Page History

Введение

Масштабирование и рост производительности беспроводных систем связи в частотном диапазоне 5 ГГц требовал увеличения числа разрешённых частотных каналов за счёт использования каналов, используемых для обмена данными с военными и метеорологическими радарами. Для снижения влияния систем БШПД на радары в требования протокола обмена данными были включены требования по обнаружению радаров и немедленного прекращения использования частот, на которых они работают.

...

• Требования к реализации динамического выбора частоты предусматривают обязательное сканирование доступных частотных каналов и выбор наиболее свободного канала. Таким образом выполняется равномерное распределение беспроводных систем передачи данных по частотному спектру.
• Механизм обнаружения радаров является необходимым условием соблюдения запрета на использование частотных каналов, которые уже используются радарами. Таким образом, применение технологии DFS сохраняет возможность использования таких каналов системами БШПД при условии их немедленного освобождения в случае обнаружения работы радаров.

Регуляторные требования

Требования регулирующих органов к эксплуатации беспроводных систем связи зависит от страны. Наиболее распространены требования к реализации динамического выбора частоты и обнаружения радаров в устройствах, сформированные федеральной комиссией по связи (FCC) и европейским институтом телекоммуникационных стандартов (ETSI). В частности, функционирование технологии DFS определяется следующими стандартами и НПА:

• Стандарты Европейского института по стандартизации в области телекоммуникаций: ETSI EN 301 893, ETSI TR 102 651, ETSI EN 302 502.
• Приказ Министерства связи и массовых коммуникаций Российской Федерации от 14 сентября 2010 г. № 124 «Об утверждении правил применения оборудования радиодоступа. Часть I. Правила применения оборудования радиодоступа для беспроводной передачи данных в диапазоне от 30 МГц до 66 ГГЦ».
• Постановление Правительства Российской Федерации от 21 декабря 2011 г. № 1049-34 «Об утверждении таблицы распределения полос радиочастот между радиослужбами Российской Федерации и признании утратившими силу некоторых постановлений правительства Российской Федерации».

Требования к обнаружению

Проверка доступности канала (Channel Availability Check)

• При включении системы или в случае обнаружения радиолокатора на рабочем канале необходимо провести частотное сканирование для нахождения доступных каналов.
• Результаты исследований показали, что, чтобы избежать интерференции с радиолокаторами, беспроводные системы с мощностью до 200 мВт должны иметь возможность обнаруживать уровни радиолокационного сигнала до -62 дБм, а более мощные системы – до -64 дБм.

Проверка доступности за пределами текущего диапазона частот (Off-channel Channel Availability Check)

• Осуществляется в дополнение к проверке доступности канала. Выполняется для мониторинга смежных частотных диапазонов.
• В течение определенного периода времени выполняется ряд дискретных проверок для обнаружения сигналов радиолокатора. Если радиолокатор не обнаружен, то канал считается доступным.

Эксплуатационный мониторинг (In-service monitoring)

• Процесс проверки текущего рабочего диапазона частот. Применяются те же параметры обнаружения, что и в проверке доступности канала.
• Эксплуатационный мониторинг выполняется между каждой передачей данных, и его длительность составляет порядка нескольких микросекунд.

Вероятность обнаружения

Требования к реакции

Разрыв соединения (Channel shutdown)

• Определяется как “процесс, начатый устройством на рабочем канале в случае обнаружения сигнала радиолокатора во время эксплуатационного мониторинга”. Ведущее устройство отправляет команду ведомым устройствам о прекращении передачи на текущем частотном канале, которую они должны выполнить в течение времени перемещения канала. Ведущее устройство, которое в данный момент выполняло процесс обнаружения радиолокационных сигналов, также должно прекратить передачу в течение этого времени.
• Суммарная продолжительность всех передач не должна превышать времени прекращения передачи данных (качество связи должно быть достаточным, чтобы ведущее устройство  могло отправить команды ведомым, и были удовлетворены временные лимиты).

Время недоступности (Non-occupancy period)

• Временной интервал, в течение которого запрещена передача в частотном диапазоне, в котором были обнаружены сигналы радиолокатора.

Значения времени

Подход Инфинет

Стандарты определяют требования к производительности беспроводных систем в целях избегания взаимного влияния с радиолокационными системами, но не указывают на практическую реализацию DFS. Поставщики оборудования реализуют DFS на свое усмотрение, обеспечивая соответствие требованиям стандарта.

Устройства Инфинет могут быть ограничены лицензией по набору частот, используемых в конфигурации, и наличию опции обнаружения радаров. Лицензия может быть выписана в соответствии с регулированием, применяемым на той или иной территории. Для устройств семейств InfiLINK Evolution / InfiMAN Evolution и Vector 5 ограничения определяются выбранным регуляторным доменом, который может быть изменён в настройках канала связи (при наличии соответствующей лицензии). 

Принцип работы DFS

Алгоритм динамического выбора частоты состоит из следующих этапов:

1. Включение устройства.
2. Последовательное сканирование каналов в соответствии с частотной сеткой. Результатом сканирования является заполненная таблица DFS, в которой каждому каналу соответствует уровень обнаруженного сигнала, являющегося помехой для устройства.
   
