Международный союз электросвязи Центр повышения квалификации для стран Европы и СНГ, Киев, Украина

1. Международный союз электросвязиЦентр повышения квалификации для стран Европы и СНГ, Киев, Украина МСЭ Современные широкополосные цифровые технологии радиосвязи (IMT-2000, DAB, DVB, RLAN, WLAN, FBWA и т. п.) и МСЭ Александр Васильевич ВасильевСоветник Исследовательских комиссий 3 и 7 Телефон: +41 22 730 59 24 Факс: +41 22 730 57 85Электронная почта: alexandre.vassiliev@itu.int Международный союз электросвязи Бюро радиосвязиДепартамент исследовательских комиссий

2. Цели доклада • Краткий обзор наиболее широко используемых широкополосных цифровых систем радиосвязи. • Ознакомление с основными документами МСЭ-Р по данным направлениям. • Краткий обзор основных направлений работ, проводимых в рамках МСЭ-Радио по широкополосным цифровым системам радиосвязи.

3. Что такое широкополосный доступ к сетям связи • В соответствии с Рекомендацией МСЭ-Т I.113 это передача данных со скоростью превышающей скорость ISDN, т.е. 1,5 или 2,0 Мбит/с. • Однако в настоящее время многие считают, что это определение должно быть пересмотрено и предлагают в качестве широкополосных сетей рассматривать сети, обеспечивающие скорость передачи превышающую 256 кбит/с.

4. Широкополосный беспроводный доступ к сетям связи (1) Применения: • доступ в Интернет и внутренние сети; • обмен данными (электронная почта и т.п.); • распространение теле- и радиовещательных программ/информации (в том числе по запросу); • электронное обучение; • доступ к базам данных, включая базы публикаций; • электронная торговля; • видеоигры, включая игры с несколькими участниками; • звуковой и видеотелефон, проведение конференций; • информационные услуги (транспорт, погода и т.п.); • и т. д...

5. Широкополосный беспроводный доступ к сетям связи (2) Системы: • сотовые системы подвижного беспроводного доступа (MWA: IMT-2000); • системы беспроводного широкополосного доступа к сетям связи (RLAN: WLAN, WPAN, WMAN); • системы наземного и спутникового цифрового радио- и телевещания (например DAB, DVB); • распределительные системы (LMCS, LMDS, MMDS, MVDS, MCS, MWS) – многоканальные, многоточечные и т.п.; • системы управления информацией для транспорта (TICS); • и т. д...

6. Широкополосный беспроводный доступк сетям связи (3) Требуемые скорости (примеры): • для доступа в Интернет – уже вполне достаточной является скорость нисходящего потока порядка 300 Кбит/с; • для передачи видеоинформации1: • учебные материалы 2,0-4,0 Мбит/с; • телевизионные программы стандартного качества 6-12 Мбит/с; • телевизионные программы высокой чёткости порядка 20 Мбит/с; • для передачи аудио информации1 64-256 кбит/с. 1 также зависит от метода модуляции и кодовой скорости (обычно в диапазоне 1/2 - 7/8)

7. Широкополосный беспроводный доступ к сетям связи (4) Скорости существующих систем (примеры): • сотовая система подвижной связи IMT-2000) – до 2 Мбит/с; • системы беспроводного (радио) доступа к сетям связи – до 54 Мбит/с; • системы цифрового ТВ: • наземного – до 32 Мбит/с в канале 8 МГц; • спутникового (DVB) – до 34 Мбит/с в транспондере 27 МГц; • системы цифрового звукового вещания: • наземного (DAB)– до 1,8 Мбит/с в канале 1,536 МГц; • распределительные системы – до 156Mбит/с;

