Технология SDR или Умное радио
Техника SDR 00:22 / 18.08.2008 8 603
Разработчики и производители беспроводного оборудования уделяют много внимания технологии программно-управляемого радио (Software Defined Radio — SDR), позволяющей изменять эксплуатационные параметры радиооборудования на уровне ПО. Первая лицензия на использование данной технологии выдана в начале 2006 года ирландским государственным органом в сфере регулирования связи.
Устройства связи, в которых предусмотрена возможность изменения рабочего диапазона, типа модуляции, стандарта связи и ряда других параметров, можно назвать настоящей панацеей в нынешней ситуации, когда мы имеем несколько различных стандартов и технологий, нацеленных на разные приложения, и массу зачастую несовместимого радиооборудования. Технология SDR призвана решить проблемы несовместимости, она позволяет создавать унифицированные многофункциональные беспроводные терминалы с большим сроком жизни.
Впрочем, это не единственное ее достоинство. Для операторов и провайдеров SDR — прежде всего возможность быстрого и относительно экономичного запуска новых сервисов (сегодня, как правило, для этого приходится приобретать и новое дорогостоящее оборудование). А производители, в свою очередь, получат единый стандарт для широкого спектра беспроводных устройств.
Понимая очевидные выгоды от внедрения программно-управляемого радио, для координации своих усилий компании-разработчики в 2001 году сформировали SDR Forum, в который вошли традиционные лидеры отрасли: Fujitsu, Intel, Motorola, NEC, Samsung, Siemens и другие.
SDR включает аппаратную и программную части. Аппаратная состоит из трех функциональных блоков (схема 1): RF-секция, IF-секция и секция базовой станции. RF-секция (называемая также RF front-end) включает только аналоговые аппаратные модули (в то время как две другие целиком содержат цифровую аппаратуру) и отвечает за передачу/прием радиосигнала. IF-секция отвечает за цифро-аналоговое преобразование и модуляцию/демодуляцию сигнала.
Секция базовой станции, содержащая протокол второго уровня (Layer 2, согласно семиуровневой модели OSI), выполняет базовые операции связи: установку сеанса связи, уравнивание, хоппинг, восстановление тайминга, корреляцию и т. д. В программно-управляемом радио протокол второго уровня и операции модуляции/демодуляции реализованы программно.
Архитектура программной части изображена на схеме 2. По сути, ее функция сводится к распределению ресурсов аппаратных средств для их использования различными приложениями связи и трансляции протокола второго уровня вышестоящим протоколам (WAP, TCP/IP).
С самого начала своей деятельности SDR Forum предложил так называемую систему уровней поддержки SDR в беспроводных устройствах.
Иными словами, исследователи пошли по пути постепенного внедрения SDR в конечное радиооборудование, что в нынешних условиях и с учетом специфики рынка беспроводных телекоммуникаций наиболее оптимально.
Устройства нулевого уровня поддержки (свидетельствующего о полном отсутствии поддержки SDR) представляют собой чисто аппаратные решения, отсюда и название — Hardware Radio. Любое изменение функциональности таких устройств невозможно без изменения их конструкции.
Первый уровень сформирован так называемым программно-управляемым оборудованием (Software Controlled Radio). Эти устройства характеризуются ограниченными функциями программного управления. Тип модуляции или рабочий диапазон остаются неизменными. Использование нескольких программно-управляемых приемопередатчиков в одном устройстве позволяет организовать поддержку многостандартности. В качестве примера можно привести двухстандартные (GSM/CDMA) мобильные телефоны, а также двухдиапазонные точки доступа Wi-Fi.
Второй уровень (Software Defined Radio) составляют собственно SDR-устройства. В них с помощью ПО можно управлять такими параметрами, как ширина полосы пропускания, тип модуляции, безопасность (например, хоппинг) в широком диапазоне частот. В настоящее время отдельные элементы, относящиеся в этому уровню, используются в базовых станциях операторов беспроводной связи. Ожидается, что ведущие производители оборудования широкополосного беспроводного доступа реализуют SDR в своих WiMAX-системах. В результате не возникнет проблем, например, с использованием оборудования, сертифицированного для диапазона 5,8 ГГц и даже, возможно, свыше 6 ГГц. В более отдаленные планы входит реализация SDR в абонентских терминалах.
