Анализ отечественных и зарубежных систем
В России работы по построению
радиорелейных линий связи (РРЛ) начались в послевоенные годы. В середине 50-х
гг. создается радиорелейная промышленность (группа заводов, СКБ и НИИ) и далее
одним за другим выпускаются несколько поколений радиорелейных станций (РРС):
Р-600, "Рассвет”, "Восход”, "Курс” и др. Суммарная протяженность РРЛ в СССР
превысила 100 тыс.км.
Сейчас в России
производят радиорелейное оборудование, имеющее высокую надежность, малые
габариты, низкое потребление энергии и невысокую стоимостью. В них использована
современная элементная база, учтены потребительские требования по эксплуатации
и обслуживанию, они обеспечиваются современными
системами телеуправления. При
этом отечественные РРС лучше приспособлены к эксплуатации в наших климатических
условиях: от субтропиков до Крайнего Севера.
Одним из замечательных
примеров современной отечественной РРС представляет новое поколение РРС«Радиан»
производства ЗАО «Радиан» (Санкт-Петербург). Они экономичны, просты в
установке, надежны.
Имеется две категории оборудования: высокоскоростные РРС уровня SDH и среднескоростные уровня PDH, но обе эти категории имеют общие свойства:
1)
работают в частотном диапазоне от 4- до 38-ГГц, что дает потребителю
возможность строить радиорелейные системы связи, не опасаясь ограничений,
связанных с электромагнитной совместимостью с уже имеющимися в данной местности
РЭА;
2) используют в составе оборудования
оригинальный и один из самых удачных в России модем с адаптивным эквалайзером,
что позволяет эффективно бороться с многолучевостью и замираниями в РРЛ;
3) поддерживают конфигурацию 1+0, 1+1, 2+0;
4) позволяют
модифицировать производительность РРЛ только заменой нижнего
оборудования;
5) имеют массу наружного блока не более 7,5 кг,
что обеспечивает удобный монтаж на высотных опорах;
6) комплектуются специальными радиорелейными
антеннами с защитными колпаками с хорошими энергетическими характеристиками,
защищенными от ветра и коррозии:
7) имеют единую систему телеобслуживания и
телеуправления (СТОиТУ);
Критерии сравнения и анализа РРС
Для оценки общего технического уровня
и потребительских свойств примем следующие критерии:
- пропускная
способность;
- энергетические
характеристики;
- использование
ресурса частотного диапазона;
- электропитание;
- конструкция;
- надежность.
Используя эти критерии, сравним российские РРС
нового поколения малой и средней емкости до 34 Мбит/с ("Радиус-15М”,
"Радиус-ДС”, "Звезда-11”, "Радиус-18” - АО "Радиус-2”; "Просвет-8”,
"Просвет-13”, "Просвет-18”, "Просвет-40” - ГП МНИРТИ; "Радан-МС”, "Радан-МГ” -
ОАО "Ижевский радиозавод”; "Родник-15” - ГНПП "Исток”; "Исеть-М” - ГП "Вектор”)
с рядом известных в России зарубежных РРС (производства фирм Ericsson, NEC,
Nokia, Alcatel, SAT, ABB, Calofornia Microwaves и Nera).
Пропускная способность
Приведенная в табл. 1 пропускная способность РРС отражает в том числе и наличие
в них встроенных мультиплексоров потоков Е1, которые имеют все зарубежные и
некоторые отечественные РРС ("Просвет”, "Радиус-15М”, "Радиус-ДС”, "Звезда-11”,
"Радан-МГ”). РРС некоторых иностранных фирм (Ericsson, Alcatel и др.)
обеспечивают в режиме Е3 дополнительную информационную емкость Е1 – так
называемую "боковую дорожку” со скоростью передачи 2048 кбит/с. Из
отечественных станций наиболее широкие возможности в части трафика (до 16
потоков Е1) имеют РРС "Радиус-15М”, "Радиус-ДС”, "Радан-МГ”.