8. Новые радио стыки 100Мбит/с – высокая подвижность; 1 Гигабит/с – низкая подвижность Services and Services and applications applications New New New Radio Radio Radio New New New Radio Radio Radio Interface Interface Interface Interface Interface Interface download download download download download download channel channel channel channel channel channel Digital Digital Digital Digital Digital Digital Wireline Wireline Wireline Wireline Wireline Wireline IP based Packet based Packet based Core Network Broadcast Broadcast Broadcast Broadcast Broadcast Broadcast xDSL xDSL xDSL xDSL xDSL xDSL Core Network Core Network Cellular Cellular Cellular Cellular Cellular Cellular WLAN WLAN WLAN WLAN WLAN WLAN 2 2 2 2 2 2 nd nd nd nd nd nd gen. gen. gen. gen. gen. gen. type type type type type type IMT IMT IMT IMT IMT IMT - - - - - - 2000 2000 2000 2000 2000 2000 other other other other other other entities entities entities entities entities entities Short Short Short Range Short Short Range Short Range Range Range Range Connectivity Connectivity Connectivity Connectivity Connectivity Connectivity

9. Широкая зона Индивидуальная зона Промежуточная зона

10. IMT-2000 и до неё

11. Развитие IMT-2000 Сильное затенение – имеющиеся, среднее затенение - усовершенствованные,светлое – новые возможности последующих систем.

12. Степень подвижности Степень подвижности, указанную на предыдущем рисунке следует понимать следующим образом: • низкая подвижность – скорость пешеходов; • высокая подвижность – высокие скорости на шоссе или на железной дороге (60-250 км/час и выше).

13. Разработка стандартов по радио доступу Форумы CWTS РекомендацииМСЭ Консорциумы & Сотрудничество Организации, разрабатывающие стандарты Члены МСЭ

14. Совершенствование IMT-2000 (“быстрый пакет” до 10 Мбит/с и 30 Мбит/с в 2005 ?) Взаимосвязь с другими службами/системами радиосвязи (IMT-2000, цифровое вещание, WLAN, и др.) Новый(ые) радио интерфейс(сы)Цель 100 – 1000 Мбит/с (обеспечивающие и полную и низкую «мобильность») Радио доступ – три основных фазы(Проект рекомендации МСЭ-Радио) 2001 2010

15. Потребности в спектре - ВКР-07(Упрощённая версия рабочего плана РГ 8F) 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 ВКР ВКР-03 ВКР-07 • Need to secure appropriate WRC-07 agenda item ПодготовкаРГ-8F к ВКР-07 • Проект для ВКР-07: • Оценка потребностей в спектре • Возможные полосы частот • Когда • Для чего / название • Методы подготовкиматериалов • Текст примечаний РР • Объединённый/Совмещённый /Спаренный/ и т.п.? Будущие службы / Анализ рынка Спектр для новых систем (методика оценки) Оценка потребностей в спектре Будущие технологии (предположения) Анализ использования спектра Исследование условий совмещения РГ-8F:другиевопросы, касающиеся использования спектра Радийные аспекты Спектр в полосе 2,5ГГц

16. IMT-2000 на ИНТЕРНЕТ страницах МСЭ http://www.itu.int/home/imt.html

17. Беспроводный (радио) широкополосный доступ к сетям связи • На сегодняшний день является наиболее широко используемой технологией радио доступа к ИНТЕРНЕТ и вычислительным сетям. • Используется также для ИНТЕРНЕТ телефонии и мультимедийных приложений. • Базируется главным образом на стандартах, разработанных в рамках IEEE и ETSI. • В большинстве стран мира разрешается использование на безлицензионной основе (в ограниченных диапазонах частот).

18. Стандарты широкополосного «радио» доступа

19. Стандарты IEEE 802. для беспроводных сетей Проект 802, разрабатываемый рабочей группой IEEE 802 в настоящее время включает следующие стандарты: • IEEE 802.11 – для беспроводных локальных сетей (WLAN) http://ieee802.org/11 • IEEE 802.15 – для беспроводных персональных сетей (WPAN) http://ieee802.org/15 • IEEE 802.16 – для беспроводных городских сетей (WMAN) http://ieee802.org/16 • IEEE 802.20 – для беспроводных сетей подвижной связи (WirelessMobility) http://ieee802.org/20

20. Стандарты радио доступа для локальных сетей

21. Стандарты радио доступа для городских широкополосных сетей

22. Стандарт IEEE 802.16

23. Беспроводные сети (с радио доступом)на ИНТЕРНЕТ страницах МСЭ http://www.itu.int/ITU-R/study-groups/was

24. Цифровое вещание Главные преимущества: • постоянное качество за счёт повышения помехоустойчивости; • высокое качество звука и изображения в пределах заданных технических характеристик; • повышение эффективности использования радиочастотного спектра; • снижение эксплутационных расходов за счёт использования сжатия данных и улучшенной надёжности систем; • увеличение количества и многообразия программ; • и т.д.

