ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ

Transcript

1 ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΜΕΤΑ ΟΣΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΛΙΚΩΝ ΤΕΧΝΙΚΗ ΚΑΙ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ LMDS ΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΜΑΡΚΟΥΤΣΑΚΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ ΠΑΠΑΣΠΥΡΟΥ ΕΛΕΥΘΕΡΙΟΣ Επιβλέπων : Παναγιώτης Κωττής Καθηγητής Ε.Μ.Π. Αθήνα, Ιούλιος 2003 Τεχνική και οικονοµική ανάλυση συστηµάτων LMDS 1

2 0.1 ΟΡΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑ ΡΟΜΗ ΠΡΟΛΟΓΟΣ Επιχειρώντας έναν ορισµό µπορούµε να πούµε ότι στόχος των Επικοινωνιών είναι η αποστολή ενός µηνύµατος από ένα σηµείο σε ένα άλλο, καθώς και η επιβεβαίωση της πλήρους, ορθής και κατανοητής λήψης του από τον εξουσιοδοτηµένο παραλήπτη. Παρά τον απλό αυτό σχετικά ορισµό, πίσω από τις επικοινωνίες κρύβεται µια τεράστια προσπάθεια της επιστήµης, µια πληθώρα από θεωρίες και τεχνικές που µέχρι σήµερα τουλάχιστον απασχολεί ένα µεγάλο αριθµό επιστηµονικών ιδρυµάτων, βιοµηχανιών και οργανισµών. Αποτέλεσµα της προσπάθειας αυτής είναι µια µεγάλη σειρά προϊόντων για ειδικές εφαρµογές αλλά και για ευρεία κατανάλωση. Από τον καιρό που ο ηλεκτρισµός και η ηλεκτρονική εξελίχθηκαν, πολλά πράγµατα άλλαξαν στις τηλεπικοινωνίες οι οποίες έγιναν πια τεχνολογική επιστήµη. Ο Samuel Morse το 1854 µε τον τηλέγραφο και ο Graham Bell το 1876 µε το τηλέφωνο έθεσαν τα θεµέλια µιας νέας εποχής στον κόσµο, µιας εποχής όπου οι τηλεπικοινωνίες θα έπαιζαν πλέον βασικό ρόλο στην ανάπτυξή του. Μετά µάλιστα τη δεκαετία του 1950, όπου έχουµε την παράλληλη ανάπτυξη των υπολογιστών και της ηλεκτρονικής επεξεργασίας των πληροφοριών, οι τηλεπικοινωνίες αρχίζουν να καταλαµβάνουν σηµαντική θέση στη ζωή του ανθρώπου. Σήµερα οι πλέον γνωστές εφαρµογές των τηλεπικοινωνιών είναι η Τηλεφωνία, το Telex, η Ραδιοφωνία και η Τηλεόραση, εφαρµογές που η µαζικότητά τους από πλευράς χρήσης τις καθιστά ευρύτατα γνωστές. Όµως τα τελευταία χρόνια η χρήση των υπολογιστών επεκτείνεται σε ευρύτερα στρώµατα του πληθυσµού, µε αποτέλεσµα την ανάπτυξη νέων µορφών τηλεπικοινωνιών. Ενδιαφέρον παρουσιάζει η διάκριση µεταξύ των όρων Επικοινωνία και Τηλεπικοινωνία. Θα λέγαµε ότι η ετυµολογία του όρου καθορίζει και την ορθή χρήση του. Όταν έχουµε "Επικοινωνίες" µακρινής απόστασης τότε χρησιµοποιούµε τον όρο Τηλεπικοινωνίες. Οι επικοινωνίες σε µεγάλες αποστάσεις, µας υποχρεώνουν λόγω ανεπάρκειας του µέσου µετάδοσης να αλλάζουµε την µορφή της πληροφορίας προκειµένου να την µεταδώσουµε. Μπορούµε να πούµε εν γένει ότι, όταν η πληροφορία δεν αλλάζει µορφή προκειµένου να µεταφερθεί σε µικρές αποστάσεις, µιλάµε απλώς για Επικοινωνία, αν όµως Τεχνική και οικονοµική ανάλυση συστηµάτων LMDS 2

3 υποχρεωθούµε για διάφορους λόγους να την αλλάξουµε προκειµένου να τη µεταδώσουµε σε µεγαλύτερες αποστάσεις, τότε µιλάµε για Τηλεπικοινωνία. Η χρήση της ηλεκτροµαγνητικής ακτινοβολίας από το 19ο αιώνα ήταν ο βασικός µοχλός ανάπτυξης των τηλεπικοινωνιών. Η συχνότητα του ηλεκτροµαγνητικού φάσµατος είναι ένα ιδιαίτερο χαρακτηριστικό και η κάθε εφαρµογή συνδέεται µε τη χρήση ενός ορισµένου τµήµατος του φάσµατος συχνοτήτων. Το σχήµα 0.1 παρουσιάζει την κατανοµή εφαρµογών στο φάσµα των συχνοτήτων. Επίσης η ιστορική εξέλιξη των τηλεπικοινωνιών φαίνεται στο σχήµα 0.2. Σχήµα 0.1 Το ηλεκτροµαγνητικό φάσµα και εφαρµογές Τεχνική και οικονοµική ανάλυση συστηµάτων LMDS 3

4 Σχήµα 0.2 Εξέλιξη των τηλεπικοινωνιακών υπηρεσιών Η Τηλεπληροφορική σήµερα µας προσφέρει πολλές υπηρεσίες, οι σηµαντικότερες των οποίων είναι: Teletex Videotex Επικοινωνίες δεδοµένων (Data communications) Τηλεοµοιοτυπία (Telefax) Οπτική Τηλεδιάσκεψη (Videoconference) Τεχνική και οικονοµική ανάλυση συστηµάτων LMDS 4

