Системы связи и радиорелейные линии. Надежность радиорелейной связи. Магистральные радиорелейные линии связи

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 .

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).

Радиорелейные линии (РРЛ) представляют собой цепочку приемо-передающих радиостанций (оконечных, промежуточных, узловых), которые осуществляют последовательную многократную ретрансляцию (прием, преобразование, усиление и передачу) передаваемых сигналов.

В зависимости от используемого вида распространения радиоволн РРЛ можно разделить на две группы: прямой видимости и тропосферные .

РРЛ прямой видимости являются одним из основных назем-ных средств передачи сигналов телефонной связи , программ звукового и ТВ вещания, цифровых данных и других сообщений на большие расстояния. Ширина полосы частот сигналов многоканальной телефонии и ТВ составляет несколько десятков мегагерц, поэтому для их передачи практически могут быть использованы диапазоны только дециметровых и сантиметровых волн, общая ширина спектра которых составляет 30 ГРц.

Кроме того, в этих диапазонах почти полностью отсутствуют атмосферные и промышленные помехи. Расстояние между соседними станциями (протяженность пролета) R зависит от рельефа местности и высоты подъема антенн. Обычно его выбирают близким или равным расстоянию прямой видимости R o . Для сферической поверхности Земли с учетом атмосферной рефракции

где h 1 и h 2 - высоты подвеса соответственно передающей и приемной антенн (в метрах). В реальных условиях, в случае мало пересеченной местности 40 - 70 км при высоте антенных мачт 60-100м.

Рис. 11.1. Условное изображение РРЛ.

Комплекс приемопередающей аппаратуры РРЛ для передачи информации на одной несущей частоте (или на двух несущих частотах при организации дуплексных связей) образует широкополосный канал, называемый стволом (радиостволом). Оборудование, предназначенное для передачи телефонных сообщений и включающее в себя кроме радиоствола модемы и аппаратуру объединения и разъединения каналов, называют телефонным стволом.

Соответствующий комплекс аппаратуры для передачи полных ТВ сигналов (вместе с сигналами звукового сопровождения, а часто и звукового вещания) называют ТВ стволом. Большинство современных РРЛ являются многоствольными. При этом, кроме рабочих стволов, могут быть один или два резервных ствола, а иногда и отдельный ствол служебной связи. С увеличением числа стволов возрастает соответственно и объем оборудования (число передатчиков и приемников) на станциях РРЛ.

Часть РРЛ (один из возможных вариантов) условно изображена на рис. 11.1, где непосредственно отмечены радиорелейные станции трех типов: оконечная (ОРС), промежуточная (ПРС) и узловая (УРС).

На ОРС производится преобразование сообщений, поступающих по соединительным линиям от междугородных телефонных станций (МТС), междугородных ТВ аппаратных (МТА) и междугородных вещательных аппаратных (МВА), в сигналы, передаваемые по РРЛ, а также обратное преобразование. На ОРС начинается и заканчивается линейный тракт передачи сигналов.

С помощью УРС разветвляются и объединяются потоки информации, передаваемые по разным РРЛ, на пересечении которых и располагается УРС. К УРС относят также станции РРЛ, на которых осуществляется ввод и вывод телефонных, ТВ и других сигналов, посредством которых расположенный вблизи от УРС населенный пункт связывается с другими пунктами данной линии.

Рис. 11.2. Структурная схема одноствольного ретранслятора РРЛ.

1 , 10 - антенны; 2,6 - фидерные тракты; 3,7 - приемо-передатчики; 4,9 - приемники;
5,8 - передатчики.

На ОРС или УРС всегда имеется технический персонал, который обслуживает не только эти станции, но и осуществляет контроль и управление с помощью специальной системы телеобслуживания ближайшими ПРС. Участок РРЛ (300-500 км) между соседними обслуживаемыми станциями делится примерно пополам так, что одна часть ПРС входит в зону телеобслуживания одной УРС (ОРС), а другая часть ПРС обслуживается другой УРС (ОРС).

