RU2196388C2

RU2196388C2 - Method for building wireless access system for communication networks

Info

Publication number: RU2196388C2
Application number: RU2000126593/09A
Authority: RU
Inventors: В.И. Аджалов
Original assignee: Аджалов Владимир Исфандеярович
Priority date: 2000-10-24
Filing date: 2000-10-24
Publication date: 2003-01-10
Also published as: WO2002035733A1; AU2001241308A1

Abstract

FIELD: radio communications; data transmission systems. SUBSTANCE: method for data transmission between base station and subscribers uses optical-range electromagnetic radiation. Optical transmitting devices whose quantity depends on number of subscriber receivers are used as base transmitters. EFFECT: reduced capital outlays due to enlarged range of rendered services. 2 cl, 1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области беспроводной связи и предназначено для использования в сетях связи на основе сотового беспроводного абонентского доступа. The present invention relates to the field of wireless communications and is intended for use in communication networks based on cellular wireless subscriber access.

Известен способ построения системы абонентского доступа на основе спутниковых систем связи (Журнал Сети и системы связи, 5, 2000, стр. 74-76), заключающийся в том, что арендуют полосу частот спутникового ретранслятора, устанавливают одну центральную станцию (ЦС) и несколько периферийных земных станций (ЗС), ЦС подсоединяют к сетевому концентратору и передают от ЦС в сторону ЗС всю информацию на одной несущей, а каждая ЗС передает данные в сторону ЦС на своей несущей. Эта технология построения систем доступа экономически эффективна при удаленном расположении абонентов одной корпорации в пределах зоны обслуживания одного спутника, однако отличается негибкостью, требует большого времени на инсталляцию и изменение конфигурации. Данное техническое решение по экономическим соображениям практически недоступно рядовым абонентам. A known method of constructing a subscriber access system based on satellite communication systems (Journal of Networks and Communication Systems, 5, 2000, pp. 74-76), which consists in renting a frequency band of a satellite repeater, installing one central station (CA) and several peripheral earth stations (AP), a CA is connected to a network hub and transmit all information on one carrier from the CA to the CA, and each CS transmits data to the CA on its carrier. This technology for constructing access systems is cost-effective for remote location of subscribers of the same corporation within the service area of one satellite, but it is notable for flexibility and requires a lot of time for installation and configuration changes. For technical reasons, this technical solution is practically inaccessible to ordinary subscribers.

Наиболее близким по технической сути к предложенному является способ построения беспроводной системы доступа к сетям связи, в частности к IP сетям (журнал Мир Связи - Connect, 2000, 7, стр. 93), включающий создание зон обслуживания по сотовому принципу, соединение сот высокоскоростными каналами и организацию абонентам базовой станции (соты) беспроводного доступа к сетевым ресурсам, при этом сигналы от базовой станции передают абонентам через один или несколько направленных базовых передатчиков, прием сигналов со стороны абонентов ведут абонентскими индивидуальными или микрогрупповыми (кластерными) приемниками, передачу сигналов от абонентов ведут индивидуальными или кластерными абонентскими передатчиками, а прием сигналов от абонентов осуществляют базовыми групповыми приемниками с зонами покрытия, которые определяют исходя из условия нахождения базового группового приемника в зоне прямой видимости соответствующих абонентских передатчиков. В данном способе построения системы реализуется беспроводный доступ в радиодиапазоне 2.4 ГГц. Базовая станция образуется несколькими устройствами доступа, работающими соответственно на несколько направленных антенн с секторной диаграммой, покрывающей соответствующий сектор обслуживания базовой станции. Передатчики и приемники системы поддерживают радиоинтерфейс FH-CDMA и работают в режиме временного уплотнения Time Division Duplex. The closest in technical essence to the proposed one is a method for constructing a wireless access system to communication networks, in particular to IP networks (Mir Svyazi - Connect, 2000, 7, p. 93), including the creation of service areas on a cellular basis, connecting cells with high-speed channels and arranging for subscribers of the base station (cell) wireless access to network resources, while the signals from the base station are transmitted to subscribers through one or more directional base transmitters, signals are received from subscribers E individual or mikrogruppovymi (cluster) receivers, transmission signals from subscribers are individual or clustered subscriber transmitter, and receiving signals from subscribers carried basic group receivers with coverage areas which determine based on the condition of finding a base group of the receiver in the line of sight corresponding subscriber transmitters. In this method of constructing a system, wireless access is implemented in the 2.4 GHz radio band. The base station is formed by several access devices operating respectively on several directional antennas with a sector diagram covering the corresponding service sector of the base station. System transmitters and receivers support the FH-CDMA radio interface and operate in Time Division Duplex time division mode.