Энергетические характеристики
Энергетические характеристики станций определяют дальность связи и
характеризуют ее технический уровень. В настоящее время в качестве обобщенного
энергетического показателя аппаратуры используют коэффициент системы, равный
отношению выходной мощности передатчика к минимально допустимой ("пороговой”)
мощности полезного сигнала на входе приемника при BER = 10-3 (называемой иногда
чувствительностью приемника). Поскольку это отношение зависит от скорости
передачи, для сравнения РРС мы приведем данные только для одной (в каком-то
смысле "средней”) скорости 8448 кбит/с, на которой параметры оговорены для всех
станций.
Подавляющее большинство зарубежных и
отечественных производителей используют в своих станциях относительную фазовую
манипуляцию (как правило, 4-уровневую - QPSK), которая обеспечивает высокую
помехоустойчивость, достаточно компактный спектр и не сложна в реализации.
Фирма Ericsson применяет модифицированную QPSK – C-QPSK, т.е. ту же 4-уровневую
фазовую манипуляцию, но с постоянной огибающей (без АМ компонента). Примерно
так же поступают и некоторые другие фирмы. Это позволило им упростить
требования к линейности приемо-передающего тракта. Отдельные фирмы (например,
California Microwaves) до сих пор продолжают использовать 4-позиционную
частотную телеграфию (4-FSK), которая значительно проще в реализации, но имеет
энергетический проигрыш 3 дБ. Применение для данных скоростей передачи
информации более сложных видов модуляции, таких как 16 QAM, 32 QAM, в России не
оправдано – в нашей стране сантиметровые диапазоны несравненно менее загружены,
чем в Европе или Америке, а достигаемое QAM сжатие спектра ( например, 16 QAM -
в два раза по сравнению с QPSK) приводит к энергетическому проигрышу порядка 6
дБ, что необоснованно уменьшает коэффициент системы. Для высоких скоростей (140
Мбит/с и более) использование многопозиционной QAM необходимо для экономии
ресурса спектра.
Отечественные РРС более ранних разработок
("Радан-МС”, "Радан-МГ”, "Исеть-М”) проигрывают по энергетике не менее 10 дБ,
то новые РРС ("Радиус-ДС”, "Радиус-15М”, "Радиус-18”, "Просвет”) находятся на
уровне передовых зарубежных аналогов.
Использование ресурса частотного диапазона
В России РРС развита пока существенно меньше, чем в зарубежных странах, где уже
идет интенсивное освоение диапазонов до 40 ГГц. Но и у нас становится тесно в
эфире: так в Москве все труднее получить частоты на новые РРЛ в диапазоне 15
ГГц и почти невозможно в более низких диапазонах. Поэтому эффективность
использования частотного диапазона стала одним из важнейших требований к
аппаратуре РРЛ. Для ее повышения: используют современные методы модуляции и
формирования цифрового радиосигнала, которые минимизируют ширину занимаемой
полосы частот при заданном объеме трафика, устанавливают на станциях синтезатор
частоты, обеспечивающий высокую стабильность несущей и минимальный частотный
разнос между соседними стволами, подавляют помехи по побочным и соседним
каналам приема, снижают уровень внеполосных и побочных излучений, применяют
поляризационную развязку между стволами, что позволяет удвоить общее число
стволов в диапазоне.
Еще одна важная тенденция в современных цифровых
РРС малой емкости - возможность оперативной перестройки рабочих волн РРЛ
потребителем. Кроме дополнительной гибкости в использования частотного
диапазона, это резко сокращает номенклатуру составных узлов (особенно фильтров)
и варианты исполнения РРС, что, в свою очередь, создает удобства и потребителю,
и заводу-производителю. Так, РРС "Радиус-ДС” перекрывает диазон 7,9 - 8,4 ГГц,
а РРС "Радиус-15” - диапазон 14,4 - 15,35 ГГц всего двумя частотными
модификациями. Тремя модификациями перекрывает диапазон 17,7 - 19,7 ГГц РРС
"Радиус-18”.
