемой речи» и наложение голосов. Одной из причин этого может быть несогласованность сопротивлений при переходе с двух пар на четыре в телефонной сети.
Учитывая сложности оценки качества речевой связи, в середине 90-х годов Сектор по стандартизации телекоммуникаций Международного союза электросвязи (МСЭ-Т) завершил разработку рекомендации Р.800 «Методы субъективной оценки качества речевой связи», которая на сегодня является наиболее признанной методологией оценки систем передачи речи. В ней описываются условия проведения тестовых испытаний, содержание аудиообразцов, система оценок и методики анализа полученных данных. Чаще всего метод Р.800 используют для расчета средней субъективной оценки качества речи по пятибалльной шкале.
Но главная проблема использования подхода Р.800 заключается в том, что он далек от практической жизни: фирмы-производители стремятся тестировать свои системы в «комфортных» контролируемых условиях, но реальные мобильные телекоммуникационные радиоканалы далеки от этого, а особенно отечественные радиолинии передач.
Для оценки качества передачи речевой информации современными цифровыми радиосредствами на кафедре радиотехнологий были проведены испытания профессиональных радиостанций Motorola TLKRT80/T80 Extreme Radio по оценке разборчивости речи на действующих линиях радиосвязи в здании, имеющие железобетонные стены и подвальное помещение. Для такого типа зданий выбор метода такой оценки, оказался не простой. Основными факторами, которые влияли на этот процесс следующие.
Очень сильное влияние на распространение радиоволн оказывают препятствия, особенно различные металлические конструкции, в том числе арматура зданий и сооружений. Это приводит к тому, что за счет механизмов распространения радиоволн в подвальных помещениях, таких как многократное рассеяние, дифракция и поглощение электромагнитных волн элементами строительных конструкций, амплитуды и фазы распространяющихся в них радиоволн претерпевают пространственно-временные флуктуации, причем с повышением рабочих частот глубина этих флуктуаций возрастает. Поэтому характеристики распространения внутри помещения зависят от отражательных свойств строительных материалов и проникновения сигнала сквозь них (комплексной диэлектрической проницаемости материалов). Естественно, что в моделях прогнозирования распространения многие исследователи, учитывающих специфику места, в качестве основной исходной информации брали данные о комплексной диэлектрической проницаемости строительных материалов, а также о структуре здания.
Качество передачи речевой информации, как известно, оценивается тремя критериями: громкостью, разборчивостью и натуральностью. Разборчивость, безусловно, основной критерий, поскольку практика показывает, что тихая разборчивая речь понятнее громкой неразборчивой.
Разборчивость есть количественная мера, характеризующая способность тракта радиотелефонной связи передавать содержащуюся в речи смысловую информацию в данных конкретных акустических условиях окружающей среды. Мерой разборчивости служит выраженное в процентах или долях единицы отношение числа правильно принятых элементов речи (звуков, слогов, слов, фраз) к достаточно большому общему числу переданных. В зависимости от того, какие элементы речи передаются, различают следующие виды разборчивости: звуков — D, слогов — S слов – W и фраз- I.
Измерение заключалось в передаче, приеме, записи и последующей сверке специальных словесных артикуляционных таблиц. Мерой качества испытуемой линии радиосвязи в этом случае является процент правильно принятых слов относительно общего числа переданных. Принятые слова записывались на испытательные бланки. Тестирование проводилось в критических зонах (подвальном помещении центрального здания и подвальном помещении соседнего здания, находящегося на расстоянии 500 м).
Суть тестирования состояла в том, что диктор вначале наговаривал испытательные тесты, которые записывались на компьютер, а затем тексты воспроизводились с ПК и слушатели-эксперты записывали услышанные тексты на специальные бланки.
В целом, испытуемые радиосредства показали хорошие результаты на предмет слоговой их разборчивости в указанных зонах. Данные показали, что нижняя граница разборчивости слов при достоверной вероятности 0,96 соответствует 95-97%.
Сайко В.Г. г. Киев, Государственный университет телекоммуникаций
