Цифровая расширенная беспроводная связь , обычно известная под аббревиатурой DECT , представляет собой стандарт, используемый для создания беспроводных телефонных систем и систем Интернета вещей . Он возник в Европе , где является распространенным стандартом, заменяющим более ранние стандарты беспроводных телефонов, такие как CT1 и CT2 с частотой 900 МГц . [1] Использование Интернета вещей основано на новом стандарте DECT-2020.
За пределами Европы его приняли в Австралии и большинстве стран Азии и Южной Америки . Внедрение в Северной Америке было отложено из-за правил радиочастот США . Это заставило разработать разновидность DECT под названием DECT 6.0 , использующую немного другой частотный диапазон, что делает эти устройства несовместимыми с системами, предназначенными для использования в других областях, даже от того же производителя. DECT практически полностью заменил другие стандарты в большинстве стран, где он используется, за исключением Северной Америки.
Изначально DECT был предназначен для быстрого роуминга между базовыми станциями в сети, и первым продуктом DECT была беспроводная локальная сеть Net 3 . Однако его наиболее популярное применение — это односотовые беспроводные телефоны, подключенные к традиционному аналоговому телефону , в первую очередь в домашних системах и системах небольших офисов, хотя шлюзы с многосотовыми DECT и/или повторителями DECT также доступны на многих частных АТС (УАТС). системы для среднего и крупного бизнеса производства Panasonic , Mitel , Gigaset , Ascom , Cisco , Grandstream , Snom , Spectralink и RTX. DECT также можно использовать для целей, отличных от беспроводных телефонов, например, в радионянях и промышленных датчиках. DECT ULE Альянса ULE и его протокол «HAN FUN» [2] представляют собой варианты, специально разработанные для домашней безопасности, автоматизации и Интернета вещей (IoT).
Стандарт DECT включает общий профиль доступа (GAP), общий профиль совместимости для простых телефонных функций, который реализует большинство производителей. Соответствие GAP позволяет трубкам и базам DECT разных производителей взаимодействовать на самом базовом уровне функциональности — совершении и приеме вызовов. В Японии используется собственный вариант DECT, J-DECT, который поддерживается форумом DECT. [3]
Стандарт нового поколения DECT (NG-DECT), продаваемый DECT Forum как CAT-iq , предоставляет общий набор расширенных возможностей для мобильных телефонов и базовых станций. CAT-iq обеспечивает взаимозаменяемость базовых станций IP-DECT и мобильных телефонов разных производителей, сохраняя при этом обратную совместимость с оборудованием GAP. Также требуется обязательная поддержка широкополосного звука .
DECT-2020 New Radio, продаваемый как NR+ (New Radio plus), представляет собой протокол передачи данных 5G , который соответствует требованиям ITU-R IMT-2020 для сверхнадежной связи машинного типа с низкой задержкой и может сосуществовать с более ранние устройства DECT. [4] [5] [6]
Стандарт DECT разрабатывался ETSI в несколько этапов, первый из которых состоялся в период с 1988 по 1992 год, когда был опубликован первый раунд стандартов. Это была серия ETS 300-175, состоящая из девяти частей, определяющих радиоинтерфейс, и ETS 300-176, определяющая, как устройства должны получать одобрение типа. Также был опубликован технический отчет ETR-178, объясняющий стандарт. [7] Последующие стандарты были разработаны и опубликованы ETSI для охвата профилей совместимости и стандартов тестирования.
Назван «Цифровым европейским беспроводным телефоном» при запуске CEPT в ноябре 1987 года; вскоре его название было изменено на Digital European Cordless Telecommunication по предложению Энрико Тосато из Италии, чтобы отразить более широкий спектр его применения, включая услуги передачи данных. В 1995 году из-за более глобального использования название было изменено с европейского на Enhanced. DECT признан МСЭ отвечающим требованиям IMT-2000 и, таким образом, квалифицируется как система 3G . В группе технологий IMT-2000 DECT называется Частота-Время IMT-2000 (IMT-FT).
