Радиорелейная и проводная связь. Радиорелейная связь

Определение радиорелейной связи противопоставляют прямой радиосвязи. Сообщение абонента многократно передаётся промежуточными звеньями цепи, образующими радиорелейную линию (РРЛ). Название заложено англичанами: relay - смена. Физические особенности распространения заставили инженеров применять ультракороткие волны (УКВ): дециметровые, сантиметровые, реже, метровые. Потому что длинные самостоятельно способны обогнуть Земной шар. Причина применения радиорелейных линий объясняется необходимостью заложить большой объем информации, невозможный на низких частотах. Ограничения объясняет теорема Котельникова.

Примечание. Тропосферную связь считают подвидом радиорелейной.

Достоинства метода

1. Первое преимущество названо – возможность заложить больший объем информации. Число каналов пропорционально ширине пропускания приёмопередающей аппаратуры. Величину повышает рост частоты. Упомянутый факт обусловлен формулами, описывающими колебательный контур, иные избирательные участки электрической цепи.
2. Линейность распространения УКВ обусловливает высокие направленные свойства. Направленность растёт с увеличением площади антенны относительно длины волны. Короткие проще охватить тарелкой. Например, дальняя связь осуществляется длинами, достигающими километров. Сантиметровые, дециметровые волны легко охватываются сравнительно малыми параболоидами, значительно снижая требуемую мощность (за исключением случая тропосферной передачи информации), уровень помех. Шумы фактически ограничены внутренней неидеальностью входных каскадов приёмника.
3. Устойчивость объясняется фактом прямой видимости тандема передатчик-приёмник. Мало влияния оказывают погода, время дня/года.

Указанные преимущества уже в начале второй половины XX века позволяли экономистам сопоставлять экономическую эффективность цепочки с кабелем. Допускалась возможность передачи аналоговых телевизионных каналов. Оборудование вышек значительно сложнее регенераторов. Однако кабелю восполнять сигнал приходится каждые 6 км. Вышки обычно разделены дистанциями 50-150 км, расстояние (км) ограничено величиной, равной квадратному корню из высоты вышки (м), умноженному на 7,2. Наконец, вечная мерзлота сильно усложняет прокладку кабельных линий, лепту вносят болота, скалы, реки.

Эксперты отмечают простоту развёртывания системы, экономию цветных металлов:

• Медь.
• Свинец.
• Алюминий.

Отмечается малая эффективность автономных вышек. Неизбежно требуется обслуживающий персонал. Необходимо людей расквартировать, назначить несение вахты.

Принцип действия

Линия обычно реализует дуплексный (двунаправленный) режим передачи информации. Чаще применяли частотное деление каналов. Первыми европейскими соглашениями установили участки спектра:

• Дециметровые волны:

1. 460-470 МГц.
2. 1300-1600 МГц.
3. 1700-2300 МГц.

• Сантиметровые:

1. 3500-4200 МГц.
2. 4400-5000 МГц.
3. 5925-8500 МГц.
4. 9800-10.000 МГц.

Метровые волны способны огибать препятствия, допускается использование ввиду отсутствия непосредственной видимости. Частоты выше 10 ГГц невыгодны, поскольку превосходно поглощаются осадками. Послевоенные конструкции компании Белла (11 ГГц) оказались неконкурентоспособными. Участок спектра чаще выбирают сообразно получению необходимого числа каналов.

История

Цифровой набор предложили раньше импульсного. Однако реализация идеи запоздала на 60 лет. Судьбу антибиотиков повторяет радиорелейная связь.

Изобретение идеи

Историки единогласно отдают приоритет открытия Иоганну Маттаушу, написавшему (1898) в журнале Заметки электротехника (том 16, 35-36) соответствующую публикацию. Критики отмечают несостоятельность теоретической части, предлагавшей создать телеграфные ретрансляторы. Однако год спустя Эмилем Гуарини-Форестио построен первый работоспособный экземпляр. Уроженец итальянской общины Фазано (Апулия), будучи студентом, 27 мая 1899 года запатентовал в бельгийском подразделении радио-репитер. Дату считают официальным днём рождения радиорелейной связи.

Устройство представлено комбинацией приёмопередающей аппаратуры. Конструкция производила демодуляцию принятого сигнала, последующее формирование, излучение ненаправленной антенной, формируя широковещательный канал. Фильтр защищал приёмный тракт от мощного излучения передатчика.

Ощущая недостатки представленной конструкции, Гуарини-Форезио (декабрь 1899) патентует (Швейцария, №21413) конструкцию направленной спиральной антенны (круговая поляризация), снабжённой металлическим рефлектором. Устройство исключало взаимный перехват вышками чужих сообщений. Дальнейшее усовершенствование произведено тесным сотрудничеством с Фернандо Понтселе. Вместе изобретатели провели попытку установить связь меж Брюсселем и Антверпеном, используя Малины промежуточным пунктом, местом базирования ретранслятора.

Конструкцию снабдили цилиндрическими антеннами диаметром 50 см, снабдив аппаратурой высотное здание. Отталкиваясь от результатов, полученных жарким июнем 1901 года, началась подготовка линии Париж – Брюссель дальностью 275 км. Шаг установки ретрансляторов составил 27 км. Декабрь принёс задумке успех, обеспечив время задержки сообщения 3..5 секунд.

Завидя радужные перспективы, Гуарини витал в облаках, предвкушая коммерческий успех (эквивалентный прибылям компании Белла) радиорелейной связи, устраняющей проблемы дальности. Реальность внесла коррективы. Потребовался широкий ассортимент решений:

1. Питание приёмопередающей аппаратуры.
2. Конструирование более удобоваримых антенн.
3. Снижение стоимости оборудования.

Лишь 30 лет спустя изобретение подходящих электронных высокочастотных ламп позволило идее выплыть на поверхность. Изобретатель удостоился ордена Короны Италии.

Ламповые конструкции покоряют Ла-Манш

В 1931 году англо-французский консорциум (Компания международного телефона и телеграфа, Англия; Лаборатория телефонного оборудования, Франция), возглавляемый Андрэ Клавиром, покорил Ла-Манш (Дувр-Кале). Событие осветил журнал Radio News (август, 1931 г, стр. 107). Напомним суть проблемы: прокладка подводного кабеля обходится дорого, разрыв линии означает необходимость тратить значительные средства на ремонт. Инженеры двух стран решили преодолеть водное пространство (40 км) семидюймовыми (18 см) волнами. Экспериментаторы передали:

1. Телефонный разговор.
2. Кодированный сигнал.
3. Изображения.

Система параболических антенн диаметром 10 футов (19-20 длин волн) давала два параллельных луча, конфигурация автоматически блокировала явление интерференции. Мощность потребления передатчика составила 25 Вт, КПД – 50%. Положительные результаты заставили предполагать возможность генерации более высоких частот, включая оптические. Сегодня очевидна нецелесообразность подобных замашек. Технические характеристики используемых вакуумных ламп замалчивались организаторами, упоминался лишь общий принцип действия, изобретённый Хайнрихом Баркхаузеном (Университет Дрездена), усовершенствованный французским экспериментатором Пирье. Затейники выражали благодарность учёным-предшественникам:

1. Глагольева-Аркадьева А.А. изобрела (1922) микроволновый генератор (5 см..82 мкм) из взвешенных в масляном сосуде алюминиевых опилок.
2. Профессор Эрнест Николс, доктор Тир проводили аналогичные исследования в США, добившись генерации волн, сравнимых с инфракрасным диапазоном.
3. Разработчикам помогли бесчисленные эксперименты Густава Ферье, занимавшегося миниатюризацией вакуумных приборов в попытке снизить длину волны.

Ключом стала идея Баркхаузена получать колебания прямо внутри лампы (принцип действия современных магнетронов). Наблюдатели сразу отметили возможность закладки множества каналов. Дециметровое вещание тогда полностью отсутствовало. Диапазон на четыре порядка шире волн, широко используемых тогда телевидением. Резкий рост числа каналов вещания становился настоящей проблемой. Открываемые дециметровым спектром возможности явно превышали потребности.

Уже тогда заметка предполагала использование атомных переходов для генерации волн высокой частоты. Обсуждалось рентгеновское излучение. Журналисты окончили всеобщим призывом инженеров осваивать открывающиеся перспективы.

Дубль два

Несколькими годами позже опыты возобновились. Линия длиной 56 км соединила берега пролива:

1. Община святого Инглевера (Франция).
2. Замок Лимпн (Кент, Великобритания).

Создатели линии рассчитывали серьёзно устроиться, поставив две стальные вышки, украшенные параболическими антеннами диаметром 9,75 фута. Генератор спрятался позади рефлектора, тонкое жало волновода пробивало тарелку, облучатель сформирован шаровидным зеркалом. Оператору построили наземный пункт управления, оборудовав необходимыми панелями, включая регулятор напряжения. Функциональный набор предполагал использование азбуки Морзе, факса, телерадиовещания.

