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.

Достаточно распространена такая схема применения радиорелейной станции в составе интегрированной системы абонентского радиодоступа, когда с помощью РРС обеспечивается вынос необходимого числа цифровых потоков Е1 от проводной транспортной сети на точку доступа, к которой подключается оборудование WLL. Такая схема находит свое применение при телефонизации коттеджных поселков, пригородных районов.

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.

Общая архитектура среднескоростных РРС
Архитектура цифровой радиорелейной станции делится на две функциональных части: выносное (IDU), к которому относятся антенное устройство с элементами крепления, кабели, приемопередающие устройства) и внутреннее – ODU (модули доступа, мультиплексоры, источники питания). Приемопередающее устройство (ППУ) соединяется с внутренним оборудованием гибким волноводом - симметричным или коаксиальным кабелем, по которому подаются информационные потоки и электропитание. Длина волновода варьируется от 300м до 1200м, в зависимости от скорости передачи цифрового потока. Конструктивное исполнение приемопередатчиков с синтезаторами частот обеспечивает возможность перестройки частоты в пределах поддиапазона. Зарубежные изготовители применяют функцию автоматической регулировки мощности выходного сигнала в зависимости от уровня приема на удаленном конце, что обеспечивает экономию энергоресурсов и отвечает требованиям электромагнитной совместимости. «Горячий резерв» обеспечивается с помощью применения 2-х приемопередатчиков в работе на одну антенну с переключением ствола в случае аварийной ситуации в ODU. Внутреннее оборудование, применительно к схеме организации связи, может комплектоваться либо собственно модулем доступа для передачи группового сигнала в ППУ, с функциями резервирования, служебной связи, дополнительных сервисных каналов управления внешними устройствами и служебной связью, либо может интегрироваться с блоками дополнительных каналов, мультиплексорами для увеличения информационной емкости радиоканала до 34 Мбит/с (Е3). В этом случае мультиплексоры в обычно образуют дополнительную «боковую дорожку» со скоростью 2,048 Мбит/с. Для контроля за функционированием станций и линий, сбора и передачи сигналов аварии, организации шлейфов, управления станцией, отображения состояния применяется система телеуправления и телесигнализации (ТУ-ТС), Управление параметрами радиорелейной станции и конфигурирование сети обычно производится программными средствами, локально по RS-232 или с помощью удаленного доступа, например, по протоколу SNMP.

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).

1. Общие принципы построения радиорелейных линий. Спутниковые и радиорелейные системы передачи

1. Общие принципы построения радиорелейных линий

1.1. Принципы радиорелейной связи

Используемые на РРЛ и ТРЛ диапазоны радиочастот обладают рядом достоинств. В каждом из этих широкополосных диапазонов можно передавать много широкополосных сигналов. В этих диапазонах антенны с большими коэффициентами усиления имеют сравнительно небольшие размеры. Применение таких антенн позволяет получить устойчивую связь при малой мощности передатчика. Спектр внешних помех атмосферного и промышленного происхождения лежит в более низкочастотной области, чем УВЧ. Поэтому в диапазонах УВЧ и более высокочастотных таких помех практически нет. Наибольшее распространение на магистральных РРЛ нашли АРРС, работающие в сантиметровом диапазоне волн.

Радиорелейную линию связи строят в виде цепочки приемопередающих РРС. На РРЛ устанавливают передатчики мощностью 0,1...10 Вт, приемники с коэффициентом шума около 10 дБ, антенны с коэффициентом усиления около 40 дБ (площадь раскрыва около 10 м2).

На такой РРЛ между антеннами соседних РРС должна быть прямая видимость. Для этого антенны устанавливают на опорах, чаще всего на высоте 40...100 м. Расстояние между соседними РРС магистральных РРЛ обычно около 50 км. На ТРЛ среднее расстояние между соседними станциями около 250 км. На ТРЛ применяют передатчики мощностью 1...10 кВт, приемники с малошумящими усилителями (МШУ), имеющими эффективную шумовую температуру 150... 200 К, антенны с коэффициентом усиления около 40 дБ

Типы станций . Основные типы РРС: оконечная (ОРС), узловая (УРС) и промежуточная (ПРС). На ОРС и УРС устанавливают радиопередатчики и радиоприемники (рис. 1.1). В составе радиопередатчика - модулятор Мд и передатчик СВЧ сигнала П, в составе радиоприемника - приемник СВЧ сигналов Пр и демодулятор Дм (ср. с рис. В.1). В передатчике СВЧ модулированный сигнал промежуточной частоты (ПЧ) преобразуется в сигнал СВЧ либо УВЧ диапазона, в приемнике СВЧ происходит обратное преобразование принятого СВЧ сигнала в сигнал ПЧ. Приемник СВЧ и передатчик, СВЧ вместе образуют приемопередатчик СВЧ, устанавливаемый на ПРС.

На ОРС, располагаемых на концах РРЛ, происходит ввод и выделение передаваемых сигналов, например МТС.