DECT был разработан ETSI, но с тех пор был принят во многих странах мира. Исходный диапазон частот DECT (1880–1900 МГц) используется во всех странах Европы . За пределами Европы он используется в большинстве стран Азии , Австралии и Южной Америки . В Соединенных Штатах Федеральная комиссия по связи в 2005 году изменила стоимость распределения каналов и лицензирования в соседнем диапазоне (1920–1930 МГц, или 1,9 ГГц ), известном как нелицензированные услуги персональной связи (UPCS), что позволило продавать устройства DECT в США. с минимальными изменениями. Эти каналы зарезервированы исключительно для приложений голосовой связи и поэтому с меньшей вероятностью будут подвергаться помехам со стороны других беспроводных устройств, таких как радионяни и беспроводные сети .
Стандарт нового поколения DECT (NG-DECT) был впервые опубликован в 2007 году; [8] он был разработан ETSI под руководством Инициативы домашних шлюзов через форум DECT [9] для поддержки функций IP-DECT в оборудовании домашних шлюзов / IP-PBX . Серия ETSI TS 102 527 состоит из пяти частей и охватывает широкополосное аудио и обязательные функции взаимодействия между телефонными трубками и базовыми станциями. Им предшествовал пояснительный технический отчет ETSI TR 102 570. [10] Форум DECT поддерживает торговую марку CAT-iq и программу сертификации; Широкополосный голосовой профиль CAT-iq 1.0 и профили совместимости 2.0/2.1 основаны на соответствующих частях ETSI TS 102 527.
Стандарт DECT Ultra Low Energy (DECT ULE) был анонсирован в январе 2011 года, а первые коммерческие продукты были выпущены позже в том же году компанией Dialog Semiconductor . Стандарт был создан для поддержки приложений домашней автоматизации , безопасности, здравоохранения и мониторинга энергопотребления, работающих от батарей. Как и DECT, стандарт DECT ULE использует диапазон 1,9 ГГц и поэтому менее подвержен помехам, чем Zigbee , Bluetooth или Wi-Fi от микроволновых печей, которые работают в нелицензионном диапазоне ISM 2,4 ГГц . DECT ULE использует простую топологию сети «звезда», поэтому многие устройства в доме подключены к одному блоку управления.
Новый аудиокодек низкой сложности LC3plus был добавлен в качестве опции в версию стандарта DECT 2019 года. Этот кодек предназначен для высококачественных голосовых и музыкальных приложений и поддерживает масштабируемое узкополосное, широкополосное, сверхширокополосное и полнополосное кодирование с частотами дискретизации 8, 16, 24, 32 и 48 кГц и полосой пропускания звука до 20 кГц. [11]
Протокол нового радио DECT-2020 был опубликован в июле 2020 года; он определяет новый физический интерфейс, основанный на циклическом префиксном мультиплексировании с ортогональным частотным разделением каналов (CP- OFDM ), обеспечивающем скорость передачи данных до 1,2 Гбит/с с модуляцией QAM -1024. Обновленный стандарт поддерживает многоантенный MIMO и формирование диаграммы направленности , канальное кодирование FEC и гибридный автоматический запрос повторения . Имеется 17 частот радиоканалов в диапазоне от 450 МГц до 5875 МГц и ширина полосы каналов 1728, 3456 или 6912 кГц. Прямая связь между конечными устройствами возможна благодаря топологии ячеистой сети . В октябре 2021 года DECT-2020 NR был одобрен для стандарта IMT-2020 [4] для использования в промышленной автоматизации массовой машинной связи (MMTC), сверхнадежной связи с малой задержкой (URLLC) и профессиональных беспроводных аудиоприложениях с связь «точка-точка» или многоадресная рассылка; [12] [13] [14] предложение было ускорено МСЭ-R после реальных оценок. [5] [15] Новый протокол будет продаваться на форуме DECT Forum как NR+ (New Radio plus). [6] Модуляции OFDMA и SC-FDMA также рассматривались комитетом ESTI DECT. [16] [17]
OpenD — это платформа с открытым исходным кодом, предназначенная для обеспечения полной программной реализации протоколов DECT ULE на эталонном оборудовании от Dialog Semiconductor и DSP Group ; проект поддерживается форумом DECT. [18] [19]
Стандарт DECT изначально предусматривал три основные области применения: [7]
Из них чрезвычайно успешным было применение внутри страны (беспроводные домашние телефоны). Рынок корпоративных УАТС , хотя и намного меньший, чем рынок беспроводных домашних офисов, также оказался очень успешным, и все основные поставщики УАТС имеют расширенные возможности доступа DECT. Приложение общего доступа не имело успеха, поскольку общедоступные сотовые сети быстро вытеснили DECT, сочетая свое повсеместное покрытие со значительным увеличением пропускной способности и постоянно снижающимися затратами. Была только одна крупная установка DECT для публичного доступа: в начале 1998 года Telecom Italia после длительной задержки в регулировании запустила глобальную сеть DECT, известную как «Fido», охватывающую крупные города Италии. [20] Услуга продвигалась всего несколько месяцев и, достигнув пика в 142 000 подписчиков, была закрыта в 2001 году. [21]
DECT использовался для беспроводной локальной связи в качестве замены медных пар на «последней миле» в таких странах, как Индия и Южная Африка. Используя направленные антенны и жертвуя некоторой пропускной способностью, покрытие сотовой связи может расшириться до более чем 10 километров (6,2 мили). Одним из примеров является стандарт corDECT .
