Критерии сравнения и анализа РРС

Размещено на http://www.allbest.ru/

Критерии сравнения и анализа РРС

Для оценки общего технического уровня и потребительских свойств примем следующие критерии:

* пропускная способность;

* энергетические характеристики;

* использование ресурса частотного диапазона;

* системы теленаблюдения и телеуправления. Возможность сетевого управления. Дополнительные сервисные функции;

* электропитание;

* конструкция, удобство обслуживания, организация гарантийного и послегарантийного ремонта;

* 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. технический прием частотный электропитание

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.

Анализ табл. 1 показывает, что если наши 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 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 Москве 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 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 (табл. 2). 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”.

Надо признать, что 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.

Системы теленаблюдения и телеуправления. Возможность сетевого управления. Дополнительные сервисные функции.

Системы телеобслуживания (телеуправления и телесигнализации, в дальнейшем системы ТУ-ТС) существенно влияют на работу пользователя и, при прочих равных условиях, служат определяющим фактором при выборе РРС. Несмотря на отсутствие жесткой регламентации на проектирование систем ТУ-ТС (используются рекомендации МСЭ G-821, G-826, G-921 и ряд других), у ведущих мировых производителей РРС сложились как архитектура, так и детальные требования к этим системам.

В части архитектуры система ТУ-ТС подразделяется на систему телеобслуживания радиорелейной линии и систему управления телекоммуникационной сетью. Рассмотрим первую из них, осуществляющую следующие основные функции:

* контроль за функционированием станции и линии;

* сбор, анализ и передача сигналов аварии;

* организация шлейфов по информационному потоку и по СВЧ-сигналу как на своей станции, так и на любой станции сети;

* организация служебной голосовой связи со всеми станциями, работающими в сети;

* управление станцией и линией путем выработки и подачи команд и получения квитанций об их исполнении;

* отображение состояния станции и линии.c

Для обеспечения этих функций надо иметь в РРС достаточное число датчиков состояния ее отдельных узлов и блоков, а также предусмотреть организацию в радиостволе между станциями по крайней мере двух служебных каналов (для речевой связи и для передачи сигналов ТУ-ТС. Должен также существовать внутренний канал связи между внешним (радиомодуль) и внутренним (базовый блок) блоками РРС, используемый для передачи сигналов состояния, команд управления и квитанций об их исполнении.

Для отображения состояния и управления РРС и РРЛ до недавнего времени использовались в основном дисплеи базового блока станции, светодиодная индикация и ручное управление с передней панели базового блока или выносного пульта управления. В настоящее время для этого обычно используют подключаемые через стык RS 232 компьютеры. На них отображается конфигурация всей сети, данные о ее функционировании, регистрируются (запоминаются) все сбои, сигналы аварий, случаи снижения достоверности, переключения на резерв и др. С компьютера производится управление всеми станциями сети с получением квитанций об исполнении команд. Предусматривается также программное сопряжение с системой управления телекоммуникационной сетью.

Поскольку при построении РРЛ бывает необходимо, как и прежде, вручную управлять отдельными станциями, практически все зарубежные РРС сохранили такую возможность. В отечественных станциях эти возможности наиболее “продвинуты” в “Радиус-15М”, “Радиус-ДС” и в серии станций “Просвет”.

Кроме вышеперечисленных основных функций системы управления и обслуживания, пользователю могут быть предоставлены дополнительные услуги:

* один или несколько цифровых (64 кбит/с) каналов для служебных нужд (телеметрия, диспетчерская связь и др.);

* входы/выходы пользователя для передачи по радиолинии от не входящих в состав РРС устройств и оборудования сигналов аварии и команд управления (например, сигнала о пропадании на пункте основного питания и, в связи с переходом на аварийное питание, команды на включение дизель-генератора; сигнала о несанкционированном доступе, пожаре и др.);

* внешний выход сигнализации о состоянии РРЛ для подключения к внешней системе управления сетью;

* возможность коммутации трафика программными средствами.

Реализация в отечественных РРС “новой волны” (“Радиус-15М”, “Радиус-ДС”, серия станций “Просвет”) вышеперечисленных функций позволяет строить на их базе современные многоинтервальные линии. Правда, они еще не в полной мере соответствуют продукции ведущих мировых производителей в основном из-за незавершенности разработок программного обеспечения для компьютерного управления и отсутствия в связи с этим ряда функций (например, маршрутизации трафика). Однако в ближайшее время эта работа будет завершена и с 1999 г. эти станции будут поставляться с программным обеспечением.

Электропитание

Практическую важность для потребителя представляют параметры и свойства системы вторичного электропитания РРС. Эти параметры и энергопотребление являются показателями, отражающими общий технический уровень аппаратуры, качество элементной базы, культуру схемных решений, а также аппаратурную надежность, которая обычно повышается при уменьшении тепловыделения.

Для новых зарубежных РРС (табл. 2) 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).

Конструкция, удобство обслуживания, организация гарантийного и послегарантийного обслуживания.

