В рубрику "Техническое обозрение" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Л.М. Коновалов
Начальник лаборатории радиорелейной связи ФГУП "ЛОНИИР", к.т.н., профессор
Технические характеристики цифровых радиорелейных станций (ЦРРС), представленных на современном телекоммуникационном рынке России, нормируются отраслевыми руководящими документами [1-3]. Рассмотрим некоторые из основных технических характеристик, которые позволяют сравнить между собой различные типы средств цифровой радиорелейной связи.
Диапазоны частот для средств ЦРРС
В зависимости от потребностей различают средства ЦРРС, предназначенные для построения линий местной, внутризоновой и магистральной связи. Для работы данных средств выделены диапазоны частот от 0,39 до 40,5 ГГц, от 1,85 до 15,35 ГГц и от 3,4 до 11,7 ГГц соответственно.
Такое распределение частотного диапазона обусловлено как влиянием среды на распространение электромагнитных волн, так и необходимостью передачи значительных потоков информации, в том числе и на значительные расстояния. Наиболее характерным с точки зрения учета перечисленных условий является выбор диапазона частот для построения линий магистральной связи.
Дело в том, что до частоты 10 ГГц атмосферные явления оказывают слабое влияние на качество радиорелейной связи. В то же время на частотах выше 15 ГГц это влияние становится заметным, а на частотах свыше 30 ГГц, где дополнительно необходим более тщательный учет ослабления радиоволн в газах, становится определяющим. Естественно это сказывается как на протяженности отдельного пролета, так и на линии в целом.
Изменения в регулировании использования частот, выделяемых средствам ЦРРС
В последние годы, применительно к рассматриваемому вопросу, ряд руководящих документов получили уточнение.
Это обусловлено бурным развитием систем беспроводного доступа, подвижных служб, эфирно-кабельного телевидения, что делает проблемным применение для радиорелейной связи диапазона частот 1,7-2,7 ГГц. Имеется соответствующее решение ГКРЧ о введении запрета на производство отечественного и закупку зарубежного радиорелейного оборудования (а с 01.01.2002 г. и на присвоение частот для этого оборудования), работающего в диапазоне 1,7-2,1 ГГц [4].
Решением ГКРЧ [5] в пользу развития систем спутниковой связи VSAT уточнен частотный диапазон 14,4-15,35 ГГц в сторону его сокращения на 100 МГц от нижней границы.
В ряде мегаполисов и в примыкающих к ним регионах складывается достаточно напряженная электромагнитная обстановка, особенно в наиболее освоенных частотных диапазонах. Поэтому в любом случае пользователю до приобретения ЦРРС желательно ознакомиться в местном отделении Россвязьнадзора с ситуацией в области выделения частот. Более подробно о загрузке и эксплуатации частотных диапазонов, отведенных для радиорелейной связи, можно ознакомиться в [6].
План распределения частот
План распределения частот характеризуется шагом или величиной разноса между несущими частотами стволов ЦРРС. Организационно этот план определяется руководящими документами, технически - синтезатором или величиной дискретной настройки частот генераторного обору-дования приемопередающих устройств (ППУ) при их литерном исполнении. Величина разноса в зависимости от используемого диапазона частот может составлять, например, следующие значения: 1; 2; 3,5; 4; 5; 7; 10; 14; 20; 28; 40 и 56 МГц. Выбор производителем величины шага частот определяет номенклатуру ряда изготавливаемых им ППУ. Стремление более эффективно использовать частотный ресурс заставляет ужесточать требования и по этому показателю. Например, решением ГКРЧ [7] для средств ЦРРС диапазона 11 ГГц с пропускной способностью 2хЕ1, 4х Е1 (Е2), 8хЕ1 (2хЕ2) определяется шаг сетки частот 5 или 10 МГц соответственно, а для передачи потока Е3 (16хЕ1) - 20 МГц. Кроме того, этим же решением предусмотрено, что работа средств ЦРРС в диапазоне 11 ГГц с пропускной способностью до 34 Мбит/с, использующих план с сеткой 40 МГц, ограничивается их амортизационным сроком, и частотные назначения с 01.01.2005 г. не осуществляются.
Количество стволов и схемы резервирования
Под радиостволом радиорелейной линии (РРЛ) понимают совокупность радиотехнических устройств (приемников, передатчиков и антенно-фи-дерных трактов), обеспечивающих сопряжение оконечного оборудования ствола с трактом распространения радиоволн. Различают одно- и многоствольные РРЛ. В любом случае речь идет о конфигурации построения СВЧ-оборудования РРЛ. На практике применяются различные варианты комплектации РРЛ резервным оборудованием, например, 1+0, 1+1, 2+0, 2+1 и т.д.