SDR Forum описал также и третий уровень, названный Ideal Software Radio — идеально программируемые радиоустройства. В данном оборудовании все процессы цифровые, за исключением (в случае мобильного телефона) таких аналоговых элементов, как антенна, микрофон и громкоговоритель. Подобные устройства пока не присутствуют на рынке, но именно с ними SDR Forum связывает качественный скачок в развитии технологии SDR.
Есть и четвертый уровень — Ultimate Software Radio (полностью программируемые радиоустройства). По определению SDR Forum, оборудование, соответствующее данному уровню, допускает полный контроль и управление трафиком, поддерживает широкий диапазон частот, радиоинтерфейсов и приложений. Способно мгновенно переключаться с одного радиоинтерфейса на другой, использовать систему GPS для отслеживания местоположения пользователя, обеспечивать трансляцию видео на мобильный терминал с ближайшей вещательной станции, передавать спутниковый сигнал и т. д.
Впрочем, это дело будущего. А пока огромным успехом для сторонников технологии можно считать получение исследовательским центром Centre for Telecommunications Value-Chain Research (CTVR) в Дублине первой в мире лицензии на использование SDR, допускающей использование трансивера, в котором несколько протоколов и стандартов связи реализованы программно. Это устройство, разработанное в CTVR, позволяет прозрачно переключать трафик с одной частоты на другую, меняя стандарт обмена данными. По информации исследователей-разработчиков, в их SDR-решении используются обычная антенна и усилитель. Поступающий сигнал преобразуется из аналогового в цифровой, а затем начинают работать программные обработчики. Тестирование технологии будет проводиться в диапазоне 2,08–2,35 ГГц в нескольких районах Ирландии.
Исследователи попытаются переключать трансивер между разными частотами и протоколами, а также проверят способность программного обеспечения выбирать оптимальный вид связи для различных применений — голосового, видеотрафика и обмена данными. В ходе испытаний будет выяснена возможность динамического выделения частотных диапазонов для различных устройств. По мнению руководителей проекта, использование названной возможности позволит выдавать лицензии на автоматическое освобождение частоты, если она не занята. «Возможно, мы будем первым исследовательским центром, реализовавшим коммерческий потенциал динамического распределения радиоспектра», — говорит Линда Дойл (Linda Doyle), глава SDR-проекта в CTVR.
Действительно, интересно жить в будущем, когда у каждого пользователя есть универсальный терминал, использующий любую доступную частоту. А пока только пожелаем успехов разработчикам в их непростом деле и запасемся терпением.
Сергей Прокопенко
3 октября 2006 г.
Источник: citcity.ru
Устройства связи, в которых предусмотрена возможность изменения рабочего диапазона, типа модуляции, стандарта связи и ряда других параметров, можно назвать настоящей панацеей в нынешней ситуации, когда мы имеем несколько различных стандартов и технологий, нацеленных на разные приложения, и массу зачастую несовместимого радиооборудования. Технология SDR призвана решить проблемы несовместимости, она позволяет создавать унифицированные многофункциональные беспроводные терминалы с большим сроком жизни.
Впрочем, это не единственное ее достоинство. Для операторов и провайдеров SDR — прежде всего возможность быстрого и относительно экономичного запуска новых сервисов (сегодня, как правило, для этого приходится приобретать и новое дорогостоящее оборудование). А производители, в свою очередь, получат единый стандарт для широкого спектра беспроводных устройств.
Понимая очевидные выгоды от внедрения программно-управляемого радио, для координации своих усилий компании-разработчики в 2001 году сформировали SDR Forum, в который вошли традиционные лидеры отрасли: Fujitsu, Intel, Motorola, NEC, Samsung, Siemens и другие.
SDR включает аппаратную и программную части. Аппаратная состоит из трех функциональных блоков (схема 1): RF-секция, IF-секция и секция базовой станции. RF-секция (называемая также RF front-end) включает только аналоговые аппаратные модули (в то время как две другие целиком содержат цифровую аппаратуру) и отвечает за передачу/прием радиосигнала. IF-секция отвечает за цифро-аналоговое преобразование и модуляцию/демодуляцию сигнала.
Секция базовой станции, содержащая протокол второго уровня (Layer 2, согласно семиуровневой модели OSI), выполняет базовые операции связи: установку сеанса связи, уравнивание, хоппинг, восстановление тайминга, корреляцию и т. д. В программно-управляемом радио протокол второго уровня и операции модуляции/демодуляции реализованы программно.
Архитектура программной части изображена на схеме 2. По сути, ее функция сводится к распределению ресурсов аппаратных средств для их использования различными приложениями связи и трансляции протокола второго уровня вышестоящим протоколам (WAP, TCP/IP).
