Потребляемая мощность радиорелейной станции

Современная радиорелейная связь

Современная радиорелейная связь

Радиорелейная связь — особый тип беспроводной связи, позволяющий передавать данные на большие расстояния (десятки и сотни километров), с высокой пропускной способностью (от сотен мегабит до нескольких гигабит). Прием и передача данных разнесены по разным частотам и происходят одновременно — все РРЛ работают в режиме полного дуплекса.

В сегодняшней статье мы рассмотрим:

Применение радиорелейной связи

Радиорелейные станции (РРС) обычно используются:

  • для создания высокоскоростных беспроводных магистралей провайдерами, сотовыми операторами,
  • в крупных корпоративных сетях для передачи информации по беспроводным мостам между различными подразделениями,
  • для каналов «последней мили» и других подобных задач.

Использование РРЛ

Основные отличия РРЛ от беспроводной связи по Wi-Fi:

  • Собственные диапазоны передачи сигнала и стандарты связи.
  • Использование высокоэффективных модуляций сигнала (256QAM, 1024QAM).
  • Тип передачи данных — направленный (РРЛ комплектуется узконаправленными антеннами). На радиорелейках строят, в основном, беспроводные мосты, раздача трафика в режиме точка-многоточка не используется.
  • Высокая пропускная способность и дальность связи.
  • Полный дуплекс каналов.

Кроме того, в радиорелейной связи, в отличие от обычного WiFi, активно применяется:

  • агрегирование каналов для повышения пропускной способности пролета;
  • резервирование канала передачи для повышения надежности соединения;
  • ретрансляция сигнала от станции к станции для увеличения общей дальности передачи.

Преимущества и недостатки радиорелейного канала связи по сравнению с волоконнооптическими линиями:

Преимущества:

  • Возможность построить РРЛ в местности со сложными географическими условиями (горы, ущелья, болота, леса и т. д.), где прокладка оптоволоконной магистрали невозможна или экономически нецелесообразна.
  • Быстрота возведения — буквально несколько дней. Для запуска РРЛ нужно только установить станции в начальных, конечных и, возможно, промежуточных точках, не нужно прокладывать кабель на всем протяжении трассы.
  • Отсутствие риска падения канала связи из-за повреждения или кражи кабеля.
  • Низкая себестоимость беспроводной трассы.

Основной недостаток радиорелейной линии (РРЛ) по сравнению с оптоволокном — невозможность достижения действительно высокой пропускной способности. Максимум, что вы можете получить по беспроводу — это до 10 Гбит/сек, в то время, как скорость по оптоволоконной магистрали измеряется терабитами.

Несмотря на узкую нишу, существует довольно много различных типов радиорелейных станций. Ниже мы рассмотрим их основную классификацию и общие характеристики, а также серию радиорелеек Ubiquiti, оптимальных по соотношению цена/производительность для украинского сегмента рынка.

Частота работы радиорелейных станций

Диапазон частот, который может использоваться для развертывания РРЛ, чрезвычайно широк — от 400 Мгц до 94 ГГц. В Украине чаще всего радиорелейные станции работают на 5, 7, 8, 11, 13, 18 ГГц и на высоких частотах (70-80 ГГц).

Так как разбег частот большой, особенности развертывания линков на них и характеристики связи серьезно отличаются. Можно выделить основные закономерности:

Чем выше частота, тем больше затухание сигнала в атмосфере (в децибелах на километр). Правда, зависимость не линейная — на рисунке ниже можно видеть, что в диапазоне 60 ГГц показатель затухания резко зашкаливает, далее снижается и растет постепенно.

Затухание радиосигнала в атмосфере

Соответственно, чем выше частота — тем меньше дальность связи. Если радиорелейные линии на 5 ГГц, 7 ГГц — это 40-50 и более км, то на 70-80 ГГц — до 10 км, а на 60 ГГц — еще меньше, из-за пикового затухания.

