Беспроводные сети

[sergey_cheban]

Набрёл на замечательный доклад:

Comments

[dmitrmax.livejournal.com]

Всё так. Я думаю, что будущее за UWB. Разделение по спектру плохо себя показало.

Помню, что как-то записывал сигнал WiMAX, чтобы его потом демодулировать. Писал на высокой крыше. Демодулировать получалось плохо. Потом записал на земле. Все отлично вышло. Потому что на верху базовки друг-друга глушат. И никакие интерливинги поднесущих не помогают.

[sergey_cheban]

А чем UWB в этом плане лучше любых других технологий? Ширина диапазона с одной стороны ограничена 0 Гц, а с другой стороны - тем фактом, что высокие частоты (оптические, например) не проходят через сталь и бетон. А дальше - пресловутые 1,7 bps/Гц*кв.км, которые определяются не способом модуляции, а тем фактом, что источники сигнала мешают друг другу.

[dmitrmax.livejournal.com]

Посчитай временную длину имульса радиосигнала, которая нужна, чтобы его спектр был ну, например, 10 ГГц. Далее можно посчитать, какая вероятность помешать друг-другу. Получается пикосекунды, а то и фемто.

UWB лучше других технологий тем, что его невозможно делить по спектру. Его можно делить по времени. А раз так, то два ИРИ не обязаны быть далеко друг от друга (или иметь меньшую мощность), чтобы не мешать. То есть интерференция падает.

С точки зрения мобильного применения выгодно поставить много маломощных, но частоидущих базовок, чем одну, но мощную.

Касательно, ограничения стенами - для UWB совершенно не обязательно, чтобы АЧХ спектра совпадала с АЧХ канала. Ну не пройдет какая-то часть. Подумаешь.

Плюс спектральное разделение хреново тем, что есть защитные промежутки, от которых не уйти из-за невозможности сделать фильтр с прямоугольной АЧХ. Чем больше частей, на которые нарезан спектр, тем больше этих промежутков. А это просранные полирмеры.

[sergey_cheban]

Ничё не понял, если честно. Знаю только, что чудес не бывает.
1. Если у тебя есть какой-то фоновый шум, а мощность твоего сигнала ограничена, то количество битов на герц спектра сигнала тоже ограничено.
2. Различные базовые станции создают помехи друг для друга. Если, допустим, пользователь находится ровно посередине между двумя БС, работающими на одной частоте с одной мощностью, то мощность сигнала получается равной мощности шума независимо от мощности БС.
3. С какой плотностью ни ставь БС, на соотношение сигнала и шума для среднего пользователя это никак не повлияет.
4. У дельта-функции, как известно, бесконечный спектр. Если эту дельта-функцию передать по радио и пропустить через бетонный фильтр, высокие частоты отрежутся, а останутся только низкие. И длительность сигнала увеличится.
5. 10 ГГц разделения по времени - это позиционирование с точностью до 3 см. Ко всему прочему, скорость света зависит от давления и влажности воздуха.
6. Ну, допустим, нарезал ты секунду на 10 млрд слотов. И сколько информации ты сможешь передать в одном таком слоте? Хотя бы один бит влезет? Или только половинка?

[dmitrmax.livejournal.com]

1. Согласен. Теперь представь себе, что мы административно запрещаем (путем направления самонаводящейся ракеты) все полосовые радиопередачи. Мешать могут только те, кто передает с нами одновременно примерно в этом же месте.

2. Это так сейчас. Потому что каждая БС считает, что она в эфире единственная и весь эфир её. В методологии UWB у БС нету такого предположения, да и нет в этом необходимости.

3. Применимо к нынешней ситуации - да. Применимо к ситуации "дофига маломощных БС", мы получаем, что соотношение кол-во пользователей на одну БС падает радикально. БС не надо при этом вещать 100% времени. Поэтому и соседним БС во временной области помех меньше.

4. Да. Но, во-первых, только для того, кто находится за стенкой. Во-вторых, что ещё из этого следует?

5. Какая разница какое при этом позиционирование? И почему ты считаешь 10ГГц по времени?

6. Да хоть бы и пол бита. Уже 5 ГБит/с.

