Стандарт DECT

DECT - стандарт уникальный. Задуманный для телефонии, он практически сразу стал использоваться в системах передачи данных. Изначально предназначенный для Европы, распространился по всему миру. DECT конкурирует со стандартами сотовой связи, радиорелейными технологиями, проникает в домашние мультимедийные системы, становится средством первичного доступа в общественные телефонные сети, входит в пул стандартов сотовой телефонии третьего поколения IMT-2000. Рынок систем DECT до сих пор остаётся одним из наиболее динамичных в мире.

Исторически DECT был призван избавить пользователей телефонных аппаратов от соединительных шнуров. С развитием интегральных полупроводниковых технологий телефоны стали оснащать приемопередающими блоками: появились первые радиоудлинители - обычные аналоговые телефоны, в которых шнур заменен радиотрактом. Это поколение телефонов называют СТ-0 (Cordless Telephone). Такие устройства существуют и поныне. Их основное назначение - позволить владельцу свободно перемещаться в радиусе десятков - сотен метров от точки подключения к телефонной сети. Главные недостатки данных устройств - относительно высокая мощность излучения (до 1 Вт), взаимные помехи, абсо­лютная открытость для подслушивания и несанкционированного подключения к радиотракту. В 80-х годах в Европе появились системы стандарта СТ-1 - те же аналоговые радиоудлинители, но с зачатками функций современных беспроводных средств связи, такими как роуминг и перемещение между сотами без разрыва соединения.

Однако подлинным прорывом стало появление цифровой спецификации СТ-2 табл. 1.5). Разработана эта спецификация в Великобритании в 1989 году (общий беспроводной стык Commmon Air Interface, CAI/CT-2, стандарт MPT 1375). В 1992 году ETSI принял CAI/CT-2 в качестве европейского стандарта. На основе СТ-2 была создана система Telepoint, получившая достаточно широкое распространение во всем мире. В ней фактически впервые была реализована микро сотовая архитектура.

Таблица 1.5.

Основные характеристики систем связи стандартов СТ-2 (Tangara RD), СТЗ и DECT

Системам СТ-2 предрекали большое будущее, однако после резкого снижения цен на услуги сотовой связи во второй половине 90-х. годов прошлого века интерес к ним упал. В начале 90-х появились системы на основе стандарта СТ-3 фирмы Ericsson. Они были установлены в ряде стран, однако вскоре внимание европейского телекоммуникационного сообщества переключилось на новую спецификацию, названную Digital European Cordless Telecommunications - DECT.

В 1988 году новый стандарт был одобрен Конференцией европейских администраций почты и электросвязи (СЕРТ). Под него был выделен диапазон 1880-1900 МГц. В 1992 году ETSI публикует первые спецификации DECT - ETS 300 175 и 176 (DECT Common Interface (CI) и DECT Approval Test Specification соответственно). В этих документах были заложены базовые основы DECT.

Фактически DECT - это набор спецификаций, определяющих радиоинтерфейсы для различных видов сетей связи и оборудования. DECT CI содержит требования, протоколы и сообщения, обеспечивающие взаимодействие сетей связи и оконечного оборудования. Организация самих сетей и устройство оборудования в стандарт не входят.

Важнейшая задача DECT - обеспечить совместимость оборудования различных изготовителей. Для этого был разработан ряд профилей взаимодействия различных систем. В 1994 году появился первый из них, унифицированный профиль доступа GAP (Generic Access Profile) - ETS 300 444. Он определяет работу оконечных устройств DECT (телефоны, базовые станции, беспроводные офисные АТС) для всех приложений голосовой связи с полосой пропускания речевого тракта 3, 1 кГц. Позднее появились профили взаимодействия DECT и GSM, DECT и ISDN, взаимодействия абонентов с ограниченной мобильностью с сетями общего пользования (Cordless Terminal Mobility, CTM), со средствами абонентского радиодоступа (Radio Local Loop, RLL) и т. д.

Изначально DECT был ориентирован на телефонию - радиоудлинители, беспроводные учрежденческие АТС, предоставление радиодоступа к телефонным сетям общего пользования. Но стандарт оказался столь удачным, что его стали использовать в системах передачи данных, беспроводного абонентского доступа к сетям связи общего пользования. DECT нашел применение в приложениях мультимедиа и домашних радиосетях, для доступа в Интернет и к факсимильной связи.

Системы и устройства DECT распространены во всех странах мира. На мировом рынке представлены более 200 различных продуктов DECT. Не случайно сейчас аббревиатура DECT расшифровывается как Digital Enhanced (вместо European) Cordless Telecommunication.

