Беспроводная связь: технология MMDS/BRS

Введение

Беспроводные коммуникационные технологии

Многоканальная многоточечная распределенная служба (MMDS), ранее известная как широкополосная радиослужба (BRS) и также известная как беспроводное кабельное телевидение, является технологией беспроводной телекоммуникации, используемой для широкополосных сетей общего назначения или, чаще, в качестве альтернативного способа приема программ кабельного телевидения. MMDS используется в Австралии, Барбадосе, Беларуси, Боливии, Бразилии, Камбодже, Канаде, Чехии, Доминиканской Республике, Исландии, Индии, Казахстане, Кыргызстане, Ливане, Мексике, Непале, Нигерии, Пакистане, Панаме, Португалии (включая Мадейру), России, Словакии, Шри-Ланке, Судане, Таиланде, Украине, Соединенных Штатах, Уругвае и Вьетнаме. Чаще всего она используется в малонаселенных сельских районах, где прокладка кабелей экономически нецелесообразна, хотя некоторые компании также предлагали услуги MMDS в городских районах, в частности в Ирландии, пока они не были прекращены в 2016 году.

Технология

В полосе BRS используются микроволновые частоты от 2,3 до 2,5 ГГц. Прием телевизионных и данных сигналов BRS осуществляется с помощью микроволновой антенны, установленной на крыше. Антенна подключается к понижающему преобразователю частоты или приемопередатчику для приема и передачи микроволнового сигнала и преобразования его в частоты, совместимые со стандартными телевизионными тюнерами (подобно спутниковым антеннам, где сигналы преобразуются в частоты, более подходящие для стандартной телевизионной коаксиальной кабельной сети), некоторые антенны используют встроенный понижающий преобразователь частоты или приемопередатчик. Цифровые телевизионные каналы могут быть декодированы с помощью стандартной кабельной приставки или непосредственно телевизорами со встроенными цифровыми тюнерами. Данные для интернета могут приниматься с помощью стандартного кабельного модема DOCSIS, подключенного к той же антенне и приемопередатчику. Полоса MMDS разделена на 33 (31 в США) канала шириной 6 МГц, которые могут быть лицензированы кабельным компаниям, предоставляющим услуги в различных регионах страны. Идея заключалась в том, чтобы позволить организациям владеть несколькими каналами и мультиплексировать на каждый канал несколько телевизионных, радио и, позднее, интернет-данных с использованием цифровых технологий. Как и в случае с цифровыми кабельными каналами, каждый канал способен передавать 30,34 Мбит/с при модуляции 64QAM и 42,88 Мбит/с при модуляции 256QAM. Из-за прямой коррекции ошибок и других служебных данных, фактическая пропускная способность составляет около 27 Мбит/с для 64QAM и 38 Мбит/с для 256QAM. Новый план использования полосы BRS вносит изменения в размер каналов и лицензирование для поддержки нового фиксированного и мобильного оборудования WIMAX TDD, а также перераспределяет частоты между 2150 и 2162 МГц в полосу AWS. Эти изменения могут быть несовместимы с частотами и шириной каналов, необходимыми для работы традиционного оборудования MMDS или DOCSIS. MMDS использовался для предоставления доступа в интернет.

MMDS и DOCSIS+

Местная многоточечная распределительная служба (LMDS) и BRS адаптировали DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specification) из области кабельных модемов. Версия DOCSIS, модифицированная для беспроводной широкополосной связи, известна как DOCSIS+. Обеспечение безопасности передачи данных в BRS осуществляется путем шифрования трафика между широкополосным беспроводным модемом и WMTS (системой завершения беспроводных модемов), расположенной на базовой станции сети провайдера, с использованием Triple DES. DOCSIS+ снижает уязвимость к краже услуг в BRS, требуя от WMTS принудительного шифрования и используя аутентифицированный протокол управления ключами клиент-сервер, в котором WMTS контролирует распространение ключевой информации для широкополосных беспроводных модемов. Беспроводные модемы LMDS и BRS используют протокол управления ключами DOCSIS+ для получения авторизации и материала для шифрования трафика от WMTS, а также для поддержки периодической переавторизации и обновления ключей. Протокол управления ключами использует цифровые сертификаты X.509, шифрование с открытым ключом RSA и шифрование Triple DES для защиты обмена ключами между беспроводным модемом и WMTS. MMDS обеспечивала значительно больший радиус действия, чем LMDS. MMDS может быть вытеснена более новым стандартом 802.16 WiMAX, утвержденным с 2004 года. MMDS иногда расшифровывалась как многоточечная микроволновая распределительная система или многоканальная многоточечная распределительная система. Все три термина относятся к одной и той же технологии.

