поставки оборудования
ICQ: 238-612
Skype: lantorg1
+38 (057) 780 - 40 - 63
+38 (095) 762 - 44 - 96
+38 (063) 638 - 79 - 24
+38 (067) 961 - 56 - 02
г. Харьков, Московский проспект, 122
ГлавнаяСтатьиВыбираем оборудование → Современная радиорелейная связь

Современная радиорелейная связь

Современная радиорелейная связь

Радиорелейная связь - особый тип беспроводной связи, позволяющий передавать данные на большие расстояния (десятки и сотни километров), с высокой пропускной способностью (от сотен мегабит до нескольких гигабит). Прием и передача данных разнесены по разным частотам и происходят одновременно - все РРЛ работают в режиме полного дуплекса. 

В сегодняшней статье мы рассмотрим:

Применение радиорелейной связи

Радиорелейные станции (РРС) обычно используются:

  • для создания высокоскоростных беспроводных магистралей провайдерами, сотовыми операторами,
  • в крупных корпоративных сетях для передачи информации по беспроводным мостам между различными подразделениями,
  • для каналов "последней мили" и других подобных задач.

Использование РРЛ
РРС сравнительно редко применяются в сегменте SOHO и частными лицами, так как их использование чаще всего требует лицензирования и стоят они гораздо дороже оборудования WI-FI, даже провайдерского класса.

Помимо производительности высокая цена оправдывает себя длительным сроком службы оборудования: большинство моделей ведущих вендоров радиорелейных станций рассчитано на несколько десятков лет службы (20-30 лет), в том числе в суровых климатических условиях.

Основные отличия РРЛ от беспроводной связи по Wi-Fi:

  • Собственные диапазоны передачи сигнала и стандарты связи.
  • Использование высокоэффективных модуляций сигнала (256QAM, 1024QAM).
  • Тип передачи данных - направленный (РРЛ комплектуется узконаправленными антеннами). На радиорелейках строят, в основном, беспроводные мосты, раздача трафика в режиме точка-многоточка не используется.
  • Высокая пропускная способность и дальность связи.
  • Полный дуплекс каналов.

Кроме того, в радиорелейной связи, в отличие от обычного WiFi, активно применяется:

  • агрегирование каналов для повышения пропускной способности пролета;
  • резервирование канала передачи для повышения надежности соединения;
  • ретрансляция сигнала от станции к станции для увеличения общей дальности передачи.

Преимущества и недостатки радиорелейного канала связи по сравнению с волоконнооптическими линиями:

Преимущества:

  • Возможность построить РРЛ в местности со сложными географическими условиями (горы, ущелья, болота, леса и т. д.), где прокладка оптоволоконной магистрали невозможна или экономически нецелесообразна.
  • Быстрота возведения - буквально несколько дней. Для запуска РРЛ нужно только установить станции в начальных, конечных и, возможно, промежуточных точках, не нужно прокладывать кабель на всем протяжении трассы.
  • Отсутствие риска падения канала связи из-за повреждения или кражи кабеля.
  • Низкая себестоимость беспроводной трассы.

Основной недостаток радиорелейной линии (РРЛ) по сравнению с оптоволокном - невозможность достижения действительно высокой пропускной способности. Максимум, что вы можете получить по беспроводу - это до 10 Гбит/сек, в то время, как скорость по оптоволоконной магистрали измеряется терабайтами.

Несмотря на узкую нишу, существует довольно много различных типов радиорелейных станций. Ниже мы рассмотрим их основную классификацию и общие характеристики, а также серию радиорелеек Ubiquiti, оптимальных по соотношению цена/производительность для украинского сегмента рынка.

Частота работы радиорелейных станций

Диапазон частот, который может использоваться для развертывания РРЛ, чрезвычайно широк - от 400 Мгц до 94 ГГц. В Украине чаще всего радиорелейные станции работают на 5, 7, 8, 11, 13, 18 ГГц и на высоких частотах (70-80 ГГц).

Так как разбег частот большой, особенности развертывания линков на них и характеристики связи серьезно отличаются. Можно выделить основные закономерности:

 Чем выше частота, тем больше затухание сигнала в атмосфере (в децибелах на километр). Правда, зависимость не линейная - на рисунке ниже можно видеть, что в диапазоне 60 ГГц показатель затухания резко зашкаливает, далее снижается и растет постепенно.