P.S.: Как и автор презентации я не считаю, что wireless заменит wire. Хоть UWB, хоть нет. Я считаю лишь, что за UWB будущее, в отличии от FD. При этом я не говорю, когда это будущее наступит, так же как Шеннон не говорит, как построить помехоустойчивый код, для заданной вероятности ошибки имея всего лишь один бит избыточности )))

[sergey_cheban]

Вот смотри, мы расставили в Питере несколько БС квадратно-гнездовым методом. Будем считать, что пользователи у нас в толпы не собираются и сидят по домам, пытаются читать почту или смотреть ютуб.
Давай для начала считать, что каждой БС могут мешать ровно 4 соседние, а помехами от остальных можно как бы пренебречь.
При частотном разделении - мы режем доступный спектр на 5 полос, и назначаем их имеющимся БС так, чтобы полосы соседних БС не совпадают. При временном разделении - мы режем каждую секунду на 5 кусочков, и выдаём эти кусочки разным БС. Что так, что эдак, у нас каждой БС достаётся 1/5 имеющегося частотного ресурса. Временное разделение - не лучше и не хуже частотного.

Далее. Мы, конечно, посчитали, что помехами от остальных БС пренебрегаем, но сами БС от этого никуда не делись. Они используют либо ту же частоту (при частотном разделении), либо те же слоты (при временном разделении). Правда, расстояние до них больше, и шум получается тише полезного сигнала. Этим соотношением сигнала и шума (SNR) определяется количество битов на герц полосы, которое можно передать.

Далее. Что мы можем сделать, чтобы поднять пропускную способность сети? Расширить диапазон мы не можем, поскольку на высоких частотах бетон непрозрачен. Увеличить SNR - тоже не можем, поскольку помехи исходят из нашей же сети. Мы можем уменьшить шаг сетки БС, но к каждой БС придётся тянуть кабель, и беспроводные технологии плавно превратятся в проводные.

[dmitrmax.livejournal.com]

Ошибка в рассуждении заключается в том, что у тебя БС разнесены на 5 полос. Они не разнесены на 5 полос. Они все работают в одной полосе. Даже соседние.

[dmitrmax.livejournal.com]

Поправка: на самом деле действительно иногда они работают на разных. Но это зависит от того, как регулятор выдал. Когда работал йотин WiMAX, то у них было всего лишь три канала по 10 МГц. Тут как не крутись, не выкрутишься.

[dmitrmax.livejournal.com]

> Мы можем уменьшить шаг сетки БС, но к каждой БС придётся тянуть кабель, и беспроводные технологии плавно превратятся в проводные.

Покуда работает hang-over, это вообще никого не парит

[dmitrmax.livejournal.com]

При этом, кстати, из 10 МГц, рабочими были где-то только 8. То есть на которых реально передавались данные, или хотя бы пилотные сигналы для определения АЧХ канала в реалтайме.

[dmitrmax.livejournal.com]

> Расширить диапазон мы не можем, поскольку на высоких частотах бетон непрозрачен.

Ты, кстати, забыл ещё упомянуть, что диапазон < 30 МГц условно не ловится на антенну размеров мобильного устройства. Но это мелочи.

[sergey_cheban]

В этом случае SNR получается хуже, зато полоса - шире. То на то и выходит. Теоретически, БС могли бы даже сами, без участия человека посчитать друг друга помехами и отстроиться друг от друга.
Но о каком, прости, частотном разделении мы говорим в этом случае?

[sergey_cheban]

Ну так 30 МГц - это не так уж и мало. У нас весь диапазон - всего где-то 5 ГГц, а там много всего разного.

[dmitrmax.livejournal.com]

У тебя сейчас спектр является ресурсом, который регулятор нарезает лицензиатам.То есть лицензиаты разнесены по частотам. В случае UWB это сделать невозможно.

[sergey_cheban]

Что-что работает? Что-то поиск по "Hang-over" выдаёт много разных вариантов, из которых мне больше всего нравится "похмелье".

[dmitrmax.livejournal.com]

Ну коллега в видео делал расчет для 700 МГц кажется? Чё-то там не получалось раЯ.

