АНАЛИЗ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РАДИОРЕЛЕЙНЫХ ЛИНИЙ И ПЕРСПЕКТИВ ИХ РАЗВИТИЯ

АННОТАЦИЯ

В данной статье анализируются области применения радиорелейных линий связи, их достоинства и недостатки, а также рассматриваются перспективы их развития.

Ключевые слова: радиорелейные системы связи, РРЛ, цифровые технологии, миллиметровый диапазон, высокоскоростные РРЛ.

Одним из перспективных направлений развития инфокоммуникационных систем в России является освоение новых технологий радиорелейной связи. Построение линий связи для России неразрывно связано с обширными площадями охвата, различным характером рельефа местности, рознящимися климатическими условиями, невысокой урбанизацией для большинства территорий. На этом фоне в сравнении с другими методами построения информационно-транспортной инфраструктуры радиорелейные линии (РРЛ) обладают рядом неоспоримых преимуществ.

РРЛ представляет собой цепочку приёмо-передающих модулей, имеющих в своём составе также аппаратуру уплотнения каналов, аппаратуру служебной связи, блоки телеуправления и телесигнализации, аппаратуру резервирования, а также антенно-фидерные устройства, выведенные на необходимую высоту для обеспечения связи друг с другом [1].

В зависимости от диапазона частот и рельефа местности протяжённость пролёта может составлять единицы-десятки км, а высоты подвеса антенн в среднем варьируются от 25 до 60 м и более (установка и содержание отдельных вышек более 100-120м экономически неоправданно) [2]. Часть РРЛ (один из возможных вариантов) условно показана на рисунке 1, где отмечены радиорелейные станции трех типов: оконечная (ОРС), промежуточная (ПРС) и узловая (УPC).

Рисунок 1. Пример схемы радиорелейной линии связи

РРЛ характеризуются достаточно оперативной установкой и прокладкой, поскольку для функционирования достаточно произвести верный расчёт и установить модули приёма-передачи на необходимой высоте в месте с удобной инфраструктурой. Несмотря на то, что РРЛ проигрывают волоконно-оптическим линиям связи (ВОЛС) в пропускной способности, РРЛ является лучшим выбором, когда гибкость, надёжность, экономичность и легкость монтажа являются определяющими факторами в выборе технологии построения инфокоммуникационных систем.

В отличие от волоконно-оптических линий связи в РРЛ для передачи информации используется воздушная среда, а не кабель. Благодаря этому они не обладают высокими требованиями к характеру местности, из-за чего позволяют легко охватывать достаточно большие территории, удобны для установки и прокладки, позволяют оперативно производить монтаж. Также это гораздо более выгодный, простой и быстрый способ реализации беспроводной связи, в отличие от спутниковой связи.

Одно из применений радиорелейных линий — это создание магистральных линий, дублирующих ВОЛС и обеспечивающих передачу части каналов по линиям связи первостепенной важности. В магистральных и внутризоновых РРЛ характерно наличие системы дистанционного обслуживания, поддерживающей уровень управления сетью программно и позволяющей осуществлять управление оборудованием и контроль его состояния и характеристик.

Радиорелейные системы уже давно используются в линиях связи магистрального назначения. К 2000 г. аналоговые системы передачи составляли 90% радиорелейных линий, являясь основой телевизионной сети страны. Теперь же широкое распространение получили современные цифровые радиорелейные станции (ЦРРС), обладающие более высокой пропускной способностью [1]. Применение достижений в области цифровых технологий позволило уменьшить габариты аппаратуры, её вес и энергопотребление, повысили её надёжность. Сегодня такие станции уже освоили диапазон частот 3,4–11,7 ГГц. Их пропускная способность составляет более 150 Мбит/с, а при передаче сигналов используются многопозиционные виды модуляции [2].

Развитие новейших технологий производства телекоммуникационной аппаратуры изменили не только аппаратуру используемых РРЛ, но и их структуру. На сегодня основное место цифровых радиорелейных линий (ЦРРЛ) традиционных диапазонов частот – это транспортные линии внутризоновых и местных, преимущественно, сельских сетей связи. Вместе с кабельными линиями они способны связать в единую сеть все узлы связи сельских и внутриобластных городских населённых пунктов каждой зоны [2].