Первым приложением для передачи данных для DECT была система беспроводной локальной сети Net 3 от Olivetti, запущенная в 1993 году и прекращенная в 1995 году. Предшественник Wi-Fi, Net 3 была микросотовой сетью только для передачи данных с быстрым роумингом между базовыми станциями и скоростью 520 кбит. скорость передачи/с.
Приложения для передачи данных, такие как электронные банкоматы, светофоры и устройства дистанционного открывания дверей [22] , также существуют, но их затмили Wi-Fi , 3G и 4G , которые конкурируют с DECT как за голос, так и за данные.
DECT 6.0 — это североамериканский маркетинговый термин для устройств DECT, произведенных для США и Канады и работающих на частоте 1,9 ГГц. «6.0» не соответствует полосе спектра; Было решено, что термин DECT 1.9 может сбить с толку клиентов, которые приравнивают большие числа (например, 2,4 и 5,8 в существующих беспроводных телефонах 2,4 ГГц и 5,8 ГГц) к более поздним продуктам. Этот термин был придуман Риком Крупкой, директором по маркетингу компании Siemens и рабочей группой DECT USA/Siemens ICM.
В Северной Америке DECT имеет недостатки по сравнению с DECT в других местах, поскольку полоса UPCS (1920–1930 МГц) не свободна от сильных помех. [23] Полоса пропускания вдвое меньше используемой в Европе (1880–1900 МГц), средняя мощность передачи 4 мВт уменьшает дальность действия по сравнению с 10 мВт, разрешенными в Европе, а обычное отсутствие совместимости с GAP среди американских поставщиков обязывает клиентов один поставщик.
До того, как полоса 1,9 ГГц была одобрена FCC в 2005 году, DECT мог работать только в нелицензируемых диапазонах ISM 2,4 ГГц и 900 МГц для региона 2 ; некоторые пользователи телефонов Uniden WDECT 2,4 ГГц сообщили о проблемах совместимости с оборудованием Wi-Fi . [24] [25] [ ненадежный источник? ]
Североамериканские продукты DECT 6.0 нельзя использовать в Европе, Пакистане, [26], Шри-Ланке, [27] и Африке, поскольку они вызывают помехи в местных сотовых сетях и страдают от них. Использование таких продуктов запрещено Европейскими органами электросвязи, PTA , Комиссией по регулированию телекоммуникаций Шри-Ланки [28] и Независимым управлением связи Южной Африки. Европейские продукты DECT не могут использоваться в США и Канаде, поскольку они также вызывают помехи в сотовых сетях США и Канады, а их использование запрещено Федеральной комиссией по связи и Канадой по инновациям, науке и экономическому развитию .
DECT 8.0 HD — это маркетинговое обозначение устройств DECT в Северной Америке, сертифицированных по профилю CAT-iq 2.0 «Multi Line». [29]
Передовые беспроводные технологии — Интернет и качество (CAT-iq) — это программа сертификации, поддерживаемая форумом DECT. Он основан на серии стандартов нового поколения DECT (NG-DECT) от ETSI.
NG-DECT/CAT-iq содержит функции, которые расширяют общий профиль GAP с обязательной поддержкой высококачественной широкополосной передачи голоса, повышенной безопасностью, идентификацией вызывающей стороны, несколькими линиями, параллельными вызовами и аналогичными функциями для облегчения вызовов VoIP через SIP и H.323 . протоколы.