На ПРС происходит ретрансляция радиосигнала: прием, усиление, сдвиг по частоте и передача в направлении следующей РРС. При передаче радиосигналов вещательного телевидения по РРЛ на каждой ПРС предусмотрена возможность выделения телевизионной программы. Станция, на которой такая возможность реализована, называется ПРС с выделением телевидения (ПРСВ).

На УРС имеет место ретрансляция радиосигнала и разветвление РРЛ. От УРС часто берут начало новые РРЛ или кабельные линии связи. На УРС всегда происходит выделение из МТС части ТФ сигналов и ввод новых, поэтому там всегда устанавливают модуляторы и демодуляторы. Конструктивно их часто объединяют в устройстве, получившем название модем. Рекомендуемое для нашей страны среднее расстояние между соседними УРС составляет 250 км.

На УРС, как правило, имеет место разветвление радиосигналов вещательного телевидения, так называемый транзит по ПЧ. Поскольку модемы вносят шумы, то исключение их из схемы позволяет улучшить отношение сигнал-шум в канале на конце РРЛ. На крупных УРС, где сходятся несколько РРЛ, устанавливают специальные коммутаторы по ПЧ сигналов вещательного телевидения, позволяющие оперативно выбирать ту или иную программу. Модуляторы устанавливают лишь на тех УРС, где необходимо ввести новую ТВ программу. Рекомендуемое расстояние между такими УРС в нашей стране - 2500 км.

Радиорелейный пролет и радиорелейный участок . Часть радиорелейной линии связи между соседними РРС, включающую аппаратуру и среду распространения радиосигнала, называют радиорелейным пролетом. Часть радиорелейной линии связи, ограниченную двумя близлежащими радиорелейными станциями, которые являются оконечными или узловыми, называют радиорелейным участком.

Сдвиг по частоте . Разность уровней сигналов на выходе и входе приемопередатчика ПРС превышает 100 дБ. Чтобы предотвратить самовозбуждение этого устройства, радиосигналы одного направления связи на ПРС (УРС) принимают и передают на разных частотах f1 и f2. Частотным сдвигом называют величину fсдв = |fа -f1|. Обычно на магистральных РРЛ fсдв=266 МГц.

Особенности обслуживания. На РРЛ обслуживающий персонал постоянно присутствует только на ОРС и УРС. Для контроля за состоянием аппаратуры на ПРС и управления ею используют систему телеобслуживания (ТО), при организации которой всю РРЛ разбивают на эксплуатационные участки, содержащие до 10 РРС. В середине такого участка находится УРС, с которой управляют работой ПРС участка, расположенных по обе стороны от УРС. Оконечные РРС обслуживают близлежащие ПРС. Для повышения надежности и устойчивости работы аппаратуру РРЛ резервируют. Распространены два способа автоматического резервирования: постанционное и поучастковое. При постанционном резервировании в случае неисправности рабочего комплекта аппаратуры на данной станции происходит автоматическая замена его на резервный, работающий на тех же частотах.

При поучастковом резервировании на каждой станции устанавливают рабочие и резервные комплекты приемопередатчиков СВЧ, причем рабочие частоты этих комплектов не совпадают. При повреждении аппаратуры на любой ПРС происходит автоматическое переключение модемов на концах радиорелейного участка, после чего передача сигналов на всем участке происходит с помощью резервных СВЧ приемопередатчиков. На РРС с поучастковым резервированием на концах участка устанавливают аппаратуру резервирования, с помощью которой контролируют состояние аппаратуры ВЧ стволов и переключают модемы. Команду переключения с конца участка к началу передают по каналам служебной связи. Каналы служебной связи предназначены также для передачи сигналов ТО и переговоров обслуживающего персонала.

1.2. Многоствольные радиорелейные линии

Стволы РРЛ . На всех станциях одной РРЛ, как правило, устанавливают однотипные приемники и передатчики СВЧ. В большинстве радиорелейных систем Пр и П на ПРС соединяют по ПЧ. Цепочка таких передатчиков и приемников СВЧ на радиорелейном участке образует высокочастотный (ВЧ) ствол. Этот ствол является универсальным, так как по нему можно организовать передачу различных сообщений. Для чего на ОРС и УРС к ВЧ стволу подключают Мд и Дм и соответствующие оконечные устройства. Последние входят в состав модема. Если по ВЧ стволу передают МТС методом аналоговой модуляции, то такой ствол называют телефонным (ТФ). Кроме него методом аналоговой ЧМ организуют телевизионные (ТВ) стволы, по которым передают ТВ программы. Цифровой (ЦФ) ствол организуют, подавая на модулятор РРС цифровой сигнал.

Сигнал, подаваемый на модулятор, называют групповым сигналом ствола , а спектр его - линейным спектром , В аналого-цифровых (АЦФ) стволах ГС составляют из МТС и цифрового сигнала.

Структурная схема трехствольной РРЛ . Для повышения пропускной способности на РРЛ, как правило, организуют одновременную работу нескольких ВЧ стволов на различных частотах на общие антенно-фидерный тракт (АФТ) и антенну. Такую РРЛ называют многоствольной. Она имеет более высокую экономическую эффективность, чем одноствольная, поскольку стоимость антенны, антенных опор, а также общих для всех стволов - технического здания и системы электропитания, значительно выше, чем стоимость аппаратуры ВЧ ствола.