Чем выше частота, тем большее влияние на сигнал оказывают атмосферные осадки. В диапазоне 2-8 ГГц их влияние на мощный радиорелейный канал практически незаметно, а в диапазонах выше 40 ГГц дождь становится серьезной помехой. Смотрим график зависимости:

Затухание радиосигнала из-за дождя

Чем выше частота, тем большей пропускной способности можно достичь на радиорелейной линии, за счет использования широких частотных каналов внутри диапазона (56 МГц, 112 МГц и более). Сейчас активно осваиваются так называемые диапазоны V-Band и E-Band — 60 ГГц и 70-80 ГГц. Скорость радиорелейной линии здесь может достигать 10 Гбит/сек.

Условия развертывания РРЛ и дальность связи

Сейчас, в основном, используется и производится оборудование для радиорелейной связи прямой видимости — станции должны располагаться в зоне так называемой радиовидимости друг друга. Сигнал от станции к станции не должен встречать на пути препятствий, в том числе в зоне Френеля. Для увеличения расстояния видимости и исключения попадания в зону Френеля препятствий и земной поверхности, станции размещают на высоких мачтах — это помогает увеличить дальность пролета.

Но из-за естественного искривления поверхности Земли максимальная дальность беспроводного линка между двумя радиорелейными станциями составляет обычно не более 100 км (на равнинной местности — до 50 км).

Прямая видимость для радиорелейных станций

Хотя, при удачном рельефе местности, можно достичь и большего — как в примере компании Ubiquiti, прокинувшей беспроводной мост на AirFiber 5X на 225 км (подробности на сайте производителя):

Радиорелейная линия на 225 км

Также для дальности связи, как мы уже сказали выше, имеет значение диапазон, в котором работает радиорелейное оборудование:

  • Станции на низкой частоте — «дальнобойные», в среднем до 35 км, в хороших условиях до 80-100 км.
  • Дальность связи на высоких частотах — до 10 км.

Технологии PDH и SDH

Все используемые сейчас РРЛ разделяются на два основных типа:

  • с использованием технологии передачи PDH (п лезиохронной цифровой иерархии) ,
  • с использованием технологии передачи SDH (синхронной цифровой иерархии).

Передача данных по радиорелейной связи с использованием технологии PDH на практике происходит по 4 видам потоков:

Название потока Как образуется Скорость
E1 32 канала данных (по 64 кбит/сек каждый) собираются в единый поток E1, который считается базовым потоком PDH. 2 Мбит/сек
E2 Мультиплексирование (объединение) 4 потоков E1. 8 Мбит/сек
E3 Мультиплексирование (объединение) 4 потоков E2. 34 Мбит/сек
E4 Мультиплексирование (объединение) 4 потоков E3. 139 Мбит/сек

В теории существует еще поток E5, со скоростью 565 Мбит/сек, но на практике, по рекомендациям стандарта G.702, он не используется. Поэтому 139 Мбит/сек — это фактически, максимум пропускной способности данной технологии радиорелейной связи. Неудивительно, что PDH на данный момент считается устаревшей технологией, хотя еще достаточно работающих РРЛ, произведенных с ее использованием.

Второй ее существенный недостаток — мультиплексирование и демультиплексирование происходят достаточно медленно, что вызывает задержки на канале.

Формирование сигнала в PDH

SDH, или синхронная цифровая иерархия — новая технология, обеспечивающая гораздо более актуальные скорости передачи. Когда говорят о скорости радиорелейного оборудования с технологией SDH, используется понятие синхронного транспортного модуля — STM. Скоростные потоки образуются путем умножения базового потока STM-1 на 4, 16, 64, 256 и т. д.

Обозначение потока Пропускная способность
STM-1 155 Мбит/сек
STM-4 622 Мбит/сек
STM-16 2,5 Гбит/сек
STM-64 10 Гбит/сек
STM-256 40 Гбит/сек
STM-1024 160 Гбит/сек

Картина уже поинтересней, согласитесь. И STM-1024 — это еще не ограничение, теоретически скорость может быть больше.

При этом оборудование SDH полностью совместимо с радиорелейными станциями, спроектированными под PDH.