Супергетеродинный приёмник с кварцевой стабилизацией понижал входной сигнал до 300 кГц, декодируя амплитудную модуляцию. Согласно заявлениям организаторов, оснастка призвана заменить морские телефонные, телеграфные кабели. Американская компания Белла построила аналогичную систему, форсировав залив Кейп-Код.

Технологии радаров Второй мировой

Начавшаяся Вторая мировая война подстегнула развитие микроволновых генераторов. Помогли начинаниям американские (Стэнфорд) изобретатели клистрона (1937) Рассел и Зигмунд Варианы. Новые лампы помогли создать усилители, генераторы СВЧ диапазона. Ранее повально применяли трубки Баркхаузена-Курца, магнетроны с расщепленным анодом, выдающие слишком малую мощность. Демонстрация прототипа успешно прошла 30 августа 1937 года. Западные разработчики немедля занялись построением станций воздушного обзора.

Братья создали организацию, занимающуюся коммерциализацией изобретения. Линейный ускоритель протонов помогал медикам лечить некоторые заболевания (рак). Принцип действия использует концепцию модуляции скорости (1935) Оскара Хайля и его жены. Хотя эксперты предполагают полную неосведомлённость Варианов относительно существования сего научного труда.

Работы американского физика Хансена (1939) по ускорению частиц могли быть использованы с целью замедления электронов, передающих энергию выходному тракту радиочастоты. Резонатор Хансена иногда называют румбатроном. Клистроны использовались преимущественно фашистами, станции союзников начинялись магнетронами. Армия США построила мобильные системы связи на базе грузовых машин, переплывшие океан помогать союзникам. Армейцам понравилась идея быстро налаживать связь на дальние дистанции. После войны компания AT&T применяла 4-ваттные клистроны, создавая радиорелейную сеть, покрывающую Северную Америку. Собственную инфраструктуру, благодаря 2К25, построил Вестерн Юнион.

Главным двигателем бурного прогресса считают идею резкого расширения объёма каналов, покупаемого низкой стоимость возведения вышек. Релейные сети (РРЛС) окутали три линии обороны Северной Америки времён Холодной войны. Прототип TDX разработали (1946) Лаборатории Белла. Система быстро совершенствовалась, обновляя вакуумные лампы:

• 416В.
• 416С.

Послевоенные попытки организовать связь наталкивались на необходимость выбора элементной базы. Эксперты всерьёз обсуждали конструкции ламп, клистронов, жаловались на влияние дождя. Типичные проблемы незащищённой аналоговой связи. Первые линии (включая оборонные сети ПВО США) питались дизельным топливом. Башня непременно вмещала нижний этаж-хранилище горюче-смазочных материалов, чаще ядовитых.

Угасание технологии

Переход на сантиметровый диапазон требует упразднить металлокерамические, маячковые триоды. Взамен вводят клистроны, лампы бегущей волны. Антенные устройства, наоборот, выходят миниатюрнее. Сантиметровый диапазон сильно увеличивает потери родных спектру ДМВ коаксиальных соединений. Взамен решили ставить волноводы. Третье поколение TDX перешло на твердотельную электронику. Мобильные варианты передавали 24 канала с частотным делением. Каждый вмещал 18 телетайпных линий. Аналогичные системы разрабатывались повсеместно. Лишь в 1980-е пользу технологии подвергли сомнению, ввиду внедрения спутниковой связи. Оптический кабель перекрыл возможности радиолиний.

Это интересно! Группа спутников Риолит занималась перехватом советской радиорелейной связи.

Современное состояние

Ныне идея повсеместно применяется мобильными сетями наземного базирования. Учёные чаще рассматривают возможность переноса энергии. Источником идеи следует считать Николу Теслу, задумавшего ещё в начале XX века покрыть территорию США сетью передатчиков. Изобретатель демонстрировал полную безопасность высокочастотных разрядов. Сегодня эксперты подразумевают перенос действа в открытый космос.

Передача энергии

Открытие электромагнетизма заставило учёных ломать голову, осмысливая способы передачи энергии. Первым реализованным методом назовём тороидальный трансформатор Майка Фарадея (1831). Рассмотрев уравнения Максвела, Джон Генри Пойнтинг создал теорему (1884), описывающую процесс переноса мощности электромагнитной волной. Четыре года спустя Хайнрих Рудольф Герц подтвердил теорию практикой, наблюдая искровой разряд приёмного вибратора. Проблемой занимались Вильям Генри Вэрд (1871), Махлон Лумис (1872), оба желали использовать потенциал атмосферы Земли.

«Секретные» книги полны проектами Теслы победить фашистскую авиацию беспроводными излучателями. Факты упоминают посмертное тотальное изъятие бумаг изобретателя американскими спецслужбами. Катушки Теслы шутя позволяли получить высокочастотные разряды молнии. Башня Ворденклиф (1899) серьёзно пугала округу, производителей меди наводнила ужасом мысль беспроводной передачи. Тесла дистанционно поджигал трубки Гисслера (1891), лампочки накала.

Сербский изобретатель распространил методику генерации колебаний резонансными контурами LC. Методика гениального Теслы предусматривала запуск воздушных шаров на высоты 9,1 км. Пониженное давление облегчало передачу мегавольтных напряжений. Второй идеей изобретатель задумал заставить электрический потенциал Земного шара вибрировать, снабжая станции планеты энергией. Задуманная Мировая Беспроводная система могла также передавать информацию. Неудивителен испуг инвесторов, набивавших карман производством меди.

Метод питания поездов напряжением частотой 3 кГц запатентован Морисом Хатином и Морисом Лебланком (1892). В 1964 году Вильям Браун создал модель игрушечного вертолёта, питаемого энергией электромагнитной волны. Технологии RFID (например, ключ домофона) изобретены в середине 70-х:

1. Марио Кардулло (1973).
2. Коэлле (1975).

Позже появились карты доступа. Сегодня технологию заездили мобильные гаджеты, подзаряжающиеся беспроводным путём. Аналогичная технология используется индукционными варочными панелями, плавильными печами. Инженеры активно реализуют идеи компьютерных игр начала второго тысячелетия, планируя создать орбитальные солнечные электростанции, обороняемые боевыми дронами, питаемыми энергией электромагнитных волн. Большинству известен лазерный скальпель, использующий принцип передачи мощности коже пациента.

Это интересно! Концепцию беспроводных дронов (1959) выдвинула фирма Радеон, выполняя проект Министерства обороны. Канадский Исследовательский центр связи (1987) создал первый прототип, месяцами исполнявший возложенные функции.

Консорциум беспроводной передачи энергии

17 декабря 2008 года сформирована организация, призванная рекламировать стандарт беспроводной зарядки устройств Qi. Свыше 250 мировых компаний поддержали идею. Позже проект одобрили Нокиа, Хуавей, Вистеон. Заранее стали известны планы оснастить технологией мобильные устройства. В октябре 2016 обнародовали намерение создать зарядные точки доступа.

24 компании составили «стальной стержень» группы лоббистов. 2017 год пополнил список маркетинговыми менеджерами Apple. Касательно безопасности методики мнения учёных разделились. Эксперты сошлись в одном: вскорости методика индуктивной подзарядки станет общепринятой.

Связь с релейными системами

Подобно тому, как первые экспериментаторы преодолели Ла-Манш, ранние орбитальные солнечные электростанции станут питать спутники, продляя кардинально срок службы оборудования. Затем передача энергии станет глобальной, охватив все человеческие устройства. Технологию проще всего именовать релейной. Энергия станет приниматься, усиливаться, передаваться далее.

Это интересно! Питер Гласер первым (1968) предложил фармить энергию Солнца орбитальными заводами, передавая луч наземным станциям.

Лазерный луч эффективно переносит энергию. Мощность 475 Вт настигла мишень, преодолев многие мили свободного пространства. Система показала КПД 54%. Лаборатории НАСА передали 30 кВт, применив частоту 2,38 ГГц (спектр микроволновой печи) тарелкой диаметром 26 метров. Итоговый КПД достиг 80%. Япония (1983) затеяла исследования передачи энергии слоем ионосферы, полной свободных носителей заряда.

Прототип создан командой Марина Соляшича (Массачусетский технологический университет). Резонансный передатчик отправил 60 Вт энергии на частоте 10 МГц, преодолев дистанцию 2 метра, достигнув КПД 40%. Год спустя группа Грега Лея и Майка Кеннана (Невада), используя частоту 60 кГц, покорила дальность 12 метров. Полагаем, новейшие разработки быстро засекретят.

Обнародованную историю завершает создание НАСА летательного аппарата (2003), питаемого излучением лазера. Анонсированный 12 марта 2015 года проект JAXA призван реализовать идеи Николы Тесла.

Радиорелейные станции представляют собой ретрансляционные (приемо-передающие) радиостанции. Из цепочек таких станций образуются радиорелейные линии (РРЛ), по которым осуществляется радиорелейная связь. Радиорелейные станции обладают принципиальным отличием от любых других радиостанций. Таким отличием является работа в дуплексном режиме, что означает, что радиорелейная станция одновременно производит прием и передачу, но они ведутся на различных несущих частотах.