Основными недостатками этого способа построения системы, как и других известных способов создания систем на основе беспроводного доступа (там же, стр. 90-95), является высокий уровень первичных инвестиций и жесткость формируемой сотовой структуры. Формируемая по известному способу система доступа не может быть оперативно переконфигурирована сообразно изменениям концентрации абонентов и их потребностей в предоставляемых услугах связи. The main disadvantages of this method of constructing a system, as well as other known methods of creating systems based on wireless access (ibid., Pp. 90-95), is the high level of primary investment and the rigidity of the formed cellular structure. The access system formed by the known method cannot be quickly reconfigured according to changes in the concentration of subscribers and their needs for the provided communication services.

Решаемая предлагаемым изобретением задача - обеспечение возможности экономичного развития и оперативного изменения зон обслуживания и объема предоставляемых услуг при одновременном расширении функциональных возможностей систем беспроводного доступа к сетям связи. The problem solved by the invention is the provision of economical development and operational change of service areas and the volume of services provided while expanding the functionality of wireless access systems to communication networks.

Технический результат, который может быть достигнут при осуществлении способа, - снижение капитальных затрат как на этапе первоначального строительства системы, так и при ее дальнейшем развитии, обеспечение возможности оперативного увеличения или при необходимости уменьшения зон обслуживания и предельных объемов предоставляемых абонентам услуг. Дополнительно достигается ряд технических результатов за счет расширения функциональных возможностей систем. В частности, обеспечивается возможность оптимизации расположения базовых станций и зон их обслуживания в условиях разноэтажной застройки, а также обеспечивается возможность использования одного диапазона длин волн для предоставления на одной территории различных видов сервиса, в том числе различными компаниями, за счет расположения соответствующих базовых станций, покрывающих эту территорию, на различной высоте. The technical result that can be achieved by implementing the method is to reduce capital expenditures both at the stage of initial construction of the system and during its further development, providing the possibility of rapid increase or, if necessary, reduction of service areas and maximum volumes of services provided to subscribers. Additionally, a number of technical results are achieved by expanding the functionality of the systems. In particular, it is possible to optimize the location of base stations and their service areas in the conditions of multi-storey buildings, and it is also possible to use the same wavelength range to provide different types of services in the same territory, including various companies, due to the location of the corresponding base stations covering this territory, at various heights.

Для решения поставленной задачи с достижением ожидаемого технического результата, в известном способе построения системы доступа к сетям связи, включающем создание зон обслуживания по сотовому принципу, соединение сот высокоскоростными каналами и организацию абонентам базовой станции (соты) беспроводного доступа к сетевым ресурсам, при котором сигналы от базовой станции передают абонентам через один или несколько направленных базовых передатчиков, прием сигналов со стороны абонентов ведут индивидуальными или микрогрупповыми (кластерными) приемниками, передачу сигналов от абонентов ведут индивидуальными или кластерными абонентскими передатчиками, а прием сигналов от абонентов осуществляют базовыми групповыми приемниками с зонами покрытия, которые определяют, исходя из условия нахождения базового группового приемника в зоне прямой видимости соответствующих абонентских передатчиков, базовые приемники и передатчики каждой соты размещают внутри воздухоплавающих объектов, текущие базовые зоны обслуживания (соты) формируют путем изменения положения упомянутых воздухоплавающих объектов относительно поверхности земли и фиксируют их в этих положениях до следующего изменения конфигурации сот, а подзоны обслуживания, соответствующие отдельным базовым передатчикам внутри соты, формируют для каждого расположения воздухоплавающего объекта путем изменения расположения и/или мощности базовых передатчиков внутри воздухоплавающего объекта. To solve the problem with the achievement of the expected technical result, in a known method of constructing a system of access to communication networks, including the creation of service areas on a cellular basis, connecting cells with high-speed channels and arranging for subscribers of the base station (cell) wireless access to network resources, in which the signals from the base station is transmitted to subscribers through one or more directional base transmitters, the reception of signals from subscribers is individual or microgroup (cluster With black) receivers, the transmission of signals from subscribers is carried out by individual or cluster subscriber transmitters, and the reception of signals from subscribers is carried out by basic group receivers with coverage areas, which determine, based on the conditions for the base group receiver in the line of sight of the respective subscriber transmitters, basic receivers and transmitters each cell is placed inside the balloon objects, the current basic service areas (cells) are formed by changing the position mentioned in zduhoplavayuschih objects relative to the ground surface and fix them in those positions until the next reconfiguration cells and subband service corresponding to the individual base transmitters within a cell is formed for each location vozduhoplavayuschego object by changing the location and / or the power base transmitters within vozduhoplavayuschego object.

