В рубрику "Решения операторского класса" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Изучение распространения ультракоротких (метровых) радиоволн в нашей стране началось в 1926 г., а первые линии связи на метровых волнах появились в 1932– 1934 гг. Сильным толчком к развитию этого направления стало освоение Дальнего Востока и Сибири, которое потребовало резкого увеличения протяженности ретрансляционных участков радиорелейных линий (РРЛ) для обеспечения связью труднодоступных и отдаленных районов страны.
С тех пор радиорелейные системы прямой видимости (относятся к классу беспроводных систем "точка-точка") используются для быстрого развертывания каналов связи на участках, где использование наземных линий связи, таких как ВОЛС, невозможно или экономически нецелесообразно.
За этот долгий период было создано и внедрено несколько поколений радиорелейных систем, имеющих различный функционал, а также энергетические и механические параметры. Необходимость в разработке каждого нового поколения решений была вызвана растущими требованиями телекоммуникационного рынка и направлена на сокращение оператором или сервис-провайдером своих капитальных и операционных затрат, одновременно с этим добавляя новые функциональные возможности в сеть.
С каждым этапом развития системы становились более компактными, потребляли меньшее количество энергии и приобретали более широкий набор функций.
Звездный час для производителей систем радиорелейной связи во всем мире наступил в середине 90-х гг. прошлого века, когда начали развиваться и интенсивно внедряться системы мобильной связи. Компактность, экономичность и скорость развертывания стали ключевыми атрибутами успеха радиорелейных систем в сетях операторов мобильной связи. В телекоммуникационной индустрии бытует мнение, что своим успехом мобильная связь во многом обязана именно радиорелейным системам.
Основным параметром, характеризующим качество работы радиорелейной системы, является общее системное усиление. Оно определяется как разность между мощностью передачи и чувствительностью приема. Системы с большим усилением дают возможность использовать более компактные антенные системы. Это приводит как к уменьшению стоимости решения, так и к уменьшению требований к антенно-мачтовым сооружениям в терминах устойчивости к ветровым нагрузкам.
Для достижения лучшего системного усиления используются радиочастотные модули повышенной мощности. Однако их мощность всегда ограничена максимальным пороговым значением, определяемым исходя из санитарно-защитных норм и вопросов интерференции. Для увеличения системного усиления при модуляциях высокого порядка используются алгоритмы предварительного искажения, что дает возможность существенно увеличивать мощность для модуляций высокого порядка при одинаковой пиковой мощности.
Самым же лучшим способом увеличения системного усиления является применение современных алгоритмов помехоустойчивого кодирования. Их использование дает существенно лучшие результаты и позволяет достичь наивысшего системного усиления для заданного типа модуляции.
Радиорелейные системы предназначены для организации высокоскоростных беспроводных транспортных каналов, которые используются для передачи трафика различного типа и приложений. Наиболее часто эти технологии используются для сети операторов фиксированной связи и интернет-провайдеров, а также для организации беспроводного транспорта в сетях операторов мобильной связи.
В сетях операторов мобильной связи радиорелейные системы получили широкое распространение за счет своей компактности, высокой скорости развертывания и относительно невысокой стоимости. Здесь в зависимости от дальности связи используются диапазоны частот от 4 до 38 ГГц и выше. В последние годы возрастает популярность решений в диапазонах частот 60 и 80 ГГц.
Также радиорелейные системы часто применяются в целях обеспечения работы производственных приложений и расширения покрытия локальных вычислительных сетей.
В течение последних нескольких лет рынок мобильной связи достиг своего насыщения, что негативно отразилось на рынке радиорелейных систем. Однако новый импульс развитию этого направления дало внедрение технологий мобильной связи третьего и четвертого поколения. Новые более жесткие требования, предъявляемые прежде всего к пропускной способности беспроводных систем, а также повсеместная миграция транспортной архитектуры в Ethernet заставили производителей начать разработку принципиально новых радиорелейных систем. Это последнее направление неформально получило название IP-радиорелейных систем. Российские компании тоже не остались в стороне от этих процессов и предлагают сегодня современные радиорелейные системы, разработанные с учетом последних требований телекоммуникационного рынка.
Несмотря на то что общая тенденция развития радиорелейных систем – это миграция в Ethernet-транспорт, потребность передачи TDM-трафика остается все еще высокой, поэтому наиболее распространенными являются гибридные IP + TDM-системы. Другой важной тенденцией является развитие решений для передачи цифрового телевизионного сигнала формата DVB-T. Определенные технологические сложности требуют разработки специализированных решений даже для радиорелейных систем.
В последнее время технологии радиорелейной связи приобретают популярность с точки зрения организации транспорта для систем телевизионного вещания. Решения последнего поколения позволяют осуществлять прозрачную передачу цифровых телевизионных сигналов DVB-ASI/MPEG, что дает возможность обеспечить качественную и стабильную работу DVB-T-сетей в одночастотном режиме. Возможно, такое оборудование будет востребовано в рамках федеральной целевой программы по переходу России на цифровое ТВ.
Для реализации широкого спектра задач производители реализуют в радиорелейных решениях возможность обработки сразу нескольких типов трафика. Это позволяет сделать систему более гибкой, избежать применения дополнительного оборудования мультиплексирования, коммутации и маршрутизации. Наличие любого дополнительного оборудования ведет к снижению общей надежности сети, поэтому обработка трафика внутри РРЛ автоматически приводит к повышению общей надежности функционирования.