5 Ασύρµατες κινητές επικοινωνίες (Mobile communication) ISDN (Integrated Services Digital Network) Electronic Data Interchange (EDI) Τηλεµετρία και έλεγχος εκ του µακρόθεν Ηλεκτρονικό ταχυδροµείο (Electronic mail) Τηλεειδοποίηση (Paging) Videotelephony (Εικονοτηλέφωνο ) Επικοινωνίες Πολυµέσων (multimedia) Ηλεκτρονικό εµπόριο Internet Τηλεϊατρική 0.2 Η ΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ Στην εργασία αυτή µελετάται η αναπτυσσόµενη κυψελωτή τεχνολογία LMDS για την αµφίδροµη ανταλλαγή πληροφοριών υψηλού όγκου. Αυτού του είδους τεχνολογία εντοπίζεται σε συχνότητες άνω των 20 GHz και έτσι υφίσταται τις αρνητικές επιδράσεις της ατµόσφαιρας και της βροχής. Σκοπός αυτής της εργασίας είναι να µελετήσει τα προβλήµατα διάδοσης, να βελτιώσει τους ήδη υπάρχοντες κανόνες σχεδίασης καθώς και να προσεγγίσει το σύστηµα από οικονοµικής πλευράς και να το συγκρίνει µε τις ήδη υπάρχοντες τεχνολογίες. Στο κεφάλαιο 1 γίνεται µια γενική περιγραφή του συστήµατος και περιγράφονται σε γενικές γραµµές η αρχιτεκτονική του συστήµατος καθώς και οι τεχνολογίες που χρησιµοποιούνται. Στο κεφάλαιο 2 παρουσιάζεται το πρότυπο διάδοσης του συστήµατος. Αναλύονται επίσης οι διάφορες απώλειες που αντιµετωπίζει το σύστηµα σε αυτές τις συχνότητες. Επίσης δίνονται λύσεις για την αντιµετώπιση όσο το δυνατόν καλύτερα αυτών των απωλειών µε τα υπάρχοντα µέσα. Στο κεφάλαιο 3 µε βάση τα χαρακτηριστικά των κεραιών της ALCATEL γίνονται θεωρητικοί υπολογισµοί. Υπολογίζεται, µε δύο διαφορετικούς τρόπους, η ακτίνα κυψέλης του συστήµατος για διάφορες τιµές διαθεσιµότητες. Οι υπολογισµοί γίνονται για κλιµατική ζώνη L στην οποία αντιστοιχεί το λεκανοπέδιο Αττικής. Τεχνική και οικονοµική ανάλυση συστηµάτων LMDS 5

6 Στο κεφάλαιο 4 αναλύεται σε βάθος η αρχιτεκτονική του συστήµατος. Επίσης περιγράφονται οι διάφοροι τρόποι διαµόρφωσης που χρησιµοποιούνται καθώς και τα κανάλια συχνοτήτων που µπορούν να χρησιµοποιηθούν από τους χειριστές του συστήµατος. Στο τέλος αυτού του κεφαλαίου αναφέρονται τα δύο πρότυπα που χρησιµοποιούνται στο σύστηµα LMDS καθώς και µέθοδοι υπολογισµού του ρυθµού εσφαλµένων ψηφίων (BER) για τα δύο αυτά πρότυπα. Στο κεφάλαιο 5 γίνεται µια λεπτοµερής περιγραφή του RF εξοπλισµού. Ταυτόχρονα παρουσιάζονται οι χωρητικότητες που επιτυγχάνονται µε χρήση του LMDS. Στο τέλος παρουσιάζονται οι υπηρεσίες που µπορούν να προσφερθούν από τους χειριστές του συστήµατος. Στο κεφάλαιο 6 γίνεται µνεία για την κάλυψη που επιτυγχάνεται από το σύστηµα και γίνεται λεπτοµερής ανάλυση για τις παρεµβολές που αντιµετωπίζει αυτό στις συχνότητες που λειτουργεί. Στο κεφάλαιο 7 περιγράφονται αναλυτικά οι ευρυζωνικές υπηρεσίες και τα χαρακτηριστικά τους, καθώς και οι αλλαγές που δηµιουργούν στο τηλεπικοινωνιακό τοπίο. Στο κεφάλαιο 8 παρουσιάζονται οι τοµείς της αγοράς των ευρυζωνικών υπηρεσιών, οι λειτουργοί αυτών και ο βέλτιστος τρόπος εγκατάστασης ενός τηλεπικοινωνιακού συστήµατος LMDS. Στο κεφάλαιο 9 αναλύονται τα ανταγωνιστικά συστήµατα ευρυζωνικών υπηρεσιών, όπως η οπτική ίνα, η τεχνολογία FSO, το DSL, οι δορυφορικές ζεύξεις (VSAT) και οι ασύρµατες τεχνολογίες σταθερής πρόσβασης. Τέλος γίνεται περιγραφή των πλεονεκτηµάτων του LMDS έναντι των ανταγωνιστών του. Στο κεφάλαιο 10 αναλύεται το πρόβληµα του τελευταίου µιλίου και µορφές λύσης του στην οικιακή και επιχειρησιακή αγορά. Συγκρίνεται το LMDS µε αντίστοιχες ασύρµατες τεχνολογίες στην απόδοσή τους στο πρόβληµα του τελευταίου µιλίου. Στο κεφάλαιο 11 παρουσιάζονται οι οικονοµικές προοπτικές του συστήµατος LMDS και οι διείσδυσή του στην ευρυζωνική οικιακή και επιχειρηµατική αγορά. Αναλύονται τα οικονοµικά δεδοµένα του LMDS, κόστος σταθµού βάσης και εξοπλισµού πελάτη. Στο κεφάλαιο 12 περιγράφονται αναλυτικά οι προβλέψεις της αγοράς ευρείας ζώνης ανά τεχνολογία. Για τα συστήµατα κινητών τρίτης γενιάς, για τις υπηρεσίες Χ-DSL, το δίκτυο ISDN, τις υπηρεσίες ασύρµατης πρόσβασης και των δορυφορικών ζεύξεων. Τεχνική και οικονοµική ανάλυση συστηµάτων LMDS 6

7 Τέλος, θα θέλαµε να εκφράσουµε τις πιο θερµές µας ευχαριστίες προς τον επιβλέποντα καθηγητή κύριο Π. Κωττή για την αµέριστη συµπαράστασή του και την πολύτιµη βοήθεια που προσέφερε κατά την πραγµατοποίηση της παρούσας διπλωµατικής εργασίας. Σηµαντικές ήταν οι συµβουλές του διδάκτορα κυρίου Α. Παναγόπουλου καθώς και οι πληροφορίες που µας προσέφεραν οι εταιρίες FORTHNET και COSMOTE. Τεχνική και οικονοµική ανάλυση συστηµάτων LMDS 7