Наземные радиорелейные станции обычно работают на сантиметровых и дециметровых волнах частотой от ста мегагерц до нескольких десятков гигагерц. Диапазоны частот для радиорелейной связи имеют три категории в зависимости от назначения линий связи, которые бывают местными, внутризоновыми и магистральными. В России для местных линий связи выделен диапазон частот от 0,39ГГц до 40,5ГГц, для внутризоновых линий – от 1,85ГГц до 15,35ГГц, а для магистральных линий связи – от 3,4ГГц до 11,7ГГц.

Такое распределение диапазонов частот связано с влиянием внешней среды на распространение волн. Атмосферные явления слабо влияют на качество связи при частоте до 10 ГГц, но уже при частоте от 15 ГГц такое влияние уже весьма заметно, а при частоте от 30 ГГц оно становится определяющим.

Поэтому для магистральных линий связи, как для наиболее загруженных и передающих на значительные расстояния большие объемы информации, выбирается наиболее благоприятный частотный диапазон с точки зрения влияния окружающей среды на электромагнитные волны.

В некоторых мегаполисах и прилежащих к ним районах наблюдается довольно напряженная электромагнитная обстановка, особенно часто ее можно наблюдать в самых освоенных диапазонах частот. Поэтому перед приобретением радиорелейных станций стоит ознакомиться с местной ситуацией в сфере области выделения частот в ближайшем отделении Россвязьнадзора.

Антенны соседних радиорелейных станций (кроме тропосферных станций) располагают в зоне прямой видимости. Чтобы увеличить длину интервалов между радиорелейными станциями, антенны устанавливаются как можно выше, на высотных зданиях, башнях или мачтах высотой до ста метров. Благодаря этому можно получить радиус видимости, равный 40- 50 км . Радиорелейные станции могут быть не только стационарными, но и передвижными, такие станции перевозят на автомобилях.

Рабочий диапазон температуры для радиорелейных станций, установленных на открытом воздухе, составляет ±50 °С. Как для длительных изменений, так и для частых колебанийтемпературы внешней среды в этих пределах достижима стабильность частотных и энергетических характеристик радиорелейных станций.

Скорость передачи, обеспечиваемая радиорелейными станциями, складывается из основного и дополнительного трафика. Сигналами основного трафика для современных радиорелейных станций могут быть потоки информации скоростью от 2,048 до 622,080 Мбит/с, а дополнительного трафика – 2,048 Мбит/с, 9,6 кбит/с и др. Высокие скорости передачи данных достижимы только при использовании многопозиционной модуляции. На сегодняшний день чаще всего применяют квадратурно-амплитудную модуляцию (КАМ).

Вид модуляции определяет как ширину спектра радиосигналов, так и помехоустойчивость при их приеме. Еще совсем недавно чаще всего в радиорелейных станциях применяли двухуровневую относительную фазовую (ОФМ-2) и частотную модуляцию, но в последнее время в целях увеличения эффективности использования спектра все чаще требуется использовать многопозиционную модуляцию.

" times="" new="" roman=""> AR-SA">Однако многопозиционная модуляция требует существенного ростаэнергетических параметров. К примеру, при КАМ-128 по сравнению с ОФМ-2 необходимое отношение сигнал/шум на входе приемника увеличивается на 14 дБ. Этого непросто достичь только за счет ростаэнергетических параметров, поэтому многопозиционную модуляцию, как правило, используют в сочетании с помехоустойчивым кодированием. Кроме того, для увеличения устойчивости связи в современных радиорелейных станциях используют и другие технологии – например, выравнивание АЧХ при помощи эквалайзеров или применение разнесенного приема.

При использовании материалов ссылка на сайт обязательна.

ДНЕПРОПЕТРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Реферат

«Положение и перспективы развития радиорелейной и тропосферной связи»

студент XXXXXX

Проверил:

преподаватель: XXXXXX

Днепропетровск

Введение в раздел

Развитие современной техники привело к необходимости быстрого и точного решения задач управления и координации с учетом событий, происходящих на больших расстояниях от центров управления. При этом резко возросла роль связи не только в схеме «человек-человек», но и для передачи данных в схеме, соединяющей между собой две электронных машины.

Характер в этом случае обуславливает особые требования к тракту: во-первых, - повышение пропускной способности систем связи, и, во-вторых, - увеличение требований к надежности и качеству передачи.

Особенность использования радиорелейной и тропосферной связи является применение УКВ диапазона, в котором они работают.

Первое преимущество состоит в том, что в диапазоне УКВ имеется возможность применения антенн с большой направленностью при малых габаритах их. Это уменьшает взаимные помехи между станциями и дает возможность использовать передатчики малой мощность.

Второе преимущество – в том, что в диапазоне УКВ может быть передан широкий спектр частот. Это дает возможность передавать на одной несущей частоте сигналы большого числа каналов. Современные линии строятся с расчетом на передачу от одного-двух до тысячи т более телефонных сообщений.

Третьим преимуществом диапазона УКВ является то обстоятельство, что в этом диапазоне весьма мало влияние различного рода помех. На более высокочастотной части диапазона линии меньше подвержены помехам, т.к. с одной стороны, вероятность появления помех в этом диапазоне меньше, а с другой стороны направленность антенн выше а, следовательно, меньше вероятность проникновения помехи в приемник. На более низких частотах в области метровых волн вероятность появления помех от системы зажигания двигателей внутреннего сгорания или индустриальных и атмосферных помех велика, а направленность антенн низка. Поэтому качество каналов таких линий обычно ниже.

1. Радиорелейная связь. Основные понятия.

Под радиорелейной связью понимают радиосвязь, основанную на ретрансляции радиосигналов дециметровых и более коротких волн станциями, расположенными на поверхности Земли. Совокупность технических средств и среды распространения радиоволн для обеспечения радиорелейной связи образует радиорелейную линию связи.

Земной называют радиоволну, распространяющуюся вблизи земной поверхности. Земные радиоволны короче 100 см хорошо распространяются только в пределах прямой видимости. Поэтому радиорелейную линию связи на большие расстояния строят в виде цепочки приемно-передающих радиорелейных станций (РРС), в которой соседние РРС размещают на расстоянии, обеспечивающем радиосвязь прямой видимости, и называют ее радиорелейной линией прямой видимости (РРЛ).

Рисунок 1.1 – К пояснению принципа построения РРЛ

Классификация радиорелейных линий связи.

• В зависимости от первичной сети ЕАСС различают:
• Магистральные РРЛ
• Внутризоновые РРЛ
• Местные РРЛ.
• В зависимости от способа формирования ГС различают аналоговые и цифровые РРЛ. Аналоговые РРЛ в зависимости от способа объединения (разделения) электрических сигналов и метода модуляции несущей различают:
• РРЛ с ЧРК
• ЧМРРЛ с ФИМ-АМ
• В зависимости от числа N организуемых каналов ТЧ:
• Малоканальные - N £ 24
• Со средней пропускной способностью - N = 60 ... 300
• С большой пропускной способностью-N = 600 ... 1920.

• Цифровые РРЛ классифицируют по способу модуляции несущей:
• ИКМ-ЧМ
• ИКМ-ФМ
• и другие
• В зависимости от скорости передачи двоичных символов В :
• с малой пропускной способностью - В<10 Мбит/с
• со средней пропускной способностью - В=10...100 Мбит/с
• с высокой пропускной способностью - В>100 Мбит/с

1.1. Некоторые виды используемых станций и их параметры

Радиорелейная станция Р-415

РРС Р-415 предназначена для создания временных быстроразвертываемых малоканальных радиорелейных линий связи. Радиостанция допускает встречную работу в радиолинии с радиорелейной станцией типа Р-405М. По условиям эксплуатации станция может быть установлена в автомобилях, самолетах, вертолетах. РРС изготавливается в шести вариантах, отличающихся количеством и типом приемопередатчиков (Н, В, НВ) и напряжением питания (27 В, 220 В 50 Гц/27 В).

Рисунок 1.1.1 – Внешний вид станции Р-415

Р-415 обеспечивает следующие режимы работы:

• режим внутреннего уплотнения, при котором обеспечивается одновременная работа по двум телефонным и двум телеграфным каналам;
• режим внешнего уплотнения аппаратурой типа “Азур” по трем оперативным и одному служебному телефонным каналам;
• режим внешнего уплотнения аппаратурой передачи данных со скоростью 12-4 8 кБит/с;
• режим дистанционного управления КВ или УКВ радиостанциями;
• симплексный режим, при котором обеспечивается работа по одному из телефонных каналов с повышенной девиацией частоты;
• режим автоматизированного контроля, обеспечивающий определение неисправного блока.