Как уже было упомянуто, новые требования к архитектуре транспортных сетей, предъявляемые операторами мобильной и фиксированной связи, привели к началу разработки и внедрения принципиально нового класса радиорелейных систем. Что же такого нового хотели бы получить операторы от ставших уже традиционными и де-факто стандартизированных радиорелейных систем различных производителей?
Во-первых, это большая полоса пропускания. Поскольку частотный ресурс, выделяемый для функционирования радиорелейных систем, ограничен, является дорогостоящим и дефицитным, оператор или сервис-провайдер хочет максимально эффективно его использовать, то есть получить в выделенной ему полосе частот максимальную скорость передачи. Это требование приводит к использованию в радиорелейных системах схем модуляции высокого порядка, что, в свою очередь, ведет к существенному снижению общего бюджета радиоканала (на 3 дБ при переходе на следующий порядок модуляции). Самый простой способ компенсации этого снижения – увеличение мощности передающего устройства. Однако предельный уровень мощности ограничивается существующими нормами на электромагнитную совместимость и санитарно-защитные зоны. Чтобы не увеличивать пиковую мощность передачи и одновременно с этим поднять системное усиление для модуляций высокого порядка, в современных РРЛ применяется технология предварительных искажений. Это дает возможность модуляциям высокого порядка увеличить мощность излучения на 2 дБ. Более эффективным способом увеличения системного усиления является использование новейших алгоритмов помехоустойчивого кодирования, позволяющих уменьшить пороговую чувствительность радиорелейной системы. Разработанная для систем спутниковой связи и вещания схема кодирования LDPC + BCH позволяет улучшить пороговую чувствительность на 3,5–4 дБ по сравнению с классическими схемами FEC. В настоящее время наблюдается постепенный переход на эту схему помехоустойчивого кодирования в радиорелейных системах нового поколения.
Во-вторых, общая конвергенция транспортной архитектуры в Ethernet приводит к тому, что операторы и сервис-провайдеры в первую очередь требуют наличия в оборудовании именно Ethernet-интерфейса, а вместе с этим расширенной обработки Ethernet-фреймов, коммутацию 2-го уровня, механизмы QoS и SLA. Однако, поскольку резкий переход на Ethernet-инфраструктуру в сети оператора может привести к чрезмерно высоким капитальным затратам, то оператор, как правило, планирует такую миграцию постепенно, заменяя существующее TDM-оборудование на Ethernet. Это приводит к тому, что оборудование также должно поддерживать прозрачную передачу TDM-сервисов и должно иметь возможность вывода интерфейсов E1, E3, STM-1. Суммируя приведенное выше, радиорелейное оборудование должно ориентироваться на передачу Ethernet, но иметь возможность осуществлять прозрачную передачу TDM-сервисов для бесшовной миграции.
В-третьих, поскольку Ethernet-среда является очень динамичной, существует потенциальная возможность адаптивного изменения скорости передачи. В классических радиорелейных системах бюджет канала рассчитывается из требуемой надежности передачи и скорости в радиоканале для наихудшего случая распространения. При этом расчетный запас на замирание не используется при нормальных условиях распространения. Идея использования этого запаса легла в основу технологии адаптивной модуляции и кодирования. То есть система имеет возможность в зависимости от условий распространения без обрывов переходить на более помехозащищенные типы модуляции и скорости кодирования, уменьшая при этом емкость в радиоканале. При этом полного разрыва связи не происходит, трафик, имеющий наивысший приоритет, продолжает передаваться, отбрасывается только трафик с низким приоритетом. При возвращении в нормальные условия распространения система автоматически восстанавливает исходную скорость передачи. Адаптивная модуляция и кодирование дают возможность, с одной стороны, максимально использовать ограниченный частотный ресурс, с другой – максимально защитить от перерывов связи трафик наивысшего приоритета. Использование адаптивной модуляции и кодирования стало неотъемлемой частью радиорелейных систем нового поколения.
В-четвертых, развитие сетей мобильной связи четвертого поколения (LTE) накладывает дополнительные требования на Ethernet-сети, которые автоматически транслируются и на радиорелейные системы. Эти требования в основном связаны с поддержкой SyncEthernet и IEEE 1588v2. От радиорелейных систем требуется прозрачная передача пакетов управления IEEE 1588v2 и стабильность Ethernet-интерфейса, достаточная для поддержки SyncEthernet. Эти требования (особенно SyncEthernet) несколько усложняют дизайн устройств, поскольку требуют наличия внутреннего опорного генератора Stratum 2, а также входов и выходов синхронизации. Несмотря на эти усложнения, в современных радиорелейных системах наблюдается тенденция к миграции в SyncEthernet и IEEE 1588v2.
В последние годы наблюдается еще и тенденция развития миллиметрового диапазона длин волн. Миллиметровые диапазоны частот являются существенно более широкополосными, что дает возможность передавать через радиорелейные системы гораздо большие объемы данных, вплоть до 1 Гбит/с. Однако вследствие природных ограничений такие системы могут обеспечивать надежную связь на коротких расстояниях – не более нескольких километров.
Опубликовано: Журнал "Технологии и средства связи" #3, 2011
Посещений: 5940
Статьи по теме
Автор
| |||
В рубрику "Решения операторского класса" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