8 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΓΕΝΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ 1.1 ΤΙ ΕΙΝΑΙ ΤΟ LMDS Τα συστήµατα LMDS (Local Multipoint Distribution Service) αντιπροσωπεύουν µια νέα τεχνολογία πρόσβασης βασισµένη σε µικροκυµατική ζεύξη µε κυψελωτή αρχιτεκτονική, η οποία προσφέρει ευέλικτες συνδέσεις υψηλής χωρητικότητας. Το τοπικό πολυσηµειακό σύστηµα διανοµής (LMDS) είναι η ευρυζωνική ασύρµατη τεχνολογία που χρησιµοποιείται για να µεταδώσει φωνή, δεδοµένα και τηλεοπτικές υπηρεσίες. Στη σηµερινή εποχή, η ανάγκη για χωρητικότητα ευρείας ζώνης από κάθε είδους χρήστη έχει αυξηθεί σηµαντικά. Γι αυτό το λόγο τα ευρυζωνικά συστήµατα θα διαδραµατίσουν σπουδαίο ρόλο στο µέλλον. Οι χειριστές δικτύων αντιµετωπίζουν την πρόκληση του αυξανόµενου εύρους ζώνης βελτιώνοντας υπάρχουσες τεχνολογίες και αναπτύσσοντας νέα συστήµατα. Τα δίκτυα εκποµπής εξελίχθηκαν σε δίκτυα δύο. Η επικοινωνία µεταξύ σταθµού βάσης και συνδροµητών αποτελεί τη κάτω ζεύξη ενώ η επικοινωνία µεταξύ συνδροµητή και σταθµού βάσης την άνω ζεύξη (uplink). Η ανάπτυξη των δικτύων LMDS έχει το πλεονέκτηµα της υψηλής χωρητικότητας στην προς τα κάτω ζεύξη η οποία µπορεί να µοιραστεί σε πολλούς χρήστες µε ευέλικτο τρόπο. Άλλα πλεονεκτήµατα είναι η ευκολία χρήσης και ανάπτυξης, καθώς και υποστήριξη µεγάλου εύρους εφαρµογών. Σχήµα 1.1 Το LMDS σύστηµα Τεχνική και οικονοµική ανάλυση συστηµάτων LMDS 8

9 Στη συνέχεια αναλύεται το ακρωνύµιο LMDS: Local ΤΟΠΙΚΗ. Περιοχή γύρω από σταθµό βάσης 2,5 4,5χλµ, µε οπτική επαφή. Multipoint ΠΟΛΥΣΗΜΕΙΑΚΗ. Ένας σταθµός βάσης επικοινωνεί µε πολλές εγκαταστάσεις στην ίδια κυψέλη (~500 Network Terminations πρακτικά 150) Distribution ΙΑΝΟΜΗ. Ταχύτητα ως 32Mbps ανά τεταρτηµόριο. Service ΥΠΗΡΕΣΙΑΣ. Μέσο παροχής όλων των υπηρεσιών επικοινωνίας (δεδοµένα, φωνή, εικόνα). Το σύστηµα LMDS λειτουργεί κυψελωτά µε τρόπο παρόµοιο µε το δίκτυο κινητής τηλεφωνίας. Η κάθε κυψέλη µπορεί µε τη σειρά της να διαιρεθεί σε κάποιο αριθµό τοµέων (sectors) για την αποδοτικότερη λειτουργία του συστήµατος. Οι σταθµοί βάσης επικοινωνούν µε το κυρίως δίκτυο είτε ασύρµατα είτε ενσύρµατα. Οι άδειες που έχουν εκδοθεί για το LMDS καλύπτουν τη ζώνη συχνοτήτων από 25 GHz έως 30GHz, µε το δεσµευµένο εύρος να διαφέρει µεταξύ των Η.Π.Α. του Καναδά και των υπόλοιπων χωρών. Το LMDS είναι µια πρόταση οικονοµικής λύσης στο πρόβληµα του τελευταίου µιλίου, φέροντας υπηρεσίες υψηλού εύρους ζώνης. Ταυτόχρονα είναι µια εναλλακτική λύση στην εγκατάσταση οπτικών ινών. Στη συνέχεια παρουσιάζονται τα ανταγωνιστικά πλεονεκτήµατα του LMDS: 1. Βέλτιστη αξιοποίηση φάσµατος. 2. Μία κεραία σταθµού βάσης πολλές συνδέσεις. 3. Μικρό µέγεθος κεραιών. 4. Ελαχιστοποίηση ρυθµίσεων κεραίας και τερµατικού εξοπλισµού. 5. Τερµατικός εξοπλισµός µε διεπαφή Ethernet. 6. Τερµατικός εξοπλισµός µε προτεραιότητα στην φωνή. 7. Πολύ µικρή ισχύς εκποµπής. 8. Ασφάλεια κατά τη µετάδοση. 9. Χαµηλές δαπάνες επέκτασης. 10. Ευκολία και ταχύτητα στην επέκταση. Τεχνική και οικονοµική ανάλυση συστηµάτων LMDS 9

10 1.2 ΠΡΟΣΦΕΡΟΜΕΝΕΣ ΥΠΗΡΕΣΙΕΣ Ο καθορισµός των σχετικών µε το LMDS υπηρεσιών εξαρτάται από την υπάρχουσα ζήτηση και τις απαιτήσεις του διαχειριστή του συστήµατος. Οι παρεχόµενες υπηρεσίες, οι οποίες ρυθµίζονται κατά περίπτωση, κατηγοριοποιούνται σύµφωνα µε την αγορά της σταθερής ασύρµατης πρόσβασης ευρείας ζώνης ως εξής: Υπηρεσίες Μισθωµένης Γραµµής (Leased Line) 1. ΡΒΧ διασυνδέσεις (για τηλεφωνία). 2. Υπηρεσίες δεδοµένων ή µισθωµένων γραµµών για WΑΝ διασυνδέσεις. 3. Cellular (2G, 3G) / PCS (νέα γενιά ασύρµατης επικοινωνίας) / WLL (Wireless Local Ιοορ ). Υπηρεσίες εδοµένων (Bursty data) 1. Internet. 2. Corporate Intranet. 3. E-commerce (ηλεκτρονικό εµπόριο). 4. VoIΡ. 5. LΑΝ connectivity. Υπηρεσίες Kυκλωµεταγωγικής τηλεφωνίας (Switched telephony) 1. Πολλαπλές POTS γραµµές (ΡΟΤ:απλή αναλογική τηλεφωνική γραµµή). 2. Πολλαπλές ISDN γραµµές βασικής πρόσβασης. 3. ISDN πρωτεύουσας σύνδεσης για ΡΒΧ διασυνδέσεις. Τεχνική και οικονοµική ανάλυση συστηµάτων LMDS 10