Технические данные

Pадиорелейная станция Р-419С

РСР-419 С предназначена для организации самостоятельных радиорелейных и кабельных линий связи, а также для ответвления каналов от многоканальных радиорелейных, тропосферных и проводных линий связи на стационарных объектах связи. Станция имеет семь вариантов исполнения, отличающихся комплектацией (количество приемопередатчиков, наличие блока сопряжения, типы антенных устройств),

Рисунок 1.1.2 – Внешний вид станции Р-419С

ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

Радиорелейная станция Р-419А

Особенности применения радиорелейных станций для решения задач абонентского доступа
Среди технических средств, применяемых при построении телекоммуникационных сетей, радиорелейные станции (РРС) занимают особое место. Довольно часто их применение остается единственным средством, обеспечивающим передачу трафика там, где прокладка кабеля невозможна или нецелесообразна по экономическим соображениям. Основными типовыми задачами, решаемыми с помощью этого вида оборудования, являются организация межсайтовых соединений, абонентских выносов, привязка к транспортным магистралям, построение технологических линий связи большой протяженности. В последнее время востребована реализация задач «последней мили», предоставление абонентам услуг голосовой телефонной связи, Internet, кабельного телевидения. В пригородных и сельских районах с недостаточной степенью проникновения современной телекоммуникационной инфраструктуры применение радиорелейных станций решает такую проблему в силу таких характеристик этого оборудования, как быстрота развертывания, относительно быстрая окупаемость, высокая пропускная способность, интеграция в PDH-сети, трансляция необходимых абонентских интерфейсов в составе группового цифрового потока. В зависимости от конкретной ситуации, РРС могут применяться для решения задач «последней мили»:

• как отдельное самодостаточное звено при наличии в составе оборудования РРС функционально законченных абонентских окончаний;
• в сочетании с оконечным мультиплексорным оборудованием или оборудованием АТС;
• в сочетании с другими средствами абонентского радиодоступа.

Основными параметрами, определяющими выбор РРС для конкретной ситуации, чаще всего являются:

• частотный диапазон, поскольку от него зависит длина интервала радиорелейной линии;
• топология трассы («линия», «звезда», «кольцо» или вариации);
• информационная емкость станции;
• набор дополнительных сервисов (реализация дополнительных интерфейсов Ethernet, низкоскоростных цифровых каналов дополнительно к основным цифровым потокам, возможность телеуправления-телесигнализации, программное управление и конфигурация и т.п.);
• стоимость станции.

Технический обзор решений отечественных и зарубежных изготовителей радиорелейной аппаратуры PDH – иерархии в диапазоне частот 1,4…38 ГГц

В настоящей статье кратко рассмотрены возможности среднескоростных радиорелейных станций отечественных и зарубежных производителей, реализующие интерфейсы от Е1 до Е3.

НПФ «МИКРАН»
В комплектации с терминальными мультиплексорами абонентских интерфейсов среднескоростные радиорелейные станции МИК-РЛ , выпускаемые предприятием НПФ «МИКРАН» , позволяют решать широкий перечень задач по предоставлению пользователям аналоговых и цифровых каналов. МИК-РЛ предназначены для организации связи в 14 частотных диапазонах со скоростями передачи Е1, Е2, Е3. В семейство входят радиорелейные станции со средними и низкими скоростями передачи иерархии PDH (7…40 ГГц), а также малоканальные РРС, работающие в низкочастотных диапазонах (150 / 400 МГц). Приемопередающие устройства (выносное оборудование) для всех частотных диапазонов выполнены по унифицированной структурной схеме с цифровой модуляцией QPSK, 16/64/128QAM. В диапазоне 23…40 ГГц приемопередающее устройство интегрировано с антенной, что облегчает операции монтажа. Стволы могут работать с разной поляризацией. Модули доступа (внутреннее оборудование) обеспечивают функции управления и коммутации основных и дополнительных цифровых каналов, контроля параметров работы МИК-РЛ , служебной связи. Аппаратура первого уровня обладает наиболее полным набором функциональных возможностей, системой ТУ-ТС с программной поддержкой 128 станций. Аппаратура второго уровня имеет локальную систему ТУ-ТС. В МИК-РЛ предусмотрена организация дополнительных цифровых каналов n*64 кбит/с. Часть дополнительных каналов используется для внутрисистемных целей (служебной связи, конференцсвязи с селективным и групповым вызовом, мониторинга и управления), остальные каналы с интерфейсами RS-232/422/485, V.35, телефонные окончания E&M предоставляются пользователям. Низкоскоростные каналы сигнализации обеспечивают подключение внешних устройств пожарно-охранной сигнализации и т.п. В состав РРС также могут входить выпускаемые предприятием отдельный модуль дополнительных каналов nx64 кбит/с, модули доступа с интерфейсами Ethernet +n*Е1 (n=0…4), Ethernet + n*4E1 (n=0…4), мультиплексоры вторичных МЦП-12-хх (Е2) и третичных МЦП-13-хх (Е3) цифровых потоков с функциями передачи интерфейсов Ethernet + n*E1 (n-0…4). Мультиплексоры и источники питания включаются в единую систему управления по интерфейсу CAN.

СЕТЬ+СЕРВИС
РРС ФЛОКС является примером отечественного оборудования, завоевавшего популярность при создании корпоративных технологических систем связи и систем связи общего пользования, как в России, так и в странах СНГ. Базовая модель РРС ФЛОКС в частотном диапазоне 1,427 .. 2,690 МГц была разработана в 1995 году в рамках конверсии и в полном объеме использует все современные достижения микроволновых технологий: цифровые методы передачи данных, эффективное использование частотного ресурса, компактное исполнение. Частично (около 30%) используется импортная элементная база. Серийное производство организовано на заводе Аппаратуры наземной и космической связи (АНИКС) с жестким контролем качества.
В 2003-2004 гг завершены разработки, существенно расширившие использование частотного диапазона: ФЛОКС-4 (3 600 .. 4 200 МГц), ФЛОКС-7 (7 250 .. 7 550 МГц), ФЛОКС-23 (21 200 .. 23 600 МГц). Весь модельный ряд РРС ФЛОКС сохраняет завоевавшие популярность основные преимущества: надежность эксплуатации в любом регионе России и СНГ, работу на максимально возможных для диапазона интервалах, неприхотливое обслуживание, сравнительно невысокую цену. Гибкое конструктивное исполнение позволяет удобно и естественно разместить оборудование на узле связи. Поддерживаются уровни резервирования: 1+0, 1+1, 2+0, n+1.
Выпускается 2 типа аппаратуры ФЛОКС: низко- и среднескоростные уровня PDH поддерживают цифровые каналы емкостью 2-, 8- и 34-Мбит/с и предназначены для организация цифровых телефонных каналов связи на местном и зональном уровне и высокоскоростные уровня SDH поддерживают цифровые каналы емкостью 51- и 155-Мбит/с (STM-0 и STM-1) и предназначены для организации как телефонии, так и систем передачи данных в магистральных мультисервисных сетях связи. Для использования в системах сельской связи разработана и выпускается экономичная интегрированная модель ФЛОКС-лайт емкостью 2-Мбит/с. В настоящее время ведется НИОКР по созданию РРС с модуляцией COFDM, которая эффективно использует отраженный сигнал и позволяет строить радиорелейные линии связи в акватории портов, на шельфе и на отраженных сигналах в условиях отсутствия прямой радиовидимости: в городской застройке, в скалистых ущельях рек, в лесистых сопках и горах.
Все модели РРЛ ФЛОКС обеспечиваются единой системой оперативного контроля, поддерживающей любую топологию сети связи и схему резервирования.
РРС ФЛОКС эксплуатируются практически во всех регионах России, в республиках Казахстан, Таджикистан, Узбекистан. Они реально стабильно работают, например, в условиях низких температур Якутии (до -60?С), высоких температур Ставрополья (до +50?С), резко континентального климата Бурятии и Казахстана (суточный перепад температуры до 20?С), субтропического климата Абхазии и морского климата Архангельска, Владивостока и Петропавловска-Камчатского. РРС ФЛОКС внедрены в системах связи МЧС, МВД и МО России, региональных отделениях ОАО Ростелеком (Читателеком, Электросвязь республики Бурятия, Электросвязь Республики Карелия), предприятиях связи в составе Комитета по рыболовству (Архангельск, Владивосток, Красноярск, Мурманск, Петропавловск-Камчатский), Минтранса (Махачкала, Карелия и Архангельская область), рядом операторов сотовой связи: Саратов-GSM, Чувашия-Мобайл, Астрахань-GSM, СтавТелеСот, в странах СНГ (КРИС-Сервис/Казахстан; СОМОНКОМ/Таджикистан, МО республики Узбекистан). Все пользователи дают высокую оценку работе оборудования.