Из-за наличия свободного эфира и стремления
упростить аппаратуру отечественные цифровые РРЛ длительное время
разрабатывались без должного учета требований ЭМС, неэффективно использовали
частотный спектр. Например, в РРС "Радан-МГ” объединение стволов на одну
антенну производится на одной поляризации, а исполнение по частотам - только в
пяти вариантах (10 пар частот с шагом 40 МГц). Поскольку используемый станцией
частотный диапазон 10,7 – 11,7 ГГц имеет ширину 1000 МГц, то его большая часть
остается незадействованной. То же относится в той или иной мере и к РРС
"Родник”, "Исеть-М” и некоторым другим. По этой причине этим станциям все чаще
становится тесно работать вместе в одном пункте.
В то же время новые РРС "Радиус-15М”,
"Радиус-ДС”, "Звезда-11”, серия станций "Просвет” в диапазонах от 8 до 15 ГГц
практически не уступают зарубежным аналогам по эффективности использования
частотного ресурса диапазонов. Они также используют модуляцию QPSK, имеют
встроенный синтезатор частоты, обеспечивают широкую полосу оперативной
перестройки частоты, высокие параметры электромагнитной совместимости,
объединение стволов на одну антенну с взаимоортогональной поляризацией.
Для других частотных диапазонов отечественная
промышленность в ближайшее время освоит производство РРС "Просвет-18” и
"Радиус-18” (диапазон 18 ГГц), а также "Просвет-40” (37 – 38 ГГц). Для
диапазона 40 ГГц уже выпускаются РРС "Перевал-2” и "Эриком-43”. Диапазоны 21,
23, 26 ГГц в настоящее время в России пока не осваиваются.
Электропитание
Для новых зарубежных РРС характерно применение
широкодиапазонных источников вторичного электропитания, обеспечивающих работу
станций при изменении напряжения входной сети постоянного тока в пределах от 20
до 72 В. В этих станциях все чаще используют гальваническую развязку от сети
питания – так называемый "плавающий вход”, при котором аппаратуру можно
подключать к сети постоянного тока как с заземленным "плюсом” (например, сети "
- 60 В”, и " - 48 В”), так и с заземленным минусом ( сеть " +24 В ” и др.).
Энергопотребление зарубежных РСС на один ствол в режиме 4Е1 составляет обычно
40 – 60 Вт (зависит от комплектации – количества дополнительных служебных
каналов и т.п.).
Отечественные РРС (серии "Радан”, "Исеть”,
"Комплекс” и др.) до последнего времени уступали зарубежным станциям по
потреблению электроэнергии в 3 - 4 раза. Кроме того, они не имели
гальванической развязки по питанию и были рассчитаны на конкретную сеть, как
правило, минус 60 В ( + 20%, - 10 
с заземленным "плюсом”. Новые же
отечественные РРС ("Радиус-15М”, "Радиус-ДС” и "Звезда-11Ц”) по параметрам
электропитания встали в один ряд с зарубежными аналогами. Серия станций
"Просвет” пока имеет повышенное энергопотребление (более 120 Вт на один ствол).
Надежность
Новое поколение отечественных
РРС уже имеет вполне приемлемую надежность (MTBF 8 – 10 лет), что позволяет во
многих случаях строить радиолинии без резервирования, аналогично зарубежным
РРС. Это подтверждается действующими РРЛ, использующими станции "Звезда-11” и
"Радиус-15М”.
Новые отечественные РРС малой и средней емкости,
в полной мере учитывающие условия применения и стандарты России, по своим
основным технико-эксплуатационным характеристикам могут составить серьезную
конкуренцию зарубежным аналогам в диапазонах 8, 11, 15, 18 ГГц.
К освоению и серийному выпуску станций
"Радиус-ДС” (8 ГГц), "Радиус-15М” (15 ГГц), серии РРС "Просвет” (диапазоны 8?
40 ГГц) подключены достаточные производственные мощности: опытный завод
Московского НИИ радиосвязи, Ижевский радиозавод, Правдинский завод
радиорелейной аппаратуры, Рязанский приборный завод, а также предприятия
бывшего МЭП, обладающие высокой технологией, такие как НПП "Салют” (Н.
Новгород) - в части СВЧ-электроники, предприятия г. Зеленограда - в части
микроэлектроники. По оценке авторов суммарные возможности этих предприятий по
выпуску РРС составляют не менее 500 комплектов радиорелейного оборудования в
год.