25. Требования с системам цифрового звукового вещания • высокое качество вещания - обеспечение качества «лазерного диска»; • обеспечение качественного вещания для ~99% «местоположений» и времени в пределах зоны обслуживания вместо 50% для аналоговых систем; • обеспечение зон покрытия в соответствии с «местными» условиями и требованиями: от небольших (в основном за счёт наземного вещания) до национальных и/или региональных; • обеспечение качественного приёма на внешние и внутренние антенны, автомобильные и переносные приёмники; • повышение эффективности использования спектра.

26. Цифровое звуковое вещание (DSB) В настоящее время уже существуют системы обеспечивающие: • наземное цифровое звуковое вещание; • спутниковое цифровое звуковое вещание; • гибридные системы («спутниково - наземные»).

27. Гибридная система цифрового звукового вещания Земнаяпередающаястанция(линиявверх) Приёмникс внешнейфиксированнойантенной Наземныйповторитель Заполнительпробелов Автомобильныйприёмник Переноснойприёмник Наземный передатчик

28. Системы цифрового звукового вещания (1) Рекомендации МСЭ-Р и справочник по системам цифрового звукового вещания описывают 7 различных систем (Системы А,B,C,D,E,F,G). Примеры систем: • Система А – система аудио/дата вещания для автомобильных, переносных и фиксированных приёмников (Eureka-147 DAB). Разработана ETSI. Существуют 3 версии: • наземная версия (Рек. МСЭ-Р BS.1114); • спутниковаяверсия (Рек. МСЭ-Р BO.1130); • гибридная версия («спутниково-наземная»).

29. Системы цифрового звукового вещания (2) • Гибридная система D – разработана компанией WorldSpace для переносных и фиксированных приёмников (аудио, данные и мультимедиа): • спутниковаяверсия (Рек. МСЭ-Р BO.1130); • гибридная версия (Рек. МСЭ-Р BO.1130 и BS.1547); • Система E – спутниковая система, дополненная наземными повторителями, разработанная в Японии (Association of Radio Industries and Business (ARIB)). Включена в Рек. МСЭ-Р BO.1130.

30. Технические параметры некоторых гибридных систем

31. Материалы МСЭ-Р по цифровому звуковому вещанию • Справочник по наземного и спутниковому цифровому звуковому вещанию для автомобильных, переносных и фиксированных приёмников в ОВЧ и УВЧ диапазонах. • Отчёты, Рекомендации МСЭ-Р серий ВО и ВТ и рабочие материалы ИК 6 (адрес на ИНТЕРНЕТ:http://www.itu.int/ITU-R/study-groups/rsg6)

32. Цифровое телевизионное вещание • Традиционные методы аналого-цифрового преобразования приводят к необходимости передачи ТВ сигнала со скоростью ~270 Мбит/с для передачи 1 ТВ программы (невозможно в ТВ канале 6-8 МГц). • Современные технологии сжатия изображения обеспечивают передачу 2-4 ТВ программ в канале 6-8 МГц при скорости передачи 20 Мбит/с (при спектральной плотности около 4 бит/с/Гц). • При использовании более высокой кратности модуляции возможна передача большего количества ТВ программ в одном канале.

33. Цифровое телевизионное вещание Главные преимущества: • преимущества систем цифрового вещания перечисленные ранее; + • возможность создания «систем вещания с интеграцией служб» (ТВ и ЗВ программы + ИНТЕРНЕТ, видео и т.п.)