С самого начала своей деятельности SDR Forum предложил так называемую систему уровней поддержки SDR в беспроводных устройствах.
Иными словами, исследователи пошли по пути постепенного внедрения SDR в конечное радиооборудование, что в нынешних условиях и с учетом специфики рынка беспроводных телекоммуникаций наиболее оптимально.
Устройства нулевого уровня поддержки (свидетельствующего о полном отсутствии поддержки SDR) представляют собой чисто аппаратные решения, отсюда и название — Hardware Radio. Любое изменение функциональности таких устройств невозможно без изменения их конструкции.
Первый уровень сформирован так называемым программно-управляемым оборудованием (Software Controlled Radio). Эти устройства характеризуются ограниченными функциями программного управления. Тип модуляции или рабочий диапазон остаются неизменными. Использование нескольких программно-управляемых приемопередатчиков в одном устройстве позволяет организовать поддержку многостандартности. В качестве примера можно привести двухстандартные (GSM/CDMA) мобильные телефоны, а также двухдиапазонные точки доступа Wi-Fi.
Второй уровень (Software Defined Radio) составляют собственно SDR-устройства. В них с помощью ПО можно управлять такими параметрами, как ширина полосы пропускания, тип модуляции, безопасность (например, хоппинг) в широком диапазоне частот. В настоящее время отдельные элементы, относящиеся в этому уровню, используются в базовых станциях операторов беспроводной связи. Ожидается, что ведущие производители оборудования широкополосного беспроводного доступа реализуют SDR в своих WiMAX-системах. В результате не возникнет проблем, например, с использованием оборудования, сертифицированного для диапазона 5,8 ГГц и даже, возможно, свыше 6 ГГц. В более отдаленные планы входит реализация SDR в абонентских терминалах.
SDR Forum описал также и третий уровень, названный Ideal Software Radio — идеально программируемые радиоустройства. В данном оборудовании все процессы цифровые, за исключением (в случае мобильного телефона) таких аналоговых элементов, как антенна, микрофон и громкоговоритель. Подобные устройства пока не присутствуют на рынке, но именно с ними SDR Forum связывает качественный скачок в развитии технологии SDR.
Есть и четвертый уровень — Ultimate Software Radio (полностью программируемые радиоустройства). По определению SDR Forum, оборудование, соответствующее данному уровню, допускает полный контроль и управление трафиком, поддерживает широкий диапазон частот, радиоинтерфейсов и приложений. Способно мгновенно переключаться с одного радиоинтерфейса на другой, использовать систему GPS для отслеживания местоположения пользователя, обеспечивать трансляцию видео на мобильный терминал с ближайшей вещательной станции, передавать спутниковый сигнал и т. д.
Впрочем, это дело будущего. А пока огромным успехом для сторонников технологии можно считать получение исследовательским центром Centre for Telecommunications Value-Chain Research (CTVR) в Дублине первой в мире лицензии на использование SDR, допускающей использование трансивера, в котором несколько протоколов и стандартов связи реализованы программно. Это устройство, разработанное в CTVR, позволяет прозрачно переключать трафик с одной частоты на другую, меняя стандарт обмена данными. По информации исследователей-разработчиков, в их SDR-решении используются обычная антенна и усилитель. Поступающий сигнал преобразуется из аналогового в цифровой, а затем начинают работать программные обработчики. Тестирование технологии будет проводиться в диапазоне 2,08–2,35 ГГц в нескольких районах Ирландии.
Исследователи попытаются переключать трансивер между разными частотами и протоколами, а также проверят способность программного обеспечения выбирать оптимальный вид связи для различных применений — голосового, видеотрафика и обмена данными. В ходе испытаний будет выяснена возможность динамического выделения частотных диапазонов для различных устройств. По мнению руководителей проекта, использование названной возможности позволит выдавать лицензии на автоматическое освобождение частоты, если она не занята. «Возможно, мы будем первым исследовательским центром, реализовавшим коммерческий потенциал динамического распределения радиоспектра», — говорит Линда Дойл (Linda Doyle), глава SDR-проекта в CTVR.
Действительно, интересно жить в будущем, когда у каждого пользователя есть универсальный терминал, использующий любую доступную частоту. А пока только пожелаем успехов разработчикам в их непростом деле и запасемся терпением.
Сергей Прокопенко
3 октября 2006 г.
Источник: citcity.ru