В диапазоне шириной 20 МГц (1880-1900 МГц) выделено 10 несущих частот с интервалом 1, 728 МГц. В DECT применяется технология доступа с временным разделением каналов - TDMA (Time Division Multiple Access). Временной спектр разделен на отдельные кадры по 10 мс (рис. 1.14). Каждый кадр разбит на 24 временных слота: 12 слотов Для приема (с точки зрения носимого терминала) и 12 - для передачи. Таким образом, на каждой из 10 несущих частот формируется 12 дуплексных каналов - всего 120. Дуплекс обеспечивается временным разделением (с интервалом 5 мс) приема/передачи (TDD, Time Division Duplex). Для синхронизации применяется 32-битная последовательность «101010...». В DECT предусмотрено сжатие речи в соответствии с технологией адаптивной дифференциальной импульсно-кодовой модуляции АДИКМ (ADPCM) со скоростью 32 кбит/с (рекомендация ITU-T G.726). Поэтому информационная часть каждого слота 320 бит. При передаче данных возможно объединение временных слотов. В радиотракте использована частотная модуляция с фильтром Гаусса (GFSK).

Рисунок 1.14 - Передача информации в системе DECT

Базовые станции (БС) и абонентские терминалы (AT) DECT постоянно сканируют все доcтупные каналы (до 120). При этом измеряется мощность сигнала на каждом из каналов, которая заносится в список RSSI (Recieved Signal Strength Indication). Если канал занят или сильно зашумлен (например, помехами от другого DECT-устройства), показатель RSSI для него высокий. БС выбирает канал с самым низким значением RSSI для постоянной передачи служебной информации о вызовах абонентов, идентификаторе станции, возможностях системы и т. д. Эта информация играет роль опорных сигналов для AT - по ним абонентское устройство определяет, есть ли у него право доступа к той или иной БС, предоставляет ли она требуемые абоненту услуги, есть ли в системе свободная ёмкость, и выбирает базовую станцию с наиболее качественным сигналом.

В DECT канал связи всегда выбирает AT. При запросе соединения от базовой станции (входящее соединение) AT получает уведомление и выбирает радиоканал. Служебная информация передается БС и анализируется AT постоянно, следовательно AT всегда синхронизируется с самой близкой из доступных БС. При установлении нового соединения AT выбирает канал с самым низким значением RSSI - это гарантирует, что новое соединение происходит на самом «чистом» канале из доступных. Данная процедура динамического распределения каналов DCS (Dinamic Channel Selection) позволяет избавиться от частотного планирования - важнейшее свойство DECT.

Поскольку AT постоянно (даже при установленном соединении) анализирует доступные каналы, может происходить их динамическое переключение во время сеанса связи. Такое переключение возможно как на другой канал той же БС, так и на другую БС. Эта процедура называется «хэндовер» (handover). При хэндовере AT устанавливает новое соединение, и какое-то время связь поддерживается по обоим каналам. Затем выбирается лучший. Автоматическое переключение между каналами разных Б С происходит практически незаметно для пользователя и полностью инициируется AT. Это особенно важно для построения микросотовых систем, позволяющих абоненту переходить из соты в соту без прерывания соединения. Отметим, что, хотя выбор каналов всегда за AT, в DECT предусмотрена возможность оповещения абонентского терминала со стороны БС о низком качестве связи, что может инициировать хэндовер.

Существенно, что в радиотракте аппаратуры DECT мощность сигнала весьма мала - от 10 до 250 мВт. Причём 10 мВт - практически номинальная мощность для микросотовых систем с радиусом соты 30-50 м внутри здания и до 300-400 м на открытом пространстве. Передатчики мощностью до 250 мВт используют для радиопокрытия больших территорий (до 5 км при направленной антенне). Столь низкая мощность делает устройства DECT наиболее безопасными для здоровья. Недаром в европейских медицинских учреждениях разрешено применение систем радиотелефонии только этого стандарта.

Кроме того, при мощности 10 мВт возможно располагать базовые станции на расстоянии 25 м. В результате достигается рекордная плотность одновременных соединений - до 10000 Эрл./км² (около 100 тыс. абонентов) при условии расположения БС по схеме шестиугольника в одной плоскости (на одном этаже). Это лучший показатель и с точки зрения эффективности использования радиоспектра (в пересчете на 1 МГц полосы). Сравните - 500 Эрл./МГц/км² для DECT против 100 Эрл./МГц/км² в наиболее емких сотовых сетях GSM-1800 (DCS 1800).