11 1.3 ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΙΚΤΥΟΥ ιάφορες δικτυακές αρχιτεκτονικές είναι δυνατές στο LMDS. Η πλειοψηφία των χειριστών, χρησιµοποιεί το point-to-multipoint ασύρµατο σχέδιο πρόσβασης. Οι υπηρεσίες LMDS είναι ένας συνδυασµός φωνής, βίντεο και δεδοµένων. Εποµένως, οι µεθοδολογίες µεταφοράς πρωτοκόλλου (IP) και ο ασύγχρονος τρόπος µεταφοράς (ATM) συνδυάζονται. Σχήµα 1.2 Αρχιτεκτονική LMDS Συνήθως η κυψέλη χωρίζεται σε τέσσερις τοµείς όπως φαίνεται στο ακόλουθο σχήµα. Πολλοί χρήστες σε 4τεταρτηµόρια 3 K Σταθµός Βάσης Σχήµα 1.3 Κυψέλη στο LMDS Τεχνική και οικονοµική ανάλυση συστηµάτων LMDS 11

12 Τα χαρακτηριστικά µίας τυπικής κυψέλης παρουσιάζονται παρακάτω. 4 τεταρτηµόρια (sectors) χωρητικότητας 32Mbps* το καθένα. Για κάθε τεταρτηµόριο: Downlink: TDM 28MHz/32Mbps, µαζική εκποµπή (broadcast) στο ίδιο τεταρτηµόριο. Uplink: FDM-TDMA 4X7MHz/8Mbps * Τα νούµερα είναι ενδεικτικά. Για τη σχεδίαση και υλοποίηση ενός συστήµατος LMDS πρέπει να ληφθούν υπόψη µια σειρά από παράγοντες, οι οποίοι καθορίζουν και την αρχιτεκτονική του συστήµατος. Οι παράγοντες αυτοί σχετίζονται µε τις ανάγκες που πρέπει να καλυφθούν. Ακολουθούν µια σειρά από κριτήρια που πρέπει να ληφθούν υπόψη κατά στη σχεδίαση του συστήµατος. Επιλογή µεγέθους κυψέλης. Ανάλογα µε τη απαιτούµενη αξιοπιστία, πρέπει να γίνει κατάλληλη επιλογή της ακτίνας της κυψέλης. Αριθµός τοµέων. Η παράµετρος αυτή εξαρτάται άµεσα από το µέγεθος της κυψέλης και τη χωρητικότητα που πρέπει να επιτευχθεί. Ποιότητα υπηρεσίας (QoS). Ο ρυθµός εσφαλµένων ψηφίων πρέπει να είναι µικρότερος από µια τιµή, συνήθως ιείσδυση συνδροµητών. Ο αριθµός των συνδροµητών που έχουν την απαραίτητη ισχύ σήµατος στο δέκτη τους, ώστε να επιτυγχάνουν την επιθυµητή QoS. Χωρητικότητα. Ανάλογα µε την αναµενόµενη κίνηση και τη χωρητικότητα µέσα στην κυψέλη, ρυθµίζονται διάφορες παράµετροι του συστήµατος όπως η διαµόρφωση, το εύρος των καναλιών, η χρήση δύο πολώσεων και η επαναχρησιµοποίηση συχνότητας. Συνολικό κόστος ανά κυψέλη. Καθορίζεται µε βάση τα χαρακτηριστικά του δικτυακού και του RF εξοπλισµού. Παρακάτω, θα δοθούν οι απαντήσεις σε αυτά τα ερωτήµατα. Τεχνική και οικονοµική ανάλυση συστηµάτων LMDS 12

13 1.4 ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ Τα συστήµατα LMDS είναι ένας συνδυασµός επικοινωνιών υψηλής χωρητικότητας και διαδραστικών συστηµάτων ευρείας εκποµπής, τα οποία λειτουργούν σε χιλιοστοµετρικές συχνότητες. ιαθέτουν µια κάτω ζεύξη (downlink) σηµείου σε πολλαπλά σηµεία και µια άνω ζεύξη (uplink) σηµείου σε σηµείο. Ο ποµπός µπορεί να βρίσκεται στην κορυφή ενός υψηλού κτιρίου καλύπτοντας την περιοχή εξυπηρέτησης. Ο ποµπός καλύπτει ένα τοµέα, συνήθως 90 ο ή 60 ο, οπότε η πλήρης κάλυψη της κυψέλης επιτυγχάνεται µε τέσσερις ή έξι ποµπούς αντίστοιχα. Η λειτουργία του συστήµατος σε µια περιοχή προϋποθέτει την ύπαρξη ενός συµπλέγµατος κυψελών µε ξεχωριστούς σταθµούς βάσης σε µέρη που συνυπάρχουν ποµποί και δέκτες. Ένας από τους σταθµούς βάσης έχει το ρόλο του συντονιστικού κέντρου για την υπόλοιπη περιοχή και συνδέει τις κυψέλες µε τα εξωτερικά δίκτυα. Η διακυψελωτή σύνδεση µπορεί να γίνει µε χρήση οπτικής ίνας ή µε ασύρµατες συνδέσεις κοντινών αποστάσεων. Η συνύπαρξη µε σταθµό βάσης κινητής τηλεφωνίας θα µπορούσε να οδηγήσει και σε από κοινού χρησιµοποίηση της υποδοµής των δύο τεχνολογιών µειώνοντας το κόστος. Η λειτουργία στη περιοχή των χιλιοστοµετρικών συχνοτήτων επιβάλλει ορισµένους περιορισµούς. Φαινόµενα ατµοσφαιρικών κατακρηµνίσεων έχουν ως συνέπεια µεγάλη εξασθένηση του σήµατος και περιορίζει την ακτίνα της κυψέλης στα 3-5 km ανάλογα µε την κλιµατική ζώνη, τη συχνότητα λειτουργίας και την επιθυµητή αξιοπιστία. Επίσης, είναι σηµαντικό να υπάρχει οπτική επαφή. Ενδεχοµένως, να µην είναι δυνατή η πλήρης κάλυψη αλλά ένα ποσοστό της τάξης του 95% θεωρείται το ελάχιστο δυνατό προκειµένου για υπηρεσίες προσφερόµενες στο κοινό. Η χρήση επαναληπτών και ανακλαστήρων είναι δυνατή, αλλά αυτό απαιτεί επιπλέον εξοπλισµό αυξάνοντας το κόστος κάτι που κάνει απαγορευτική τη χρήση τους. Τεχνική και οικονοµική ανάλυση συστηµάτων LMDS 13