Существует несколько профилей CAT-iq, которые определяют поддерживаемые голосовые функции:
CAT-iq позволяет любой трубке DECT взаимодействовать с базой DECT другого производителя, обеспечивая полную совместимость. Набор функций CAT-iq 2.0/2.1 предназначен для поддержки базовых станций IP-DECT , установленных в офисных IP-АТС и домашних шлюзах .
Стандарт DECT определяет средства для портативного телефона или «портативной части» для доступа к фиксированной телефонной сети по радио. Базовая станция или «Фиксированная часть» используется для завершения радиоканала и обеспечения доступа к фиксированной линии. Затем шлюз используется для подключения вызовов к фиксированной сети, такой как коммутируемая телефонная сеть общего пользования (телефонная розетка), офисная АТС, ISDN или соединение VoIP через Ethernet.
Типичные возможности домашней системы общего профиля доступа DECT (GAP) включают подключение нескольких трубок к одной базовой станции и одной розетке телефонной линии. Это позволяет разместить в доме несколько беспроводных телефонов, работающих от одной телефонной розетки. Дополнительные трубки имеют зарядную станцию, которая не подключается к телефонной сети. Телефонные трубки во многих случаях могут использоваться как переговорные устройства для связи между собой, а иногда и как рации для связи без подключения к телефонной линии.
DECT работает в диапазоне 1880–1900 МГц и определяет десять частотных каналов от 1881,792 МГц до 1897,344 МГц с шириной полосы 1728 кГц.
DECT работает как система множественного доступа с частотным разделением каналов (FDMA) и множественного доступа с временным разделением каналов (TDMA) с несколькими несущими. Это означает, что радиоспектр разделен на физические несущие в двух измерениях: частоте и времени. Доступ FDMA обеспечивает до 10 частотных каналов, а доступ TDMA обеспечивает 24 временных интервала на каждый кадр длительностью 10 мс. DECT использует дуплекс с временным разделением каналов (TDD), что означает, что нисходящая и восходящая линии связи используют одну и ту же частоту, но разные временные интервалы. Таким образом, базовая станция обеспечивает 12 дуплексных речевых каналов в каждом кадре, причем каждый временной интервал занимает любой доступный канал – таким образом, доступно 10 × 12 = 120 несущих, каждая из которых передает 32 кбит/с.
DECT также обеспечивает расширение спектра со скачкообразной перестройкой частоты по структуре TDMA /TDD для приложений диапазона ISM. Если избежать скачкообразной перестройки частоты, каждая базовая станция может обеспечить до 120 каналов в спектре DECT перед повторным использованием частоты. Каждый временной интервал может быть назначен отдельному каналу, чтобы использовать преимущества скачкообразной перестройки частоты и избежать асинхронных помех со стороны других пользователей. [30]
DECT обеспечивает беспроводную работу без помех на расстоянии около 100 метров (110 ярдов) вне помещения. Производительность в помещении снижается, когда внутреннее пространство ограничено стенами.
DECT надежно работает в обычных ситуациях с перегруженным внутренним радиотрафиком. Как правило, он невосприимчив к помехам со стороны других систем DECT, сетей Wi-Fi , передатчиков видео , технологии Bluetooth , радионянь и других беспроводных устройств.
Документация по стандартам ETSI ETSI EN 300 175, части 1–8 (DECT), ETSI EN 300 444 (GAP) и ETSI TS 102 527, части 1–5 (NG-DECT) предписывают следующие технические свойства:
Физический уровень DECT использует доступ FDMA/TDMA с TDD.
Используется модуляция с гауссовой частотной манипуляцией (GFSK): двоичная кодируется с увеличением частоты на 288 кГц, а двоичный ноль с уменьшением частоты на 288 кГц. При высоком качестве соединения для передачи сигналов 1, 2, 8 можно использовать 2-, 4- или 8-уровневую дифференциальную PSK-модуляцию (DBPSK, DQPSK или D8PSK), аналогичную QAM-2, QAM-4 и QAM-8. или 3 бита на каждый символ. Модуляции QAM-16 и QAM-64 с 4 и 6 битами на символ могут использоваться только для пользовательских данных (B-поле), в результате чего скорость передачи достигает 5068 Мбит/с.
