Гигабитные радиорелейные станции диапазона 80 ГГц

Они представляют собой недорогую альтернативу волоконно-оптическим линиям связи, быстро развертываются и не требуют наличия кабельной канализации. Такие решения могут использоваться для широкого круга задач.

Радиорелейные станции (РРС) миллиметрового диапазона представляют собой недорогую альтернативу волоконно-оптическим линиям связи (ВОЛС). Они быстро развертываются и не требуют наличия кабельной канализации. Такие решения могут использоваться для широкого круга задач — например, в качестве беспроводной вставки в ВОЛС для преодоления препятствий, не позволяющих проложить оптический кабель: рек, озер, железнодорожных путей, шоссе, исторических зданий и местности. Они эффективны для построения распределительных сетей (backhaul) для инфраструктур 4G/LTE, быстрого развертывания временных линий связи, резервирования оптических каналов и колец. Такие РРС могут применяться для построения локальных и корпоративных сетей, а также передачи телепрограмм групповым абонентам.

Следует отметить, что Министерство связи в лице Государственной комиссии по радиочастотам (ГКРЧ) с пониманием относится к необходимости развития беспроводных каналов миллиметрового диапазона. 15 июля 2010 года было принято решение ГКРЧ, в соответствии с которым введен уведомительный порядок регистрации РРС диапазонов 71–76/81–86 ГГц и 92–94 ГГц, 94,1–95 ГГц. 20 декабря 2011 года аналогичное решение было принято в отношении диапазона 58,25–63,25 ГГц.

Открытие этих диапазонов представляется вполне обоснованным с учетом того, что создать помехи в этих диапазонах сложно: узкие диаграммы направленности антенн и большое затухание сигнала делают помехи маловероятными.

ОСОБЕННОСТИ ЧАСТОТНЫХ ДИАПАЗОНОВ

В большинстве стран разрешено безлицензионное использование диапазона 58,25–63,25 ГГц. Его особенностью является наличие локального максимума затухания в молекулах кислорода и водяных парах (см. Рисунок 1), что приводит к ограничению реальной дальности передачи в этом диапазоне значением, не превышающим 1 км.

Рисунок 1. Затухание радиоволн миллиметрового диапазона (Millimeter-Wave Radio Transmission: An Application and Technology Primer. 2009 LightPointe White Paper Series).

Диапазон 71–76/81–86 ГГц, называемый е-диапазоном (E-Band), в большинстве стран относится к диапазонам с упрощенным порядком лицензирования. Затухание в молекулах кислорода и водяных парах значительно меньше, чем в диапазоне 60 ГГц, типовое значение дальности находится в пределах от 3 до 7 км при гигабитных скоростях в радиоканале. Для работы в этом диапазоне выпускается достаточно много оборудования.

Диапазон 92–94 ГГц и 94,1–95 ГГц пока недостаточно освоен. Затухание сигнала такое же, как в е-диапазоне. Каких-либо известных преимуществ перед диапазоном 71–76/81–86 ГГц он не имеет.

Таким образом, наиболее интересным с точки зрения практического использования является е-диапазон. Для передачи гигабитных потоков на расстояния, не превышающие 1 км, может также задействоваться диапазон 58,25–63,25 ГГц.

Порядок использования диапазона 71–76/81–86 ГГц определен решением ГКРЧ от 15 июля 2010 года № 10-07-04-1, в котором дословно сказано следующее:

• выделить полосы радиочастот 71–76 ГГц и 81–86 ГГц для разработки, производства и модернизации юридическими и физическими лицами РРС прямой видимости без оформления отдельных решений ГКРЧ для каждого конкретного типа РРС при условии, что основные технические характеристики разрабатываемых, производимых и модернизируемых РРС соответствуют прилагаемым техническим характеристикам;
• выделить полосы радиочастот 71–76 ГГц и 81–86 ГГц для применения на территории Российской Федерации РРС прямой видимости юридическими и физическими лицами без оформления отдельных решений ГКРЧ для каждого конкретного юридического или физического лица.

В данном решении ГКРЧ говорится, что указанные полосы радиочастот для применения РРС прямой видимости могут использоваться при выполнении ряда условий. В частности,? применяемые РРС не должны создавать вредных радиопомех другим РЭС, а также не могут требовать защиты от вредных помех со стороны этих РЭС?. Кроме того, РРС должны соответствовать техническим характеристикам, указанным в приложении к решению (см. Таблица 1).

Таблица 1. Требования к техническим характеристикам РЭС диапазона 71–76/81–86 ГГц.

СИСТЕМЫ

Большинство предъявляемых решением ГКРЧ требований не являются жесткими, им удовлетворяют практически все РРС е-диапазона. Однако требования к спектральной эффективности, по сути, закрывают дорогу на российский рынок РРС с двоичными видами модуляции, в частности BPSK (см. Таблицу 2). На практике это означает, что в России могут использоваться РРС с модуляцией QPSK, 16QAM и 64QAM.