Возможен дополнительный вариант осуществления способа, в котором целесообразно, чтобы излучение от абонентских передатчиков фокусировали на базовые приемники при помощи части внутренней поверхности воздухоплавающего объекта. An additional embodiment of the method is possible, in which it is advisable that the radiation from the subscriber transmitters is focused on the base receivers using part of the inner surface of the ballooning object.

Суть предлагаемого изобретения и его варианта поясняется чертежом, на котором представлена одна зона обслуживания системы доступа, построенной в соответствии с предложенным способом. The essence of the invention and its variant is illustrated by the drawing, which shows one service area of an access system built in accordance with the proposed method.

Доступ к сети связи 1 (например, к телефонной сети общего пользования или сети Интернет) осуществляется в системе, построенной и развиваемой согласно предложенному способу, через сетевой концентратор соты 2. Поток информации от концентратора передается абонентам 3 через направленные базовые передатчики 4. Абонентские приемники 5 принимают сигналы от базовых передатчиков 4, а абонентские передатчики 6 направляют сигналы от абонентов на базовые приемники (на чертеже показан один из них - 7). Базовые передатчики и приемник(и) размещены внутри воздухоплавающего объекта 8, укрепленного относительно поверхности земли (например, как показано на чертеже, посредством тросов 9, закрепленных на крыше здания 10). Передача информации от сетевого концентратора 2 к базовым передатчикам 4 и от базового приемника (приемников) 7 к концентратору 2 осуществляется через канал связи 11, который может быть организован на базе кабеля связи или быть также беспроводным каналом. Access to communication network 1 (for example, to a public switched telephone network or the Internet) is carried out in a system built and developed according to the proposed method through a network hub of cell 2. The flow of information from the hub is transmitted to subscribers 3 through directional base transmitters 4. Subscriber receivers 5 receive signals from the base transmitters 4, and subscriber transmitters 6 send signals from subscribers to the base receivers (the drawing shows one of them - 7). Basic transmitters and receiver (s) are placed inside an aeronautical object 8, mounted relative to the surface of the earth (for example, as shown in the drawing, by means of ropes 9 mounted on the roof of a building 10). Information is transmitted from the network hub 2 to the base transmitters 4 and from the base receiver (s) 7 to the hub 2 through a communication channel 11, which can be organized on the basis of a communication cable or also be a wireless channel.

На этапе первоначально развития системы беспроводного доступа, согласно предлагаемому изобретению, формируют первичное разделение всей зоны обслуживания на соты сообразно прогнозу путем установки базовых передатчиков 4 и приемников 7 в воздухоплавающих объектах 8 в соответствующих точках стояния. По мере развития сервиса и завоевания рынка конфигурацию базовых зон обслуживания изменяют, например, укрупняя зоны обслуживания (соты) там, где спрос оказался ниже прогнозируемого, и размножая там, где плотность и/или объемные (в части трафика) потребности клиентов растут быстрее. Предложенный способ позволяет оперативно изменять размер сот путем изменения (снижения, подъема) находящихся в воздухоплавающих объектах 8 базовых станций с соответствующим изменением положения базовых передатчиков 4. При этом может требоваться дополнительная юстировка пространственного положения абонентских приемопередающих устройств. В случае коммерческой необходимости способ позволяет произвести смещение центра базовой зоны (соты) за счет переноса точки крепления воздухоплавающего объекта в горизонтальном направлении. At the initial stage of development of the wireless access system, according to the invention, the primary division of the entire service area into cells is formed in accordance with the forecast by installing the base transmitters 4 and receivers 7 in the floating objects 8 at the corresponding standing points. As the service develops and the market conquers, the configuration of the basic service areas is changed, for example, by enlarging service areas (cells) where demand is lower than predicted, and multiplying where customer density and / or volume (in terms of traffic) grow faster. The proposed method allows you to quickly change the cell size by changing (lowering, raising) 8 base stations located in aeronautical objects with a corresponding change in the position of the base transmitters 4. In this case, additional adjustment of the spatial position of the subscriber transceiver devices may be required. In case of commercial need, the method allows to shift the center of the base zone (cell) by moving the attachment point of the ballooning object in the horizontal direction.

