CC BY
145
О КЛАССИФИКАЦИИ РРС ПРЯМОЙ ВИДИМОСТИ
А.А. БОБИН,
эксперт-обозреватель журнала
праведливости ради, следует отметить, что вопросы классификации РРС нашли свое отражение в справочниках, учебниках, а также в различных информационных материалах. Отражены они и в отечественном стандарте ГОСТ Р 50765-95 «Аппаратура радиорелейная. Классификация. Основные параметры стыка». Однако в одних случаях при этом классифицируется аппаратура радиорелейных станций, а в других - линии связи, организуемые с помощью этой аппаратуры. Здесь можно предложить еще одну точку зрения, заключающуюся в комплексном подходе к рассматриваемому вопросу. То есть объединить оба приведенных случая и классифицировать всю систему в целом - как сами радиорелейные станции, так и образуемые ими линии связи.
Однако, прежде чем приступить к классификации РРС, рассмотрим вкратце исторический аспект появления этих станций.
Из истории РРС
Работы по созданию и развитию радиорелейных систем связи начались во многих странах мира в далекие послевоенные годы. Началом их создания следует, видимо, считать вторую половину 1940-х годов, когда была организована первая экспериментальная радиорелейная линия связи в США. На основе этой экспериментальной системы в 1950 г. был
14 Век Качества N° 6
Представить сегодня беспроводные сети связи без радиорелейных станций (особенно РРС прямой видимости) практически невозможно.
Поскольку они могут применяться для решения всевозможных задач, в настоящее время в мире разрабатываются РРС прямой видимости самого различного назначения.
Данное обстоятельство говорит о необходимости классифицировать РРС прямой видимости по самым разнообразным признакам
проведен первый коммерческий сеанс связи. А с начала 1950-х гг. подобные РРС были установлены уже и в других странах мира (в Канаде, Австралии, Японии).
В нашей стране к разработкам и созданию РРС приступили в начале-середине 1950-х годов. В то время наши специалисты разработали первую отечественную радиорелейную аппаратуру с частотным уплотнением каналов и частотной модуляцией для передачи 24-канальной телефонии и телевидения. На этом оборудовании были созданы первые в стране радиорелейные линии связи, которые связывали Москву с ближайшими к столице городами.
В дальнейшем интерес к РРС только нарастал, поэтому исследования в области радиорелейной связи продолжались, в том числе и в рамках МККР (в настоящее время -МСЭ-Р).
Со временем, с учетом новых потребностей, появлялись улучшенные системы, поэтому были приняты меры по увеличению их емкости, предложены новые виды модуляции, начаты работы по переводу РРС из аналогового режима передачи информации на цифровой.
Принято считать, что начало внедрению первых цифровых РРС было положено в 1968 году, когда в Японии ввели в действие первую цифровую радиорелейную систему для связи на короткие расстояния. В дальнейшем они получили широкое распространение во многих странах мира и, конечно же, в нашей стране.
Самые первые РРС работали на частотах в диапазонах не выше 4 ГГц, а позже - и на других. В настоящее время проводятся работы по освоению диапазонов до 95 ГГц. При этом перед исследователями и разработчиками стоят задачи по повышению пропускной способности РРС для передач на большие расстояния, эффективности использования радиочастотного спектра, улучшению качества и надежности РРС, снижению стоимости радиооборудования и т.д. И эти задачи постепенно решаются с помощью новейших технических достижений, применения более совершенных видов модуляции и т.д.
Сегодня РРС стали одним из важнейших элементов различных сетей связи: общего пользования, производственно-технологических сетей, сетей ведомственного назначения и других. Поэтому РРС по-прежнему находятся в центре внимания исследовательских организаций, разработчиков и производителей оборудования, а также операторов связи.
Как уже было отмечено, ввиду большого разнообразия существующих и разрабатываемых РРС появилась необходимость в их классификации по каким-то характеристикам и признакам. Попробуем такие признаки определить.
Характеристика радиорелейных систем и линий связи
Для начала выясним, какие вообще бывают радиорелейные линии связи.
В зависимости от среды распространения (точнее, в зависимости от того, как в среде распространяются сигналы) радиорелейные линии связи подразделяются на РРЛ прямой видимости и тропосферные РРЛ.
РРЛ прямой видимости - это линии связи, обеспечивающие передачу сигналов в открытом пространстве между наземными станциями, расположенными на трассе РРЛ одна относительно другой на расстоянии прямой видимости между антеннами этих станций.