Для подключения нескольких приемопередатчиков к одной антенне (рис. 1.2) служат устройства совмещения (УС) и разделительные фильтры (РФ). Устройства совмещения нужны для разделения волн приема и передачи. В качестве УС используют поляризационные селекторы или ферритовые циркуляторы. Разделительные фильтры приема (РФ1) служат для разделения сигналов различных стволов на приеме на частотах f1, f3, f5. Разделительные фильтры передачи (РФ2) служат для объединения на передаче сигналов на частотах f1", f3", f5".

На рис. 1.2 показаны ТФ и ТВ стволы, а также резервный - Рез. Аппаратура резервирования установлена на концах радиорелейного участка: приемном - Рез. пр и передающем - Рез. П. В точку 3 может поступать сигнал об аварии, который должен быть передан к началу участка на предыдущую УРС, аналогичный сигнал от последующей УРС поступает в т. 4. В ТВ стволе организован транзит по ПЧ. Выбор ответвляемой программы осуществляют с помощью коммутатора по ПЧ-Км ПЧ, к которому также подводят (в т. 5) сигнал ТВ ствола обратного направления.

Пропускная способность ствола. В современных магистральных РРЛ с ЧМ для ВЧ ствола выделена полоса частот 28 МГц. Следовательно, ЧМ сигналы, передаваемые по стволу, должны иметь спектр не шире 28 МГц. Напомним, что ширина спектра ЧМ сигнала

(1.1)

где - максимальная девиация частоты, FB - верхняя модулирующая частота. Поскольку на РРЛ девиация частоты задана, то и величина FB, а следовательно, и пропускная способность ствола ограничены. Ориентировочно F<9 МГц

1.3. Планы распределения частот

Для работы РРЛ выделены полосы частот шириной 400 МГц в диапазоне1 2 ГГц (1,7...2,1 ГГц), 500 МГц в диапазонах 4 (3,4... 3,9), 6 (5,67 ...6,17) и 8 (7,9... 8,4) ГГц и шириной 1 ГГц в диапазонах 11 и 13 ГГц и более высокочастотных. Эти полосы распределяют между ВЧ стволами радиорелейной системы по определенному плану, называемому планом распределения частот. Планы частот составляют так, чтобы обеспечить минимальные взаимные помехи между стволами, работающими на общую антенну.

В полосе 400 МГц может быть организовано 6, в полосе 500 МГц - 8 и в полосе 1 ГГц-12 дуплексных ВЧ стволов.

В плане частот (рис. 1.3) обычно указывают среднюю частоту f0. Частоты приема стволов располагают в одной половине выделенной полосы, а частоты передачи - в другой. При таком делении получают достаточно большую частоту сдвига, чем обеспечивают достаточную развязку между сигналами приема и передачи, поскольку РФ приема (или РФ передачи) будут работать только в половине всей полосы частот системы. При этом можно использовать общую антенну для приема и передачи сигналов. В случае необходимости получают дополнительную развязку между волнами приема и передачи в одной антенне за счет применения разной поляризации. На РРЛ используют волны с линейной поляризацией: вертикальной или горизонтальной. Применяют два варианта распределения поляризаций. В первом варианте на каждой ПРС и УРС происходит изменение поляризации так, что принимают и передают волны разной поляризации. Во втором варианте в направлении "туда" используют одну поляризацию волн, а в направлении "обратно"- другую.

Рисунок 1.3. План распределения частот для радиорелейной системы КУРС для станции типа НВ в диапазонах 4 (f0=3,6536), 6(f0=5,92) и 8(f0=8,157)

Станцию, на которой частоты приема расположены в нижней (Н) части выделенной полосы, а частоты передачи в верхней (В) - обозначают индексом "НВ". На следующей станции частота приема окажется выше частоты передачи и такую станцию обозначают индексом "ВН".

Для обратного направления связи данного ствола можно взять или ту же пару частот, что и для прямого, или другую. Соответственно говорят, что план частот позволяет организовать работу по двухчастотной (рис. 1.4) или четырехчастотной (рис. 1.5) системам. На этих рисунках через f1н, f1в,…f5н, f5в обозначены средние частоты стволов. Индексы частот соответствуют обозначениям стволов на рис. 1.3. При двухчастотной системе на ПРС и У PC для приема с противоположных направлений обязательно должна быть взята одинаковая частота. Антенна WA1 (рис. 1.4,а) будет принимать радиоволны на частоте f1н с двух направлений: главного А и обратного В. Радиоволна, приходящая с направления В, создает помеху. Степень ослабления этой помехи антенной зависит от защитных свойств антенны. Если антенна ослабляет волну обратного направления не менее, чем на 65 дБ по сравнению с волной, приходящей с главного направления, то такую антенну можно использовать при двухчастотной системе. Двухчастотная система имеет то преимущество, что позволяет в выделенной полосе частот организовать в 2 раза больше ВЧ стволов, чем четырехчастотная, однако она требует более дорогих антенн.