14 1.5 ΣΥΧΝΟΤΗΤΕΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ Αν και η χωρητικότητα του φάσµατος σε χιλιοστοµετρικές συχνότητες είναι αρκετά σηµαντική, υπάρχουν πολλά συστήµατα που ανταγωνίζονται για την κατανοµή της συχνότητας και για το λόγο αυτό δεν υπάρχει µια παγκοσµίως αποδεκτή συχνότητα λειτουργίας για το LMDS. Στις Η.Π.Α. έχει δοθεί εύρος 1.3GHz στα 28-29GHz ενώ οι ευρωπαϊκές χώρες κατανέµουν φάσµατα σε διαφορετικές συχνότητες. Η ανάπτυξη και οι άδειες στην Ευρώπη καταδεικνύουν ότι θα υπάρξουν συστήµατα σε διαφορετικές ζώνες συχνοτήτων από τα 24GHz έως και τα 43.5GHz. Η ζώνη συχνοτήτων από τα GHz µε υποζώνες των 56ΜΗΖ έχει παραχωρηθεί για τα συστήµατα LMDS σε πολλές ευρωπαϊκές χώρες. Η ζώνη των 40GHz µάλλον θα διαµοιραστεί σε δύο ή τρεις άδειες, περιορίζοντας το διαθέσιµο φάσµα ανά διαχειριστή στα ΜΗΖ µε δύο πολώσεις. Η πολιτική αδειών µπορεί να ποικίλει από χώρα σε χώρα έχοντας ως κύριο οδηγό την ανάπτυξη του ανταγωνισµού. Τεχνική και οικονοµική ανάλυση συστηµάτων LMDS 14

15 1.6 ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΟΥΜΕΝΕΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ Στα συστήµατα LMDS η υψηλής χωρητικότητας κάτω ζεύξη διαµοιράζεται µε ευέλικτο τρόπο σε αρκετούς χρήστες. Η τεχνολογία αιχµής είναι ακόµη ακριβή σε χιλιοστοµετρικές συχνότητες, αλλά οι υπάρχουσες κινητές µονάδες ενισχυτών προσφέρουν την επιθυµητή λειτουργία. Η στάθµη εξόδου που απαιτείται για κάθε δέσµη µετάδοσης των 36Mb/s είναι περίπου 25dBm. Μια τεχνολογία που θα επέτρεπε στο τελικό στάδιο ενίσχυση αρκετών δεσµών µετάδοσης θα µείωνε την πολυπλοκότητα και το κόστος του εξοπλισµού. Ωστόσο, οι κεντρικοί ενισχυτές µοιράζονται από πολλούς χρήστες µειώνοντας έτσι και το κόστος. Στα 40GHz η τεχνολογία αιχµής είναι ακόµη πιο ακριβή από ό,τι στα 28-29GHz και η εξασθένηση λόγω ατµοσφαιρικών κατακρηµνίσεων αυξάνει µε την αύξηση της συχνότητας, κάτι που ευνοεί τις χαµηλότερες ζώνες συχνοτήτων. Μακροπρόθεσµα, όµως, η υψηλότερη χωρητικότητα που προσφέρεται στα 40GHz µπορεί να αντισταθµίσει το επιπλέον κόστος. Ο αριθµός των δεσµών µετάδοσης καθορίζεται από τη ζήτηση και από τους περιορισµούς που επιβάλλει το διαθέσιµο φάσµα. Αυτό το γεγονός οδηγεί σε κλιµακωτή αρχιτεκτονική, αρχίζοντας µε σχετικά χαµηλή χωρητικότητα και προσθέτοντας επιπλέον ενισχυτικές µονάδες καθώς θα αυξάνεται η ζήτηση. Το χρησιµοποιούµενο σχήµα για µετάδοση ψηφιακού βίντεο µέσω δορυφόρου (Digital Video Broadcasting DVB), βασισµένο σε διαµόρφωση φάσης QPSK, υιοθετήθηκε τόσο από το ψηφιακό οπτικοακουστικό συµβούλιο (Digital Audio/Visual Council DAVIC), όσο και από το σύστηµα DVB, έχοντας την ίδια πλατφόρµα ενδιάµεσης συχνότητας IF, MHz µεταξύ εξωτερικής και εσωτερικής µονάδας. Το γεγονός αυτό επιτρέπει τη χρησιµοποίηση αποκωδικοποιητών σχεδιασµένων για λήψη ψηφιακής τηλεόρασης µέσω δορυφόρου. Η ενδιάµεση συχνότητα IF οδηγείται στον αποκωδικοποιητή, ο οποίος συνδέεται µε τηλεόραση ή υπολογιστή καθώς και µε τα δύο παράλληλα. Όλες οι παραπάνω επιλογές επιτρέπουν την αλληλεπίδραση µε το χρήστη µιας και οι αποκωδικοποιητές είναι εφοδιασµένοι µε ένα κανάλι επιστροφής, το οποίο συνδέεται µε το τηλεφωνικό δίκτυο (PSTN / ISDN). Ωστόσο υπάρχουν και µερικές διαφορές. Στο DVB ΙΡ ή στο ΑΤΜ, οι πληροφορίες περιέχονται στην ακολουθία µετάδοσης MPEG σε συνδυασµό µε τα τηλεοπτικά προγράµµατα. Στο DAVIC υπάρχουν ξεχωριστές µεταδόσεις πληροφοριών υψηλής χωρητικότητας, βασισµένες σε αρχιτεκτονική ΑΤΜ. Μέχρι και σήµερα κυριαρχεί η Τεχνική και οικονοµική ανάλυση συστηµάτων LMDS 15