ПРС выполняют функции активных ретрансляторов без выделения передаваемых сигналов электросвязи и введения новых и, как правило, работают без постоянного обслуживающего персонала. Структурная схема ретранслятора ПРС приведена на рис. 11.2. При активной ретрансляции сигналов на ПРС используют две антенны, расположенные на одной и той же мачте. В этих условиях трудно предотвратить попадание части мощности усиленного сигнала, излучаемого передающей антенной, на вход приемной антенны. Если не принять специальных мер, то указанная связь выхода и входа усилителя ретранслятора может привести к его само-возбуждению, при котором он перестает выполнять свои функции.

Рис. 11.3. Схемы распределения частот в РРЛ.

Эффективным способом устранения опасности самовозбуждения является разнесение по частоте сигналов на входе и выходе ретранслятора. При этом на ретрансляторе приходится устанавливать приемники и передатчики, работающие на разных частотах. Если на РРЛ предусматривается одновременная связь в прямом и обратном направлениях, то число приемников и передатчиков удваивается, и такой ствол называется дуплексным (см. рис. 11.2). В этом случае каждая антенна на станциях используется как для передачи, так и для приема высокочастотных сигналов на каждом направлении связи.

Одновременная работа нескольких радиосредств на станциях и на РРЛ в целом возможна лишь при устранении взаимовлияния между ними. С этой целью создаются частотные планы, т.е. планы распределения частот передачи, приема и гетеродинов на РРЛ.

Исследования показали, что в предельном случае для двусторонней связи по РРЛ (дуплексный режим) можно использовать лишь две рабочие частоты ƒ 1 и ƒ 2 . Пример РРЛ с таким двухчастотным планом условно изображен на рис. 11.3, а. Чем меньше на линии используется рабочих частот, тем сложнее устранить взаимовлияние сигналов, совпадающих по частоте, но предназначенных разным приемникам. Во избежание подобных ситуаций на РРЛ стараются использовать антенны с узкой диаграммой направленности, с возможно меньшим уровнем боковых и задних лепестков; применяют для разных направлений связи волны с различным типом поляризации; располагают отдельные станции так, чтобы трасса представляла собой некоторую ломаную линию.

Применение указанных мер не вызывает сложностей, если связь осуществляется в диапазоне сантиметровых волн. Реальные антенные устройства, работающие на менее высоких частотах, обладают меньшим направленным действием. Поэтому на РРЛ дециметрового диапазона приходится разносить частоты приема на каждой станции. В этом случае для прямого и обратного направлений связи выбирают различные пары частот ƒ 1 , ƒ 2 и ƒ 3 , ƒ 4 (четырехчастотный план) (см. рис. 11.3, б), и необходимая для системы связи полоса частот возрастет вдвое. Четырехчастотный план не требует указанных выше мер защиты, однако он неэкономичен с точки зрения использования полосы частот. Число радиостволов, которое может быть образовано в выделенном диапазоне частот, при четырехчастотном плане вдвое меньше, чем при двухчастотном.

Для радиорелейной связи в основном используются сантиметровые волны, поэтому двухчастотный план получил наибольшее распространение.

Радиорелейная связь (от радио и французского relais – промежуточная станция), радиосвязь, осуществляемая при помощи цепочки приемо-передающих радиостанций, как правило, отстоящих друг от друга на расстоянии прямой видимости их антенн. Таким образом, радиорелейная связь – это особый вид радиосвязи на ультракоротких волнах с многократной ретрансляцией сигнала .

Радиорелейная связь первоначально применялась для организации многоканальных линий телефонной и телевизионной связи, в которых сообщения передавались с помощью аналогового электрического сигнала. Одна из первых таких линий протяженностью 200 км с 5 телефонными каналами появилась в США в 1935 году. Она соединяла Нью-Йорк и Филадельфию.
В 1932–1934 г.г. в СССР была разработана приёмопередающая аппаратура, работающая на метровых волнах, и созданы опытные линии связи Москва–Кашира и Москва–Ногинск. Первое отечественное оборудование «Краб», используемое на линии радиорелейной связи через Каспийское море, между Красноводском и Баку (1953–1954 гг.), работало в метровом диапазоне.