На магистральных РРЛ, как правило, применяют двухчастотные системы. В плане частот не предусмотрены защитные частотные интервалы между соседними стволами приема (передачи). Поэтому сигналы соседних стволов трудно разделить с помощью РФ. Чтобы избежать взаимных помех между соседними стволами, на одну антенну работают либо четные, либо нечетные стволы. В плане частот указывают минимальный частотный разнос между стволами приема и передачи, подключенными к одной антенне (98 МГц на рис. 1.3). Как правило, четные стволы используются на магистральных РРЛ, а нечетные - на ответвлениях от них. В таком случае частоты приема и передачи между стволами магистральной РРЛ распределяют согласно рис. 1.4,в, а между стволами зоновой РРЛ при четырехчастотной системе - согласно рис. 1.5,в.

На практике план частот, реализованный на РРЛ на основе двухчастотной (четырехчастотной) системы, называют двухчастотным (четырехчастотным) планом.

На РРЛ имеет место повторение частот передачи через пролет (см. рис. 1.1). При этом для того, чтобы снизить взаимные помехи между РРС, работающими на одинаковых частотах, станции располагают зигзагообразно относительно направления между оконечными пунктами (рис. 1.6). При нормальных условиях распространения сигнал от РРС1 на расстоянии в 150 км сильно ослаблен и практически не может быть принят на РРС4. Однако в отдельных случаях возникают благоприятные условия для era распространения. В целях надежного ослабления такой помехи используют направленные свойства антенн. На трассе между направлением максимального излучения передающей антенны РРС1,т. е. направлением на РРС2, и направлением на РРС4 (направление АС на рис. 1.6) предусматривают защитный угол изгиба трассы a1 в несколько градусов, так чтобы в направлении АС коэффициент усиления передающей антенны на РРС1 был достаточно мал.

Вопросы для самоконтроля

1. Назовите энергетические параметры радиорелейной аппаратуры. Приведите их значения для РРЛ и ТРЛ.
2. В каких диапазонах радиоволн и частот работают РРЛ и ТРЛ? Каковы особенности этих диапазонов?
3. Назовите типы станций на РРЛ, основные функции этих станций.
4. Что такое ВЧ ствол? По каким признакам различают ВЧ, ТФ и ТВ стволы?
5. Поясните назначение элементов структурной схемы ОРС трехствольной РРЛ.
6. Поясните принципы построения плана распределения частот РРЛ. Сопоставьте планы, организованные по двух- и четырехчастотным системам.

Для современного состояния общества характерна непрерывно увеличивающаяся потребность в использовании систем передачи информации. Несмотря на огромный прогресс в сфере телекоммуникаций - как по развитию новых технологий в области связи, так и по объему связных систем, возросли и объективные препятствия для дальнейшего развития. Теснота как в частных диапазонах, гак и в пространстве привела к росту взаимных помех между функционирующими радиосистемами. Для решения проблемы электромагнитной совместимости осуществляется международное и внутригосударственное регулирование радиосвязи. Решение идет, в том числе, по пути сужения диаграмм направленности антенных систем, ограничения излучаемой мощности. Это позволяет осуществить пространственное разнесение радиосистем, ограничить их использование локальными территориями. Однако этот ресурс не беспределен.

Регламентация временных режимов работы радиосистем позволяет использовать их на ограниченной территории в одном частотном промежутке. Но при этом накладывается ограничение на информационные возможности радиосисгем.

При росте числа пользователей растет необходимая полоса частот, которая достигает десятка мегагерц. Даже в ВЧ-диапазонс его общая полоса составляет 27 МГц. Наличие звукового вещания в этих диапазонах делает нереальным развитие радиосвязи с использованием этих частот. Использование этих диапазонов для обмена телевизионными программами, каждой из которых требуется полоса в 6,5 МГц (и это без учета защитного интервала), также нереально. Следовательно, переход в УВЧ-, СВЧ- и КВЧ-диапазоны вызван объективными потребностями в обмене информацией.

Однако, как отмечалось в подразд. 6.1.1, электромагнитные колебания этих частот распространяются только по прямой и, следовательно, приемная и передающие антенны должны находиться в пределах геометрической видимости, без учета дифракции, увеличивающей радиогоризонт по сравнению с видимым на 14%. Естественно решение увеличивать дальность передачи информации последовательной ретрансляцией передаваемых сигналов - этот способ связи носит название «радиорелейная связь» (рис. 11.12).

Рис. 6.12.

Оконечные (ОС) и промежуточные (ПС) радиостанции находятся в пределах прямой видимости. В линии осуществляется, как правило, дуплексная (двухсторонняя) радиосвязь. Видно, что ограничение дальности распространения радиоволн, начиная с УВЧ-диапазона и выше, прямой видимостью, с одной стороны, недостаток - необходимо использовать дополнительную ретрансляционную аппаратуру, а, с другой стороны, достоинство - с учетом направленного излучения можно на ограниченной территории использовать одинаковые частоты.

Радиорелейные линии используются там, где это экономически оправдано, например, для организации связи на ограниченное время или в сложных условиях - рельеф, болотистая местность и т.п.