Тропосферные РРЛ - это линии связи, обеспечивающие передачу сигналов за счет рассеяния и отражения радиоволн в нижней области тропосферы между наземными станциями, расположенными на трассе РРЛ одна относительно другой за пределами прямой видимости между антеннами этих станций.
Соответственно и радиорелейные системы бывают либо РРС прямой видимости, либо тропосферные РРС (ТРРС). Попутно заметим, что, по мнению многих специалистов, более массовое распространение во всем мире получили РРС прямой видимости.
По виду передаваемой информации РРС прямой видимости подразделяются на аналоговые и цифровые системы (в настоящее время применяются и те, и другие). Однако в последние годы наблюдается постоянно растущий интерес к цифровым системам и их более активное внедрение. Это объясняется тем, что ЦРРС обладают рядом преимуществ перед аналоговыми системами:
^универсальностью характера цифровой информации для передачи телефонии, телевидения, данных и т.п., что допускает объединение различных видов информации в одном потоке и их одновременную обработку;
^ высокой помехоустойчивостью и возможностью регенерации сигнала, что при воздействии различных внешних и внутренних помех позволяет получать высокое качество передачи вне зависимости от длины линии;
^ возможностью выделения, ввода и коммутации информации на промежуточных станциях в цифровом виде без потери качества и рядом других преимуществ.
Говоря о ЦРРС, нельзя не сказать и о таких их особенностях, как показатели качества по ошибкам и показатели готовности.
Показатели готовности характеризуются коэффициентом готовности и коэффициентом неготовно-
с с с
Согласно документам МСЭ, коэффициент готовности определяется как доля времени, в течение которого тракт находится в состоянии готовности на протяжении периода наблюдения. Этот коэффициент вычисляется делением суммарного периода времени готовности в течение периода наблюдения на длительность периода наблюдения.
Коэффициент неготовности (обратная величина) определяется как доля времени, в течение которого тракт находится в состоянии неготовности на протяжении периода наблюдения. Он вычисляется делением суммарного времени неготовности в течение периода наблюдения на длительность периода наблюдения.
По показателям качества РРЛ, образованные радиорелейными системами, подразделяются на линии связи высокого качества, среднего качества и локального качества.
Кроме того, РРС подразделяются также на системы, в которых цифровые радиорелейные линейные тракты образуются в соответствии с пле-зиохронной цифровой иерархией (PDH) и с синхронной цифровой иерархией (SDH).
Причем РРС могут быть не только стационарными, но и передвижными. Стационарные РРС применяются для создания постоянных линий связи, а передвижные могут применяться для организации резервирования или восстановления вышедших из строя радиорелейных или кабельных линий связи; они могут также быть применены для организации и проведения телерепортажей. Использование передвижных РРС в конкретной местности носит, как правило, временный характер.
По количеству организуемых стволов на линиях связи РРС прямой видимости можно подразделить на одноствольные и многоствольные (с количеством 2 и более стволов).
По организации связи РРС прямой видимости можно также разделить на магистральные, внутризоновые и местные.
Магистральные РРС - это системы большой протяженности (до нескольких тысяч километров), которые работают, как правило, в диапазонах не выше 11 ГГц. Во многих странах мира магистральные РРС большой емкости (с большой пропускной способностью) работают, в основном, в диапазонах от 4 (иногда от 2) до 7-8 ГГц. Использование диапазонов выше 11 ГГц потребует сокращения расстояния между станциями (ретрансляторами) до нескольких километров, что влечет за собой резкое увеличение числа ретрансляторов и, в конечном сче-
те, приводит к удорожанию системы в целом. Использование диапазонов ниже 2 ГГц может ограничить применение систем большой емкости.
Ввиду того, что строительство магистральных РРЛ - задача не только непростая, но и весьма затратная, их почти всегда делают многоствольными. В этом случае повышается экономическая эффективность использования системы в целом.
Внутризоновые РРС - это, как правило, системы средней емкости (средней пропускной способности). Протяженность внутризоновых линий связи может достигать сотни километров. Для них могут использоваться диапазоны 0,4, 2, 8, 11 и 13 ГГц (не исключено использование и некоторых других диапазонов).
Местные РРС - это системы небольшой протяженности, максимальная длина линий зачастую не превышает 300-400 км. К числу местных можно отнести системы, предназначенные для организации линий связи локального характера на территории предприятий, для организации линий связи между АТС (как в городе, так и в сельской местности) и др. Для местных РРЛ предпочтительнее диапазоны 0,4, 2, 7, 11, 13, 15 ГГц и выше.
