Критерии качества связи цифровых радиорелейных линий связи



Немалая часть находящейся в эксплуатации магистральной и внутризоновой радиорелейной аппаратуры связи предназначена для передачи аналоговых сигналов телефонии или телевидения. Техническое состояние этого оборудования позволяет продолжать его использование, однако оно перестает соответствовать современным требованиям. Изменения, вызванные возрастающим количеством цифровых стыков традиционного оконечного оборудования (цифровые АТС, цифровое телевидение), необходимостью передачи данных (информационный обмен между компьютерными сетями, организация Интернета и т. д.) требует эффективных решений для передачи цифрового трафика по радиорелейным линиям [1, c.12].

Пути решения этой насущной задачи очевидны:

 установка нового цифрового радиорелейного оборудования;

 поэтапная модернизация существующих аналоговых радиорелейных линий для передачи цифровой информации, называемая цифровизацией.

Радиорелейные линии — это эффективное средство передачи огромных массивов информации на расстояния в тысячи километров, успешно с другими средствами связи, в том числе кабельными и спутниковыми, удачно дополняя их.

Сегодня РРЛ стали важной составной частью цифровых сетей электросвязи ведомственных, корпоративных, региональных, национальных и народных, поскольку имеют ряд важных достоинств, в том числе:

 возможность быстрой установки оборудования при небольших капитальных затратах (малые габариты и масса радиорелейных систем (РРС) позволяют размещать их, используя уже имеющиеся помещения, опоры и всю инфраструктуру сооружений);

 экономически выгодная, а иногда и единственная, возможность организации многоканальной связи на участках местности со сложным рельефом (лес, горы, болота и др.);

 возможность применения для аварийного восстановления связи в случае бедствий, при спасательных операциях и др. эффективность развертывания разветвленных цифровых сетей в больших городах и индустриальных зонах, где прокладка новых кабелей слишком дорога и невозможна;

 высокое качество передачи информации по РРЛ, практически не уступающее ВОЛС и другим кабельным линиям.

На этапе выбора аппаратуры обычно известны только топология проектируемой сети (количество, протяженность интервалов и конфигурация сети), объем и виды передаваемой информации, схема связи (схема распределения каналов или потоков на промежуточных станциях), а также требуемое качество связи; поэтому на данном этапе, как правило, руководствуются следующими критериями [2, c. 58].

Критерии качества связи.

Первый критерий качества связи — пропускная способность. 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.

Энергетические характеристики — второй критерий качества связи.

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 западных и российских 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 — С- QPSK, т. е. ту же 4-уровневую фазовую манипуляцию, но с постоянной огибающей (без AM 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 СНГ не оправдано — в нашей стране сантиметровые диапазоны несравненно менее загружены, чем в Европе или Америке. 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.

Третий критерий качества связи — использование ресурса частотного диапазона.

В СНГ радиорелейная связь 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 крупных городах все труднее получить частоты на новые РРЛ в диапазоне 15 ГГц и почти невозможно в более низких диапазонах (уже все занято и многократно поделено). 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 графика;

 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 (таблица 1). 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 диапазон 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».

Надо признать, что из-за наличия свободного эфира и стремления упростить аппаратуру российские 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-П», 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 взаимно ортогональной 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 СНГ пока не осваиваются. Выбирая аппаратуру, необходимо учитывать также реальную ситуацию в части электромагнитной совместимости радиосредств, работающих вблизи конкретной трассы РРЛ. Более занятыми являются обычно «нижние» диапазоны — 2,4,6,8 ГГц и в меньшей степени диапазоны — 11, 13, 15 ГГц. Поэтому перед принятием окончательного решения о выборе аппаратуры необходимо провести расчет ЭМС, выполняемый исключительно специализированной организацией ГСПИ-РТВ Госкомсвязи РК. Порядок назначения радиочастот для строительства РРЛ, регистрация начала строительства и последующие приемки в эксплуатацию радиорелейных линий определен нормативными документами.

Таблица 1

Параметры перестройки рабочих волн РРЛ

Название фирмы	Серия станций	Диапазон частот, ГГц	Вид модуляции	Мощность передатчика, dbm	Чувствительность приемника, dbm при BER = 10–3	Коэффициент системы при BER = 10–3 db
1	2	3	4	5	6	7
Ericsson	Mini-Link C	15, 23, 26, 38	4-FSK	25, 20, 19, 16	84, 84, 83	109, 104,
	Mini-Link E	7, 15, 18, 23, 26, 38	C-QPSK	28, 25, 24, 20, 18, 16, 5	78, 88, 88, 89, 87, 86, 82	102, 94, 116, 113, 113, 107, 104, 98
NEC	Pasolink	15, 18, 23, 28	QPSK	23, 23, 23, 15	90, 89, 87, 86	113, 112, 110, 101
DMC	Spectrum II series	13, 15, 18, 26	4-FSK	18, 17, 16, 16	81, 80, 79, 78	99, 97, 95, 94
	Quantum series	7	16 QAM	26, 5	81	107,5
Nokia	DMR	7, 18, 23, 38	СРМ	18, 16		115, 101, 97, 97
Alcatel	Alcatel серии 94…UX	7, 13, 15, 18, 23, 26, 38	4 QAM			120, 111, 110, 104, 105, 106, 98
California Microwave	DR+	15	4 FSK	25	82	107
SAT	URBICOM-2	8. 15. 18. 38	C-QPSK	22, 20, 20, 19	-89, -87,	111, 107
	STD-10	8		23	-87, -82, -92	107, 101, 115
ABB	RT	15		20	-88	108
ORION	MIKROLINK	8, 15	QPSK	25, 15	-89, -85	116, 100
NERA	NL 188	8	QPSK	27	-88,5	115,5
	185	15		21	-88	109
МНИРТИ	Серия «Просвет»	8, 13, 18, 38	QPSK	29, 22, 20, 16	85, 81, 80, 79	114, 103, 100, 95
АО «Радиус-2»	Серия «Радиус»	8, 15, 18	ОФМ-2 для 2048 и QPSK для остальных скоростей	26, 23, 20	88, 87, 86	114, 110, 106
	«Звезда-11»	11		24	88	112
ГНПП «Исток»	«Радан-МС»	11	ЧМ	18	84	92
	«Радан-МГ»	11	ММС	19	79	98
	«Родник-15»	15	QPSK	20	80	100
ГП «Вектор»	«Исеть-М»	15	ЧМ	20	78	98

Дальнейший анализ и выбор аппаратуры в соответствии с перечисленными выше критериями целесообразно проводить на основе следующих основных характеристик, которые в совокупности достаточно точно отражают возможности оборудования:

 объем и вид передаваемой информации;

 частотный диапазон и возможность эффективного использования всей отведенной полосы частот;

 энергетические характеристики станции;

 надежность оборудования;

 свойства системы телеобслуживания, дополнительные сервисные функции;

 требования к системе электропитания.

Литература:

1. Троицкий В. Н. Распространение ультракоротких волн в горах. — М: Связь, 1998.
2. Сартбаев А. Д., Тунгушбаев A. M. Ретрансляторы в горных условиях. Алматы. Казахстан, 1998.
3. Сартбаев А. Д. Становление радио и телевидения в Казахстане. Связь: техника, экономика, производство. № 1 1996.
4. Сартбаев А. Научно-экспериментальное исследование по пассивным ретрансляторам для радиорелейных линий связи. КазгосИНТИ. г. Алматы. 1997.
5. Справочник по радиорелейной связи / под редакцией СВ. Бородича. — М: Радио и связь, 1998.