16 χρήση του PC. Όµως, η ανάπτυξη της διαδραστικής τηλεόρασης, µε δυνατότητα διαχείρισης των περιεχοµένων, ύπαρξης πιο εξελιγµένου κειµένου, ηλεκτρονικού εµπορίου, παιχνιδιών και ενεργής συµµετοχής σε διαγωνισµούς θα αυξήσει το ενδιαφέρον για διαδραστική τηλεόραση µε ένα κανάλι επιστροφής χαµηλής χωρητικότητας. Η άνω ζεύξη είναι η σύνδεση µε τον ατοµικό χρήστη και είναι δυνατόν να εφαρµοστούν διαφορετικές τεχνολογίες, ανάλογα µε τις απαιτήσεις του χρήστη. ύο από τις σηµαντικότερες εφαρµογές ευρείας ζώνης αποτελούν η διαδραστική τηλεόραση και το Internet, που απαιτούν συνδέσεις επιστροφής χαµηλής χωρητικότητας και τεχνολογίες, όπως το GPRS (General Packet Radio Service) και το δίκτυο PSTN/ISDN. Για πιο απαιτητικούς πελάτες είναι αναγκαία µια σύνδεση όπου η χωρητικότητα προσαρµόζεται ανάλογα µε τις απαιτήσεις. Οι λύσεις για µικρού και µεσαίου µεγέθους επιχειρήσεις περιλαµβάνουν µια σύνδεση µικροκυµατικού τύπου για επιστροφή, η οποία επιτρέπει συµµετρικές συνδέσεις ή συνδέσεις ασύµµετρες προς οποιαδήποτε κατεύθυνση. Ωστόσο, είναι φανερό ότι οι υπάρχουσες λύσεις, µε τις απαιτήσεις για αποµόνωση µεταξύ µετάδοσης και λήψης να ικανοποιούνται µέσω της χρήσης χωριστών ζωνών µε φιλτράρισµα για µετάδοση και λήψη αντίστοιχα, επιβάλλουν περιορισµούς στην ευέλικτη λειτουργία και στην όσο το δυνατόν πιο αποτελεσµατική διαχείριση των πόρων. Η συνδυασµένη χρήση συστηµάτων που θα καλύπτουν τόσο τους ιδιώτες χρήστες όσο και τις µεγάλες επιχειρήσεις θα οδηγήσει αναγκαστικά σε σηµαντικές αποκλίσεις ως προς την χωρητικότητα και για τις δύο διευθύνσεις. Πιθανώς µια µελλοντική λειτουργία ΤDD (Time Division Duplex) να λύσει αυτό το πρόβληµα. Η κύρια τεχνολογική πρόκληση είναι η παραγωγή ενός χαµηλού κόστους τερµατικού σταθµού χρήστη δύο δρόµων για την ευρεία αγορά. Η όλη αγορά εξαρτάται από αυτό. Τεχνική και οικονοµική ανάλυση συστηµάτων LMDS 16

17 1.7 ΑΣΥΡΜΑΤΕΣ ΣΥΝ ΕΣΕΙΣ ΚΑΙ ΕΠΙΛΟΓΕΣ ΠΡΟΣΠΕΛΑΣΗΣ Η πολλαπλή προσπέλαση παρέχει τα µέσα για την αποτελεσµατική πρόσβαση στους πόρους που αντιστοιχούν σε κάθε κυψέλη. Στο ασύρµατο τµήµα των κυψελωτών συστηµάτων υπάρχουν δύο τύποι διαύλων: ο δίαυλος εκποµπής προς τα κάτω (downlink, από το σταθµό βάσης προς το τερµατικό) και ο δίαυλος πολλαπλής πρόσβασης προς τα πάνω (uplink, από το τερµατικό προς το σταθµό βάσης) ΠΟΛΛΑΠΛΗ ΠΡΟΣΠΕΛΑΣΗ ΣΤΗΝ ΑΝΩ ΖΕΥΞΗ Εφ όσον ο σταθµός βάσης έχει τον πλήρη έλεγχο του διαύλου της κάτω ζεύξης, µεγαλύτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει η πολλαπλή προσπέλαση στην άνω ζεύξη. Έτσι η προσοχή επικεντρώνεται στον προς τα άνω δίαυλο. Η τεχνική πολλαπλής προσπέλασης (Multiple Access), η οποία καθιστά τα διάσπαρτα τερµατικά ικανά να µοιράζονται τον κοινό δίαυλο πρόσβασης προς τα άνω, είναι ένα πολύ σηµαντικό ζήτηµα σχεδίασης για αποτελεσµατική και δίκαιη εκµετάλλευση των διαθέσιµων πόρων του συστήµατος. Ένα καλό σχήµα πολλαπλής προσπέλασης µπορεί να βελτιώσει τη χωρητικότητα του συστήµατος, να ελαττώσει το κόστος του συστήµατος και να κάνει τις υπηρεσίες περισσότερο ελκυστικές προς τους χρήστες. Μιλώντας γενικά, υπάρχουν τρεις λέξεις κλειδιά κατά τη σχεδίαση της πολλαπλής προσπέλασης των συστηµάτων επικοινωνιών: Ευελιξία (Πόσο εύκολα µπορεί να γίνει η πρόσβαση στα τερµατικά). Ποιότητα (Ο ρυθµός εσφαλµένων ψηφίων που επιτυγχάνεται µε την εκάστοτε πολλαπλή προσπέλαση). Χωρητικότητα (Πόσοι χρήστες µπορούν να χωρέσουν και να εξυπηρετηθούν µέσα στα πλαίσια µιας κυψέλης). Η πολλαπλή πρόσβαση επιτυγχάνεται µε διάφορες µεθόδους προσπέλασης.υπάρχουν πέντε ευρέως γνωστά συστήµατα προσπέλασης. 1. Το σύστηµα προσπέλασης Συχνότητας - FDMA (Frequency Division Multiple Access): Eξυπηρετεί κλήσεις σε διαφορετικά κανάλια συχνοτήτων Τεχνική και οικονοµική ανάλυση συστηµάτων LMDS 17

18 2. Το σύστηµα Πολυπλεξίας Χρόνου - TDMA (Time Division Multiple Access): Εξυπηρετεί κλήσεις σε διαφορετικές χρονοθυρίδες (timeslots) 3. Το σύστηµα Κωδικής προσπέλασης - CDMA (Code Division Multiple Access): Εξυπηρετεί κλήσεις στην ίδια συχνότητα, µε διαφορετικούς κώδικες. 4. Το σύστηµα προσπέλασης Πόλωσης - PDMA (Polarization Division Multiple Access): Εξυπηρετεί κλήσεις µε διαφορετική πόλωση. 5. Το σύστηµα προσπέλασης Χώρου - SDMA (Space Division Multiple Access): Εξυπηρετεί κλήσεις στην ίδια συχνότητα, σε διαφορετικές περιοχές. Τα ασύρµατα σχέδια συστηµάτων χτίζονται γύρω από τις τρεις πρώτες µεθοδολογίες πρόσβασης, TDMA, FDMA και CDMA. Αυτές οι µέθοδοι προσπέλασης ισχύουν για τη σύνδεση από την περιοχή του χρήστη προς το σταθµό βάσης, καλούµενη και προς τα άνω ζεύξη. Αυτήν τη περίοδο, οι περισσότεροι χειριστές συστηµάτων χρησιµοποιούν TDMA και FDMA FDMA Κατά τη προσπέλαση FDMA αντιστοιχείται σε κάθε χρήστη ένας ραδιοδίαυλος µε µοναδική συχνότητα (Σχήµα 1.4α). Αυτός ο δίαυλος δεν µπορεί να χρησιµοποιηθεί από κοινού και από άλλους χρήστες, ακόµη και όταν είναι αδρανής. Με αυτή τη σταθερή αντιστοίχηση, η λογική του ελέγχου είναι πολύ απλή, µε αντάλλαγµα όµως την χαµηλή απόδοση και χωρητικότητα του συστήµατος. Για να βελτιωθεί η χωρητικότητα, εισάγονται οι έννοιες της κυψελωτής δοµής και της επαναχρησιµοποίησης των συχνοτήτων, επιτρέποντας έτσι να χρησιµοποιείται δίαυλος της ίδιας συχνότητας σε αποµακρυσµένες κυψέλες. Ωστόσο, καθοριστικό µειονέκτηµα του FDMA είναι η χαµηλή απόδοση του φάσµατος. Το µέγεθος του φάσµατος που χορηγείται σε κάθε χρήστη ποικίλει ανάλογα µε τις ανάγκες του. Το FDMA χρησιµοποιείται σε περιπτώσεις όπου ο χρήστης έχει συνεχή ανάγκη για διαθεσιµότητα. Τεχνική και οικονοµική ανάλυση συστηµάτων LMDS 18