Таблица 2. РРС e-диапазона, которые не могут использоваться в России из-за недостаточной спектральной эффективности.

При использовании модуляции QPSK, при той же скорости передачи, требуется вдвое более узкая полоса частот по сравнению с BPSK, что повышает чувствительность на 3 дБ. С учетом того, что при BPSK сигналы противоположны, а при QPSK ортогональны, та же вероятность ошибки при QPSK обеспечивается при вдвое большем отношении сигнал/шум, что компенсирует увеличение чувствительности. Таким образом, использование QPSK вместо BPSK не приводит к потерям, но позволяет вдвое повысить спектральную эффективность за счет сужения полосы в два раза.

Полностью удовлетворяют требованиям ГКРЧ следующие РРС:

• FlexPort 80 (производства BridgeWave);
• UltraLink F80 (Intracom-Telecom);
• E-Link 1000Q (E-Band Communications);
• Mini-Link PT 6010 (Ericsson);
• ALFOplus80 (SIAE Microelettronica);
• EtherHaul-1200 (Siklu);
• РРС-1000 (ДОК).

Ряд производителей выпускают решения с резервированием. Например, BridgeWave предлагает решение FlexPort 80-3000, которое представляет собой систему с конфигурацией 1+1 или 2+0, построенную на базе продукта FlexPort 80. Аналогичный вариант (E-Link 2500) имеется у компании E-Band. Напомним, что схема 1+1 предполагает, что к одной антенне через СВЧ-разветвитель крепятся два внешних блока (ODU) — один рабочий, второй резервный. В системах 2+0 два блока ODU крепятся к одной антенне и работают параллельно, но с разной поляризацией, за счет чего передаваемые ими потоки можно различить на приемной стороне. Скорость передачи, естественно, удваивается, но требуется антенна с двойной поляризацией.

Для полноты картины следует упомянуть РРС, являющиеся аналогами вышеперечисленных систем, но выпускаемые под другими торговыми марками:

• GE80 &AR80 (AIRLINX Communications, США) — аналоги GE80 &AR80 производства BridgeWave;
• E-Link 1000Q (Aviat Networks, США) — аналог E-Link 1000Q производства E-Band;
• FibeAir 70F (Ceragon, Израиль) — аналог UltraLink F80 производства Intracom-Telecom, а FibeAir 70T — аналог EtherHaul-1200 производства Siklu;
• UltraLink Т70 (Intracom-Telecom) — аналог EtherHaul-1200 производства Siklu;
• РРС-1000 (Elva-1, Латвия) — аналог РРС-1000 производства ДОК, Россия;
• ePASOLINK (NEC, Япония) — аналог FlexPort 80 производства BridgeWave;
• Multilink-E-Band (Натекс, Россия) — аналог E-Link 1000Q производства E-Band.

Таким образом, на территории Российской Федерации могут быть использованы по крайней мере семь типов РРС е-диапазона, основные технические характеристики которых представлены в Таблице 3. Возможно, к ним вскоре добавится и РРС производства Huawei, анонсированная в конце 2011 года, однако о ее характеристиках пока ничего неизвестно.

Таблица 3. Технические характеристики РРС е-диапазона, полностью удовлетворяющих требованиям решения ГКРЧ от 15 июля 2010 года № 10-07-04-1.

Кроме этого, имеется еще семь аналогов оригинальных систем, выпускаемых под другими торговыми марками, которые удовлетворяют требованиям к спектральной эффективности.

Все РРС е-диапазона выпускаются в двух вариантах: с антеннами 30 и 60 см. Компания? ДОК? предлагает также модификации с антеннами 45 и 90 см. Все РРС, за исключением EtherHaul-1200 производства Siklu, работают в режиме FDD и обеспечивают двустороннюю передачу гигабитного потока Ethernet.

При невысоких требованиях к пропускной способности можно выбрать РРС EtherHaul-1200 производства Siklu. Наилучшими энергетическими показателями обладает РРС Е-link-1000Q компании E-Band (системное усиление 192 дБ), она же работает в самом широком температурном диапазоне от -45 до +55°C. Большее системное усиление, 195 дБ, заявлено только у РРС-1000 производства ДОК, но при этом используются антенны 90, а не 60 см. При выборе следует также учитывать отлаженность технологии и объем необходимых ручных операций при настройке оборудования. По этим критериям, согласно отзывам специалистов, также лидирует E-Band.

Юрий Писарев — технический эксперт компании «Датател», к. т. н. C ним можно связаться по адресу: Yuri.Pisarev@datatel.ru.