DECT обеспечивает динамический выбор и назначение каналов; выбор частоты передачи и временного интервала всегда осуществляется мобильным терминалом. В случае помех в выбранном частотном канале мобильный терминал (возможно, по предложению базовой станции) может инициировать либо внутрисотовую передачу обслуживания, выбирая другой канал/передатчик на той же базе, либо межсотовую передачу обслуживания, вообще выбирая другую базовую станцию. Для этой цели устройства DECT сканируют все свободные каналы через регулярные 30- секундные интервалы для создания списка индикации уровня принимаемого сигнала (RSSI). Когда требуется новый канал, мобильный терминал (PP) или базовая станция (FP) выбирает канал с минимальными помехами из списка RSSI.
Максимально допустимая мощность для портативного оборудования, а также базовых станций составляет 250 мВт. Портативное устройство излучает во время разговора в среднем около 10 мВт, поскольку для передачи используется только один из 24 временных интервалов. В Европе предел мощности выражался как эффективная излучаемая мощность (ERP), а не как более часто используемая эквивалентная изотропно излучаемая мощность (EIRP), что позволяло использовать направленные антенны с высоким коэффициентом усиления для получения гораздо более высокой EIRP и, следовательно, на большую дальность действия.
Уровень управления доступом к среде передачи данных DECT управляет физическим уровнем и предоставляет услуги ориентированного на соединение , услуги без установления соединения и широковещательные услуги на более высокие уровни.
Уровень канала передачи данных DECT использует управление протоколом доступа к каналу (LAPC), специально разработанный вариант протокола канала передачи данных ISDN , называемый LAPD. Они основаны на HDLC .
Модуляция GFSK использует скорость передачи данных 1152 кбит/с с кадром 10 мс (11520 бит), который содержит 24 временных интервала. Каждый слот содержит 480 бит, часть из которых зарезервирована для физических пакетов, а остальная часть — защитное пространство. Слоты 0–11 всегда используются для нисходящей линии связи (от FP к PP), а слоты 12–23 используются для восходящей линии связи (от PP к FP).
Существует несколько комбинаций слотов и соответствующих типов физических пакетов с модуляцией GFSK:
420/424 бита базового пакета GFSK (P32) содержат следующие поля:
В результате полная скорость передачи данных составляет 32 кбит/с, доступная в обоих направлениях.
Сетевой уровень DECT всегда содержит следующие объекты протокола:
При желании он также может содержать другие:
Все они взаимодействуют через объект управления каналом (LCE).
Протокол управления вызовами является производным от ISDN DSS1 , который является протоколом, производным от Q.931 . Было внесено множество изменений, специфичных для DECT. [ указать ]
Протокол управления мобильностью включает в себя управление идентификацией, аутентификацию, обновление местоположения, подписку на эфир и распределение ключей. Он включает в себя множество элементов, аналогичных протоколу GSM, но также включает элементы, уникальные для DECT.
В отличие от протокола GSM, спецификации сети DECT не определяют перекрестные связи между работой объектов (например, Управление мобильностью и Управление вызовами). Архитектура предполагает, что такие соединения будут встроены в блок взаимодействия, который соединяет сеть доступа DECT с любой задействованной фиксированной сетью с поддержкой мобильности. Сохраняя объекты отдельно, телефон способен реагировать на любую комбинацию трафика объектов, и это обеспечивает большую гибкость в проектировании фиксированной сети без нарушения полной совместимости.
DECT GAP — это профиль совместимости для DECT. Цель состоит в том, чтобы два разных продукта от разных производителей, которые соответствуют не только стандарту DECT, но и профилю GAP, определенному в стандарте DECT, могли взаимодействовать для выполнения базовых вызовов. Стандарт DECT включает в себя полные пакеты тестирования для GAP, а продукты GAP, представленные на рынке от разных производителей, на практике совместимы по основным функциям.
Уровень управления доступом к среде передачи DECT включает аутентификацию трубок на базовой станции с использованием стандартного алгоритма аутентификации DECT (DSAA). При регистрации трубки на базе оба записывают общий 128-битный уникальный ключ аутентификации (UAK). База может запросить аутентификацию, отправив на трубку два случайных числа, которые вычисляют ответ с использованием общего 128-битного ключа. Трубка также может запросить аутентификацию, отправив 64-битное случайное число на базу, которая выбирает второе случайное число, вычисляет ответ с использованием общего ключа и отправляет его обратно со вторым случайным числом.