19 TDMA Κατά τη προσπέλαση TDMA, ο χρόνος χωρίζεται σε σχισµές οι οποίες οµαδοποιούνται σε πλαίσια (Σχήµα 1.4β). Στο χρήστη που θέλει να επικοινωνήσει, αντιστοιχείται µια µοναδική χρονοσχισµή στο πλαίσιο. Αυτή η σχισµή µπορεί να κρατηθεί από το χρήστη µέχρι το τέλος της σύνδεσής του. Το TDMA µπορεί εύκολα να υποστηρίξει ολοκληρωµένες υπηρεσίες εφαρµόζοντας την πολιτική της ευέλικτης αντιστοίχησης σχισµών. Το TDMA χρησιµοποιείται όταν δεν υπάρχει συνεχής ανάγκη για διαθεσιµότητα, αλλά ούτε και µεγάλη ποσότητα πληροφορίας για την προς τα άνω ζεύξη. FDMA TDMA Σχήµα 1.4α Σχήµα 1.4β Τελικά, η επιλογή της µεθόδου πρόσβασης εξαρτάται από τις απαιτήσεις του χρήστη και το σχεδιασµό του συστήµατος. Επιθυµητό είναι σε ένα σταθµό βάσης να υπάρχουν και οι δύο µέθοδοι πρόσβασης και να εναλλάσσονται ανάλογα τις εκάστοτε ανάγκες CDMA Ένα έξυπνο πρωτόκολλο πολλαπλής πρόσβασης είναι το CDMA, το οποίο χρησιµοποιεί την τεχνική εξάπλωσης φάσµατος. εν απαιτείται περαιτέρω έλεγχος παρά µόνο η ανάθεση των κωδικών των χρηστών. Αντί για απευθείας µετάδοση του σήµατος δεδοµένων, το σήµα διαµορφώνεται από µια µοναδική κωδική ακολουθία, η οποία καλείται ακολουθία υπογραφής, και έχει ανατεθεί στο χρήστη. Με αυτή τη διαµόρφωση, το σήµα εξαπλώνεται σε ένα µεγαλύτερο εύρος ζώνης από εκείνο που απαιτείται για την µετάδοση Τεχνική και οικονοµική ανάλυση συστηµάτων LMDS 19

20 του πακέτου δεδοµένων. Στην πλευρά του δέκτη χρησιµοποιείται µια κωδική ακολουθία προσαρµογής για την επανασυµπίεση του εύρους ζώνης και τη λήψη των αρχικών δεδοµένων. Το CDMA υποστηρίζει αρκετά λιγότερους χρήστες από ό,τι το TDMA. Στην πράξη σπανίως χρησιµοποιείται στα συστήµατα LMDS. CDMA Σχήµα ΠΟΛΛΑΠΛΗ ΠΡΟΣΒΑΣΗ ΣΤΗΝ ΚΑΤΩ ΖΕΥΞΗ Κατά την προς τα κάτω ζεύξη, δηλαδή κατά τη σύνδεση από το σταθµό βάσης προς τους χρήστες, οι περισσότερες επιχειρήσεις χρησιµοποιούν είτε την πολυπλεξία διαίρεσης χρόνου (TDM) είτε την πολυπλεξία διαίρεσης συχνότητας (FDM). H TDM είναι µια διαδικασία όπου ολόκληρο το εύρος του καναλιού εκποµπής χωρίζεται σε χρονικά διαστήµατα, που ονοµάζονται χρονικές σχισµές. Η κάθε σχισµή αντιστοιχεί σε κάποιο συνδροµητή. Αντίθετα, στο FDM έχουµε σχισµές στο φασµατικό εύρος που αντιστοιχούν σε κάθε χρήστη. Οι περισσότερες εταιρίες, στις ζεύξεις καθόδου χρησιµοποιούν πολυπλεξία διαίρεσης χρόνου (TDM). Τεχνική και οικονοµική ανάλυση συστηµάτων LMDS 20

21 1.7.3 ΜΕΘΟ ΟΙ ΠΟΥ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΟΥΝΤΑΙ Στην πράξη οι µέθοδοι που έχουν επικρατήσει είναι το TDM για τη προς τα κάτω ζεύξη και το FDMA για την προς τα άνω ζεύξη. Στο παρακάτω σχεδιάγραµµα φαίνονται αυτές οι µέθοδοι πρόσβασης. Σχήµα 1.6 Χρήση TDM και τη κάτω ζεύξη και FDMA για την άνω ζεύξη. Η χρήση του TDM για τη κάτω ζεύξη και TDMA για την άνω ζεύξη φαίνεται στο παρακάτω σχήµα. Σχήµα 1.7 Χρήση TDM για τη κάτω ζεύξη και το TDMA για την άνω ζεύξη. Στις συνδέσεις πρόσβασης FDMA και TDMA υπάρχουν διάφοροι παράγοντες που έχουν επίπτωση στην αποδοτικότητα και τη χρήση τους. Για τις συνδέσεις FDMA το εύρος ζώνης, είτε είναι σταθερό χρονικά είτε ποικίλλει αργά. Οι συνδέσεις TDMA έχουν σκοπό να αποκριθεί το σύστηµα σε εκρήξεις δεδοµένων από τη µεριά των πελατών. Αυτές οι δύο µέθοδοι προσπέλασης θα αποτελέσουν την πλειοψηφία των συνδέσεων πρόσβασης, για τα συστήµατα LMDS κατά τη διάρκεια των επόµενων ετών. Τεχνική και οικονοµική ανάλυση συστηµάτων LMDS 21