В те годы для радиорелейных линий считалось наиболее целесообразным применение импульсной модуляции, техника которой была хорошо освоена в радиолокации, одновременно с временным уплотнением. Казалось, что при тогдашнем уровне развития технологий это сулит большие преимущества. Но цикл теоретических исследований и экспериментальных проработок, проведенных в Научно-исследовательском институте радио, подтвердил складывающееся в то время у специалистов в области радиорелейной связи мнение, что сочетание частотной модуляции с частотным уплотнением позволит создать линии, не уступающие даже наиболее совершенным коаксиальным кабельным системам. Надо подчеркнуть, что сказанное относится к концу 1940-х – началу 1950-х годов. А поскольку, как известно, развитие общества и науки идет по спирали, то сегодня современные новейшие технологии позволили вернуться к цифровым методам передачи на более высоком уровне – передача данных, цифровая телефония и телевидение.

В середине 50–х годов прошлого века в России было разработано семейство радиорелейной аппаратуры «Стрела» , работавшей в диапазоне 1600-2000 МГц: «Стрела П» – для пригородных линий, обеспечивающих передачу 12 телефонных каналов; «Стрела Т» – для передачи одной телевизионной программы на расстояние 300–400 км и «Стрела М» – для магистральных линий емкостью 24 канала и протяжённостью до 2500 км. На аппаратуре «Стрела» был построен ряд первых отечественных радиорелейных линий (РРЛ). Вот некоторые из них: Москва – Рязань, Москва – Ярославль – Нерехта – Кострома –Иваново, Фрунзе – Джалал Абад, Москва – Воронеж, Москва – Калуга, Москва – Тула.

Следующая разработка для РРЛ – аппаратура Р-60/120. Она позволяла создавать 3–6-ствольные магистральные линии длиной до 2500 км для передачи 60–120 телефонных каналов и на дальности до 1000 км для передачи телевизионных программ с выполнением рекомендаций МККТ и МККР по качественным показателям. Радиорелейные линии на базе аппаратуры Р–60/120 были построены в различных районах СССР. Одной из первых и, пожалуй, самой протяженной была линия Москва – Ростов-на-Дону. Оборудование типа Р-60/120, работавшее в диапазоне 2 ГГц, было предназначено для внутризоновых РРЛ.

Чтобы передавать телевизионные сигналы на большие расстояния, а также сигналы телефонных каналов, нужно было создать радиорелейное оборудование магистральных РРЛ.

Магистральным РРЛ были выделены соответствующие полосы частот в диапазонах 4 и 6 ГГц. В таких диапазонах, при одинаковых габаритных размерах антенн и прочих равных условиях, излучаемая в эфир мощность увеличивается в 2,5–3 раза за счёт большого коэффициента усиления антенны. Это было весьма существенно для достижения необходимых качественных показателей передаваемых сигналов телевидения и многоканальной телефонии. Первой отечественной радиорелейной системой магистральной радиорелейной связи была система Р-600 , работающая в диапазоне 4 ГГц. Первая магистральная радиорелейная линия Ленинград–Таллин, оборудованная аппаратурой Р-600, была построена в 1958 г., после этого началось их серийное производство.

Система и аппаратура Р-600 послужили основой дальнейшего совершенствования радиорелейного оборудования для магистральных РРЛ. В период 1960-1970 г.г. были разработаны, произведены и внедрены в эксплуатацию новые виды оборудования семейства Р-600: Р-600М, Р-6002М, Р-600-2МВ и «Рассвет», также работающие в диапазоне 4 ГГц. В телевизионном стволе обеспечивалась передача видеосигнала и сигнала звукового сопровождения. Основные технические показатели этих систем приведены в табл. 6.1.