Упрощенная функциональная схема радиорелейной линии представлена на рис. 6.13.

Рис. 6.13.

Оконечные радиостанции включают в себя передающую и приемную части. Источники информации (ИИ) объединены схемой уплотнения информации (СУИ), формирующей групповой сигнал, поступающий на вход передатчика (ИД). Промежуточные радиостанции принимают и передают далее радиосигнал, который подвергается восстановлению с целью сохранения необходимого качества связи. Таких промежуточных радиостанций может быть несколько, в зависимости от рельефа местности и протяженности радиорелейной линии. На промежуточной станции может быть предусмотрен отбор и добавление информации, гем самым линия преобразуется в сегь и место расположения промежуточной станции привязывается к источникам и получателям информации. На оконечной радиостанции, кроме приема, осуществляется разделение группового сигнала на составляющие схемой разделения информации (СРИ) и передача соответствующим получателям информации (ПИ).

Абсолютно аналогично выглядит и образ ный канал. Упомянутое здесь формирование группового сигнала и его последующее разделение далее будет рассмотрено в отдельном разделе. Этот метод общий и применяется с целью более рационального использования передающих, приемных и антенных устройств, а также конструкций - вышек, зданий, входящих в систему.

Отдельно стоит вопрос снижения уровня внутрисистемных помех. Для решения этой проблемы и принимается ряд мер (рис. 6.14).

Рис. 6.14.

Работа на прием и передачу ведется на разных частотах и поляризациях. Это позволяет исключить в пределах ОС и ПС попадание излучаемого сигнала на вход приемника. Кроме того, осуществляется смена несущих частот по линии. Дополнительно предусмотрено, чтобы станции нс располагались по прямой с целью предотвращения попадания сигнала передатчика, расположенного через одну станцию, на вход приемника одновременно с сигналом соседней станции. Информационные потоки группируются в радиочастотные каналы и образуют стволы радиорелейной линии (РРЛ) и их может быть несколько, поэтому изображенные на рис. 6.13 и 6.14 схемы являются упрощенными, поясняющими только принцип построения РРЛ.

Расстояние между станциями определяется прямой видимостью. Будем для простоты считать рельеф местности ровным, без возвышенностей и впадин.

На рис. 6. 15 обозначено: - радиус Земли (R y = 6370км); /;,и h 2 - высота подъема антенн Л, и А 2 над Землей. Линия прямой видимости, равная Л, + d 2 , почти касается поверхности Земли. Учтем малость /?, и h 2 по сравнению с /? 3 и определим расстояние между антеннами Д равное d } + d 2

Рис. 6.15.

Так как f2R = 3500 м, примем с учетом некоторого огибания поверхности Земли радиоволнами:

(D измеряется в километрах, А,и /г, - в метрах). Если считать /г, « /г, «25, то D = 40 км. Как правило, величину подъема антенн с целью уменьшения стоимости мачт не делают более 40 м и D = 40 - 60 км. При проектировании учитывают рельеф и по возможности антенные мачты устанавливают на возвышениях.

В PPJI используют частоты в области 4 и 6 ГГц. Это позволяет получить достаточно широкую полосу частот и, следовательно, обеспечить высокую пропускную способность. В то же время влияние осадков на т рассе несущественно воздействует на поглощение электромагнитных волн в атмосфере.

На практике в диапазоне 6 ГГц выделяют полосу частот в 500 МГц, в которой формируют 16 каналов - по 8 в каждом направлении, т.е. 8 стволов. Использование вертикальной и горизонтальной поляризаций позволяет одной антенной осуществлять прием и передачу радиосигналов. Но это возможно при небольшом числе стволов.

Отечественной радиорелейной промышленности более 50 лет. За время своего развития отрасль вышла на ожидаемые позиции. Сегодня радиорелейные каналы (РРЛ) отлично зарекомендовали себя в обеспечении удаленных районов с низкой инфраструктурой, охвате больших пространств и местностей со сложной структурой геологии. К числу заметных отличий от проводной технологии добавился более низкий бюджет оснащения.

Радиорелейная связь относится к беспроводным каналам связи, но их не нужно путать с известным WI —FI . Отличия следующие:

• В РРЛ создаются резервные каналы и применяется агрегирование. Теоретически, понятие дальности связи к радиорелейным станциям не применяется, так как расстояние ретрансляции зависит от количества вышек;
• Высокая пропускная способность;
• Работа в полном канальном дуплексе;
• Использование собственных (локальных) диапазонов и высокоэффективных модуляций.

Применение радиорелейных линий связи

Радиорелейные линии связи находят широкое применение в различных отраслях промышленности. В общем случае беспроводные каналы заменяют проводные сети многоканальной телефонной связи. Лидером по протяженности радиорелейных линий связи остается Киргизия. Использование РРЛ обусловлено преобладанием горного рельефа на всей территории Республики. Вторым направлением оснащения современными линиями передачи остается телевидение. Учитывая, что средний радиус распространения вещания составляет 100 километров, федеральные каналы все чаще осваивают строительство так называемых беспрограммных телецентров.