Текущий статус

В Соединенных Штатах компании WATCH Communications (со штаб-квартирой в Лиме, штат Огайо), Eagle Vision (со штаб-квартирой в Кирксвилле, штат Миссури) и ряд других предлагают беспроводное кабельное телевидение, доступ в Интернет и IP-телефонию на базе MMDS. В некоторых регионах BRS развертывается для обеспечения высокоскоростного беспроводного доступа в Интернет, преимущественно в сельской местности, где другие виды высокоскоростного доступа (например, кабельный или DSL) либо недоступны, либо слишком дороги (например, спутниковый Интернет). CommSPEED является крупным поставщиком BRS-интернета на рынке США. AWI Networks (ранее Sky View Technologies) управляет рядом MMDS-сайтов, предоставляющих высокоскоростной Интернет, VoIP-телефонию и цифровое телевидение на юго-западе США. В 2010 году AWI начала модернизацию своей инфраструктуры до оборудования DOCSIS 3.0, а также нового микроволнового оборудования для передачи данных, что позволило достичь более высоких скоростей модуляции, таких как 256QAM. Это обеспечило скорость загрузки данных более 100 Мбит/с на расстоянии до 56 км от передающей станции. На заре развития MMDS технология была известна как "беспроводное кабельное телевидение" и использовалась в различных инвестиционных мошенничествах, которые до сих пор встречаются. Частые предложения о мошеннических схемах с использованием беспроводного кабельного телевидения часто звучали в радиопередачах, таких как The Sonny Bloch Show в середине 1990-х годов. В середине 1990-х годов несколько американских телефонных компаний пытались предоставлять телевизионные услуги через эту систему, в частности, Tele TV (Bell Atlantic, NYNEX и Pacific Bell) и конкурирующий консорциум Americast (Ameritech, BellSouth, SBC, SNET и GTE). Операция Tele TV была запущена только в период с 1999 по 2001 год компанией Pacific Bell (объединенные Bell Atlantic/NYNEX так и не запустили сервис), в то время как Americast также прекратила свое существование к тому времени, хотя в основном в регионах GTE и BellSouth; системы, управляемые Ameritech, использовали стандартный проводной кабель. В канадских провинциях Манитоба и Британская Колумбия компания Craig Wireless предоставляет услуги беспроводного кабельного телевидения и доступа в Интернет (MMDS) для сельских и отдаленных клиентов. В Саскачеване Sasktel управляла системой MMDS под названием Wireless Broadband Internet (WBBI) для обеспечения доступа в Интернет в сельской местности до ее закрытия в 2014 году и замены системой LTE TDD из-за перераспределения радиочастотного спектра компанией Industry Canada. В Мексике правительство вернуло себе спектр диапазона 2,5 ГГц для предоставления новых и более совершенных услуг беспроводной передачи данных. В связи с этим MAS TV (ранее известная как MVS Multivision) была вынуждена отказаться от лицензий на телевизионное вещание и прекратить предоставление платных услуг MMDS в 2014 году после 25 лет работы. В Ирландии с 1990 года UPC Ireland (ранее Chorus и NTL Ireland) предлагала услуги MMDS TV почти по всей стране. Первоначально выделенный частотный диапазон составлял 2500–2690 МГц ("диапазон 2,6 ГГц"), состоящий из 22–23 аналоговых каналов 8 МГц; цифровое телевидение было ограничено диапазоном 2524–2668 МГц, состоящим из 18 цифровых каналов 8 МГц. Использовались два стандарта цифрового телевидения: DVB T/MPEG 2 в старой зоне обслуживания Chorus и DVB C/MPEG 2 в старой зоне обслуживания NTL. Срок действия существующих лицензий истекал 18 апреля 2014 года, но Comreg, ирландский регулятор связи, продлил лицензии еще на 2 года, до 18 апреля 2016 года, после чего они истекли вместе со всеми связанными правами на использование спектра. Спектр 2,6 ГГц будет выставлен на аукцион, чтобы после истечения срока действия существующих лицензий MMDS можно было выдать новые права на использование на основе нейтральности услуг и технологий (путем выдачи новых лицензий). В результате владельцы новых прав на использование могут выбирать любые услуги, которые могут быть предоставлены с использованием спектра 2,6 ГГц. Например, они могут распространять телевизионный контент, при условии соблюдения соответствующих технических условий и получения необходимых разрешений на вещание, или использовать его для других целей. В Исландии с ноября 2006 года Vodafone Iceland управляет системой вещания Digital Ísland (Digital Iceland) для 365 (ранее управлялась 365 Broadcast Media). Digital Ísland предлагает цифровые телевизионные услуги MMDS с использованием технологии DVB T, а также несколько аналоговых каналов. Диапазон частот MMDS простирается от 2500 до 2684 МГц, что составляет в общей сложности 23 канала 8 МГц (21 из которых считаются пригодными для вещания в Исландии). Аналоговое вещание MMDS началось в 1993 году и перешло на цифровое в 2004 году. В Бразилии отключение технологии MMDS началось в 2012 году для освобождения частоты для полосы LTE UTRAN 2500–2600 МГц, что сделало бы обслуживание невозможным. Планировалось завершить общенациональное отключение к концу 2012 года; по состоянию на 2013 год обслуживание уже было прекращено в большинстве городов. В Доминиканской Республике компания Wind Telecom начала работу с использованием технологии MMDS в 2008 году; с тех пор и по сей день она является пионером в использовании таких решений. Компания использует стандарт DVB для своей цифровой телевизионной трансляции.