Одним из основных направлений дальнейшего развития РРЛ, отвечающих современным тенденциям роста цифровых технологий, является освоение незанятых диапазонов миллиметровых волн (60–100 ГГц) и создание аппаратуры, позволяющей добиться сверхвысокоскоростных беспроводных каналов связи и сетей передачи информации. Предпосылками к разработке таких систем являются высокая загрузка СВЧ-диапазона (2–38 ГГц) текущими системами связи сотовых операторов и других служб, а также необходимость разработки нового поколения широкополосных систем связи из-за роста трафика в сетях доступа. Также уменьшение длины волны помимо повышения пропускной способности влечёт за собой и уменьшение габаритов используемой аппаратуры, требований и расходов на монтаж и установку [1].

Появление электронных компонентов, способных работать с миллиметровым диапазоном с приемлемыми параметрами и стоимостью позволяет сейчас активно разрабатывать системы частот Е-диапазона (71–95 ГГц), предоставляющие возможность добиться пропускной способности до 10 Гбит/с в системах связи при использовании сложных многопозиционных схем модуляции. При использовании стандартных простых схем можно добиться высокой пропускной способности, используя системы, например, для полного резервирования ВОЛС [3].

Рисунок 2. Пример резервирования ВОЛС высокочастотными РРЛ

Также РРЛ высокогигагерцового диапазона характеризуется большой величиной затухания, что позволяет добиться хорошей электромагнитной совместимости объектов, устраняя интерференцию источников излучения. Точной настройкой и использованием узконаправленных антенн можно добиться хороших показателей приёма-передачи на расстоянии 5-10 километров на частотах 70-100 ГГц, причём показатели затухания в атмосфере будут близки к показателям на уже используемых СВЧ-диапазонах [3].

Несмотря на присутствующую также устойчивость работы в условиях тумана и облачности, недостатком таких систем будет высокая чувствительность к дождевым осадкам, однако в большинстве случаев системы Е-диапазона всё равно будут иметь достаточные преимущества и позволять добиться приемлемых показателей устойчивости работы. Рациональность использования таких систем будет определяться статистическими показателями осадков для данного района [2].

ЦРРЛ находят всё большее применение в век цифровизации. Удешевление компонентов и производства систем делают возможным освоение новых диапазонов, открывающих широкие перспективы для развития информационных сетей и удовлетворения растущих потребностей передачи информации. Также открываются возможности для создания помехозащищённой устойчивой связи с сохранением высокой скорости передачи информации при применении широкополосных методов передачи и псевдослучайной перестройки рабочей частоты.

Сегодня сфера применения РРЛ широко распространилась в сегменте и региональных, и городских линий. Магистральные РРЛ продолжают применяться там, где такая экономически невыгодно прокладывать и использовать ВОЛС, либо где их установка невозможна. Также современные технологии позволяют достигать больших показателей пропускной способности и даже полностью резервировать оптические линии.

Можно подытожить, что развитие РРЛ – весьма перспективное направление, требующее освоения и разработки, которое будет составлять в будущем неотъемлемую часть инфокоммуникационных технологий, находить применение во многих отраслях и обеспечивать информационные потребности населения, корпоративных структур и государственных служб.

Список литературы:

1. Основы проектирования цифровых радиорелейных линий связи. Учебное пособие для вузов / М. А. Быховский, Ю. М. Кирик, В. И. Носов и др.; Под ред. профессора М. А. Быховского. – М.: Горячая линия – Телеком, 2014. – 332 с:
2. Макавеева М. М. Радиорелейные линии связи. – М.: Радио и связь, 1988. – 312 с.
3. В.Вишневский, С.Фролов И.Шахнович. Радиорелейные линии связи в миллиметровом диапазоне: новые горизонты скоростей // ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес – 2011. – № 11. – С. 90–97.