Фильтрация в 3 доменах: почему PrismStation самый мощный продукт в индустрии WISP.

 Учитывая темпы развития технологий в сфере беспроводного оборудования компании пытаются сделать свое оборудования все более мощным и скоростным. Соответственно в своих разработках, компания Ubiquiti решила поэкспериментировать и заменить более старую mini-PCI карту 802.11b(2.4GHz) на самую новую Super Range стандарта 802.11g. Ответ на новые Mini-PCI карты был в целом положительным, но она испытывала значительно худшую производительность после обновления. Затем разработчики начали искать способы улучшения производительности за счет изменения дизайна, но также безрезультатно.

В этот момент им попалась карта 802.11b, которая была основана на чипсете Prism2.5 от Іntеrsіl. И, как следует из названия «Призма», было видно, что эта плата, имела радиоприемник с превосходной «избирательностью» - возможностью отфильтровывать соседние каналы.

Но как это могло быть? Радиоустройства SuperRange 802.11a/b/g были новейшей технологией! Уже тогда разработчики предполагали, что новые товари Prism будут превосходить прежнюю технологию 802.11b во всех областях. После снятия радиомодуля Іntеrsіl Prіsm все стало яснее.

Радиоприемник было основано на  архитектуре, где несущая была преобразована вниз в промежуточную частоту (IF) и отфильтрована с помощью выделенного дискретного фильтра. Между тем, радиоприемник Atheros, был полностью интегрированным чипсетом без какой-либо фильтрации.

Возможность фильтровать радиосигнал во многом зависит от двух вещей:

• Дробная ширина полос. Фильтрация одномегагерцового канала на 1GHz (0.1% дробной полосы пропускания) намного сложнее, чем фильтрация десятимегагерцового канала на 100MHz (10% -ная фракционная полоса пропускания)

• Конструкция фильтра. Специальный специализированный фильтр обычно намного превосходит фильтр, интегрированный в IC.

В случае радиоприема Prism он оптимизировал обе области. Имея понижающие преобразование IF 384MHz, он смог увеличить фракционную ширину фильтрации. И с выделенным фильтром SAW, он имел гораздо более эффективный фильтр. Для сравнения, радио Atheros было построено для полной недорогой интеграции ИС и не было ни того, ни другого. Он мог бы хорошо работать в помещении, но в наружных приложениях WISP модули Prism могли выжить в радиочастотных средах, где у чипов на базе Atheros не было никаких шансов.

Фильтрация в частотном домене

Этот опыт был положен в то, что мы сейчас называем Ubiquiti Prism. Компания использует скорость новейшей технологии чипсета WiFi, но сохраняя при этом отличную «избирательность» оригинальных радиоприемников Intersil Prism.

Ubiquiti по существу поставили собственный радиофильтр на переднюю панель чипсета WiFi. Как это точно повышает производительность? Диаграмма ниже помогает объяснить концепцию.

Технология Prism получает нелицензионный полосовой спектр (5 ГГц или 2,4 ГГц), преобразует вниз на промежуточную частоту, применяет специализированную фильтрацию в интересующей области и преобразовывает сигнал назад, чтобы сделать его «чистым» для Wi-Fi модуля.

В результате получилась избирательность до 30 дБ. Чтобы представить это в линейной перспективе, технология Призм снижает шум, наблюдаемый в канале в тисячу раз!

Фильтрация в пространственном домене

Horn антенны существуют уже более века, но только недавно они начали использоваться и оказались успешными в приложениях WІSР. В первые дни этой отрасли наибольшее значение получил коэффициент усиления антенны и традиционные сектора и рефлекторы лучше подходили для развертывания. Но если вернутся к сегодняшнему дню с миллиардами нелицензированных радиостанций, используемых во всем мире, способность изоляции антенн для уменьшения шума становится более ценной. Суть разработки Prism антенны - чтобы ее слышали и подключались только в одном направлении и «игнорировали» все другие направления. Рупорные антенны делают это исключительно хорошо.

Задача команды Ubiquiti заключалась в том, как использовать преимущества изоляции RF, но при этом сохранить достаточное усиление антенны для высокопроизводительных соединений? Ответ - это то, что мы называем «асимметричными рупорами», и именно они являются будущим развертывания WISP.

Фильтрация во временном домене

В беспроводных стандартах используется нечто вроде протокола, основанного на конкуренции, который означает, что если все клиенты в сети могут слышать друг друга, все будет работать хорошо. Но, в случае открытых сетей и изолированных направленных ссылок, большинство клиентов не могут слышать и соответственно взаимодействовать друг с другом. Чтобы решить эту проблему, ввели протокол ТDМА, где клиентам назначены организованные окна времени.

В этом суть протокола AirMAX, который компания Ubiquiti улучшала на протяжении многих лет. Это хорошо работает для клиентов, подключенных к одной точке доступа, но что касается проблем с помехами когда одновременно размещаются несколько точек доступа?

Новый GPS-протокол синхронизации специально решает эту проблему. PrismStation использует GPS для обеспечения глобального таймера синхронизации потенциально для  каждого развертывания в мире. Это означает, что несколько базовых станций могут работать без проблем на одной башне или соседних башнях и даже с использованием того же спектра. 

Введение технологий, управляющих 3-доменной фильтрацией, обеспечит следующий этап высокопроизводительных сетей с высокой плотностью по всему миру. PrismStation - это оружие, которое операторы могут использовать для создания сетей с более высокой производительностью даже при наличии растущего количества радиочастотного шума в нелицензированных диапазонах.