[dmitrmax.livejournal.com]

handover, очепятался

[sergey_cheban]

Почему невозможно-то?
1. На выходе передатчика ставим полосовой фильтр, который пропускает только полосу, выделенную регулятором. Чтобы не мешать другим.
2. На входе приёмника ставится ровно такой же фильтр. Чтобы нам не мешали другие.
3. А дальше - устраивай в своей полосе хоть UWB, хоть что угодно. Ты при этом ограничен только SNR и теоремой Котельникова.

[sergey_cheban]

Коллегу с конкретными цифрами послушать, конечно, приятно. Но проблема-то видна и без этих цифр, там всего два порядка от "выделил регулятор" до "пропускает бетон".

[sergey_cheban]

А что handover? Ну, передаём мы абонента между БС, это удобно. Но провода-то всё равно к каждой БС тянуть придётся. Т.е. комфорта-то для абонента добавится, но сэкономить не получится, и даже наоборот (поскольку передатчик всё-таки дороже разъёма RJ-45).

[dmitrmax.livejournal.com]

Э... o_O.... Тебе не кажется, что мы за бесплатно дерьма наелись?

[dmitrmax.livejournal.com]

Ты бетону придаешь шлишком большое значение. Радиосигнал распространяется не только по прямой, но и переотражаясь. Есть ещё окна, двери, другие технологические отверстия. В бункере может и не будет работать, да. Но это и не требуется.

[dmitrmax.livejournal.com]

Какая разница абоненту, куда тебе (как оператору) придется тянуть провода? Его это вообще ни разу не трогает. Ты говоришь, что этот факт превращает беспроводной интернет в проводной. Так вот нет. Принципиально здесь то, кто подключен к проводу, а не сколько проводов протянуто.

Вайфайем сейчас итак утыкано всё и везде. Никого это не смущает. Осталось объединится в рой. Это произойдет так же естественно, как и появление биткоина. Возможно такого понятия как оператор к тому времени даже не останется, а ровно и регулятора. Я имею ввиду эфир.

В далеком 1600-м году, наверняка, казалось бы идеей ненормального укатать в асфальт столько улиц и дорог, сколько у нас сейчас в Питере. Я уже не говорю про площадь асфальтового покрытия в какой-нибудь Германии. Тем не менее, глаза боятся, а руки делают. Надо будет проложить, проложут. Не забывай, мы обсуждаем Будущее, а не 2018-й год.

[sergey_cheban]

А. Я, кажется, тебя понял: ты пытаешься поговорить про "коммутация пакетов vs коммутация каналов", только применительно к радиосвязи. При этом частотное разделение - это аналог коммутации каналов (каждому регулятором выдаётся полоса), а пресловутый UWB - аналог коммутации пакетов.
Так вот проблема в том, что частотный ресурс дефицитен и не расширяем, поэтому регулятор ему таки нужен. Чисто чтобы ютуб не мешал скорой и пожарным.

[sergey_cheban]

Всякие переотражения снижают мощность сигнала. И, следовательно, ухудшают SNR.

[sergey_cheban]

Ой. Вот насчёт роя - осторожнее. Когда все БС подключены к кабелям, мы можем увеличивать их плотность и это приводит к увеличению скорости. Если у нас БС общаются друг с другом по беспроводному соединению, то передача данных между БС начинает занимать эфир не пропорционально расстоянию между абонентом и БС, а пропорционально расстоянию между двумя абонентами. А это приведёт к уменьшению скорости на несколько порядков.

[dmitrmax.livejournal.com]

Бывают такие штуки как Rake-приемники, которые из multipath'а даже извлекают профит.

[dmitrmax.livejournal.com]

Кажется, ты меня понял.

Ок, скорою и пожарку упихаем в первые 30 МГц.

[dmitrmax.livejournal.com]

Не-не, я не имел ввиду mesh-топологию, понятно, что это только для Африки и OL-PC. Имеется ввиду рой, как синоним коллективного порыва или разума, что ли. Короче все объединятся на взаимовыгодных условиях и будут шарить условно ВайФай. Только не на уровне "ты мне дал пароль от своего вайфай, а тебе от своего", а так, что я даже тебя не знаю и о твоем существовании не догадываюсь, зато проходя мимо твоего окна, я заюзал твой вайфай.