Различают так называемое "холодное" и "горячее" резервирование. Под "холодным" резервом понимается наличие в составе РРЛ дополнительного комплекта СВЧ - приемопередающего оборудования, подсоединенного к общему антенно-фидерному тракту (АФТ), которое, однако, выключено. Под "горячим" резервом понимается наличие в составе РРЛ дополнительного комплекта СВЧ-оборудования, которое подсоединено к (АФТ) и находится во включенном состоянии. "Горячее" резервирование применяют в тех случаях, когда недопустимы перерывы связи либо РРЛ задействована на важных информационных направлениях. Напротив, "холодное" резервирование применяется в тех случаях, когда длительность перерывов связи не критична. На практике, как правило, осуществляется "горячее" резервирование стволов магистральных РРЛ, а также стволов обеспечивающих передачу телевидения.
Резервирование бывает ручным и автоматическим. При ручном резервировании переход на резервный комплект осуществляется вручную. Данный вариант используется при техническом обслуживании РРЛ. При автоматическом "горячем" резервировании оборудование основного и резервного стволов подключено к устройству анализа (оно, как правило, входит в состав демодулятора), но только один из стволов, например, основной - к оконечному оборудованию. При изменении качества связи ниже некоторого допустимого значения, для оценки которого чаще всего используется коэффициент ошибок (Кош (BER)), происходит автоматическое переключение на резервный ствол. Различают безобрывный (без ошибок) и небезобрывный переход (при пропадании сигнала, выходе из строя оборудования или ухудшении качества связи). Критерии переключения и суммарное время перехода на резервный ствол определяются руководящими документами. Например, для магистральных линий эти величины составляют для безобрывного перехода Кош(BER)=10-10-10-13, для небезобрывного - Кош(BER) = 10-3—10-6 и не более 50 мс, соответственно.
Скорость передачи
Скорость передачи радиоствола складывается из сигналов основного и дополнительного трафика. Сигналами основного трафика современных средств ЦРРС могут быть потоки от 2,048 до 622,080 Мбит/с в то время как сигналы дополнительного трафика составляют потоки 2,048 Мбит/с, 64 и 9,6 кбит/с и другие. Кратность последних может измеряться единицами.
Высокоскоростная передача с учетом ограничения на разнос между частотами соседних стволов возможна только с использованием многопозиционной модуляции. Чаще других в настоящее время для этих целей применяется квадратурно-амплитудная модуляция (КАМ).
Для удобства маневрирования информационными потоками используют мультиплексирование. Поэтому стандартизованные потоки Е2 и Е3 могут передаваться в различных конфигурациях: 4хЕ1; 8хЕ1; 16хЕ1, 2хЕ2 [2].
Следует помнить, что введение в состав ЦРРС мультиплексоров/ демультиплексоров и соответствующего интерфейсного оборудования приводит к росту ее стоимости.
Коэффициент системы
Одним из важнейших показателей, который характеризует энергетику РРЛ и определяет качество связи, является коэффициент системы при BER=10-3. Аналитически его значение можно представить выражением Кус = Рпер - Рпрм при Кош(ВЕR) = 10-3, где Рпер - уровень мощности передатчика на входе фидерного тракта антенны, а прм уровень мощности принимаемого сигнала на выходе фидера антенного тракта для Кош=10-3.
Данный показатель, например, для средств ЦРРС из диапазона от 2 до 15 ГГц при скорости передачи Е1-Е3 может находиться в пределах 118-100 дБ соответственно. Чем больше этот показатель среди ряда однотипных ЦРРС, при прочих равных условиях, тем большая длина пролета может быть обеспечена.
Рабочий диапазон температур оборудования внешнего размещения
Для оборудования отечественных средств ЦРРС, устанавливаемого на открытом воздухе, данный показатель должен находиться в пределах ±50 °С. Этот параметр определяет выполнение требований по стабильности энергетических и частотных характеристик средств ЦРРС в условиях значительных не только долговременных изменений, но и частых колебаний температуры окружающей среды.