   1. Для каждого частотного канала запоминается максимальный уровень сигнала и фиксируется в таблице DFS. Для исключения ложного срабатывания, при оценке уровня сигнала, также учитывается его спектральная плотность.
   2. По умолчанию длительность сканирование на каждом из частотных каналов составляет 3 секунды, этот параметр является настраиваемым.
   3. Общая продолжительность сканирования зависит от числа каналов в частотной сетке.
3. Анализ таблицы DFS и выбор частотного канала с минимальным уровнем сигнала.
4. Установка центральной частоты выбранного канала в качестве рабочей центральной частоты беспроводного устройства.
   1. Установление канала связи с абонентскими устройствами.
   2. Передача данных.
   3. Если значение SNR рабочего канала опускается ниже определенного предела, происходит переход на другой частотный канал, имеющий самый низкий уровень помех.
5. Через 24 часа выполняется повторное сканирование и выбор частоты (пункты 2-4). Пользователь может вручную установить время повторного сканирование эфира.

...

1. Включение устройства.
2. Последовательное сканирование частотных каналов. Устройство, в соответствии с установленной частотной сеткой, прослушивает эфир.
   1. Сигналы в эфире проверяются на принадлежность известным радарам.
   2. По умолчанию длительность сканирование на каждом из частотных каналов составляет 3 секунды, этот параметр является настраиваемым.
   3. Общая продолжительность сканирования зависит от числа каналов в частотной сеткеВыбранный канал проверяется на наличие известных радаров.
   4. Время проверки доступности канала составляет 60 секунд, для канала лежащего в пределах 5 600 – 5 650 МГц - 10 минут.
   5. При обнаружении радара на проверяемом канале, происходит переход на следующий минимально загруженный канал.
3. Частотные каналы, на которых была зафиксирована работа радаров, помечаются как недоступные для использования в качестве рабочего.
   1. Канал исключается из таблицы разрешённых на 30 минут.
4. При следующем сканировании повторяется выполнение процедуры обнаружения радаров (пункты 2-3).
   1. Процедура обнаружения радаров выполняется одновременно с работой механизма DFS.

...

Недостатком механизма DFS является отсутствие возможности оперативной оценки радиоэфира и своевременного изменения рабочей частоты при изменении обстановки в эфире. Кроме того, при обнаружении радара, проверка доступности нового канала выполняется в течение 60 с. На это время связь прерывается и не восстанавливается до тех пор, пока не произойдет переключение на новый канал, который имеет самый низкий уровень помех и свободен от радиолокаторов.

Одним из вариантов решения этой проблемы является увеличение частоты сканирования эфира, однако следует понимать, что время, затрачиваемое на актуализацию информации о радиообстановке, не используется для передачи данных, т.е. производительность системы связи снижается.

...

• Последовательное сканирование каналов частотной сетки выполняется постоянно, а не в выделенные моменты времени. Это позволяет устройству оперировать актуальной информацией о загрузке радиоэфира без остановки процесса передачи данных. Для устройств семейств InfiLINK 2x2 и InfiMAN 2x2 это реализуется с помощью дополнительного радиомодуля, для устройств семейств InfiLINK Evolution / InfiMAN Evolution, InfiLINK XG и Vector 5 - за счёт сканирования эфира в течение защитных интервалов (guard interval).
• В случае обнаружения более свободного частотного канала, переход на другую рабочую частоту выполняется без прерывания процесса передачи данных.
• Устройства семейств InfiLINK 2x2 и InfiMAN 2x2 с двумя радиомодулями при включении распределяют между собой набор частотных каналов, которые необходимо просканировать, поэтому сканирование выполняется в 2 раза быстрее.

Поясним работу фирменной технологии Instant DFS на примере (см. видеоролик 3):

...

Поддержка фирменной технологии Instant DFS реализована в устройствах семейств InfiLINK 2x2 и InfiMAN 2x2, функционирующих в частотном диапазоне 5 ГГц, через установку дополнительного радиомодуля. О наличии второго радиомодуля можно судить по наличию строчной буквы "s" в названии устройства, например R5000-Mmxbs/5.300.2x500.2x16.

Среди устройств семейств InfiLINK Evolution / InfiMAN Evolution, InfiLINK XG и Vector 5 поддержка технологии Instant DFS реализована на всех устройствах, функционирующих в частотном диапазоне 5 ГГц.

...

1. Настройка DFS в устройствах семейства InfiLINK 2x2 и InfiMAN 2x2 (web / CLI)
2. Настройка DFS в устройствах семейства InfiLINK Evolution и InfiMAN Evolution (web / CLI)
3. Онлайн-курс "Предварительная настройка и установка устройств семейств InfiLINK 2x2 и InfiMAN 2x2"
4. Настройка DFS в устройствах семейства XG (web / CLI)
5. Настройка DFS в устройствах семейства Vector 5 (web)
6. Онлайн-курс "Устройства семейства InfiLINK XG"
7. Расшифровка обозначений устройств "Инфинет"