Таблица 6.1

Параметр				«Рассвет»
Диапазон частот, ГГц
Поучастковая система резервирования
Мощность передатчика, Вт
Коэффициент шума приёмника, дБ
Емкость ТФ ствола, каналов ТЧ

Важнейшей разработкой, проводившейся в СССР в середине 60-х годов, было создание магистральной радиорелейной системы большой ёмкости «Восход». Она предназначалась, в первую очередь, для РРЛ Москва – Дальний Восток. Разработка системы связи, радиоаппаратуры, источников гарантированного электропитания, системы резервирования и методов контроля качества работы аппаратуры проводилась с учётом обеспечения высокой надёжности линии. Расчётный коэффициент исправного действия линии протяжённостью 12 500 км составлял 0,995, а потеря достоверности при передаче бинарной информации без кодовой защиты – не более . Сверхвысокочастотная (СВЧ) приёмопередающая аппаратура «Восход» работала в полосе частот 3400-3900 МГц. Все активные элементы аппаратуры «Восход» были выполнены на полупроводниковых приборах, исключение составляли СВЧ выходные ступени передатчиков и гетеродинных трактов, где использовались лампы бегущей волны (ЛБВ).

Для обеспечения высокой надежности в системе «Восход» было предусмотрено применение разнесенного по высоте приёма с быстродействующей системой автоматического выбора и параллельная работа передатчиков. Система разнесенного приёма, весьма эффективно решая задачу борьбы с замиранием сигналов на интервалах РРЛ, одновременно позволяла автоматически резервировать приёмники станции. Параллельная работа передатчиков обеспечивала их автоматическое резервирование и удвоение выходной мощности передатчиков, которая в аппаратуре «Восход» составляла 10 Вт. Вся система автоматического резервирования приёмопередающего оборудования замыкалась в пределах каждой станции, поэтому в «Восходе» не было необходимости передавать по служебным каналам какие-либо сигналы для управления работой системы резервирования (как это имеет место в радиорелейных системах с поучастковой системой резервирования стволов). Таким образом, особенностью системы «Восход» являлось отсутствие специального резервного ствола, что позволяло сделать все радиостволы рабочими и, следовательно, лучше использовать отведенную для системы полосу радиочастот.

В системе «Восход» было предусмотрено 8 широкополосных рабочих стволов, из которых 4 предназначались для работы на основном магистральном направлении и 4 – на ответвлениях или пересекающих магистралях. Все стволы универсальны, одинаково пригодны как для передачи сигналов многоканальной телефонии, так и для передачи сигналов телевизионных программ.

Телефонный ствол системы обеспечивал передачу сигналов 1920 каналов ТЧ в случае, когда аппаратура промежуточных станций размещалась в кабинах наверху башни (т. е. при коротких волноводах), а аппаратура узловых и оконечных станций – в наземных помещениях. Пропускная способность телефонного ствола при размещении аппаратуры в наземных помещениях на всех станциях составляла 1020 каналов ТЧ. В нижней части группового спектра телефонного ствола обеспечивалась передача сигналов служебной связи и дистанционного обслуживания (телеобслуживания). Система телеобслуживания позволяла иметь до 16 автоматизированных промежуточных станций между соседними узловыми станциями.

Телевизионный ствол системы давал возможность передавать видеосигнал и четыре канала тональных (звуковых) частот, организованных на поднесущих частотах и расположенных выше спектра видеосигнала. Эти тональные звуковые каналы использовались как для передач сигналов звукового сопровождения телевидения, так и радиовещания.

Следующим важным этапом в развитии техники радиорелейной связи стала разработка в 1970 году комплекса унифицированных радиорелейных систем связи «КУРС». Комплекс охватывал четыре системы связи, работающие в диапазонах 2, 4, 6 и 8 ГГц. Аппаратура в диапазонах 4 и 6 ГГц предназначалась для магистральных радиорелейных линий (РРЛ), а в диапазонах 2 и 8 ГГц – для зоновых РРЛ.

В приёмопередающей аппаратуре различных диапазонов частот широко использовались унифицированные узлы и блоки (УПЧ, умножители частоты и т. п.). Все они были выполнены на наиболее совершенных для того времени полупроводниковых приборах и других комплектующих изделиях отечественного производства.

Аппаратура КУРС-4 и КУРС-6 отличалась от предыдущих разработок и своей компактностью. Например, в системе КУРС-4 в одной стойке шириной 600 мм размещалось 4 приёмника или 4 передатчика. В табл. 6.2 приведены основные технические характеристики магистральных систем КУРС–4 и КУРС–6.