Затухание радиосигнала в атмосфере

Соответственно, чем выше частота - тем меньше дальность связи. Если радиорелейные линии на 5 ГГц, 7 ГГц - это 40-50 и более км, то на 70-80 ГГц - до 10 км, а на 60 ГГц - еще меньше, из-за пикового затухания.

 Чем выше частота, тем большее влияние на сигнал оказывают атмосферные осадки. В диапазоне 2-8 ГГц их влияние на мощный радиорелейный канал практически незаметно, а в диапазонах выше 40 ГГц дождь становится серьезной помехой. Смотрим график зависимости: 

Затухание радиосигнала из-за дождя

 Чем выше частота, тем большей пропускной способности можно достичь на радиорелейной линии, за счет использования широких частотных каналов внутри диапазона (56 МГц, 112 МГц и более). Сейчас активно осваиваются так называемые диапазоны V-Band и E-Band - 60 ГГц и 70-80 ГГц. Скорость радиорелейной линии здесь может достигать 10 Гбит/сек.

Условия развертывания РРЛ и дальность связи

Сейчас, в основном, используется и производится оборудование для радиорелейной связи прямой видимости - станции должны располагаться в зоне так называемой радиовидимости друг друга. Сигнал от станции к станции не должен встречать на пути препятствий, в том числе в зоне Френеля. Для увеличения расстояния видимости и исключения попадания в зону Френеля препятствий и земной поверхности, станции размещают на высоких мачтах - это помогает увеличить дальность пролета.

Но из-за естественного искривления поверхности Земли максимальная дальность беспроводного линка между двумя радиорелейными станциями составляет обычно не более 100 км (на равнинной местности - до 50 км).

Прямая видимость для радиорелейных станций

Хотя, при удачном рельефе местности, можно достичь и большего - как в примере компании Ubiquiti, прокинувшей беспроводной мост на AirFiber 5X на 225 км (подробности на сайте производителя): 

Радиорелейная линия на 225 км

Также для дальности связи, как мы уже сказали выше, имеет значение диапазон, в котором работает радиорелейное оборудование:

  • Станции на низкой частоте - "дальнобойные", в среднем до 35 км, в хороших условиях до 80-100 км.
  • Дальность связи на высоких частотах - до 10 км.

Технологии PDH и SDH

Все используемые сейчас РРЛ разделяются на два основных типа:

  • с использованием технологии передачи PDH (плезиохронной цифровой иерархии),
  • с использованием технологии передачи SDH (синхронной цифровой иерархии).

 Передача данных по радиорелейной связи с использованием технологии PDH на практике происходит по 4 видам потоков:

Название потока Как образуетсяСкорость 
E132 канала данных (по 64 кбит/сек каждый) собираются в единый поток E1, который считается базовым потоком PDH.2  Мбит/сек
E2Мультиплексирование (объединение) 4 потоков E1.8 Мбит/сек
E3Мультиплексирование (объединение) 4 потоков E2.34 Мбит/сек
E4Мультиплексирование (объединение) 4 потоков E3.139 Мбит/сек


В теории существует еще поток E5, со скоростью 565 Мбит/сек, но на практике, по рекомендациям стандарта G.702, он не используется. Поэтому 139 Мбит/сек - это фактически, максимум пропускной способности данной технологии радиорелейной связи. Неудивительно, что PDH на данный момент считается устаревшей технологией, хотя еще достаточно работающих РРЛ, произведенных с ее использованием.

Второй ее существенный недостаток - мультиплексирование и демультиплексирование происходят достаточно медленно, что вызывает задержки на канале.

Формирование сигнала в PDH

 SDH, или синхронная цифровая иерархия - новая технология, обеспечивающая гораздо более актуальные скорости передачи. Когда говорят о скорости радиорелейного оборудования с технологией SDH, используется понятие синхронного транспортного модуля - STM. Скоростные потоки образуются путем умножения базового потока STM-1 на 4, 16, 64, 256 и т. д.

Обозначение потокаПропускная способность
STM-1155 Мбит/сек
STM-4622 Мбит/сек
STM-162,5 Гбит/сек
STM-6410 Гбит/сек
STM-25640 Гбит/сек
STM-1024160 Гбит/сек


Картина уже поинтересней, согласитесь. И STM-1024 - это еще не ограничение, теоретически скорость может быть больше. 

При этом оборудование SDH полностью совместимо с радиорелейными станциями, спроектированными под PDH.