При оперативном изменении зон и объема обслуживания предлагаемый способ позволяет высвобождать неэффективно используемые базовые передатчики и приемники, которые могут быть установлены на вновь образуемые соты или добавлены на расширяемые. With the rapid change of zones and scope of service, the proposed method allows to release inefficiently used base transmitters and receivers that can be installed on newly formed cells or added to expandable ones.

В варианте предложенного способа излучение от абонентских передатчиков 6 фокусируют на базовый приемник (приемники) 7 при помощи внутренней поверхности 12 воздухоплавающего объекта 8. Это позволяет снизить требования к точности юстировки абонентских передатчиков за счет увеличения апертуры приема, что облегчает или полностью исключает операцию корректировки положения абонетских приемопередающих комплектов при изменениях конфигурации сот. In the variant of the proposed method, the radiation from the subscriber transmitters 6 is focused on the base receiver (s) 7 using the inner surface 12 of the floating object 8. This reduces the accuracy requirements for alignment of the subscriber transmitters by increasing the aperture of the reception, which facilitates or completely eliminates the operation of adjusting the position of the subscriber transceiver kits with changes in the configuration of cells.

Таким образом, предложенный способ решает поставленную задачу - обеспечение возможности экономичного развития и оперативного изменения зон обслуживания и объема предоставляемых услуг при одновременном расширении функциональных возможностей систем беспроводного доступа к сетям. При этом достигается искомый технический результат в части снижения капитальных затрат как на этапе первоначального строительства системы, так и при ее дальнейшем развитии, обеспечивается возможность оперативного увеличения или при необходимости уменьшения зон обслуживания и предельных объемов предоставляемых абонентам услуг. Одновременно обеспечивается достижение дополнительного технического результата в части возможности оптимизации расположения базовых станций и зон их обслуживания в условиях разноэтажной застройки, а также возможности использования одного диапазона длин волн для предоставления на одной территории различных видов сервиса за счет расположения соответствующих базовых станций, покрывающих эту территорию, на различной высоте, с различным углом распространения направленного излучения от базовых передатчиков. Thus, the proposed method solves the problem - providing opportunities for economic development and operational change of service areas and the volume of services provided while expanding the functionality of wireless access systems to networks. At the same time, the desired technical result is achieved in terms of reducing capital costs both at the stage of the initial construction of the system, and during its further development, it is possible to quickly increase or, if necessary, reduce service areas and limit the volume of services provided to subscribers. At the same time, an additional technical result is achieved in terms of the possibility of optimizing the location of base stations and their service areas in the conditions of multi-storey buildings, as well as the possibility of using the same wavelength range to provide different types of services in one territory due to the location of the corresponding base stations covering this territory on different heights, with different angles of propagation of directional radiation from the base transmitters.

Claims

1. A method of constructing a system of access to communication networks, including the creation of service areas on a cellular basis, connecting base stations of cells with high-speed channels and arranging for subscribers of each base station to wirelessly access network resources, while signals from the base station are transmitted to subscribers through one or more directed base transmitters, receiving signals from subscribers are conducted by individual or microgroup subscribers, i.e., cluster, receivers, indi go as ideal for cluster subscriber transmitters, and receiving signals from subscribers is carried out by basic group receivers with coverage areas, which are determined based on the condition that the base group receiver is in the line of sight of the respective subscriber transmitters, characterized in that the base receivers and transmitters of each cell are placed inside the floating objects, the current basic service areas - cells - are formed by changing the position of the aforementioned floating objects relative to the surface of the earth and fix them in these positions until the next change in the configuration of the cells, and the service subzones corresponding to the individual base transmitters inside the cell are formed for each location of the floating object by changing the location and / or power of the base transmitters inside the floating object.

2. The method according to p. 1, characterized in that the radiation from the subscriber transmitters focus on the base receivers using part of the inner surface of the ballooning object.