Беспроводная связь РРЛ активно используется провайдерами интернета, сотовыми операторами. Известно применение радиорелейных каналов для организации корпоративной связи. Ввиду большего чем у WI —FI бюджета и необходимости получения лицензии, РЛЛ остается недоступным для малого и среднего бизнеса, частных лиц. Срок службы оборудования достигает 30 лет с учетом того, что комплексы могут работать даже в суровых условиях климата.

Традиционные РРЛ магистрального типа постепенно переходит в сегмент городских линий, уступая место оптоволоконным линиям. Однако такие шаги требуют согласования бюджета проекта. Безусловным остается применение РРЛ в северных, малозаселенных районах, где нет необходимости в прогнозировании трафика.

В практике развертывания РРЛ сегодня используются два типа технологии. Первый – PDH – плезиохронная цифровая иерархия. При такой организации передачи сигнала обеспечивается скорость в режимах 32 каналов или мультиплексирования на скорости от 2 до 139 Мбит в секунду. Считается устаревшей технологией радиорелейной связи. На смену предыдущему поколению пришел стандарт SDH . Иерархия цифровой синхронизации обеспечивает более устойчивые каналы связи посредством транспортных модулей STM . Скорость потоков в этом диапазоне варьируется от 155 Мбит в секунду до 160 Гбит. По утверждениям разработчиков стандарта, скорость передачи данных совместимой с PDH технологии может быть и выше.

В практике применения РРЛ-сетей используется несколько вариантов развертывания. Самый популярный сценарий размещения станций – пошаговое размещение вышек на маршруте оснащения. Применение технологии hop-by-hop обеспечивает возможность оперативного внесения изменений в действующие конфигурации или модернизацию устаревшего оборудования.

Принцип построения, используемое оборудование, применение

Основными компонентами, обеспечивающими передачу сигналов на большие расстояния, являются радиорелейные линии прямой видимости. В их задачи входит обеспечение устойчивой связи при передаче до потребителя сообщений в цифровом формате, вещания телевидения и звуковых эфиров. В состав волнового спектра входят диапазоны сантиметровых и дециметровых волн.

В используемых диапазонах прямой видимости не наблюдаются помехи атмосферного и техногенного происхождений. Расстояние между ближайшими станциями, работающих в ширине спектра 30 ГГц является расчетным, зависит от высоты вышек и рельефа в местности размещения.

Для передачи информации на одной частоте или дуплексе используется комплекс аппаратуры. Это радиоствол (канал с широкой пропускной способностью), телефонный ствол и ТВ ствол, предназначенные для передачи сигналов соответствующего типа. Топология построения комплекса оборудования представлена трехуровневой системой:

Радиорелейная связь нашла широкое применение в областях народного хозяйства. Принцип ретрансляции активно используется для организации и построения локальных сетей крупных корпораций. Надежность и достоверность передаваемых сигналов применяется для управления войсками и организации коммерческой связи.

Преимущества технологии РРЛ успешно внедряются в инфраструктуру производств, имеющих большое количество удаленных объектов. Это аэропорты, железнодорожные и морские министерства сообщений. Единственным недостатком, который остается ощутимым при возведении систем передачи данных остается необходимость обеспечения прямой видимости между ретрансляторами. Это требование ставит целый ряд условий перед службами технического оснащения, повышает бюджет проекта за счет необходимости увеличения числа промежуточных станций.

Разделение (уплотнение) каналов.

Виды радиосвязи

Лекция 4. Радиорелейные и тропосферные линии связи.

Радиосвязь по длинам волн разделяют на радиосвязь c применением ретрансляторов :

Радиорелейная связь,

Спутниковая связь,

Сотовая связь;

без применения ретрансляторов :

СДВ-связь,

ДВ-связь,

СВ-связь,

КВ-связь земной (поверхностной) волной,

КВ-связь ионосферной (пространственной) волной,

УКВ-связь,

Тропосферная связь.

Канал связи может быть:

симплексный - то есть допускающей передачу данных только в одном направлении(радиотрансляция, телевидение);

полудуплексный - поочерёдно ;

дуплексным - то есть допускающей передачу данных в обоих направлениях одновременно(телефон).

Создание нескольких каналов на одной линии связи обеспечивается с помощью разнесения их по частоте, времени, кодам, адресу, длине волны.

- частотное разделение каналов (ЧРК, FDM) - разделение каналов по частоте, каждому каналу выделяется определённый диапазон частот;

- временное разделение каналов (ВРК, TDM) - разделение каналов во времени, каждому каналу выделяется квант времени;

- кодовое разделение каналов (КРК, CDMA) - разделение каналов по кодам, каждый канал имеет свой код наложение которого на групповой сигнал позволяет выделить информацию конкретного канала;

- спектральное разделение каналов (СРК, WDM) - разделение каналов по длине волны.

Возможно комбинировать методы: ЧРК+ВРК.