Стандарт также предоставляет услуги шифрования с помощью стандартного шифра DECT (DSC). Шифрование довольно слабое : используется 35-битный вектор инициализации и 64-битное шифрование голосового потока. Хотя большая часть стандарта DECT общедоступна, часть, описывающая стандартный шифр DECT, была доступна только в соответствии с соглашением о неразглашении для производителей телефонов из ETSI .
Свойства протокола DECT затрудняют перехват кадра, его изменение и повторную отправку позже, поскольку кадры DECT основаны на мультиплексировании с временным разделением и должны передаваться в определенный момент времени. [32] К сожалению, очень немногие устройства DECT на рынке реализовали процедуры аутентификации и шифрования [32] [33] – и даже когда телефон использовал шифрование, можно было реализовать атаку «человек посередине» , выдавая себя за DECT. базовой станции и вернуться в незашифрованный режим, который позволяет прослушивать, записывать и перенаправлять вызовы в другое место назначения. [33] [34] [35]
После непроверенного сообщения об успешной атаке в 2002 году, [36] [37] члены проекта deDECTed.org фактически провели реверс-инжиниринг стандартного шифра DECT в 2008 году, [33] и по состоянию на 2010 год на него была осуществлена жизнеспособная атака. который может восстановить ключ. [38]
В 2012 году улучшенный алгоритм аутентификации, стандартный алгоритм аутентификации DECT 2 (DSAA2), и улучшенная версия алгоритма шифрования, стандартный шифр DECT 2 (DSC2), оба основанные на 128-битном шифровании AES , были включены в качестве дополнительной опции в комплект поставки. Пакет NG-DECT/CAT-iq.
DECT Forum также запустил программу сертификации DECT Security, которая требует использования ранее необязательных функций безопасности в профиле GAP, таких как раннее шифрование и базовая аутентификация.
В стандарте DECT определены различные профили доступа:
В наборе стандартов DECT существуют и другие профили совместимости, и, в частности, DPRS (службы пакетной радиосвязи DECT) объединяют ряд предыдущих профилей совместимости для использования DECT в качестве службы беспроводной локальной сети и беспроводного доступа в Интернет. Благодаря хорошей дальности действия (до 200 метров (660 футов) в помещении и 6 километров (3,7 миль) при использовании направленных антенн на открытом воздухе), выделенному спектру, высокой помехозащищенности, открытой совместимости и скорости передачи данных около 500 кбит/с, DECT появился в свое время. стать превосходной альтернативой Wi-Fi . [39] Возможности протокола, встроенные в стандарты сетевого протокола DECT, были особенно хороши для поддержки быстрого роуминга в общественных местах между точками доступа, которыми управляют конкурирующие, но подключенные провайдеры. Первым продуктом DECT, вышедшим на рынок, Olivetti Net 3 , была беспроводная локальная сеть, а немецкие фирмы Dosch & Amand и Hoeft & Wessel создали нишевые предприятия по поставке систем передачи данных на основе DECT.
Однако время появления DECT в середине 1990-х годов было слишком рано, чтобы найти широкое применение беспроводной передачи данных за пределами нишевых промышленных приложений. В то время как современные провайдеры Wi-Fi боролись с теми же проблемами, провайдеры DECT отступили на более прибыльный рынок беспроводных телефонов. Ключевой слабостью была также недоступность рынка США из-за ограничений спектра FCC в то время. К тому времени, когда появились массовые приложения для беспроводного Интернета и США открылись для DECT, в начале нового столетия отрасль продвинулась далеко вперед с точки зрения производительности, и время DECT как технически конкурентоспособной беспроводной передачи данных прошло.
DECT использует УВЧ- радио, аналогично мобильным телефонам, радионяням, Wi-Fi и другим беспроводным телефонным технологиям.
В Северной Америке средняя мощность передачи 4 мВт уменьшает дальность действия по сравнению с 10 мВт, разрешенными в Европе.