В течение многих десятилетий в стране существовали следующие определения магистральных и внутризоновых РРЛ.
Магистральные РРЛ - это линии связи, соединяющие две или более внутризоновые сети. Внутризоновые РРЛ - это линии связи, соединяющие две или более местные сети или области.
РРС можно классифицировать по функциональному признаку. Они могут подразделяться на узловые, оконечные и промежуточные.
Узловая РРС является станцией, которая выполняет переприем информации, передаваемой по радиорелейной системе, с возможностью ввода и выделения информации потребителю, а также организации одного или нескольких радиорелейных ответвлений.
Оконечная РРС - это такая станция, на которой реализуется ввод и выделение информации, передаваемой по РРС.
К промежуточным РРС относятся станции, которые осуществляют ретрансляцию сигналов с переприемом по промежуточной частоте, а также выделение (при необходимости) каналов телевизионного ствола или выделение и ввод части телефонного (данных) группового спектра. Промежуточные РРС могут быть, в свою очередь, активными или пассивными. Промежуточная пассивная РРС осуществляет пассивную реНоябрь-декабрь 2009 г.
15
а
трансляцию СВЧ-сигналов.
По режиму эксплуатации РРС подразделяются на обслуживаемые и необслуживаемые (автоматизированные).
РРС прямой видимости можно также классифицировать по назначению. Они могут предназначаться для организации производственных или технологических линий связи, для организации связи с центрами коммутации и др. Для таких линий связи могут использоваться различные диапазоны, начиная с 70 МГц.
В зависимости от емкости стволов и вида передаваемой информации аналоговые РРС прямой видимости подразделяются на:
^ РРС большой емкости (емкость ствола - более 960 телефонных каналов или канал телевидения с несколькими каналами звукового сопровождения);
^ РРС средней емкости (емкость ствола - от 120 до 960 телефонных каналов или канал телевидения с несколькими каналами звукового сопровождения);
^ РРС малой емкости (емкость ствола - менее 120 телефонных каналов).
По скорости передачи информации в стволе различают следующие цифровые РРС прямой видимости: ^ высокоскоростные РРС (скорость передачи более
100 Мбит/с в одном стволе);
^ среднескоростные РРС (скорость передачи от 10 до 100 Мбит/с в одном стволе);
^ низкоскоростные РРС (скорость передачи - менее 10 Мбит/с в одном стволе).
По числу пролетов РРС можно разделить на однопролетные и многопролетные. К многопролетным РРС относятся системы, состоящие из двух и более пролетов.
РРС разделяются на системы, не имеющие резервирования, и системы с резервированием. Системы с резервированием подразделяются, в свою очередь, на системы с «по-станционным резервированием» и системы с «поучастковым резервированием». При этом чаще всего на один или несколько рабочих стволов выделяется один резервный, который, как правило, бывает в «горячем» резерве.
Относительно использования радиочастотного спектра РРС прямой подразделяются на те, которые используют радиочастотный ресурс на первичной основе, и системы, использующие его на вторичной основе.
С точки зрения организации дуплексного разноса (то есть разноса между частотами стволов прямого и обратного направлений) РРС можно разделить на системы с частотным
Век Качества N° 6
дуплексом и системы с временным дуплексом.
Кроме того, при организации РРЛ может быть применено различное частотное планирование. В связи с этим следует различать системы, организующие линии связи по двухчастотному, четырехчастотному или шестичастотному планам.
Отметим, что шестичастотный план применяется на линиях связи гораздо реже, чем двухчастотный или четырехчастотный (в основном - при организации малоканальных линий связи на трассах со сложным рельефом местности - например, вдоль линий электропередачи, трасс газопроводов или извилистого речного побережья и т.п.).
Кроме РРЛ по частотным планам можно классифицировать и аппаратуру РРС.
По этому признаку РРС прямой видимости можно подразделить на системы, в которых частотные планы должны отвечать требованиям национальных документов (стандартов, решений ГКРЧ и т.д.), и системы, в которых они должны соответствовать Рекомендациям МСЭ-Р.