РАДИАН
ЗАО "Радиан" производит радиорелейные станции диапазонов 4…23 ГГц. Передаются цифровые потоки Е1, Е2 и Е3 и аналоговые телевизионные/радиопрограммы, аналоговая телефония, данные от 9,6 кбит/с до 10 Мбит/с. Модемное оборудование обеспечивает современные методы модуляции OQPSK и 64/128QAM с цифровой фильтрацией и адаптивным эквалайзером.
В зависимости от типа оконечного оборудования обеспечивается ввод/вывод пользовательских сигналов: потоков Е1, Е2, Е3 (оборудование МД-8, МД-34, АСТ-155), сигналы аналогового телевидения (КТВМ-200 и ДТВМ-200) для передачи их через цифровую систему с одним или двумя стереоканалами звукового сопровождения. ТВ-сигнал передается в стандарте MPEG-2 в 3-х или 4-х потоках Е1. Качество ТВ-сигнала поддерживает Российский стандарт цветного ТВ SECAM, а также PAL и соответствует телецентрам 2 группы качества. Оборудование обеспечивает два канала служебной связи, в том числе конференц-связь с адресным вызовом и дополнительные пользовательские каналы передачи данных со скоростями от 9,6 до 115 кбит/с.
В случае комплектования радиорелейной станции гибким мультиплексором MF-20 разработки ЗАО «Радиан» обеспечивается 2-х проводная аналоговая телефонная связь как в режиме «абонентского удлинителя», так и в режиме прямого телефона, 4-х и 6-ти проводные межстанционные соединительные линии, последовательные синхронные и асинхронные каналы передачи данных по стандартам V.35/V.36/RS-422/RS-232/RS-485 со скоростями от 9,6 кбит/с до 10 Мбит/с, сигналов звукового вещания высшего качества со сжатием MUSICAM как по аналоговым интерфейсам так и по цифровому интерфейсу AES/EBU.
Возможно подключение пожарной, охранной и другой аварийной сигнализации от внешних датчиков, при установке дополнительного интерфейсного устройства, подключаемого к оборудованию РРС по стыку RS-485. Оборудование имеет развитую автоматизированную систему управления (АСУ), обеспечивающее управление параметрами станции.

ПКП «БИСТ»
ПКП «БИСТ» более десяти лет производит радиорелейное оборудование различных модификаций с пропускной способностью от 2 до 34 Мбит/с. Предприятие стремится активно внедрять свою продукцию на другие сегменты рынка, в том числе в качестве средства решения проблем «расширенной последней мили».
Исходя из современных тенденций развития субрегиональной цифровой инфраструктуры, были определены основные требования к оборудованию, способному формировать оптимальную транспортную среду для небольших местных сетей доступа, в том числе сетей сельской и технологической связи. Для операторов таких сетей жизненно важной становится проблема минимизации как затрат на внедрение, так и эксплуатационных расходов. Она решается путем использования недорогого оборудования, повышением отказоустойчивости транспортной среды, охватом сети эффективной системой мониторинга.
Концепция РРС для субрегиональных сетей с отечественной спецификой получила поддержку НИИР, и в 2002г.-2003г. ФГУ «Российский фонд технологического развития» было осуществлено финансирование НИОКР «Разработка низкоскоростной радиорелейной станции для сетей с низкоскоростной плотностью абонентов, в том числе сельских». В рамках НИОКР были разработаны на основе единого подхода недорогие РРС как с пропускной способностью до 2 Мбит/с, так и РРС 8 и 34 Мбит/с.
Сетевые мультиплексоры из состава РРС семейства БИСТ нового поколения позволяют оборудованию эффективно работать в сетях различной топологии, в том числе кольцевой с использованием технологии маршрутного резервирования. Оборудование имеет встроенную систему мониторинга, по эффективности не уступающую АСКУ базовых модификаций. Реализованные проекты использования РРС семейства «БИСТ» на участках «расширенной последней мили», как правило, представляют собой 3-4 пролетные РРЛ, объединяющие территориально разнесенные емкости местных ЭАТС, базовых станций DECT, либо позволяющие осуществлять доступ удаленных прямых абонентов (ПА) к информационным полям узловых ЦАТС. Типичными примерами являются линии «Кулебаки-Ломовка-Теплово-Гремячево» (ОАО «Волга Телеком», г. Нижний Новгород) и транспортная сеть, построенная в республике Узбекистан по заказу «K.D.M. Enteprises, LLS».
В обоих случаях РРС использовались в качестве транспортной среды для подключения распределенных абонентских емкостей (в первом случае – проводные ПА подключались к ЦАТС, во втором случае – БС стандарта MPT 1327 к коммутационному центру «Actionet»). Дополнительно, в качестве сопутствующей, с помощью аппаратуры гибкого мультиплексирования решалась задача предоставления арендуемых каналов обмена данными внутри ЛВС сторонним организациям. Для решения подобных задач, в частности, в сетевых мультиплексорах из состава РРС семейства «БИСТ» может быть предусмотрено до 2-х портов Ethernet 10 BaseT и порты V.24 для подключения территориально разнесенных абонентов и участков ЛВС.
В комплекте с соответствующими цифровыми кодеками радиорелейное оборудование производства ПКП «БИСТ» используется для раздачи телевизионного и аудио сигналов абонентам в гг. Саратов, Самара, Казань, Приморском крае, в том числе совместно с сигналами цифровой телефонии.

ALCATEL
Alcatel 9400AWY представляет собой семейство цифровых радиорелейных систем, предназначенных для организации связи в диапазонах 7…38 ГГц с конфигурацией 1+0 или 1+1 и пропускной способностью 4…34 Мбит/с. РРЛ Alcatel 9400AWY принадлежит к классу систем раздельного монтажа, что обеспечивает гибкость в выборе необходимой пропускной способности и частотного диапазона. Многие параметры настраиваются программно и не требуют замены оборудования: перестройка частоты, перестройка модуляции, перестройка пропускной способности. Радиорелейная станция имеет функцию автоматического управления выходной мощностью приемопередатчика во всех диапазонах. Один внешний блок может использоваться для работы на любой частоте внутри четверти частотного диапазона. При этом номенклатура ЗИП сокращается до 4 типов ODU для всего частотного диапазона. Внешний блок 9400AWY при необходимости может быть быстро перестроен для работы на другой частоте. Внутренний блок оснащен сменными модулями интерфейсов. Благодаря этому РРЛ 9400AWY находит свое применение не только в сетях передачи голоса (до 16 портов E1 или 1 порт E3 на 1 IDU), но и в сетях передачи данных и в мультисервисных сетях, для чего предусмотрен комбинированный модуль 2х10BaseT+8xE1. В последнем случае пользователь системы имеет возможность перераспределять пропускную способность для пакетного и голосового трафика. Наличие сменных интерфейсных модулей реализует концепцию «платы по мере роста», когда соответствующий интерфейс может быть добавлен к системе по мере необходимости. Другим примером реализации той же концепции в оборудовании Alcatel 9400AWY является наличие программных ключей. Информация на программном ключе определяет набор функций, доступных пользователю. Для добавления новых интерфейсов или увеличения доступной пропускной способности, достаточно поставить новый программный ключ или добавить соответствующий модуль.
В РРЛ Alcatel 9400AWY используются современные функции мониторинга и управления, оптимизированные для эксплуатации и технического обслуживания. Это позволяют создавать масштабируемые решения как для местного управления одним каналом (для сетей размерами от 128 элементов радиооборудования), так и глобальные решения для сложных транспортных сетей (на основе централизованной сетевой системы управления Alcatel 1353NM), обеспечивающие выявление неисправностей, измерение рабочих параметров, конфигурирование и управление защитой.

ERICSSON
Микроволновые системы Ericsson средней пропускной способности для связи "точка-точка" MINI-LINK E пригодны для сетей любого типа. MINI-LINK Е может иметь конфигурацию, удовлетворяющую требованиям любых сетей по дальности и скорости передачи данных. Эта аппаратура работает в частотных диапазонах 7…38 ГГц и имеет скорость передачи данных от 2 до 2х17 Мбит/с. Терминалы MINI-LINK Е могут использоваться в сетях любой конфигурации - в виде звезды, дерева, или кольца. Для повышения надежности могут быть использованы резервируемые системы типа 1+1 или сети с кольцевой структурой. Продукция MINI-LINK E подразделяется на две ветви для лучшего удовлетворения требований по экономичности сетей с высокой плотностью: автономная, полностью наружная аппаратура MINI-LINK E для обеспечения минимальной стоимости сайта и гибкая сплит-система MINI-LINK E для оптимальной компоновки многотерминальных сайтов. Выпускаются конфигурации, поддерживающие до четырех радиомодулей. Программное управление скоростью трафика облегчает возможность расширения сети без замены аппаратуры. Программное управление конфигурацией сайта и взаимными связями позволяет минимизировать количество кабельных соединений, обеспечить высокую надежность и сократить время установки. Полностью наружная аппаратура MINI-LINK E Micro содержит все необходимые компоненты передачи, что устраняет необходимость централизованной инфраструктуре внутри помещения. Это особенно важно, когда необходимы особенно важны быстрый ввод в строй и минимальная стоимость сайта.
Блок интерфейсов Ethernet (ETU) обеспечивает беспроводную связь между сетями LAN по пролетам MINI-LINK E. ETU имеет один интерфейс для подключения LAN. Он может быть гибко сконфигурирован для любой пропускной способности, удовлетворяющей нормативами G.703, 2, 8 или 34 Мбит/с.
Блоки кросс-коннекторов MINI-LINK (MXU) поддерживает резервирующие переключения в сетях кольцевой конфигурации, уплотнение данных на уровне 64 кбит/с и встроенное управление. Они полностью совместимы с обширным семейством аппаратуры Ericsson DXX.
Для централизованного управления и эксплуатации всего оборудования MINI-LINK используется система MINI-LINK Netman. Она может использоваться, как изолированная система или быть интегрирована в Систему Управления Сетью (NMS) более высокого порядка с помощью стандартизованного SNMP интерфейса.

NEC
Корпорация NEC поставляет на российский рынок радиорелейные станции семейства Pasolink для диапазона частот от 4 до 38 ГГц. Системы связи, построенные на этом оборудовании, отличает высокая надежность (наработка на отказ - до 400000 часов), легкость и простота развертывания и технического обслуживания. Оборудование конструктивно состоит из компактного наружного радиочастотного блока (ODU, вес около 3 кг) и каналообразующего внутреннего блока модулятора-демодулятора (IDU, размер 1U), соединенных одним коаксиальным кабелем. Модульное исполнение предусматривает простой переход от схемы резервирования 1+0 к 1+1 или 2+0 и позволяет экономично наращивать пропускную способность. Использование автоматической регулировки мощности передатчика снижает уровень помех, уменьшает коэффициент остаточных ошибок и, в сочетании с трансверсальным адаптивным эквалайзером, облегчает решение проблемы замираний. Применение режима ортогональной поляризации позволяет удваивать пропускную способность системы на одном интервале РРЛ, а современного кодирования Рида–Соломона улучшает характеристики BER (вероятность ошибок на бит информации). Программируемая схема модуляции: PSK/QPSK/16-QAM в системах PHD и 16-QAM/128-QAM в системах SHD, позволяет достичь высокой эффективности использования спектра частот или коэффициента усиления системы. Обеспечивается гибкая комбинация интерфейсов Ethernet и E1. Все оборудование семейства Pasolink+ работает с единой централизованной системой управления PNMS (PASOLINK Network Management System), в операционной среде Windows’NT или Unix, поддерживает до 100 РРС станций в одной сети и использует протокол сетевого управления SNMP. Оборудование Pasolink сертифицировано в России. Проводится полный цикл тестовых испытаний при ±50°С, включая «холодный старт». Модельный ряд уровня PDH включает РРС Pasolink c интерфейсом Ethernet для систем связи или передачи данных с малой и средней пропускной способностью (до 16хЕ1 или 2х10/100Base-TX) и РРС Pasolink Mx с повышенной пропускной способностью от 5xE1 до 40xE1. Программируемая схема модуляции QPSK/16-QAM дает увеличение емкости от 16хE1 до 40хE1 в той же полосе (28 МГц). Ориентирована для использования на сетях операторов мобильной связи, на корпоративных сетях IP, а также в сетях интернет-провайдеров.
Наиболее известное внедрение в России – в составе транссибирской магистральной РРЛ «Москва-Хабаровск» протяженностью 8300 км. На оборудовании Pasolink построены опорные сети связи ведущих отечественных сотовых компаний: Вымпелком, МЕГАФОН и МТС.

NERA
Семейство CompactLink представляет собой экономичную цифровую радиорелейную систему "от точки к точке" с высокими техническими характеристиками, разработанную для систем связи с короткими пролетами. Диапазон частот составляет от 7 до 23 ГГц при пропускной способности как ANSI, так и ETSI от 4-16 DS1/E1. Суммарная скорость передачи составляет 9,2 Мбит/с для 4хЕ1, 18,4 Мбит/с для 8хЕ1, 36,9 Мбит/с для 16хЕ1, 39 Мбит/с для Е3+Е1. CompactLink обеспечивает резервирование стволов 1+0 либо 1+1 с аппаратурным резервом (Hot-Standby). Система обеспечивает автоматическую регулировку мощности передатчика с диапазоном 20 dB. Интерфейс пользователя и цифровая электроника размещаются во внутреннем модуле высотой 1U в стойке 19" . Он выполняет все функции цифровой обработки и контроля системы и не требует регулировки или настройки во время, и после установки. Персональный компьютер используется в качестве интерфейса для контроля и управления, интерфейсы SNMP-Ethernet, SNMP-PPP, CIT. Для систем с горячим резервом требуется два кабеля. Конфигурация с горячим резервом (1+1) имеет два внешних модуля, подключенных к смонтированной на раме системе объединения и разделения стволов. Входные/выходные порты компонентных сигналов – это стандартные симметричные порты 120 Ом для ETSI и 100 Ом для ANSI. CompactLink имеет опционную панель линейного интерфейса, которая обеспечивает индивидуальное подключение 4-16 каналов E1 с несимметричным интерфейсом 75 Ом и разъемом BNC. Блоки интерфейса смонтированы на панели шириной 19" и высотой 2U. Реализованы 2 служебных канала до 9,6 кбит/с (RS-422, RS-485).

NOKIA
FlexiHopper производства фирмы Nokia перекрывает диапазон 7… 38 ГГц, поддерживает одним внутренним блоком до 3-х направлений передачи (один из «пролётов» можно зарезервировать).
Внутренний блок FIU19(Е) предоставляет стандартные телекоммуникационные интерфейсы с помощью трёх устанавливаемых plug-in модулей. Доступные интерфейсы: 12 E1; для обеспечения ёмкости 16 Е1 используется дополнительный расширительный блок EXU; 2 интерфейса Ethernet 10/100Base-T; 2 дополнительных Flexbus-интерфейса для связи с внешними блоками и внутренних блоков между собой; дополнительные (AUX) интерфейсы EIA-232 или V.11 со скоростью 4,8 или 9,6 кбит/c; интерфейс V.11 со скоростью от 9,6…64 кбит/с или интерфейс G.703 кбит/с). Скорость дополнительных цифровых каналов зависит от загрузки трафика каналами Е1. Так, например, при 2-х используемых каналах Е1 возможно передать «медленный» интерфейс V.11 со скоростью 4,8 кбит/c + «быстрый» интерфейс G.703 со скоростью 64 кбит/с, а при загрузке всех возможных 16 Е1 - EIA-232 со скоростью 9,600 бит/c + V.11 cо скоростью 64 кбит/с. Для подключения внешних устройств применяются 4 программируемых TTL-канала ввода/вывода и/или 4 контроллера реле. Вся радиочасть сконцентрирована в наружном радио-модуле (21 х 23 х (12 - 21) см3 / 4,0 – 6 кг).
Радиорелейная станция оснащается интегрированной низкопрофильной параболической или квадратной антенной диаметром 20, 30, 60, 90, 120, или 180см, а так же 240 и 300 см. Применяется горячее резервирование, частотное, пространственное и поляризационное разнесение. Поляризация может меняться поворотом облучателей, которые интегрированы в антенный блок. Возможно использование антенн с двойной поляризацией.
Для повышения качества сигнала в радиорелейном оборудовании Nokia FlexiHopper используются функции прямого исправления ошибок (FEC, кодирование Рида-Саломона) и двух- или четырехглубинный интерливинг. Метод автоматического управления мощностью передачи ALCQ позволяет повышать и снижать мощность излучения автоматически в соответствии с ответом, полученным от другого конца участка радиорелейной линии. В оборудовании реализовано автоматическое измерение предельных показателей замирания, а качество передачи контролируется с помощью встроенной функции измерения коэффициента битовых ошибок (BER) (G.826 МСЭ-Т).
Примерами эффективной работы оборудования FlexiHopper могут служить реализованные московской компанией «РК-Телеком» схемы связи базовых станций стандарта GSM для ОАО «МСС-Поволжье», ЗАО «Пенза-GSM» и других операторов связи. В настоящее время ведется работа по организации пропуска трафика Ethernet в интересах корпоративных заказчиков.

Особенности технических решений РРС для работы в частотном диапазоне 150/ 400 МГц
Для решения задач абонентского доступа в малонаселенных, удаленных и труднодоступных районах применяются малоканальные радиорелейные станции метрового и дециметрового диапазонов. Они предназначены для организации местной связи на большие расстояния, в том числе и на полузакрытых трассах. Хотя скорость цифрового сигнала в радиоканалах, образованных такими РРС, невелика (до 2,048 Мбит/с), в районах с низкой плотностью населения пропускная способность не играет ключевой роли. Гораздо важнее длина интервала радиорелейной линии, а она ввиду физических свойств радиоволн этого участка спектра, может достигать 70 км.

НПФ «МИКРАН»
Радиорелейные станции для этих приложений, выпускаемые предприятием НПФ «МИКРАН» , выполнены в диапазонах частот 150 МГц (МИК-РЛ 150М) и 400 МГц (МИК-РЛ 400М). Эта платформа реализует принцип: подключение линии радиосвязи на любом уровне – от цифровой магистрали до сельского абонента. В аппаратуре МИК-РЛ 150М функции терминала абонентского доступа и модема радиорелейной станции реализованы в модуле доступа МД1-2-В256. Модуль предоставляет абонентам 4-х или 2-х проводные телефонные окончания, а также каналы данных с интерфейсами RS-232, RS-422, RS-485, V.35. Передача группового потока осуществляется на скорости 256 кбит/с. В аппаратуре МИК-РЛ 400М применяется модуль доступа МД1-1-В2. Выделение канальных интервалов из группового потока 2,048 Мбит/с осуществляется с помощью первичных мультиплексоров. Дополнительно к основным цифровым потокам реализуются низкоскоростные цифровые каналы, позволяющие включать системы телеметрии и прочие периферийные устройства. Аппаратура МИК-РЛ 150М / 400М имеет возможность управления параметрами станций с помощью системы ТУ-ТС. Возможно построение территориально-распределенных сетей интегрированного доступа при общем количестве станций до 64. Конфигурирование и управление сетью обеспечивается программно.

НПФ СЕЛЬСОФТ
В частотном диапазоне 150 /400 МГц НПФ «Сельсофт» выпускаются радиорелейные станции Р-150 (f = 150 МГц, 512 кбит/с) и Р6 (f = 400 МГц, 512…2048 Мбит/с). Они состоят из радиоблока в корпусе 19” и антенны типа «волновой канал». Кнопки, расположенные на передней панели, позволяют устанавливать необходимую (или максимально возможную по условиям радиовидимости) групповую скорость передачи в радиоканале с шагом 64 кбит/с. Выбор количества передаваемых каналов (тайм-слотов) из потока Е1 осуществляется программно. Маломощная версия Р6-мини предназначена для организации радиоканала на небольшие расстояния - до 20 км (P= 1Вт). Для объединения аналоговых и цифровых абонентских окончаний в поток Е1, поступающих в радиоблок, используются выпускаемые НПФ «Сельсофт» мультиплексоры. Например, с помощью терминального оборудования МЦ-115Т происходит вставка/выделение в точке доступа и предоставление пользователям Ethernet до 2,048 Мбит/с, до 27 абонентских телефонных каналов, а также передачу данных (RS-232), что обеспечивает доступ к ТфОП, а также коллективный или абонентский доступ к Интернет-ресурсам. Длина радиотрассы при трехпролетном варианте построения РРЛ достигает 150 км.

Заключение
На сегодняшний день рынок радиорелейного оборудования динамично развивается, о чем свидетельствует увеличивающийся спрос на РРС. Этому способствуют такие факторы, как необходимость обеспечения связью месторождений находящейся на подъеме нефтегазовой отрасли, возросшая потребность населения к получению интегрированного доступа к голосовой связи и Интернет, предоставление универсальной услуги связи в новых жилых массивах. Возможность передачи речи, данных, видео, построения сетей различной топологии, быстрота развертывания линий, приемлемая стоимость делают цифровые радиорелейные станции привлекательными по доведению цифровых услуг до абонентов в различных регионах Российской Федерации и стран ближнего зарубежья.

Автор выражает благодарность за предоставление информации по продуктам: «МИК-РЛ » - С. Волк (НПФ «МИКРАН»), «Флокс» – Л. Брусиловскому (Сеть+Сервис), «Радиан» – М. Махк (Радиан), «БИСТ» – Т.Гогоберидзе (ПКП БИСТ), «Р-150» и «Р6»- С. Стригину (НПФ Сельсофт), «Alcatel 9400AWY» - Г. Муратову (Alcatel) , «Ericsson MiniLink» – А. Изюмову (Ланит), «NEC Pasolink»– А.Овсянникову (Сеть+Сервис), «NERA CompactLink» – Д. Мермельштейн (NERA), «Nokia FlexiHopper» – А. Кузнецову (РК-Телеком).

Радиорелейная связь (РРЛ) – вид радиосвязи, образующийся в результате работы цепочки принимающих и передающих радиостанций. Наземная радиорелейная связь функционирует на миллиметровых, сантиметровых и дециметровых волнах. РРЛ-сети играют важную роль в сотовой связи, поскольку позволяют передавать очень большие объемы трафика при минимальных затратах. В будущем эта технология способна покрыть потребности сотовых операторов в пропускной способности на все 100%, а значит обеспечить качественную работу множества различных услуг и приложений, подключение к интернету устройств и вещей.

Возможности РРЛ

Главное преимущество РРЛ связано с возможностью увеличить пропускную способность как backhaul-, так и fronthaul-сетей. РРЛ позволяет использовать сразу несколько частотных диапазонов и таким образом увеличить емкость сети при минимальных расходах. Например, используя частоты в диапазоне E-band (70/80 ГГц), можно увеличить пропускную способность в семь раз и при этом разгрузить традиционные для сотовой связи частоты. Это имеет большое значение в свете запуска в коммерческую эксплуатацию сетей пятого поколения (5G), запланированного на 2020 год.

Для модернизации существующих сетей в процессе развертывания 5G будет использоваться комбинация технологий радиорелейной и оптоволоконной связи. Выбирая между РРЛ и оптоволокном как технологией развития транспортной сети, операторы принимают решение исходя из наличия оптоволокна в том или ином районе и стоимости владения сетью (показатель ТСО). «В России не везде можно и целесообразно прокладывать ВОЛС, поэтому мы не планируем отказываться от использования РРЛ. В каждом конкретном случае мы изучаем все возможные способы строительства и модернизации сети и выбираем тот, который является оптимальным», - поясняет представитель компании «МегаФон» Юлия Дорохина. Аналогичной стратегии придерживается Tele2. «Мы используем радиорелейное оборудование там, где это экономически целесообразно», - говорит представитель Tele2 Константин Прокшин.

Оптоволокно в силу надежности обеспечиваемых соединений все чаще применяется для государственных услуг и фиксированной связи, например, при развертывании FTTH-решений в домене доступа. РРЛ, в свою очередь, является основной технологией для соединения базовых станций, ее преимущества – быстрота, невысокая стоимость развертывания и серьезный рост пропускной способности. «Радиорелейная связь - это основной способ подключения базовых станций на нашей сети наряду с ВОЛС. Мы используем этот способ подключения сейчас и планируем использовать его в будущем. При этом мы строим ВОЛС до позиций в городах и на узловых позициях, что обеспечивает эффективную целевую архитектуру транспортной сети», -

комментирует директор по развитию сети ПАО «ВымпелКом» Сергей Кнышев.

По прогнозам Ericsson к 2020 году около 65% всех типов базовых станций в мире в качестве среды передачи будут использовать РРЛ (исключение составят Китай, Япония, Южная Корея и Тайвань, где высока степень проникновения оптического волокна). При этом активней всего будет осваиваться частотный диапазон E-band, на который в 2020 году будет приходиться около 20% вновь развертываемых РРЛ систем. К этому времени доля традиционных частотных диапазонов 6-42 ГГц составит 70% для вновь развертываемых РРС. Впрочем, популярность РРЛ будет сильно варьироваться от региона к региону. Например, в Северной Америке к 2020 году число подключенных через РРЛ базовых станций достигнет 20%, а в Индии этот показатель составит 70%. Столь существенная разница сложилась исторически и связана, в основном, со степенью зрелости телекоммуникационных рынков и доступностью услуг фиксированной связи.

Используемые частотные диапазоны

В настоящее время, для радиорелейной связи используется полоса шириной около 40 ГГц, однако она доступна целиком не во всех странах мира. В РРЛ выделяется 5 диапазонов, каждый из которых имеет свои характеристики:

6–13 ГГц Это низкие частотные диапазоны, они менее чувствительны к дождю, и по этой причине применяются в дождливых регионах на протяженных транзитных участках.

Пропускная способность в этом диапазоне ограничена, однако проблема решается агрегацией нескольких каналов. Чаще всего используется полоса 7 ГГц, менее популярны 6 ГГц и 8 ГГц. Что касается более высоких участков этого спектра, в большей части стран мира используется 13 ГГц, а в Северной Америке – 11 ГГц. Полоса 10 ГГц эксплуатируется в основном на Ближнем Востоке.

15–23 ГГц Эти частоты сейчас используются во многих странах мира, и они продолжат играть важную роль в ближайшие годы. С недавних пор в данных диапазонах используются более широкие каналы, и это при сочетании с технологиями, повышающими эффективность использования спектра, позволит увеличить пропускную способность сетей в будущем.

26–42 ГГц В этих диапазонах существуют как широко используемые частоты, так и не используемые вовсе. В Европе операторы активно работают в диапазоне 38 ГГц, и в дальнейшем ситуация не изменится. Также операторами занят диапазон 26 ГГц, и растет интерес к частотам в диапазонах 28 ГГц и 32 ГГц. Большие перспективы у частотных каналов шириной 56 МГц и 112 МГц, поскольку они способны обеспечить гигабитные скорости передачи данных.