Агентство по охране здоровья Великобритании (HPA) утверждает, что из-за адаптивной мощности мобильного телефона излучение европейского беспроводного телефона DECT может фактически превышать излучение мобильного телефона. Излучение европейского беспроводного телефона DECT имеет среднюю выходную мощность 10 мВт, но имеет форму 100 всплесков в секунду мощностью 250 мВт, что сопоставимо с мощностью некоторых мобильных телефонов. [40]
Большинство исследований не смогли продемонстрировать какую-либо связь с последствиями для здоровья или были безрезультатными. Электромагнитные поля могут влиять на экспрессию белков в лабораторных условиях [41] , но пока не было продемонстрировано, что они оказывают клинически значимое влияние в реальных условиях. Всемирная организация здравоохранения опубликовала заявление о медицинских последствиях мобильных телефонов, в котором признается, что долгосрочные последствия (в течение нескольких десятилетий) требуют дальнейших исследований. [42]
DECT-2020, также называемый NR+, — это новый стандарт радиосвязи ETSI для диапазонов DECT по всему миру. [43] [44] Стандарт был разработан для удовлетворения части требований ITU IMT-2020 5G , которые применимы к IOT и промышленному Интернету вещей . [45] DECT-2020 соответствует требованиям сверхнадежной связи с низкой задержкой URLLC и массовой связи машинного типа (mMTC) IMT-2020.
DECT-2020 NR имеет новые возможности [46] по сравнению с DECT и DECT Evolution:
Стандарт DECT-2020 был разработан для сосуществования в радиодиапазоне DECT с существующими системами DECT. Он использует ту же синхронизацию временного интервала и центральные частоты частотного разделения, а также использует сканирование перед передачей для минимизации внутриканальных помех.
DECT NR+ (называемый DECT-2020 NR в ETSI ) в первую очередь фокусируется на удовлетворении потребностей локального развертывания для двух областей использования: массовая связь машинного типа (mMTC) и сверхнадежная связь с низкой задержкой (URLLC), как это определено для приложений сетей 5G. области . Первая версия стандарта предназначена для нескольких приложений в этих вариантах использования, включая интеллектуальные измерения и интеллектуальную сеть , промышленный Интернет вещей , автоматизацию зданий и профессиональное аудио [47].
Возможности децентрализованной и автономной сети DECT NR+ были специально разработаны для приложений измерения и интеллектуальных сетей, а также для приложений ячеистых сетей в целом. Технология может масштабироваться до миллионов устройств в одной сети. [48] [49]
URLLC с низкой задержкой подходит для различных случаев использования Индустрии 4.0 . Эти приложения охватывают робототехнику, мониторинг и прогнозное обслуживание и другие. NR+ поддерживает эти варианты использования благодаря низкой задержке и высокой надежности, выделенному диапазону частот, а также высокой плотности и масштабируемости [50].
Что касается приложений Professional Audio и PMSE, DECT NR+ предлагает необходимые функции низкой задержки и высокой надежности. Это делает его подходящим для приложений, требующих передачи звука в реальном времени и производительности, требуемой профессиональными аудиосистемами. [50]
Технология DECT NR+ определяется комитетом DECT в ETSI . Спецификации NR+ в ETSI называются DECT-2020.
Важным критерием разработки NR+ было сосуществование с классической связью DECT. Это позволяет NR+ использовать зарезервированные радиодиапазоны DECT [51] 1, 2 и 9 в диапазоне частот 1880–1930 МГц. Зарезервированные радиодиапазоны DECT не требуют лицензий, но устройства должны пройти сертификацию, обеспечивающую правильную работу на этих диапазонах. [52]
NR+ поддерживает 3 топологии [53]
Сеть NR+ Mesh основана на кластерном дереве [54] . Во всех этих сетевых топологиях NR+ предполагает, что устройство, называемое узлом FT , управляет использованием радиоресурсов в кластере или канале, которым оно управляет.
Сети «точка-точка» и «звезда» обеспечивают выделенные каналы с зарезервированной пропускной способностью для запланированных передач. [55] Листовой узел, называемый PT-узлом в NR+, может запрашивать для него определенное резервирование ресурсов, когда он соединяется с FT-узлом. Поскольку это резервирование может быть выполнено только для следующего канала, ячеистая сеть с несколькими ретрансляционными каналами на пути опирается на использование канала произвольного доступа [54] , где устройства, которым необходимо обмениваться данными, конкурируют за окно доступа, определенное узлом FT. Это увеличивает задержки связи в Mesh.