Радиорелейная связь - радиосвязь по линии (радиорелейная линия, РРЛ), образованной цепочкой приёмо-передающих (ретрансляционных) радиостанций. Наземная радиорелейная связь осуществляется обычно на деци - и сантиметровых волнах (от сотен мегагерц до десятков гигагерц).

РРЛ стали важной составной частью сетей электросвязи – ведомственных, корпоративных, региональных, национальных и даже международных, поскольку имеют ряд достоинств:

Возможность быстрой установки оборудования при небольших капитальных затратах;

Экономически выгодная, а иногда и единственная, возможность организации многоканальной связи на участках местности со сложным рельефом;

Возможность применения для аварийного восстановления связи в случае бедствий, при спасательных операциях;

Эффективность развертывания разветвленных цифровых сетей в больших городах и индустриальных зонах, где прокладка новых кабелей слишком дорога или невозможна;

Высокое качество передачи информации по РРЛ, практически не уступающие ВОЛС и другим кабельным линиям.

РРЛ связи позволяют передавать телевизионные программы и одновременно сотни и тысячи телефонных сообщений. Для таких потоков информации требуются полосы частот до нескольких десятков, а иногда и сотен мегагерц и соответственно несущие не менее нескольких гигагерц. Радиосигналы на этих частотах эффективно передаются лишь в пределах прямой видимости . Поэтому для связи на большие расстояния в земных условиях приходится использовать ретрансляцию радиосигналов. На радиорелейных линиях прямой видимости в основном применяют активную ретрансляцию , в процессе которой сигналы усиливаются.

Протяженность пролетов R между соседними станциями зависит от профиля рельефа местности и высот установки антенн. Обычно ее выбирают близкой к расстоянию прямой видимости R 0 , км. Для гладкой сферической поверхности Земли и без учета атмосферной рефракции:

где h 1 и h 2 – высоты подвеса передающей и приемной антенн (в метрах). В реальных условиях, в случае мало пересеченной местности R 0 = 40…70 км, а h 1 и h 2 составляют 50…80 м.

В зависимости от используемого механизма распространения радиоволн различают:

- радиорелейную линию прямой видимости РРЛ (за счет земной радиоволны);

- тропосферную радиорелейную линию ТРЛ (за счет тропосферной радиоволны).

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 приемо-передающих радиорелейных станций (РРС ), в которой соседние РРС размещают на расстоянии, обеспечивающем радиосвязь прямой видимости (радиорелейной линией прямой видимости (РРЛ )).

Тропосферная радиоволна распространяется между точками земной поверхности по траектории, лежащей целиком в тропосфере. (Тропосфера (др.-греч. Τροπή - «поворот», «изменение» и σφαῖρα - «шар») - нижний слой атмосферы, высотой в полярных областях 8-10 км, в умеренных широтах до 10-12 км, на экваторе - 16-18 км. В тропосфере сосредоточено более 80% всей массы атмосферного воздуха, сильно развиты турбулентность и конвекция, сосредоточена преобладающая часть водяного пара, возникают облака, формируются и атмосферные фронты, развиваются циклоны и антициклоны, а также другие процессы, определяющие погоду и климат. При подъёме через каждые 100 м температура в тропосфере понижается в среднем на 0,65° и достигает 220 К (-53° C) в верхней части).

Энергия тропосферной радиоволны короче 100 см рассеивается на неоднородностях тропосферы. При этом часть передаваемой энергии попадает на приемную антенну РРС, расположенной за пределами прямой видимости на расстоянии 250...350 км . Цепочка таких РРС образует тропосферную радиорелейную линию (ТРЛ).

По назначению радиорелейные системы связи делятся на три категории:

- местные линии связи от 0,39ГГц до 40,5ГГц,

- внутризоновые линии от 1,85ГГц до 15,35ГГц,

- магистральные линии от 3,4ГГц до 11,7ГГц.

(По диапазону рабочих частот РРЛ подразделяют на линии дециметрового диапазона и сантиметрового диапазонов. В этих диапазонах, решением ГКРЧ от апреля 1996 года для новых РРЛ определены диапазоны 8 (7.9-8.4); 11 (10.7-11.7); 13 (12.75-13.25); 15 (14.4-15.35); 18 (17.7-19.7); 23 (21.2-23.6); 38 (36.0-40.50) ГГц. Однако в России еще длительное время будут использоваться ранее построенные линии в диапазонах 1.5-2.1; 3.4-3.9; 5.6-6.4 ГГц. Новые РРС используются также в диапазоне 2.3-2.5 ГГц. Прорабатывается возможность использования диапазонов 2.5-2.7 и 7.25-7.55 ГГц.

Данное деление связано с влиянием среды распространения на обеспечение надёжности радиорелейной связи. До частоты 12ГГц атмосферные явления оказывают слабое влияние на качество радиосвязи, на частотах выше 15ГГц это влияние становится заметным, а выше 40ГГц определяющим (потери в атомах кислорода и в молекулах воды).

Практически полная непрозрачность атмосферы для радиоволн наблюдается на частоте 118.74 ГГц (резонансное поглощение в атомах кислорода), а на частотах больше 60 ГГц погонное затухание превышает 15 дБ/км. Ослабление в водяных парах атмосферы зависит от их концентрации и весьма велико во влажном теплом климате.