Надежность радиорелейной связи

Радиорелейная связь считается одной из самых надежных среди беспроводных способов передачи данных. Это обеспечивается как различными прогрессивными технологиями беспроводной передачи, так и активным применением резервирования каналов (стволов) связи — так называемые конфигурации N+1 (1+1, 2+1). Это может быть:

  • «холодное» резервирование, с подключением дополнительного комплекта приемо-передающего оборудования в выключенном состоянии;
  • «горячее» резервирование, с одновременной передачей данных по резервному каналу. Для исключения взаимных помех каналы разносятся в пространстве (ПР — пространственное разнесение) или по частотам (ЧР — частотное разнесение).

Схемы резервирования каналов в РРЛ

Конструкция радиорелейных станций

Радиорелейные станции можно разделить на два типа.

Первый — это радиорелейные станции, состоящие из 3 модулей:

Конструкция РРЛ

  • внутреннего блока (IDU), устанавливаемого в помещении в непосредственной близости от телекоммуникационного оборудования. Внутренний блок отвечает за питание, мультиплексирование, модулирование сигнала, коммутирование, передачу данных в сеть LAN;
  • внешнего блока (ODU), преобразующего частоту сигнала из служебной в частоту, на которой будет вестись передача, и обратно, усиление мощности передатчика при необходимости и т. д.;
  • приемо-передающей антенны.

Как работают модули радиорелейной станции

Здесь нужно уточнить, что производители по-разному распределяют функционал между внутренним и наружным блоками, вплоть до того, что внутреннему модулю могут остаться только функции питания, защиты и подключения к LAN-сети, а большая часть активного функционала передается во внешний блок.

Внешний и внутренний блоки соединяются коаксиальным кабелем, антенна и внешний модуль могут соединяться непосредственно или также с помощью кабеля. Одним из очевидных недостатков такой конструкции является кабельное соединение, приводящее к потерям на пути от передатчика к антенне, а также двойное преобразование сигнала с частоты на частоту.

Второй тип радиорелейных станций — это интегрированные системы, в которых весь функционал сосредоточен в наружном блоке. Антенны в них могут быть встроенными, соединяться с передатчиком непосредственно, или с помощью RF-кабеля — все это существенно снижает потери, по сравнению с обычным, довольно протяженным кабельным соединением. РРЛ второго типа гораздо более компактны.

В качестве примера радиорелейных станций интегрированного типа можно привести серию AirFiber компании Ubiquiti.

Современные радиорелейные станции Ubiquiti — AirFiber

РРЛ AirFiber

Несколько лет назад американский вендор, специализирующийся на производстве беспроводного оборудования, выпустил на рынок устройства операторского класса — радиорелейные станции Ubiquiti AirFiber. Первые модели работали в диапазоне 24 ГГц, чуть позже были выпущены устройства для 5 ГГц, еще чуть позже — линейка AirFiber X, в которой сейчас есть модели для нескольких диапазонов.

Радиорелейные станции AirFiber стали на тот момент по-настоящему революционным событием: компания предлагала пропускную способность до 1,5 Гбит/сек в полном дуплексе (750 Мбит/сек в одну сторону) на расстоянии до 13 км по очень приятной цене (для оборудования такого класса).

В радиорелейных станциях Ubiquiti:

  • в одном корпусе собраны внешний, внутренний блоки и антенны (для серии AirFiber, в AirFiber X — антенны внешние);
  • используется технология MIMO XPIC (с подавлением кроссполяризационных помех) для повышения пропускной способности канала;
  • используется адаптивная модуляция для повышения надежности связи в любых погодных условиях;
  • отсутствуют потери в антенно-фидерном тракте, благодаря непосредственному соединению модулей, без использования кабеля — в моделях со встроенными антеннами;
  • меньшие потери в антенно-фидерном тракте в моделях со внешним антеннами — благодаря предельно короткой длине соединительного кабеля;
  • сигнал формируется сразу на частоте излучения, без использования промежуточной частоты, благодаря чему также повышается эффективность работы.