Преимущества топологии и работы ячеистой сети заключаются в устойчивости к изменениям или ошибкам и расширении покрытия. [54]
Надежность является результатом автономных решений устройств. Не существует единой точки отказа. NR+ также поддерживает наличие нескольких шлюзовых устройств, называемых Sinks , которые подключают ячеистую сеть NR+ к Интернету. Все устройства автономно измеряют качество радиосвязи родительского устройства FT и могут переключиться на другое устройство FT, если доступно лучшее соединение или более короткий маршрут до приемника. Аналогичным образом, если родительское устройство не подтверждает сообщения или не отправляет периодическую рекламу маяка , устройство будет искать альтернативных родителей. Ячеистая сеть самовосстанавливается в случае ошибок и изменений в сети.
Каждое устройство, добавленное в сеть, может действовать как устройство FT, расширяя зону покрытия сети. Приемники настраиваются первыми и начинают рекламировать сеть в сообщениях маяка. Устройства сканируют радиоканалы и связываются с родительским устройством, которое они слышат, рекламируя сеть и кластер. Связанные устройства могут действовать как устройства FT и расширять сеть, выбирая канал с наименьшим трафиком и начиная пересылку маяков сетевой рекламы. Это расширяет зону покрытия для каждого устройства FT, подключающегося к сети.
Общее описание уровней технологии и протокола представлено в новом радио DECT-2020 (NR); Часть 1: Обзор; Спецификация версии 1 [53]
Уровень конвергенции [56] предлагает идентификацию и мультиплексирование трафика различных приложений и услуг с использованием связи NR+. CVG работает сквозно между узлами сети NR+. Это аналог портов в протоколах UDP или TCP . Подобно UDP и TCP, CVG предлагает как ненадежные, так и надежные службы обмена сообщениями, службу дейтаграмм или управления потоком, а также сегментацию и повторную сборку сообщений.
Уровень конвергенции обеспечивает безопасность с помощью шифрования и защиты целостности сквозных сообщений в сети NR+.
Уровень управления каналом передачи данных [56] — это служба маршрутизации сообщений для сетей NR+. Решения по маршрутизации принимаются на каждом устройстве в сети, центральной таблицы маршрутизации нет. Маршрутизация DLC работает в 3 режимах:
Поддерживается одноадресная, многоадресная и широковещательная маршрутизация.
Поскольку сеть NR+ имеет внутреннюю маршрутизацию и адреса, она может работать без служб маршрутизации Интернет-протокола . Интернет-протоколы могут передаваться в сетях NR+.
Основными услугами управления доступом к среде [55] являются управление радиоресурсами и передача данных.
Управление радиоресурсами обеспечивает #Сосуществование с Classic DECT. Для этого устройства FT периодически сканируют радиоканал, на котором они работают, и сопоставляют занятые временные интервалы, которые измеряются для использования, предполагая, что это постоянное соединение Classic DECT. [55] Устройства FT распределяют время доступа к каналу для дочерних устройств в свободных временных интервалах, сохраняя безошибочную связь в занятых временных интервалах. Распределение доступа к каналу отправляется в виде маяковых сообщений всем устройствам в кластере.
Уровень MAC также обеспечивает шифрование области канала и защиту целостности.
Физический уровень [51] [57] использует версию OFDM с циклическим префиксом в качестве базовой технологии. Эти технологии обеспечивают хорошо известное поведение в сложных радиоусловиях.
Уровень PHY обеспечивает обнаружение ошибок на более высоких уровнях, прямое исправление ошибок и HARQ с мягким объединением . Полученные сообщения с ошибками объединяются с повторными передачами, что позволяет декодировать правильное сообщение, даже если повторная передача также содержала ошибки.
Радио NR+ может работать на частотах ниже 6 ГГц. [51] Стандартно определяемая скорость составляет до гигабит в секунду. [57] Реализации радиосвязи, конечно, различаются по достигаемым скоростям и поддерживаемым частотам.
NR+ определяет шифрование сообщений и защиту целостности как на уровне CVG, так и на уровне MAC. Шифрование и защита целостности используют собственные отдельные ключи на двух уровнях. Шифрование основано на AES с длиной ключа 128 бит. [58] Защита целостности основана на том же алгоритме и длине ключа. [59] NR+ не определяет механизм распределения ключей, «количество пар ключей и распределение ключей выходят за рамки настоящего документа» [56], хотя это было изучено [60]
Технический комитет DECT начал работу над спецификацией второй версии стандарта в июне 2023 года.
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )