Xtender sorozat. Xtender. Leküzdeni a cellatelítettséget. Külső antenna megoldások

Átírás

1 Xtender sorozat Külső antenna megoldások Xtender Leküzdeni a cellatelítettséget Az okostelefonok és a tabletek használata ma már igen elterjedt. A készülékek száma megnőtt, s alkalmazások változatos palettáján keresztül egyre több fogyasztó veszi igénybe az adatkapcsolatok nyújtotta lehetőségeket. Ennek következtében a zsúfolt területeken, például nagyszabású sportrendezvények, bemutatók, tüntetések, vagy nagyobb számú nézősereget vonzó események alkalmával, amikor sokan szeretnék egyszerre használni mobil készülékeiket, a sávszélesség telítődhet és a szolgáltatás minősége nagymértékben romolhat. Az újonnan fejlesztett nagyobb kapacitású LTE hálózatok mindazonáltal nem képesek áthidalni ezt a problémát, hiszen limitáltak a fizika törvényei által, ugyanakkor a csomagkapcsolt szolgáltatások is egyre nagyobb sávszélességet igényelnek. A hálózati telítettség nagy kihívást jelent a mobil uplink technológiák és az azokkal működő eszközök számára, mivel a zsúfolt helyeken a videójel minősége romolhat az egyidejű használat miatt. Mindezeken túlmenően az adást akadályozhatják földrajzi adottságok is, így többek között a jeladó tornyoktól való távolság, vagy az aktuális árnyékoltság. Jelen tanulmány áttekinti a cellatúlterheltség fogalmát, természetét, jellemzőit és a szolgáltatásokra gyakorolt hatását, továbbá azt, hogy a LiveU Xtender és a mikrohullámú technológiák hogyan képesek átlépni a problémán: LiveU Xtender külső antenna mobil jelfogóként működik, és ráadás sávszélességet garantál azáltal, hogy távoli, nem használt cellákhoz nyújt hozzáférést; a LiveU Xtender külső antenna lehetővé teszi a fizikai akadályokon keresztüljutó, meggyengült jelek fogadását; a mikrohullámú jeladó kapcsolódási lehetőséget biztosít távoli internetelérési pontokhoz, másik Xtender antennákhoz, így még távolabbi terheletlen cellákhoz is.

2 A mobilhálózati túlterheltség kezelése A mobilszolgáltatók jelenleg többféle technológiát is alkalmaznak a hálózati telítettség kezelésére: mikro- és femtocellák kialakítása a túlzsúfolt területet körülvevően, az esemény ideje alatt régebbi 2G hálózatok ideiglenes használata ráterhelés az elérhető WiFi hálózatokra forgalomirányítási szabályok bevezetése a hálózati igények priorizálása alapján hosszú távon: a hálózatok fejlesztése és a haladó technológiák alkalmazása (LTE, LTE-A) Mindazonáltal csakúgy, mint a zsúfolt úthálózatok esetén, előfordulhat, hogy az itt említett módszerek bevetése nem jelent megoldást, hiszen a teljes terheltséget nem sikerül elvezetni. Túl sok ember használ túl sok olyan alkalmazást, amely leszívja a hálózati kapacitását, vagy éppen hálózati szűkület lép fel a bázisállomáson. Terheltségi ellenintézkedések Miután a hálózati túlterheltség nem elkerülhető a jövőre nézve sem, a LiveU megalkotta az Xtender antennát, amely mikrohullámú működési elvének köszönhetően innovatív módon közelíti meg a problémát, s megoldásként a távolibb, telítetlen cellákra, tornyokra és nyílt hálózatkora való rácsatlakozás lehetőségét kínálja. LiveU mikrohullámú csatlakozó A LiveU mikrohullámú megoldása egy robosztus, nagyteljesítményű lineáris MIMO mikrohullámú jeladóra épül, fokozott vevőteljesítménnyel. Termékjellemzői közül fontos kiemelni hatósugarát (több km) és sebességét (>15 Mbps). A LiveU mikrohullámú csatlakozó kihasználja az engedély nélküli vivőfrekvenciákat (2,4 GHz és 5 GHz). A következő fejezetben azt ismertetjük, az Xtender hogyan képes áthidalni a hálózati telítettséget, és hogy képes nyílt utat biztosítani a feltöltendő videók számára. Telített cella Az 1. ábrán négy celluláris klaszter látható: a, b, c és d. Minden klaszter hét cellából áll, S duplex csatornával (összesen 7xS duplex csatorna klaszterenként). Az ábra azt mutatja, hogy a klaszterekben ugyanaz az S(i) duplex csatorna szerepel újra és újra. Helyezzünk el egy LU70-es készüléket az S3a cellában! Ez az LU70 képes lesz rácsatlakozni az a klaszterre (a hét torony bármelyikére S1a-S7a) az élő videó műsor bejátszásához. Ha a klaszter telítődik más mobil eszköz használókkal, a feltöltési kapacitás rohamosan romlik, amely rossz minőségű, vagy szakadozó adást eredményez. A csatornahasználati előírásoknak megfelelően az LU70-es egység sajnos nem csatlakozhat a távoli klaszterekhez (b, c és d). LiveU Xtender A LiveU Xtender egy olyan hordozható külső antenna, amely növeli a hálózatvételi esélyeket és nagyfokú rugalmasságot biztosít az élő videós műsorgyártás számára azokban az extrém helyzetekben, amikor a felvétel helyszíne túlontúl zsúfolt. Az Xtender tulajdonképp nem tesz mást, mint kiterjeszti a LiveU egységek antennáinak hatósugarát. A LiveU Xtender továbbfejlesztett RF antennákkal dolgozik és hét kiterjesztett hálózati csatlakozót biztosít (hat celluláris modem és egy WiFi) a LiveU professzionális közvetítő egységei számára, ráadásul együttműködik a világ jelenleg összes ismert 3G/4G/LTE hálózatával. Az Xtender a LiveU egységekhez az alábbi módszerek egyikével csatlakoztatható: LAN (közvetlen kapcsolat az Xtender és a LiveU egység között) vezeték nélküli kapcsolat az Xtender és az LU egységek között 1. ábra: Cella klaszterek