Так, например, в Российской Федерации в РРС прямой видимости диапазонов 70, 160 и 450 МГц должны применяться частотные планы, отвечающие требованиям национальных стандартов и решений ГКРЧ. Для других же диапазонов (в частности, 2, 7, 8, 10, 11, 13, 15, 18 ГГц и т.д.) в РРС прямой видимости должны применяться частотные планы, отвечающие требованиям Рекомендаций МСЭ-Р (например, Е283, Е385 и т.д.). По архитектуре построения сетей (линий) связи РРС можно подразделить на системы класса «точка-точка» и «точ-ка-много точек».
В первом случае РРС прямой видимости используются для построения линейных систем (линий связи) с любым количеством пролетов и любой протяженности, вплоть до тысяч километров.
Во втором случае РРС используются, в основном, для построения локальных сетей, например, в сотовых сетях сухопутной подвижной радиосвязи для организации каналов (линий) связи между центрами коммутации и базовыми станциями. Это позволяет всегда оперативно организовывать каналы связи всякий раз при перемещении базовых станций (для улучшения покрытия с целью повышения качества мобильной связи) или при вводе в действие новых базовых станций. Такие РРС имеют радиус действия несколько десятков километров и чаще всего бывают однопролетными. Нередко такие системы ошибочно причисляют к системам фиксированного беспровод-
ного доступа, которые предназначены для выполнения иных задач.
РРС прямой видимости классифицируются также по используемым диапазонам (полосам) радиочастот. В таблице перечислены условные названия диапазонов и полосы радиочастот, которые при определенных условиях могут быть использованы радиорелейными станциями в нашей стране (приведенные данные относятся к РРС прямой видимости класса «точка-точка».) Здесь же приведены краткие примечания относительно используемых полос радиочастот, по которым следует дать некоторые пояснения.
Так, например, использование полос радиочастот 60-70, 4800-5000 МГц и 10,38-10,68 ГГц может осуществляться только на вторичной основе по отношению к другим РЭС; РРС диапазона 450 МГц (иногда его называют диапазоном 0,4 ГГц) могут использоваться только на территориях, удаленных от г. Москвы на расстояние 350 км; полосы радиочастот 3400-3900 и 5670-6170 МГц должны использоваться только действующими магистральными РРС прямой видимости (новые магистральные линии связи должны будут использовать другие полосы радиочастот).
Полоса радиочастот 42,5-43,5 ГГц к настоящему времени объединена с полосой 40,5-42,5 ГГц, в связи с чем она используется, в основном, системами беспроводного доступа (ранее, как многие помнят, эта полоса радиочастот использовалась такими РРС, как, например, «Эриком-43»).
Полоса радиочастот 1427-1530 МГц, ранее используемая РРС, по решению МСЭ-Р в дальнейшем использоваться ими не может. В пределах этой полосы участок 1452-1492 МГц, в соответствии с международным распределением, предназначается для использования системами цифрового наземного и спутникового звукового вещания. Поэтому в полосе радиочастот 1427-1530 МГц могут использоваться РРС только на действующих линиях связи. В дальнейшем эта полоса радиорелейными системами использоваться не будет.
Использование полосы радиочастот 1700-2100 МГц радиорелейными системами также завершается. Некоторое время назад ГКРЧ принял ряд решений, которые исключают дальнейшее использование указанными системами этой полосы ввиду ее перераспределения для других систем. В частности, в настоящее время на этом участке радиочастотного спектра полосы 1710-1785 и 1805-1880 МГц используются сотовыми системами мобильной связи стандар-
л л л
та DCS-1800 ^М-1800). В полосе радиочастот 1880-1900 МГц работает оборудование стандарта ETS 175 300 (РЭС технологии DECT). Полоса радиочастот 1787,5-1802,5 МГц рассматривается как частотный ресурс для систем беспроводного доступа. Полосы радиочастот 1935-1980, 2010-2025 и 2125-2170 МГц выделены трем операторам сотовых сетей для систем подвижной связи третьего поколения (3G). Завершаются исследования по возможности и условиям использования полос радиочастот 1920-1935 и 2110-2125 МГц для двухдиапазонных сетей стандарта 1МТ-МС (также относящихся к системам 3G). И соответствующее решение ГКРЧ по этим полосам было уже принято 15 декабря 2009 г.