Иллюстрация технологии адаптивной модуляции:

Адаптивная модуляция в зависимости от погодных условий

Сейчас компания выпускает 4 модели РРЛ со встроенными антеннами и 6 моделей без антенн, к которым можно подключать антенны разного усиления.

HDD (полудуплекс), FDD (полный дуплекс)

HDD (полудуплекс), FDD (полный дуплекс)

HDD (полудуплекс), FDD (полный дуплекс)

HDD (полудуплекс), FDD (полный дуплекс)

Источник

Общие технические требования на радиорелейное оборудование цифровых магистральных радиорелейных линий ВСС России

«Общие технические требования …» являются руководящим документом при проведении сертификационных испытаний радиорелейного оборудования цифровых радиорелейных систем передачи синхронной цифровой иерархии со скоростью 155,520 Мбит/с первого уровня (STM-1) или при передаче цифрового сигнала 139,264 Мбит/с в составе сигнала (STM-1) для магистральной сети ВСС России.

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ ОТРАСЛИ

ОБЩИЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ НА
РАДИОРЕЛЕЙНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЦИФРОВЫХ
МАГИСТРАЛЬНЫХ РАДИОРЕЛЕЙНЫХ ЛИНИЙ ВСС
РОССИИ

НОРМАТИВНЫЕ ДОКУМЕНТЫ

1 . Рек. МСЭ-Р F .1092

Показатели качества по ошибкам для цифрового тракта с постоянной скоростью передачи, равной или превышающей первичную, образованного цифровыми радиорелейными системами, который может составлять долю международной части гипотетического эталонного тракта длиной 27500 км

2 . Рек. МСЭ-Р F .1189

Показатели качества по ошибкам для цифрового тракта с постоянной скоростью передачи, равной или превышающей первичную, образованного цифровыми радиорелейными системами, который может составлять долю или всю национальную часть гипотетического эталонного тракта длиной 27500 км

Показатели готовности для гипотетической эталонной цепи и гипотетического эталонного цифрового тракта

Показатели готовности для реальных цифровых радиорелейных линий, составляющих часть соединения высокого качества в цифровой сети с интеграцией служб

«Таблица распределения полос частот между радиослужбами Российской Федерации в диапазоне частот от 3 кГц до 400 ГГц». ГКРЧ России. Москва. 1996

«Аппаратура радиорелейная Классификация. Основные параметры цепей стыка»

«Элементы соединения СВЧ трактов радиоизмерительных приборов»

Элементы соединения СВЧ трактов

Элементы соединения СВЧ трактов

Физические и электрические характеристики иерархических цифровых стыков

Оптический интерфейс для оборудования и систем, относящихся к синхронной цифровой иерархии

Контроль фазового дрожания и дрейфа фазы в цифровых сетях, основанных на синхронной цифровой иерархии (СЦИ)

Нормирование дрожания и дрейфа фазы в цифровых сетях, основанных на иерархии 2048 кбит/с

Характеристики функциональных блоков оборудования синхронной цифровой иерархии (СЦИ)

Критерии определения дефектного состояния в виде потери сигналов (LOSS) и сигнала индикации аварийного состояния (СИАС) и отмена этих состояний

Интерфейс сетевого узла синхронной цифровой иерархии

Архитектура и функциональные характеристики радиорелейных систем для сетей, основанных на СЦИ

Аппаратура цифрового группообразования, работающая на скорости передачи третьего порядка 34368 кбит/с и на скорости передачи четвертого порядка 139264 кбит/с и использующая положительное цифровое выравнивание

Аппаратура вторичного цифрового группообразования, работающая на 8448 кбит/с и использующая положительное цифровое выравнивание

Цифровые секции, основанные на иерархии 2048 кбит/с

Характеристики мультиплексерного ИКМ оборудования, работающего на 2048 кбит/с

Управление в сетях синхронной цифровой иерархии (СЦИ)

Временные характеристики ведомых тактовых частот оборудования СЦИ (SEC)

Характеристики качества передачи при импульсно-кодовой модуляции

25 . Рек. MC Э- T V .11

Электрические характеристики в несимметричных дуплексных цепях, работающих со скоростями передачи сигналов данных до 100 кбит/с