3 Telített cella LiveU Xtenderrel Adjunk egy LiveU Xtendert az LU70-es készülék mellé, ahogy az a második ábrán is szerepel! A LiveU Xtender ebben az esetben enyhíteni fogja a sávszélesség visszaesését, mivel több uplink csatornát biztosít, javítja a jel minőségét és a csatornánkénti bitrátát. Általánosságban azonban elmondható, hogy ha az Xtender körülbelül egy kilométernyire található a telített cellától, és jó rálátással rendelkezik a bejátszó egységre, akkor a kapott sávszélesség a legtöbb esetben alkalmas lesz HD minőségű adásra. Noha az Xtender nagyobb sávszélességet biztosít, a különbözet ebben az esetben csak relatíve kicsi lesz, miután a két eszköz ugyanazt a klasztert használja (lásd 2. ábra). 3. ábra: Távoli Xtender topológia Xtender mikrohullámú csatlakozással 2. ábra: LU70 + Xtender a klaszter Telített cella távoli Xtenderrel Hagyjuk az LU70-es készüléket az S3a cellában, majd a harmadik ábrán szereplő módon helyezzük át az Xtendert a közeli S3b klaszterbe! Az Xtender ebben az esetben a b klaszterre csatlakozik (a hét torony bármelyikére 1b-7b), amelyik független a telített területtől és így nem várható forgalmi torlódás. Az Xtender és az LU70-es egység között mikrohullámú kapcsolat áll fenn, ahogy azt az ábra nyíllal jelöli. Miután az Xtender egy sokkal kevésbé használt cellában tartózkodik, nagyobb sávszélességet fog biztosítani, mint a korábbi esetben. Minél távolabb helyezzük el az Xtendert, annál kevésbé lesz az a klaszter hatása alatt. Az ideális tartható távolság mindig az aktuális földrajzi körülmények függvényében változik (cella topológia, földrajzi adottságok, antenna erősség, időjárás, RF akadályok, stb.). Ahogy korábban már említettük, célszerű az Xtendert olyan távol helyezni a terhelt cellától, amennyire csak lehet. Amennyiben lehetőség van rá, célszerű az élő adást megelőzően terepszemlét végezni, hogy az esemény során később jó minőségű képet tudjunk bejátszani a magas aktivitású területről. A terepszemle alkalmával figyelembe kell venni egyebek mellett a vezeték nélküli hálózatok korlátait, a földrajzi körülményeket, a várhatóan telített terület határait, a kamera és a LiveU egység valószínűsíthető helyét, a vonatkozó nemzeti szabályozást, és a korábbi teszteredményeket. Természetesen a LiveU bejátszó egység profilját is a közvetíteni kívánt eseménynek megfelelően kell beállítani: a nagyobb késleltetéssel dolgozó üzemmód jobb képminőséget és stabilabb adást eredményez. A nagy késleltetésű üzemmód ideális lehet sajtótájékoztatókhoz, bírósági tárgyalások közvetítéséhez, illetve hozzájuk hasonló eseményekhez. A videó felbontásának csökkentésével tovább