22 1.8 ΠΡΟΤΥΠΑ εδοµένου ότι τα ασύρµατα συστήµατα πρόσβασης LMDS εξελίσσονται, τα πρότυπα θα γίνουν όλο και περισσότερο σηµαντικά. Οι δραστηριότητες προτύπων αυτήν την περίοδο είναι σε εξέλιξη και περιλαµβάνουν τις δραστηριότητες από το φόρουµ του ATM, το ευρωπαϊκό ίδρυµα προτύπων τηλεπικοινωνιών (ETSI), και τη διεθνή ένωση τηλεπικοινωνιών (ITU). Η πλειοψηφία αυτών των µεθόδων χρησιµοποιεί τα κύτταρα του ATM ως αρχικό µηχανισµό µεταφορών. Τεχνική και οικονοµική ανάλυση συστηµάτων LMDS 22

23 1.9 ΕΠΙΛΟΓΟΣ Η αγορά πρόσβασης ευρείας ζώνης αναπτύσσεται δυναµικά στην εποχή µας. Στην Ευρώπη η αγορά ευρείας ζώνης αντιπροσωπεύει την ψηφιακή τηλεόραση, τα αλληλεπιδραστικά καλωδιακά δίκτυα και το LMDS. Τα συστήµατα πρόσβασης ευρείας ζώνης αρχίζουν να παρέχουν συνδέσεις σε ιδιώτες. Οι άδειες για τα συστήµατα LMDS εξετάζονται σε πολλές χώρες. Για την ανάπτυξή τους θα χρειαστούν 3-5 χρόνια. Το κόστος της εγκατάστασης της κεντρικής υποδοµής που θα συνδέει τους κεντρικούς κόµβους των κυψελών, µέσω οπτικών ινών, δορυφόρου ή µικροκυµατικής ζεύξης, είναι σηµαντικό, ειδικά σε χώρες µε φτωχή τηλεπικοινωνιακή υποδοµή. Το LMDS είναι µια τεχνολογία που ανταποκρίνεται σε µια εποχή αυξανόµενης ζήτησης. Προσφέρει ευελιξία όσον αφορά την εκχώρηση χωρητικότητας ανάλογα µε τη ζήτηση που απαιτείται από τις νέες διαδραστικές υπηρεσίες, αλλά και από την αυξανόµενη ζήτηση για πρόσβαση στο Internet. Είναι µια εναλλακτική ή ακόµη και ανταγωνιστική πρόταση απέναντι σε τεχνολογίες ευρείας ζώνης όπως είναι το καλώδιο, ο δορυφόρος και η γραµµή ADSL/VDSL. Το πιο σηµαντικό είναι ότι συνεισφέρει σηµαντικά στην τεχνολογία πρόσβασης ευρείας ζώνης, οδηγώντας σε περαιτέρω ανάπτυξη εφαρµογών σε περιοχές µε µεγάλη πυκνότητα πληθυσµού. εν είναι ακόµη η τεχνολογία για αγροτικές περιοχές. Αναµένεται η διαθεσιµότητα πρόσβασης υψηλής χωρητικότητας σε κάθε νοικοκυριό να δώσει µεγάλη ώθηση στην ανάπτυξη εφαρµογών όπως είναι η τηλεϊατρική και το ηλεκτρονικό εµπόριο. Τεχνική και οικονοµική ανάλυση συστηµάτων LMDS 23

24 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΠΡΟΤΥΠΟ ΙΑ ΟΣΗΣ Το κανάλι διάδοσης στο σύστηµα LMDS ακολουθεί τους γενικότερους θεµελιώδεις περιορισµούς των ασύρµατων συστηµάτων επικοινωνιών. Η πορεία µετάδοσης µεταξύ µιας συσκευής αποστολής σηµάτων και ενός δέκτη µπορεί να ποικίλει από την απλουστευµένη περίπτωση οπτικής επαφής (LOS), σε περιπτώσεις όπου η ζεύξη εµποδίζεται σοβαρά από κτίρια, βουνά ή βλάστηση. Τα ηλεκτροµαγνητικά κύµατα µετά την εκποµπή τους από την κεραία υποβάλλονται σε διάφορους µηχανισµούς όπως είναι η ανάκλαση, η διάθλαση και η διασπορά. Επίσης, η ατµόσφαιρα µπορεί να ποικίλει ως προς την πυκνότητα, το ποσοστό υγρασίας και τη θερµοκρασία, παράγοντες οι οποίοι έχουν επίδραση στο εκπεµπόµενο σήµα. 2.1 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΚΑΙ ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΟΙ ΤΗΣ ΖΕΥΞΗΣ ΣΤΙΣ ΣΥΧΝΟΤΗΤΕΣ LMDS Στα πλαίσια LMDS, εξετάζονται δυο περιπτώσεις: Οπτική επαφή (LOS) Παρεµποδισµένη οπτική επαφή (BLOS) ΣΕΝΑΡΙΟ ΟΠΤΙΚΗΣ ΕΠΑΦΗΣ (LOS) Για να εξασφαλιστεί ότι µια σύνδεση έχει την αποδεκτή διαθεσιµότητα και ποιότητα υπηρεσιών επιδιώκεται, για τις συγκεκριµένες συχνότητες που εκπέµπουν τα συστήµατα LMDS, να υπάρχει οπτική επαφή (LOS) µεταξύ σταθµού βάσης (BS) και συνδροµητή. Ύπαρξη LOS µεταξύ µιας συσκευής αποστολής σηµάτων και ενός δέκτη υπάρχει όταν τουλάχιστον 60% της πρώτης ζώνης Fresnel (FFZ) είναι χωρίς εµπόδια. Αυτό σηµαίνει ότι η ύπαρξη εµποδίου µεταξύ ποµπού και δέκτη εισάγει µια πρόσθετη απόσβεση. Αυτό εξηγείται µε τη βοήθεια του σχήµατος 2.1. Η απαίτηση Los για τις υπηρεσίες LMDS οφείλεται στο γεγονός ότι το µήκος κύµατος των µεταδιδοµένων σηµάτων είναι µερικά χιλιοστόµετρα οπότε η ύπαρξη Τεχνική και οικονοµική ανάλυση συστηµάτων LMDS 24