Параметры и показатели качества по ошибкам для международных цифровых трактов с постоянной скоростью передачи, равной или превышающей первичную

Пороговые значения качественных показателей при вводе в эксплуатацию и в период эксплуатации международных цифровых трактов СЦИ и мультиплексерных секций

Процедура обнаружения и локализации неисправности цифровых трактов, секций и систем передачи

Перечень определений для целей обмена между оконечным оборудованием передачи данных ( DTE ) и оконечным оборудованием канала передачи данных (DCE)

Электрические характеристики несимметричных дуплексных цепей

Протоколы Q интерфейсов для управления системами передачи

Информационная модель управления синхронной цифровой иерархии применительно к элементам сети

Протоколы нижнего уровня для интерфейса Q 3

Протоколы верхнего уровня для интерфейса Q3

Пороговые значения качественных показателей при вводе в эксплуатацию и в период эксплуатации для международных цифровых трактов ПЦИ, секций и систем передачи

«Совместимость технических средств электромагнитная. Радиопомехи индустриальные. Оборудование и аппаратура, устанавливаемые совместно со служебными радиоприемными устройствами гражданского назначения. Нормы и методы испытаний»

37 . CISPR публикация 22

«Нормы и методы испытаний радиопомех от информационных устройств»

«Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к динамическим изменениям напряжения сети электропитания. Технические требования и методы испытаний»

«Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к микросекундным импульсным помехам большой энергии. Технические требования и методы испытаний»

«Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к электростатическим разрядам. Технические требования и методы испытаний»

«Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к электростатическим разрядам. Технические требования и методы испытаний»

«Обзор испытаний на помехоустойчивость»

«Генеральный стандарт ЭМС для радиооборудования»

«Устойчивость технических средств радиосвязи к электростатическим разрядам, импульсным помехам и динамическим изменениям напряжения сети электропитания»

«Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к наносекундным импульсным помехам. Технические требования и методы испытаний»

«Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к наносекундным импульсным помехам. Технические требования и методы испытаний»

47 . ГОСТ Р 50008 -97

«Устойчивость к излученному радиочастотному электромагнитному полю»

«Испытания на устойчивость к излученным радиочастотным электромагнитным полям»

«Испытания на устойчивость к кондуктивным помехам, наведенным радиочастотным электромагнитным полем»

50 . СанПиН 2.2 . 4/2.1.8.055-96

Санитарные Правила и Нормы

«ССБТ. Электромагнитные поля радиочастот. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля»

«Изделия электротехнические. Зажимы заземляющие и знаки заземления»

«Безопасность аппаратуры электронной сетевой и сходных с ней устройств, предназначенных для бытового и аналогичного общего применения. Общие требования и методы испытаний»

«Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Пожарная безопасность. Общие требования»

«Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Шум. Общие требования безопасности»

Стандарт отрасли. Отраслевая система сертификации. Знак соответствия. Порядок маркировки средств электросвязи.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

— автоматическая регулировка мощности

— автоматическая регулировка усиления

— аналого-цифровое и цифро-аналоговое преобразование

бит/с, кбит/с, Мбит/с

— бит в секунду, килобит в секунду, мегабит в секунду

— взаимоувязанная сеть связи

— Герц, килогерц, мегагерц

— децибел относительно милливатта

— цифровой канал передачи служебной информации регенерационной секции

— цифровой канал передачи служебной информации мультиплексорной секции

— квадратурная амплитудная модуляция

— корреляционная кодовая модуляция

— коэффициент ошибок по битам

— Бод — скорость передачи символов, равная 1 символ/с, МегаБод

— сектор радиосвязи Международного Союза Электросвязи

— сектор стандартизации электросвязи Международного Союза Электросвязи

— миллиметр ртутного столба

— общие технические требования

— устройство разделения и объединения радиостволов по СВЧ

— секунда, миллисекунда, микросекунда

— сигнал индикации аварийного состояния

— Международный Консультативный Комитет по радиопомехам

— коды стыка (см. Рек. МСЭ-Т G .703 [ 10 ])