4 növelhető az adás stabilitása: a képélesség rovására olyan helyekről is kivitelezhető az adás, ahol a feltöltési lehetőségek nagymértékben korlátozottak. Xtender irányába nézve (dőlésszöge egészen elmehet 45 ig). A további késés ebben az esetben szinte elenyésző (lásd 5. ábra). Az Xtender használatának a kulcsa a körültekintő és helyes tervezés. Mikrohullámú csatlakozás rálátással Az operatőr egy zsúfolt stadionban forgat. Az Xtender vagy a stadion tetején kap helyet, vagy egy közeli hegyen, egy magas épületen, esetleg egy hosszú állványon, rálátással a stadionra. Az ajánlott távolság a LiveU egység és az Xtender között körülbelül 1,6 km. Az Xtenderhez egy 5GHz-en működő mikrohullámú jeladó egység van csatlakoztatva, amelynek 180 -os antennája a stadion felé néz. Egy másik, kliensoldali 5 GHz-es jeladó 360 -os antennával a LiveU egységhez kapcsolódik. Amenynyiben az antennák megfelelően egymásra vannak hangolva, a mikrohullámú kapcsolat automatikusan létrejön a két eszköz között. Az antennák helytelen irányozása rossz kommunikációt eredményez. (lásd 4. ábra). 5. ábra: Mikrohullámú csatlakozás rálátás nélkül Mikrohullámú csatlakozás rálátás nélkül, egy épület belsejében Hasonló szituáció állhat elő egy épület belsejében is, például egy bírósági tárgyalás idején, amikor a bejátszás alacsony késleltetés mellett szinte kivitelezhetetlen, mivel az elérhető mobilhálózatok gyengék vagy telítettek. Erre az esetre két megoldás létezik: helyezzük az Xtendert egy külső ablak vagy egy nyílt tér mellé a tárgyalóterem közelében, rálátással a LiveU egységre ha a tér túl távol van a közvetítés helyszínétől (vagyis a LiveU egység és az Xtender kommunikációja zavart), mikrohullámú jeltovábbító egységeket használhatunk a két eszköz között. A félúton elhelyezett jeltovábbító az Xtenderen keresztül továbbítani fogja az adást a LiveU szerverre, ahogy azt a 6. ábra is mutatja. 4. ábra: Mikrohullámú csatlakozás rálátással Mikrohullámú csatlakozás rálátás nélkül Amennyiben a földrajzi adottságok nem teszik lehetővé, hogy az operatőr közvetlen rálátással dolgozzon az Xtenderrel, késleltetett topológiával végezhetjük munkánk. Erre a célra egy pár további LiveU mikrohullámú eszközt használunk (Ethernet-Ethernet egymás közti kapcsolódással): a LiveU-val összekapcsolt kamera szabadon mozoghat, miközben továbbító egységen keresztül kommunikál az Xtenderrel. A jeltovábbító egység a stadion tetején kap helyet, egy pár antennával a stadion felé (~180 ), a másik párral pedig az 6. ábra: Mikrohullámú csatlakozás egy épület beljesében