In the United States, WATCH Communications (based in Lima, Ohio), Eagle Vision (based in Kirksville, MO), and several other companies offer MMDS based wireless cable television, Internet access, and IP based telephone services. In certain areas, BRS is being deployed for use as wireless high speed Internet access, mostly in rural areas where other types of high speed internet are either unavailable (such as cable or DSL) or prohibitively expensive (such as satellite internet). CommSPEED is a major vendor in the US market for BRS based internet. AWI Networks (formerly Sky View Technologies) operates a number of MMDS sites delivering high speed Internet, VoIP telephone, and digital TV services in the Southwestern U. S. In 2010, AWI began upgrading its infrastructure to DOCSIS 3.0 hardware, along with new microwave transmission equipment, allowing higher modulation rates like 256QAM. This has enabled download speeds in excess of 100 Mbit/s, over distances up to 35 mile (56 km) from the transmission site. In the early days of MMDS, it was known as "wireless cable" and was used in a variety of investment scams that still surface today. Frequent solicitations of wireless cable fraud schemes were often heard on talk radio shows like The Sonny Bloch Show in the mid 1990s. Several US telephone companies attempted television services via this system in the mid 1990sthe Tele TV venture of Bell Atlantic, NYNEX and Pacific Bell; and the rival Americast consortium of Ameritech, BellSouth, SBC, SNET and GTE. The Tele TV operation was only launched from 1999 to 2001 by Pacific Bell (the merged Bell Atlantic/NYNEX never launched a service), while Americast also petered out by that time, albeit mainly in GTE and BellSouth areas; the systems operated by Ameritech utilized standard wired cable. In the Canadian provinces of Manitoba and British Columbia, Craig Wireless operates a wireless cable and internet service (MMDS) for rural and remote customers. In Saskatchewan, Sasktel operated an MMDS system under the name Wireless Broadband Internet (WBBI) for rural internet access until it was shut down in 2014 and replaced with an LTE TDD system due to reallocation of the radio spectrum by Industry Canada. In Mexico, the 2.5 GHz band spectrum was reclaimed by the government in order to allow newer and better wireless data services. Hence, MAS TV (formerly known as MVS Multivision) had to relinquish the concessions for TV broadcast and shut down its MMDS pay TV services in 2014 after 25 years of service. In Ireland, since 1990, UPC Ireland (previously Chorus and NTL Ireland) offered MMDS TV services almost nationwide. The frequency band initially allocated was 2500–2690 MHz (the "2.6 GHz band") consisting of 22–23 analogue 8 MHz channels; digital TV was restricted to 2524–2668 MHz, consisting of 18 digital 8 MHz channels. Two digital TV standards were used: DVB T/MPEG 2 in the old Chorus franchise area and DVB C/MPEG 2 in the old NTL franchise area. The existing licences were to expire 18 April 2014, but Comreg, the Irish communications regulator, extended the licences for a further 2 years to 18 April 2016, at which date they expired together with all associated spectrum rights of use. The 2.6 GHz band spectrum will be auctioned off so that when the existing MMDS licences expire, new rights of use can issue on a service and technology neutral basis (by means of new licences). As a result, holders of the new rights of use may choose to provide any service capable of being delivered using 2.6 GHz spectrum. For instance, they could distribute television programming content, subject to complying with the relevant technical conditions and with any necessary broadcasting content authorisations, or they could adopt some other use. In Iceland, since November 2006, Vodafone Iceland runs Digital Ísland (Digital Iceland)the broadcasting system for 365 (previously operated by 365 Broadcast Media). Digital Ísland offers digital MMDS television services using DVB T technology alongside a few analogue channels. The MMDS frequency range extends from 2500 to 2684 MHz for a total of 23 (21 of which are considered usable for broadcasting in Iceland) 8 MHz channels. Analogue MMDS broadcasting began in 1993, moving to digital in 2004. In Brazil, the shutdown of the MMDS technology started in 2012 to release the frequency for the 2500–2600 MHz LTE UTRAN band, which would make the service infeasible. The national shutdown was planned to be finished at the end of 2012; as of 2013, the service had already been shut down in most cities. In the Dominican Republic, Wind Telecom started operations using MMDS technology in 2008; at that time and ever since it became a pioneer taking advantage of such implementations. The company uses the DVB standard for its digital television transmissions.