Отрицательно на радиосвязь влияют гидрометеоры , к которым относятся капли дождя, снег, град, туман. Влияние гидрометеоров заметно уже при частотах больше 6 ГГц, а в неблагоприятных экологических условиях (при наличии в атмосферных осадках металлизированной пыли, смога, кислот или щелочей) и на значительно более низких частотах.

Чем ниже диапазон, тем большую дальность связи можно обеспечить при тех же энергетических характеристиках оборудования, но переход на высокие диапазоны позволяет повысить пропускную способность систем.

Антенны соседних станций располагают в пределах прямой видимости (за исключением тропосферных станций). Для увеличения длины интервала между станциями антенны устанавливают как можно выше - на мачтах (башнях) высотой 10-100 м (радиус видимости - 40-50 км ) и на высоких зданиях. Станции могут быть как стационарными, так и подвижными (на автомобилях).

В зависимости от способа , принятого для формирования сигнала, различают:

Аналоговые РРЛ(ТРЛ);

Цифровые РРЛ(ТРЛ).

АналоговыеРРЛ связи в зависимости от метода модуляции несущей:

РРЛ с частотным разделением каналов (ЧРК) и частотной модуляцией (ЧМ) гармонической несущей,

РРЛ с временным разделением каналов (ВРК) и аналоговой модуляцией импульсов, которые затем модулируют несущую частоту.

В зависимости от числа организуемых каналов (N):

Малоканальные - N =24;

Со средней пропускной способностью - N=60...300;

С большой пропускной способностью - N=600...1920.

Цифровые радиорелейные линии (ЦРРЛ), импульсы (отсчеты сообщения) квантуются по уровням и кодируются.

Цифровые РРЛ классифицируют по способу модуляции несущей:

В зависимости от скорости передачи двоичных символов В:

С малой - В <10 Мбит/с,

Средней - В=10…100 Мбит/с,

Высокой- В>100 Мбит/с пропускной способностью.

Высокоскоростные РРС создаются практически только на основе SDH-технологии и имеют скорость передачи в одном стволе 155.52 Мбит/с (STM-1 ) и 622.08 Мбит/с в одном стволе (STM-4 ). Применяются для построения магистральных и зоновых линий, в качестве радиовставок в ВОЛС на участках со сложным рельефом, для сопряжения ВОЛС (STM-4 или STM-16) с сопутствующими локальными цифровыми сетями, а также для резервирования ВОЛС.

(Синхронная Цифровая Иерархия (англ. SDH - Synchronous Digital Hierarchy) - это технология транспортных телекоммуникационных сетей. Стандарты СЦИ определяют характеристики цифровых сигналов, включая структуру фреймов (циклов), метод мультиплексирования, иерархию цифровых скоростей и кодовые шаблоны интерфейсов.

Стандартизация интерфейсов определяет возможность соединения различного оборудования от разных производителей. Система SDH обеспечивает стандартные уровни информационных структур, то есть набор стандартных скоростей. Базовый уровень скорости - STM-1 155,52 Mбит/с. Цифровые скорости более высоких уровней определяются умножением скорости потока STM-1, соответственно, на 4, 16, 64 и т. д.: 622 Мбит/с (STM-4),2,5 Гбит/с (STM-16), 10 Гбит/с (STM-64) и 40 Гбит/с (STM-256)).

Принципиальным отличием радиорелейной станции от иных радиостанций является дуплексный режим работы, то есть приём и передача происходят одновременно (на разных несущих частотах).

Протяженность наземной линии радиорелейной связи - до 10000 км, ёмкость - до нескольких тысяч каналов тональной частоты в аналоговых линиях связи, и до 622 мегабит в цифровых линиях связи. В общем случае, протяжённость и ёмкость (скорость передачи данных) находятся в обратно пропорциональной зависимости друг от друга: как правило, чем больше расстояние, тем ниже скорость.

В Российской Федерации для вновь вводимых магистральных радиорелейных линий связи определены скорости передачи, равные 155 Мбит/с (поток STM-1 синхронной цифровой иерархии, SDH) или 140 Мбит/с (поток Е4 плезиохронной цифровой иерархии, PDH, передаваемый в составе сигнала STM-1).

В СССР начало развитию радиорелейной промышленности было положено в середине 50-х годов . Причина - дешевизна радиорелейной связи по сравнению с кабельными линиями, особенно в условиях огромных пространств с неразвитой инфраструктурой и сложной геологической структурой местности. Первая магистральная радиорелейная система Р-600 создана в 1958 году. В 1970 году появился комплекс унифицированных радиорелейных систем «КУРС» . Все это позволило в 60-70-е годы развить сеть связи страны, обеспечить качественную телефонию и наладить передачу программ центрального телевидения. К середине 70-х годов в стране была построена уникальная радиорелейная линия, протяжённость которой составляла около 10 тыс. км , емкостью каждого ствола равной 14400 каналов тональной частоты. Суммарная протяженность РРЛ в СССР превысила к середине 70-х годов 100 тыс. км .