34. Использование спектра(иллюстрация для УКВ диапазона) Аналоговоетелевидение Свобод-ныйучасток Свобод-ныйучасток Свобод-ныйучасток Свобод-ныйучасток Цифровоетелевидение(при том жеколичествепрограмм)

35. Основные стандарты цифрового спутникового ТВ (1) В МСЭ были одобрены и включены в Рекомендации и Отчёты четыре стандарта многопрограммного цифрового спутникового ТВ (системы в терминологии МСЭ): • Система А - стандарт DVB-S (разработан европейским институтом стандартов электросвязи ETSI, широко используется в Европе и за её пределами); • Система В - стандарт DSS (разработан в США, и используется главным образом в странах Американского континента в системах фиксированной спутниковой связи (ФСС));

36. Основные стандарты цифрового спутникового ТВ (2) • Система С - стандарт GI-MPEG-2 (также разработан в США на базе первой цифровой системы ЦТВ, используется для распространения платных программ); • Система D - стандарт ISDB-T (разработан японской ассоциацией радиопромышленности и бизнеса ARIB, используется в азиатских странах). Базисные характеристики этих систем ЦСТВ описаны в Рекомендации МСЭ-Р ВТ.1516 «Цифровые спутниковые многопрограммные телевизионные системы для использования в диапазоне частот 11/12 ГГц» и Отчёте МСЭ-Р ВТ.2008 «Цифровое спутниковое многопрограммное вещание»

37. Технические параметры систем ЦСТВ

38. Основные стандарты цифрового наземного ТВ (1) В МСЭ были одобрены и включены в Рекомендации три стандарта цифрового наземного ТВ (системы в терминологии МСЭ): • Система А - стандарт ATSC (разработан одноимённым Комитетом по перспективным системам телевидения, и используется главным образом в странах Американского континента); • Система В стандарт DVB-T (разработан европейским институтом стандартов электросвязи ETSI, используется в Европе и за её пределами);

39. Основные стандарты цифрового наземного ТВ (2) • Система С - стандарт ISDB-T (разработан японской ассоциацией радиопромышленности и бизнеса ARIB, используется в азиатских странах); Базисные характеристики этих систем ЦНТВ описаны в Рекомендации МСЭ-Р ВТ.1306 «Методы исправления ошибок, цикловой синхронизации данных, модуляции и излучения для цифрового наземного телевизионного вещания»

40. Европейский стандарт DVB Существует 3 основных разновидности: • Версия для спутникового телевизионного вещания DVB-S; • версия для наземного цифрового телевизионного вещания DVB-T; • версия для кабельного цифрового телевизионного вещания DVB-C. Широко используется не только в Европе, но из за её пределами. В частности DVB-S применяется спутниковыми операторами для телевизионного вещания на Европу, Африку, многие азиатские страны и на американский континент.

41. Материалы МСЭ-Р • Справочник по цифровому наземного телевизионному вещанию в ОВЧ и УВЧ диапазонах. • Отчёты, Рекомендации МСЭ-Р серий ВО и ВТ и рабочие материалы ИК 6 (адрес на ИНТЕРНЕТ:http://www.itu.int/ITU-R/study-groups/rsg6)

42. Беспроводные распределительные системы Наиболее широко используются: • микроволновая многоточечная распределительная система (MMDS - Multipoint Microwave Distribution System); • местная многоточечная распределительная система (LMDS – Local Multipoint Distribution System ); • разновидность LMDS - местная многоточечная система распределения видео (MVDS –Multipoint Video Distribution System ); • а также ряд других...

43. Некоторые характеристики распределительных систем • MMDS: • создана для передачи в одном направлении (в н.в. пересматривается); • покрытие до 50 км; • скорость передачи данных 500-1000 Кбит/с (утверждается что возможно до 10 Мбит/с); • LMDS: • создана для передачи в одном направлении (в н.в. пересматривается); • покрытие до 5 км; • скорость передачи данных 45 Мбит/с в канале до 311 Мбит/с для многоканальных систем (до 600 Мбит/с для магистральной связи на удалении до 2 км).

44. Информация, касающаяся новейших исследований в данной области, регулярно публикуется и обновляется на ИНТЕРНЕТ страницах Исследовательских комиссий МСЭ-Радио по адресу:http://www.itu.int/ITU-R/study-groups !!!Вопросы…..