[dmitrmax.livejournal.com]

Типа биткоиновского майнинг пула, что ли )

[sergey_cheban]

Почитал. В принципе штука интересная. Проблема в том, что все эти резервы в нынешних системах мобильной связи уже задействованы и в докладе учтены.

[sergey_cheban]

В какой-то мере они уже там. А остальных куда?
http://www.radioscanner.ru/bands/document103/
Там и радары, и астрономы, и чёрт в ступе. Им радио вообще не для связи нужно. Но - нужно.

[dmitrmax.livejournal.com]

Нет, рейки по-моему массово не применяются. Во всяком случае в гаджетах.

[dmitrmax.livejournal.com]

Ну радары используются в ограниченной локации, астрономы тоже. Остальных всех можно и нужно упихать в UWB. Я не вижу принципиальных причин, почему тем, кто осуществляет передачу информации, не использовать для этого единую инфраструктуру. Вместо этого у нас всякие долбанутые Тетры и ещё куча всякого проприетарного говна.

В общем.... Да что тут предлагать?.. А то пишут, пишут... Конгресс, немцы какие-то... голова пухнет! Взять все, да и поделить... )))

[sergey_cheban]

А, вот это - ради бога. Как вариант - фонера. Ну или фемтосоты. Но:
1. Нужно как-то разрулить, чтобы весь дом не садился на один тариф 400 руб/мес.
2. Боюсь, что на улице ты плотности фемтосот, требуемой для ютуба, всё равно не получишь. А чтобы получить нормальную мощную соту, придётся выделять для неё отдельный частотный диапазон (чтобы она не мешала фемтосотам). В принципе, разделение wi-fi и 3G/4G именно к такому результату и приводит.

[sergey_cheban]

Ну вот как-то так: http://lteuniversity.com/ask_the_expert/f/59/t/3807.aspx
За что купил, за то продал.

[dmitrmax.livejournal.com]

Ну ты опять привязываешься прямо к сегодню и прямо к конкретной технологии - к WiFi. Ну в общем не важно...

[dmitrmax.livejournal.com]

Логично. Для OFDM multipath убирается циклическим префиксом, за который приходится платить от 1/32 до 1/4 времени (читай пропускной способности). И часть поднесущих приходится отдавать на "пилоты", для построения эквалайзера АЧХ. Это цена.

Ну сегодня OFDM как бы венец спектральной эффективности и рэйк ему не нужен. Но всё развивается по кругу. Завтра про OFDM забудут как про DOS )

[sergey_cheban]

Ну вот у нас, допустим, есть сколько-то эфирных ТВ каналов. Они платят за частоты, получают деньги с рекламы. А кто-то им завидует, и тоже хочет денег с рекламы. Теперь мы убираем регулирование. Появляется вдвое больше каналов. Они в эфир-то влезут? Пусть даже с фемтосотами и мультикастингом? А телефонию при этом не просадят? Ну, там, опять же, скорую-пожарных вызвать? А если при пожаре в доме электричество накроется, что станет с фемтосотами? А как радио в машине слушать в 50 км от ближайшей розетки?
В общем, сложно всё это. Хотя приводить в порядок, конечно, нужно.

[dmitrmax.livejournal.com]

Дело в том, что мне на предыдущей работе приходилось с нуля реализовывать модуляцию/демодуляцию WiFi и WiMAX на DSPшке. Так что я достаточно глубоко разобрался в этих всех радиотехнологиях и насмотрелся того, как это фурычит ещё до того, как из модема вылезает IP-пакет )

[dmitrmax.livejournal.com]

Ну ты правильно аналогию привел выше. Примерно так же, когда-то фанаты X.25 смотрели на какой-нибудь SLIP, как на говно, наверное ))) И спрашивали, ну как же это может работать, масштабироваться? Это же столько кабеля нужно проложить. Столько роутеров поставить. Целый BGP придумать )

Короче, я не знаю как всё будет в будущем, но не так как сегодня - это стопудов. Да UWB ещё очень сыро для массового внедрения. Но это не повод на этом ставить крест.

[artsamokhod.livejournal.com]

С Днём рождения!

[sergey_cheban]

Спасибо. Вас - с 23 февраля.

[artsamokhod.livejournal.com]

Большое спасибо!
И Вас с Праздником!