Вид модуляции
Определяет помехоустойчивость приема радиосигналов и ширину их спектра. До недавнего времени наиболее часто в средствах ЦРРС применялась двухуровневая относительная фазовая (ОФМ-2) и частотная модуляция. Однако необходимость повышения эффективности использования спектра (ЭИС), под которой понимают количество передавемой информации в единицу времени в полосе частот, равной 1 Гц (ЭИС имеет размерность бит/с/Гц), заставляет все шире прибегать к многопозиционной модуляции. Так, например, применение КАМ-128 по сравнению с классической ОФМ-2 при заданном значении Кош (BER) = 10-6 может обеспечить повышение ЭИС до 7 раз.
Однако следует помнить, что применение методов многопозиционной модуляции требует значительного увеличения энергетики РРЛ. Например, при КАМ-128 и Кош (BER) = 10-6 по сравнению все с той же ОФМ-2 отношение сигнал/шум (ОСШ) на входе приемника должно быть увеличено на 14 дБ. Обеспечить такой прирост улучшения ОСШ только за счет увеличения энергетических параметров трактов передачи и приема средств ЦРРС сложно. Поэтому на практике применение многопозиционной модуляции практически всегда сочетается с помехоустойчивым кодированием. Кроме того, к оборудованию подобных линий предъявляются более жесткие требования по линейности их радиотрактов. Для повышения устойчивости связи в них используются и другие технические решения, например, применение разнесенного приема и (или) выравнивание АЧХ с помощью эквалайзеров и т.д. В связи с этим вполне очевидно, что высокоскоростные средства ЦРРС по абсолютной стоимости должны превосходить средства более низкого класса.
Индицируемые и измеряемые характеристики ЦРРС и качества связи
Индицируемые и (или) измеряемые (без перерыва связи) характеристики обусловливают удобство эксплуатации средств ЦРРС.
Чаще всего разработчики при проектировании стремятся обеспечить индикацию и измерение тех характеристик, которые бы позволяли судить об исправности функционирования радиорелейного оборудования и качестве обеспечения связи. В настоящее время реализация данного подхода осуществляется в двух вариантах: аппаратно и с применением вычислительных средств.
Перечислим и прокомментируем наиболее часто встречающиеся варианты аппаратной реализации. К их числу можно отнести следующие: измерения Кош(BER), мощности излучения передатчика (Рпер), уровня СВЧ-сигнала на входе приемника (Рпрм), индикацию наличия информационного сигнала на входе передатчика и выходе линейного тракта приемника, питающих напряжений, выбранных режимов работы и т.д.
Несомненно, Кош(BER), являясь показателем качества связи, позволяет интегрально оценивать состояние как оборудования РРЛ, так и среды распространения радиоволн. В силу важности этого показателя, сравнительной простоты и удобства его измерения он востребован практически во всех типах современных средств ЦРРС. Чаще всего его измерение опционально осуществляется в мультиплексоре с возможностью последующей трансляции на рабочие места операторов. В сочетании с возможностью мультиплексора по организации шлейфов представляется возможным поучастковая количественная оценка состояния РРЛ.
Измерение Рпер и Рпрм требует наличия соответствующих датчиков и цепей трансляции результатов измерения от внешнего блока до рабочего места оператора ЦРРС. Технически здесь трудностей не возникает, но часто для сокращения кабельного хозяйства в состав оборудования РРЛ включают так называемые модули доступа, которые передают эту информацию методом частотного или временного ее разделения.
Отдельные типы средств ЦРРС комплектуются специальными тестерами, обеспечивающими измерение параметров средств ЦРРС. Для этих целей станции радиорелейной связи оборудуются специальными технологическими разъемами. Естественно, при выборе средства ЦРРС потребителю нужно заранее определиться, каким требованиям по условиям эксплуатации оно должно отвечать, чтобы не переплачивать за те возможности, которые не будут востребованы.
Очевидно, что система измерений и индикации, построенная на базе применения вычислительных средств, является более привлекательной. Это обусловлено тем, что она более удобна в эксплуатации и позволяет реализовать ряд дополнительных возможностей: накапливать информацию для последующей ее обработки, автоматизировать процесс сбора данных, вести электронный дневник или альманах состояния оборудования и качества связи на линии и т.д. В конечном итоге это должно привести к оптимизации численности обслуживающего персонала и, как следствие этого, к снижению эксплуатационных расходов.
Таким образом, приведенный обзор должен способствовать более квалифицированному и обоснованному выбору радиорелейной продукции, представленной на российском рынке.
Литература:
Основные технические характеристики некоторых цифровых РРС,
представленных на российском рынке
Опубликовано: Журнал "Технологии и средства связи" #1, 2006
Посещений: 38271
Статьи по теме
Автор
| |||
В рубрику "Техническое обозрение" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