Надежность радиорелейной связи

Радиорелейная связь считается одной из самых надежных среди беспроводных способов передачи данных. Это обеспечивается как различными прогрессивными технологиями беспроводной передачи, так и активным применением резервирования каналов (стволов) связи - так называемые конфигурации N+1 (1+1, 2+1). Это может быть:

  • "холодное" резервирование, с подключением дополнительного комплекта приемо-передающего оборудования в выключенном состоянии;
  • "горячее" резервирование, с одновременной передачей данных по резервному каналу. Для исключения взаимных помех каналы разносятся в пространстве (ПР - пространственное разнесение) или по частотам (ЧР - частотное разнесение).

Схемы резервирования каналов в РРЛ

Конструкция радиорелейных станций

Радиорелейные станции можно разделить на два типа.

 Первый - это радиорелейные станции, состоящие из 3 модулей:

Конструкция РРЛ

  • внутреннего блока (IDU), устанавливаемого в помещении в непосредственной близости от телекоммуникационного оборудования. Внутренний блок отвечает за питание, мультиплексирование, модулирование сигнала, коммутирование, передачу данных в сеть LAN;
  • внешнего блока (ODU), преобразующего частоту сигнала из служебной в частоту, на которой будет вестись передача, и обратно, усиление мощности передатчика при необходимости и т. д.;
  • приемо-передающей антенны.

Как работают модули радиорелейной станции

Здесь нужно уточнить, что производители по-разному распределяют функционал между внутренним и наружным блоками, вплоть до того, что внутреннему модулю могут остаться только функции питания, защиты и подключения к LAN-сети, а большая часть активного функционала передается во внешний блок.

Внешний и внутренний блоки соединяются коаксиальным кабелем, антенна и внешний модуль могут соединяться непосредственно или также с помощью кабеля. Одним из очевидных недостатков такой конструкции является кабельное соединение, приводящее к потерям на пути от передатчика к антенне, а также двойное преобразование сигнала с частоты на частоту.

 Второй тип радиорелейных станций - это интегрированные системы, в которых весь функционал сосредоточен в наружном блоке. Антенны в них могут быть встроенными, соединяться с передатчиком непосредственно, или с помощью RF-кабеля - все это существенно снижает потери, по сравнению с обычным, довольно протяженным кабельным соединением. РРЛ второго типа гораздо более компактны.

В качестве примера радиорелейных станций интегрированного типа можно привести серию AirFiber компании Ubiquiti.

Современные радиорелейные станции Ubiquiti - AirFiber

РРЛ AirFiber

Несколько лет назад американский вендор, специализирующийся на производстве беспроводного оборудования, выпустил на рынок устройства операторского класса - радиорелейные станции Ubiquiti AirFiber. Первые модели работали в диапазоне 24 ГГц, чуть позже были выпущены устройства для 5 ГГц, еще чуть позже - линейка AirFiber X, в которой сейчас есть модели для нескольких диапазонов.

Радиорелейные станции AirFiber стали на тот момент по-настоящему революционным событием: компания предлагала пропускную способность до 1,5 Гбит/сек в полном дуплексе (750 Мбит/сек в одну сторону) на расстоянии до 13 км по очень приятной цене (для оборудования такого класса).

В радиорелейных станциях Ubiquiti:

  • в одном корпусе собраны внешний, внутренний блоки и антенны (для серии AirFiber, в AirFiber X - антенны внешние);
  • используется технология MIMO XPIC (с подавлением кроссполяризационных помех) для повышения пропускной способности канала;
  • используется адаптивная модуляция для повышения надежности связи в любых погодных условиях;
  • отсутствуют потери в антенно-фидерном тракте, благодаря непосредственному соединению модулей, без использования кабеля - в моделях со встроенными антеннами;
  • меньшие потери в антенно-фидерном тракте в моделях со внешним антеннами - благодаря предельно короткой длине соединительного кабеля;
  • сигнал формируется сразу на частоте излучения, без использования промежуточной частоты, благодаря чему также повышается эффективность работы.

Иллюстрация технологии адаптивной модуляции:

Адаптивная модуляция в зависимости от погодных условий

Сейчас компания выпускает 4 модели РРЛ со встроенными антеннами и 6 моделей без антенн, к которым можно подключать антенны разного усиления.