— синхронный транспортный модуль первого уровня синхронной цифровой иерархии

— сеть управления электросвязью

— центральная частота плана размещения радиочастот радиостволов

— частота n -го радиоствола

— частота n -го радиоствола нижней половины плана размещения частот радиостволов

— частота n -го радиоствола верхней половины плана размещения частот радиостволов

— подавитель кроссполяризационных помех

А; В ¢ ; В; В ¢ ; С; С ¢ ; Т; Т ¢

ВВЕДЕНИЕ

Настоящие «ОБЩИЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ НА РАДИОРЕЛЕЙНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЦИФРОВЫХ МАГИСТРАЛЬНЫХ РАДИОРЕЛЕЙНЫХ ЛИНИЙ ВСС РОССИИ» (далее ОТТ) являются руководящим документом при проведении сертификационных испытаний радиорелейного оборудования цифровых радиорелейных систем передачи синхронной цифровой иерархии со скоростью 155, 520 Мбит/с первого уровня (STM -1) или при передаче цифрового сигнала 139,264 Мбит/с в составе сигнала ( STM -1) для магистральной сети ВСС России.

В состав сертифицируемого радиорелейного оборудования входят:

• устройство разделения и объединения радиостволов (РОС),

• СВЧ фильтры радиостволов,

• цифровые модемы, включая оборудование цифровой обработки сигнала основного и дополнительного трафика, а также оборудование электрического и оптического интерфейсов,

• оборудование автоматического резервирования радиостволов,

• оборудование служебной связи,

В состав цифровой радиорелейной системы передачи также входит следующее оборудование, требования к которому приведены в отдельных документах:

• антенны и волноводные тракты, с устройствами осушки внешних волноводных трактов (дегидраторы),

• оборудование гарантированного электропитания,

• оборудование эксплуатационного контроля и управления,

• контейнер для установки оборудования.

Сертифицируемое оборудование должно обеспечивать организацию цифровых радиорелейных линейных трактов, удовлетворяющих требованиям Рекомендаций МСЭ-Р F .1092 [1], F .1189 [2], F .557 [3] и F .695 [4].

1 . ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1 . Полоса и план распределения радиочастот

Радиорелейное оборудование цифровых радиорелейных систем передачи для магистральной сети ВСС России должно работать в следующих диапазонах частот [5]:

• 4 ГГц (полоса частот 3400 — 3900 и 3700 — 4200 МГц),

• 5 ГГц (полоса частот 4400 — 5000 МГц),

• 6 ГГц (полосы частот 5670 — 6170 и 5925 — 6425 МГц),

• 7 ГГц (полоса частот 7250 — 7550 МГц),

• 8 ГГц (полоса частот 7900 — 8400 МГц),

• 11 ГГц (полоса частот 10700 — 11700 МГц).

Основные диапазоны радиочастот для магистральных РРЛ4, 5 и 6 ГГц.

Диапазоны 7, 8 и 11 ГГц предпочтительно использовать на РРЛ небольшой протяженности или в качестве вставок на РРЛ основных диапазонов частот там, где по соображениям электромагнитной совместимости (на отдельных интервалах линии) невозможно использование систем в основных диапазонах частот.

Новые разработки и закупки за границей радиорелейных станций линий прямой видимости должны осуществляться для диапазона 4 ГГц преимущественно в полосе частот 37004200 МГц, а для диапазона 6 ГГц преимущественно в полосе частот 59256425 МГц [5].

Полосы используемых радиочастот для сертифицируемого радиорелейного оборудования должны соответствовать Решению ГКРЧ РФ.

Полосы и планы размещения радиочастот приведены в Приложении Б к настоящим ОТТ (по ГОСТ Р 50765-95 [6]).

[число радиостволов, наличие пространственного разнесения и частотного резервирования, работа двух радиостволов на совпадающей частоте с ортогональными поляризациями ( cochannel ), возможность передачи негарантированного трафика в свободном резервном стволе]

1.3 . Пропускная способность радиоствола должна быть, Мбит/с:

Источник

Поделиться с друзьями
Мощность и напряжение