60 ГГц Диапазон V-band (58,25-63,25 ГГц) идеально подходит для приложений малых сот, так как обеспечивает высокую пропускную способность из-за большой ширины каналов и низкий уровень интерференции из-за большого затухания. До настоящего времени диапазон 60 ГГц активно не использовался, поскольку уличные сети из малых сот не развертывались в больших масштабах. В ряде стран операторы уже начали строить РРЛ сети в этом диапазоне, однако в во многих уголках мира его статус остается неясным. Сейчас важно определиться с регулированием совместного использования данного диапазона, для того, чтобы операторы и разные службы не создавали помех для работы друг друга.

70/80 ГГц В последние годы растет число развертываний в диапазоне E-band, главным преимуществом которого является возможность обеспечить очень высокую пропускную способность. Эти частоты применяются для передачи данных на сравнительно короткое расстояние в 2-5км, однако этого достаточно для городских условий. Во многих странах существует упрощенный режим лицензирования в данном диапазоне, который стимулирует интерес к нему со стороны операторов.

«При новом строительстве достаточно популярным в городских условиях решением является использование оборудования нелицензионных диапазонов частот 60, 70/80 ГГц (V-band, E-band) в силу ряда факторов: относительная простота самого оборудования, оперативность, универсальность, уведомительных характер использования», - поясняет представитель компании «Ростелеком» Андрей Поляков.

«Мы используем самые современные типы оборудования РРЛ на базе IP и новые технологии: широкополосные РРЛ и РРЛ в высокочастотных диапазонах - Eband, Vband, которые обеспечивают большие скорости при использовании нелицензируемых диапазонов», - говорит директор по развитию сети ПАО «ВымпелКом» Сергей Кнышев.

На данный момент в диапазоне E-band оборудование РРЛ способно обеспечивать передачу данных на скорости до 5 Гбит/сек. В частности, с февраля этого года такие скорости доступны в сети египетского оператора Mobinil, входящего в Orange Group. Оператор использует системы Ericsson MINI-LINK 6352. «Ширина диапазона E-band обеспечивает высокую пропускную способность сети, - поясняет глава Ericsson в регионе Ближний Восток и Африка Рафия Ибрагим (Rafiah Ibrahim). - Использование систем MINI-LINK 6352 позволило улучшить LTE-покрытие и существенно увеличить скорость передачи данных в сети Mobinil».

В целом, каждый из пяти диапазонов радиорелейной связи имеет большой потенциал, для использования которого в полной мере требуется внести коррективы в законодательство. При использовании V- и Е-диапазонов и технологий XPIC, MIMO, а также антенн со сверхвысокой производительностью, таких как ETSI class 4, можно добиться более эффективного использования имеющегося частотного спектра и повысить пропускную способность сетей. «В традиционных диапазонах мы стали использовать адаптивную модуляцию, XPIC, и другие технологии, увеличивающие пропускную способность и надежность сети», - говорит Сергей Кнышев.

Кроме того, сейчас ведутся дискуссии об использовании диапазонов W-band (92-114,5 ГГц) и D-band (141–174,8 ГГц). В частности, компания Ericsson и Технический университет Чалмерса недавно продемонстрировали работу чипсета, обеспечивающего передачу данных на скорости 40 Гбит/сек в диапазоне 140 ГГц.

Перспективы РРЛ

Простота использования, быстрота развертывания и высокая пропускная способность сетей востребованы во всех отраслях промышленности. РРЛ используется в секторе ЖКХ для передачи трафика SCA DA, для которого важна высокая пропускная способность. Благодаря надежности и гибкости РРЛ применяется в работе государственных служб, в частности, полиции. Также РРЛ используется в корпоративных сетях в качестве технологии, дополняющей оптоволокно. Интернет-провайдеры применяют радиорелейную связь для оказания услуг домашним хозяйствам, поскольку такие сети строятся в короткие сроки и позволяют быстро начать получать доход от предоставления услуг доступа в интернет. РРЛ все чаще используется для трансляции эфирного телевидения, особенно больше значение данная технология приобрела в связи с переходом с аналогового на цифровое вещание. Кроме того, РРЛ применяется в создании мультисервисных сетей, в которых требуется обеспечить стабильность передачи и защиту данных.

«Сфера применения РРЛ трансформируется, всё более смещаясь в сегмент региональных и городских линий связи, а также в сегмент линий доступа. Традиционные магистральные РРЛ продолжают использоваться в основном в северных регионах, но постепенно их роль снижается в пользу оптических технологий там, где такая замена возможна и экономически целесообразна, - говорит представитель компании «Ростелеком» Андрей Поляков. - РРЛ, на мой взгляд, могут иметь перспективы развития в северных регионах с низкой плотностью населения и, соответственно, незначительным прогнозируемым ростом трафика, а также, в силу природных особенностей территорий (горы, вечная мерзлота, нестабильные грунты), удорожающих прокладку ВОЛП по сравнению со средней полосой РФ. Также РРЛ могут быть востребованы в местах, где прокладка ВОЛП практически невозможна- различные природоохранные территории и заповедники».

Варианты развертывания РРЛ-сетей

Существует множество вариантов развертывания радиорелейных сетей. При этом выбранный сценарий развертывания влияет на все аспекты работы, начиная от базовых станций и расходов на поддержание работы сети, заканчивая производительностью и возможностями для модернизации. Один из путей – пошаговое развертывание (hop-by-hop) по аналогии с коробками для пиццы с фиксированной конфигурацией, которая создается постепенно, исходя из текущих потребностей. Сетевые узлы при этом представляют из себя модули, что позволяет с легкостью расширять их, увеличивая пропускную способность. Ценность такого подхода - гарантия минимальной цены каждого шага и как следствие – наилучший показатель TCO. Недостаток данной модели заключается в том, что в итоге можно получить сеть, сплошь состоящую из оборудования разных вендоров.

Для того, чтобы в полной мере оценить преимущества концепции сетевых узлов, специалисты компании Ericsson изучили типичный сетевой кластер из узлов, состоящих из 109 транзитных сегментов, построенных на базе радиорелейного оборудования шести различных вендоров. При проектировании сети использовалась звездная топология, в которой центральный узел агрегирует весь трафик со всех узлов РРЛ. При этом для кластера был предусмотрен план модернизации, рассчитанный на пять лет и учитывающий поддержку растущего 3G- и 4G-трафика.

Было разработано три модели:

Пошаговая (hop-by-hop) модель,

Модель с использованием сетевых узлов,

Модель, комбинирующая оба варианта.

План развития сети состоял из следующих этапов:

Рост скорости передачи данных по сети 3G: 30 Мбит/сек в первый год с дальнейшим ростом на 10% в год;

Расширение сети 4G: 10 МГц в первый год, 10+10 МГц во второй и третий годы, 10+20 МГц в четвертый и пятый годы.

В результате проведенных исследований выяснилось, что использование сетевых узлов является наиболее эффективным и наименее затратным способом увеличения пропускной способности, при котором новый функционал внедряется шаг за шагом. После пяти лет использования сети, состоящей из узлов, затраты сократились на 40%. Это было достигнуто за счет повторного использования оборудования, обеспечивающего экономию на расходах, связанных с покупкой нового оборудования и комплектующих. В то же время, по мере развития сети пошаговая модель потребовала полной замены всего оборудования, а также апгрейда базовых станций и кабелей. Совместное использование коммутаторов, вентиляторов, блоков питания и процессоров позволило снизить потребление энергии и, следовательно, сократить расходы на оборудование при расширении существующих сайтов.

Модель на базе сетевых узлов обеспечила сокращение количества оборудования в три раза. Это привело к упрощению операций и процессов поддержки работы сети, что в конечном итоге вылилось в снижение трудозатрат и издержек. Также удалось добиться снижения затрат за счет сокращения времени, требующегося для решения проблем с производительностью и отказами оборудования. Кроме того, активно применялся апгрейд действующего оборудования, который также уменьшил возможные расходы. В придачу к этому сокращение количества элементов оборудования позволило улучшить процессы мониторинга и минимизировать время, требующееся для восстановления сети после отказов и время, необходимое для принятия мер для улучшения пользовательских характеристик.

Помимо всего перечисленного, в ходе испытаний специалисты Ericsson выяснили, что при применении модели с сетевыми узлами требуется в три раза меньшая площадь, чем при использовании пошаговой модели. Сокращение количества стоек при узловой модели позволяет сэкономить на покупке шкафов. Дело в том, что на многих сайтах расходы на шкафы и соответсвующую инфраструктуру могут превышать расходы на транспортное оборудование, а при строительстве сети на основе узлового подхода можно избежать этих расходов. Также при такой модели в пятилетней перспективе значительно сокращается показатель OPEX, поскольку установка меньшего количества оборудования требует меньше места, что ведет к уменьшению затрат на аренду и меньшему энергопотреблению.