5 Az épületen belüli átjátszáshoz a 2,4 GHz-es készülékpár használata ajánlott, mivel a hullámsáv hatékonyabb szilárd zavaró elemek esetén, mint 5Ghz-es társa (lásd 7. ábra). 7. ábra: Jeltovábbító hullámsávok Direkt mikrohullámú csatlakozás nyílt hálózatra Előfordul, hogy a tudósítás helyszínéhez közel van fogható nyílt internethálózat. Többféle hálózatról beszélünk: szélessávú internetről otthoni, vagy vállalati router csatlakozással; műholdas autóról Ethernet csatlakozással, >5Mps műholdas adatforgalommal; mikrohullámú jeladóról, amely egy másik antennáról veszi közvetlen a jelet; fix hubról, amely jellemző módon nagyvárosokban biztosítja az internetet, s képes elérni a műholdas és mobilhálózatok kapacitását. Ezekben az esetekben lehetőség van arra, hogy az LU bejátszó egységet direkt módon rákapcsoljuk az internetre, anélkül, hogy Xtendert, vagy mikrohullámú jeltovábbítót használnánk (lásd 8. ábra). Esettanulmányok Szabadtéren két alkalommal ( és látogatót számláló események alkalmával), fedett helyszínen pedig egy esetben teszteltük az LU70-es készülék teljesítményét Xtenderrel és Xtender nélkül. Mindkét szabadtéri rendezvény zsúfolt nagyvárosi stadionban kapott helyet, ahol a nézők készülékei erősen leterhelték a mobilhálózatot. A tesztek alátámasztották a tényt: a mikrohullámú jeladó és az Xtender egyaránt javítja a készülék teljesítményét, amely eredmény hatványozottan megjelenik azokban az esetekben, amikor túlzsúfolt területekről beszélhetünk. Sportesemény Egy nagyobb sportrendezvényen egy LiveU LU70-es egységet lehelyeztünk közvetlen a pálya mellé. A LiveU Xtendert a stadion napfénytetőjére rögzítettük, a nézőtér egy tömött része felé (lásd 4. ábra), az Xtender és az LU70-es készülék között pedig vezeték nélküli kapcsolatot létesítettünk. A belső naplófájlok vizsgálatakor azt tapasztaltuk, hogy a LiveU Xtenderre csatlakoztatott LU70-es készülék teljesítménye szignifikánsan magasabb volt, mint kiegészítő nélkül (lásd a táblázatot). Könnyűzenei esemény: Rihanna koncert Egy fős rajongótábor előtt lezajló Rihanna koncert alkalmával egy LIveU LU70-es készüléket körülbelül 137 méternyire helyeztünk el a színpadtól. Az egység önmagában nyújtott feltöltő kapacitása a koncert kezdetén erősen konvergált a nullához. Ekkor felállítottunk egy LiveU Xtendert közvetlen rálátással egy közeli hegyen, körülbelül 914 méter távolságban. A mikrohullámú kapcsolat azonnal létrejött a két műszer között, amint az Xtender befejezte a betöltődést. Amíg az LU70 egyedül nem volt képes rácsatlakozni a mobilhálózatokra, az üzemeltető operatőr pedig egyetlen SMS-t sem tudott elküldeni, addig az Xtender segítségével zavartalanul lehetett 1 Mbps stabil sebességgel bejátszani. A LiveU Xtender kb. 132%-kal növeli a sávszélességet 8. ábra: Direkt mikrohullámú csatlakozás Eszköz Aggregált sávszélesség Kbps / Modem LU ,1 kbps 83,3 LU70 + Xtender 1,3-1,6 Mbps 193,7

6 Xtender épületen belül Egy Xtendert egy felhőkarcoló 14. emeleti bírósági tárgyalótermében teszteltünk. Az előzetes tapasztalatok azt mutatták, hogy a termen belül a vétel gyenge volt, így az adás megkezdéséhez közvetlen az ablak mellé kellett telepíteni az LU70-es készüléket. Ilyen paraméterek mellett kbps aggregált sávszélességet kaptunk. Az ablak mellé helyezett Xtender révén, vezeték nélküli kapcsolódással, az LU70-et használó operatőr szabadon mozoghatott a teremben. Összefoglaló A LiveU által alkalmazott Xtender és mikrohullámú technológiák tanúbizonyságot tettek arról, hogy képesek feljavítani az aktuális feltöltési adottságokat a túlzsúfolt helyeken, mindezt ráadásul úgy, hogy a magas képminőség megőrzése mellett szabad utat is biztosítanak a stáb számára is. Az Xtender könnyű kiszerelésének köszönhetően szabadon pozícionálható, s az ideális helyre telepítve perceken belül munkára fogható. A szakadásmentes, jó minőségű adás eléréséhez az Xtender az alábbi esetekben ajánlott: alacsony lefedettségű területeken épületek belsejében, ahol az RF antennahasználat akadályokba ütközik túlzsúfolt területeken/eseményeken A mikrohullámú egység használata még eredményesebbé teszi a szolgáltatást: az Xtender hatósugarának kiterjesztése max. 3 kilométerrel (közvetlen rálátással vagy hozzáadott jeltovábbítóval) csatlakozás az elérhető internet- és műholdhálózatokra 9. ábra: Xtender egy felhőkarcoló tetején csatlakozás mikrohullámú hubra Hálózati csatlakozás Dimenziók Súly Csatlakozók 6 4G LTE/3G mobil, WiFi MIMO 2,4/5,8 GHz, Ethernet 270 x 355 x 260 cm 4 Kg (akkumulátor nélkül) DC In/DC Out/Ethernet/USB Type A (kiszolgáló)/usb Type B (eszköz)/rf Áramellátás AC V/DC 12-19V Támogatott akkumulátorok Ideális működtetés (USB kábel hossza a készüléktől) Frekvenciák Hőmérséklet Anton Bauer / IDX 5 m (hosszabbítókkal összesen 30 méterig) 700 MHz 900 MHz & 1,2 GHz 2,6 GHz -40 és +60 között Bővebb információ Infotéka Kft. broadcast@infoteka.hu Telefon: (+36 1) Cím: 1043 Bp, Lórántffy Zs. utca 15/B. Web: Copyright 2015 Infotéka Software Kft. - Minden jog fenntartva.