 МодельВнешний вид Антенна Дальность Скорость Диапазон Особенности
AF5AirFiber 5Встроенная, 23 dBi, 6°, двойная наклонная поляризация100 км1,2 Гбит/сек5,470 - 5,875 ГГц

1024QAM MIMO

HDD (полудуплекс), FDD (полный дуплекс)

AF5UAirFiber 5UВстроенная, 23 dBi, 6°, двойная наклонная поляризация100 км1,2 Гбит/сек5,725 - 6,200 ГГц

1024QAM

HDD (полудуплекс), FDD (полный дуплекс)

AF24AirFiber 24Встроенная, 33 dBi, 3,5°, двойная наклонная поляризация13 км1,4 Гбит/сек24,05 - 24,25 ГГц

64QAM

HDD (полудуплекс), FDD (полный дуплекс)

AF24HDAirFiber 24HDВстроенная, 33 dBi, 3,5°, двойная наклонная поляризация20 км2 Гбит/сек24,05 - 24,25 ГГц

256QAM

HDD (полудуплекс), FDD (полный дуплекс)

AF-2XAirFiber 2X

Внешняя. Подходят модели:

AF-2G24-S45

200 км500 Мбит/сек2,300 - 2,700 ГГц

1024QAM

HDD (полудуплекс)

AF-3XAirFiber 3X

Внешняя.

Подходят модели:

AF-3G26-S45

200 км500 Мбит/сек3,300 - 3,900 ГГц

1024QAM

HDD (полудуплекс)

AF-4XAirFiber 4X

Внешняя.

Подходят модели:

AF-5G30-S45

AF-5G34-S45

RD-5G30

RD-5G34

200 км500 Мбит/сек4,700 - 4,990 ГГц

1024QAM

HDD (полудуплекс)

AF-5XAirFiber 5X

Внешняя. Подходят модели:

AF-5G23-S45

AF-5G30-S45

AF-5G34-S45

RD-5G30

RD-5G34

200 км500 Мбит/сек5,470 - 5,875 ГГц

1024QAM

HDD (полудуплекс)

AF-11FX-HAirFiber 11FX-H

Внешняя. Подходят модели:

AF-11G35

300 км1,2 Гбит/сек

10,700 - 10955 ГГц

11,200 - 11,445 ГГц

1024QAM

FDD (полный дуплекс)

AF-11FX-LAirFiber 11FX-L

Внешняя. Подходят модели:

AF-11G35

300 км1,2 Гбит/сек

10,940 - 11,200 ГГц,
11,440 - 11,700 ГГц

1024QAM

FDD (полный дуплекс)

К серии AirFiber X дополнительно можно купить мультиплексор, объединяющий несколько устройств в один пролет. Есть модели на 2 AirFiber (4×4 MIMO) и на 4 AirFiber (8×8 MIMO).

Мультиплексор для Ubiquiti AirFiber

С помощью мультиплексора можно организовать агрегацию или резервирование каналов, правда, нельзя сказать, что здесь эти технологии реализованы в совершенстве - например, агрегация настраивается не на самих AirFiber, а на роутере. Точно так же, как и управление переключением на резервный канал осуществляется извне.

Итак, основные выводы:

 Основные преимущества РРЛ - независимость от сложного рельефа местности, высокая пропускная способность, дальность связи и надежность, в основном, благодаря возможности резервирования каналов.

Основные недостатки - невысокий порог пропускной способности по сравнению с ВОЛС, влияние погодных условий на сигнал, высокая цена.

Современная радиорелейная связь активно осваивает частоты 70-80 ГГц, с высоким потенциалом пропускной способности, поэтому списывать со счетов возможности беспроводной связи пока рано. У соседей есть примеры РРЛ оборудования с возможностью линка до 10 Гбит/сек на расстоянии до 8 км. 

Привычная многим конструкция РРС из трех блоков, у многих производителей постепенно уступает место компактным устройствам с одним блоком + встроенная или внешняя антенна, в которых удается избежать потерь на кабельных соединениях и на преобразовании частоты.

РРЛ Ubiquiti AirFiber - на данный момент одно из наиболее оптимальных решений для украинского рынка, по соотношению цена/производительность/надежность.


Оцените, пожалуйста, полезность/интересность статьи. Нам важно ваше мнение!

Оценка:   5.0 (голосов 5)
Дата публикации: 18.09.2017
Поделиться с друзьями:                                                                            

Также советуем почитать:



Комментарии

Пока нет комментариев

Написать комментарий

Ссылки на другие сайты из комментариев удаляются. Спасибо за понимание.


Подписаться на получение новостей
* обязательные поля
Не чаще 1 письма в неделю. Только полезная информация. Убедитесь сами – посмотрите наш архив рассылок.