Использование радиорелейными системами полосы радиочастот 6425-7110 МГц широкого распространения в нашей стране пока не получило. Кроме фиксированной службы (к которой относятся РРС прямой видимости), эта полоса радиочастот «Таблицей распределения полос частот между радиослужбами Российской Федерации», утвержденной постановлением Правительства РФ от 15 июля 2006 года № 439-23, распределена также и нескольким другим службам, РЭС которых с точки зрения ЭМС не всегда совместимы с РРС прямой видимости. Поэтому применение РРС в этом диапазоне может оказаться возможным только после тщательной проработки всей трассы планируемой РРЛ. При этом использование упомянутой полосы радиочастот радиорелейными системами осуществляется (в том числе исходя и из категории использования этой полосы) на вторичной основе.
Полоса радиочастот 11,7-12,5 ГГц используется, в основном, только действующими РРС. Причем ранее для этих систем предназначалась более широкая полоса -от 11,7 до 12,75 ГГц. Однако в соответствии с приведенной Таблицей распределения, полоса 12,5-12,75 ГГц может использоваться действующими РРС только до конца амортизационного срока, и новые назначения (присвоения) радиочастот для РРС в этой полосе не производятся. Точно такие же ограничения распространяются и на полосу радиочастот 12,2-12,5 ГГц: в целях исключения помех радиовещательной спутниковой службе новые частотные назначения (присвоения) для РРС не должны осуществляться. В результате полоса радиочастот для РРС прямой видимости в этом диапазо-
с с с
Данные о распределении полос частот для РРС прямой видимости класса «точка-точка» в России
Диапазон Полосы радиочастот Примечание
70 МГц 60-70 МГц Вторичная основа
160 МГц 150,0625-150,4875 МГц
165,0625-165,4875 МГц
160 МГц 150,5-151,7 МГц 165,5-166,7 МГц
450 МГц 394-410 МГц 434-450 МГц С территориальными ограничениями
1,5 ГГц 1427-1530 МГц Использование полосы завершается
2 ГГц 1700-2100 МГц Использование полосы завершается
4 ГГц 3400-3900 МГц Действующие магистральные РРЛ
4 ГГц 3600-4200 МГц
5 ГГц 4400-5000 МГц Вторичная основа для 4800-5000 МГц
6 ГГц 5670-6170 МГц Действующие магистральные РРЛ
6 ГГц 5925-6425 МГц
6 ГГц 6425-7110 МГц Используется в отдельных случаях
7 ГГц 7250-7550 МГц
8 ГГц 7900-8400 МГц
10 ГГц 10,38-10,68 ГГц Вторичная основа
11 ГГц 10,7-11,7 ГГц
12 ГГц 11,7-12,5 ГГц Только действующие РРЛ
13 ГГц 12,75-13,25 ГГц
15 ГГц 14,5-15,35 ГГц
18 ГГц 17,7-19,7 ГГц
23 ГГц 21,2-23,6 ГГц
25 ГГц 24,25-25,25 ГГц
25 ГГц 24,25-26,5 ГГц
26 ГГц 25,25-27,5 ГГц
28 ГГц 27,5-29,5 ГГц
31ГГц 31,0-31,3 ГГц Перспективная полоса
36 ГГц 36-37 ГГц
38 ГГц 37-39,5 ГГц
40 ГГц 39,5-40,5 ГГц
43 ГГц 42,5-43,5 ГГц Перераспределена для радиодоступа
58 ГГц 57,2-58,2 ГГц Временной дуплекс
58 ГГц 58,2-59,2 ГГц Перспективная полоса
70 ГГц 71-76 и 81-86 ГГц Перспективные полосы
95 ГГц 92-95 ГГц Перспективная полоса
не составляет фактически величину 11,7-12,2 ГГц.
Полосы радиочастот 31,0-31,3 и 58,2-59,2 ГГц можно считать перспективными полосами для РРС. При этом полоса радиочастот 31,0-31,3 ГГц уже начинает осваиваться РРС, а для освоения полосы 58,2-59,2 ГГц уже сейчас препятствий практически нет. Причем в полосе 58,2-59,2 ГГц (так же как и в полосе 57,2-58,2 ГГц) радиорелейные системы должны использовать временной дуплексный разнос.
Можно считать перспективными для использования радиорелейными системами и полосы радиочастот 71-76 и 81-86 ГГц, а также полосу радиочастот 92-95 ГГц. В настоящее время в рамках МСЭ-Р проводится анализ поступающих предложений по характеристикам РРС диапазонов 70 и 95 ГГц, а в нашей стране уже начинаются практические работы по освоению радиорелейными системами диапазона 70 ГГц. л
Ноябрь-декабрь 2009 г.
17
а