Таблица 6.2

Тип аппаратуры	Полоса частот, ГГц	Число стволов	Вид информа-ции	Число каналов ТЧ	Мощ-ность Пд, Вт	Шум-фак-тор Пм, дБ	Мощ-ность, потреб-ляемая, Вт
		3 + 1 или 7 + 1
		3 + 1 или 7 + 1

К середине 70-х годов в стране была построена уникальная радиорелейная линия, протяженность которой составляла около 10 тыс. км, емкостью каждого ствола, равной 14 400 каналов тональной частоты. В эти годы суммарная протяженность радиорелейных линий в СССР превысила 100 тыс. км.

Последней разработкой в СССР для магистральной радиорелейной связи было создание нового поколения оборудования «Радуга». В его состав вошли: приёмопередающее оборудование, работающее в диапазоне 4 ГГц – «Радуга- 4»; приёмопередающее оборудование, работающее в диапазоне 6 ГГц – «Радуга- 6»; оборудование резервирования «Радуга».

Для «Радуги» было разработано новое поколение унифицированного оборудования «Рапира-М», включающего: оконечную аппаратуру телефонных и телевизионных стволов; ЧМ-модемы; аппаратуру служебной связи и телеобслуживания.

Магистральная радиорелейная система «Радуга-Рапира-М» позволяла создавать магистральные РРЛ в двух диапазонах частот: 4 ГГц (в полосе частот 3400–3900 МГц) и 6 ГГц (в полосе частот 5670–6170 МГц).

В каждом диапазоне возможна организация до семи рабочих стволов и одного резервного ствола. По каждому из рабочих стволов обеспечивалась:
в режиме передачи многоканальной (аналоговой) телефонии – передача сигналов 1920 каналов ТЧ и при необходимости дополнительно – 48 каналов ТЧ в спектре 60–252 кГц, а также передача в одном из телефонных стволов сигналов служебной связи в спектре 0,3–52 кГц, которые необходимы для нормальной работы РРЛ;

В режиме передачи телевидения – передача видеосигнала и сигналов 4 каналов звукового сопровождения и вещания.

Технические параметры оборудования системы «Радуга-Рапира-М» обеспечивали высокие качественные показатели и надежность работы каналов и трактов РРЛ, оснащенных этим оборудованием.

Таким образом, в России со времен СССР существует широко развитая сеть аналоговых магистральных и внутризоновых радиорелейных линий, что делает экономически целесообразным использование существующих радиорелейных станций для организации цифровых трактов. В настоящее время процесс модернизации аналоговых радиорелейных линий в цифровые называют цифровизацией.

К числу радиорелейных станций (РРС) цифровизация которых возможна, относятся: «Восход-М», «Курс-4», «Курс-6», «Курс-4М», «ГТТ-70/4000», «ГТТ-70/8000», «Ракита-8», «Радуга-4», «Радуга-6», «Радуга-АЦ», «Комплекс» и др. При цифровизации указанных РРС используется оборудование, обычно подключаемое по промежуточной частоте 70 МГц. Кроме того, возможен вариант дополнительной передачи цифрового сигнала Е1 (2048 кбит/с) без нарушения работы аналоговой РРЛ.

В конце прошлого века были разработаны различные варианты цифровых модемов на скорости от 2 до 34 Мбит/с. В результате, было создано семейство цифровых модемов для аналоговых РРЛ на скоростях: 2,048 Мбит/с, 8,448 Мбит/с, 17 Мбит/с и 34,368 Мбит/с.

Для организации передачи различной цифровой информации со скоростями

8,448 Мбит/с, 17 Мбит/с или 34,368 Мбит/с использовались свободные от аналоговой информации стволы. Модемы на эти скорости могут комплектоваться мультиплексной аппаратурой и, таким образом, обеспечивать передачу соответственно 4, 8 или 16 цифровых потоков по 2,048 Мбит/с, что хорошо согласуется с принципами построения синхронной цифровой иерархии (SDH).

Во всех типах цифровых модемов обеспечивался контроль входного и выходного сигналов, обнаружение и генерация сигналов индикации аварийного состояния (СИАС) и контроль коэффициента ошибок без перерыва и с перерывом связи. Было организовано производство всех названных цифровых модемов, и они нашли свое применение на действующей сети РРЛ.

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.