Сегодня аппаратуру РРС производят в виде двух составных частей: аппаратуры наружного размещения, включающей в себя выносные приемо-передающие модули (ODU - Outdoor Unit) и антенну, и аппаратуры внутреннего размещения (IDU - Indoor Unit), исполняемой обычно в виде модульной конструкции, которую можно установить на столе, закрепить на стене или вставить в стойку того или иного стандарта.

Соединение между ODU и IDU осуществляют коаксиальными кабелями длиной до 300 м (реже до 600 м), по которым помимо сигналов передается напряжение дистанционного питания ODU.

По размерам и коэффициенту усиления антенн отечественные РРС “Радиус-ДС”, “Радиус-15М”, “Радиус-18”, “Звезда-11” и станции “Просвет” аналогичны зарубежным, а по климатическим воздействиям, в отличие от многих иностранных РРС, рассчитаны на более жесткие условия (до - 50° С).

В большинстве новых зарубежных РРС при соединении ODU и IDU используется всего один коаксиальный кабель, по которому все сигналы “вверх” и “вниз” передаются на разных поднесущих. В отечественных РРС пока применяют два кабеля, однако в станциях серии “Радиус” с 1999 г. также вводится один кабель.

ODU фирм NEC, Ericsson, SAT и некоторых других имеют малые габариты и массу, впечатляют своей изящностью и легкостью (табл. 2). Российские РРС в этом плане начали приближаться к уровню других передовых фирм (таких как Nera, Nokia), однако по дизайну еще далеки от них.

Перенос приемо-передатчиков цифровых РРС с “земли” на антенну первоначально имел целью избавиться от дорогих и громоздких волноводных трактов. Однако конструктивное деление РРС на ODU и IDU привело к трансформации функциональной структуры станций, к изменению электрической схемы ODU и IDU.

Теперь в ODU размещают все элементы, зависящие от диапазона и рабочих частот, но инвариантные к изменению скорости передачи от Е1 до Е3 (Ericsson) или от Е1 до Е2 (Pasolink, STD-10), а IDU содержит лишь элементы, определяющие трафик и стыки. Таким образом, блок IDU одинаково подходит для всех диапазонов от 7 ГГц до 38 ГГц.

При таком исполнении аппаратуры обеспечиваются большая унификация, гибкие возможности эксплуатации, предпосылки поэтапного наращивания пропускной способности путем замены плат или вставных ячеек в блоках IDU. Наружные блоки ODU при этом не затрагиваются.

В РРС “Просвет” и “Звезда-11” ODU допускает изменение скорости передачи от Е1 до Е2. Еще большие возможности (от Е1 до Е3) у РРС “Радиус-ДС”, “Радиус-15М” и “Радиус-18”.

Удобство обслуживания РРС во многом определяется конструкцией антенного комплекса (ODU, антенна, опорно-поворотное устройство), способами соединения ODU с антенной и крепления антенны к мачте, а также методом юстировки антенны. Для тестирования ODU и ведения служебных переговоров во время юстировки в нем предусматривают контрольные разъемы. Снятие или замена блока ODU осуществляются без нарушения юстировки антенны.

В части удобства обслуживания отечественные РРС имеют и “плюсы”, и “минусы”. Так, их недостатком является более сложная и металлоемкая конструкция соединения ODU с антенной, особенно для больших антенн (диаметром 1,2 м и более). Однако для суровых климатических районов наши РРС предусматривают дополнительную защиту от снега и льда в виде контейнера, внутри которого размещают ODU (один или два). В РРС “Радиус-ДС”, “Радиус-15М”; “Радиус-18” есть контейнер, защищающий разъемы кабелей и волноводные фланцы от льда, что в зарубежной аппаратуре предусматривается не всегда.

Исправная РРС не требует обслуживания, кроме оговоренных в КД мер профилактики. В случае выхода из строя ODU, его заменяют на исправный, а восстановление производят на заводе-изготовителе либо в специализированных сервисных центрах. При выходе из строя наземного блока ремонт производится заменой ячеек из ЗИП.

Отметим, что гарантийное и послегарантийное обслуживание отечественных РРС явно проще и дешевле зарубежных станций. Кроме того конструкция их ODU, благодаря наличию функционально законченных легкосъемных узлов, облегчает процедуру ремонта.

Надежность

Сегодня все зарубежные фирмы рекламируют высокую надежность своих РРС - называются цифры среднего времени на отказ (MTBF) 15, 20, 30 лет и более.

Выпускаемые в 1993-1996 гг. отечественные РРС (“Радан”, “Эриком”, “Радиус-15” и др.) имели аппаратурную надежность значительно ниже. Это обуславливалось как качеством комплектующих, так и качеством сборки станций, их конструкцией, а также принятыми схемотехническими решениями.

В станциях нового поколения для повышения надежности разработаны специализированные устройства СВЧ для приемо-передатчиков РРС диапазонов 8? 18 ГГц с использованием GaAs-технологии, налажен выпуск СВЧ-микросборок, по параметрам не уступающим зарубежным аналогам.

Кроме того в них переработаны схемотехнические решения и широко использованы аналоговые ИМС большой интеграции фирм Hewlett Packard, Motorola, Siemens и др. Применены облегченные режимы активных элементов, исключены все элементы низкой надежности и проведена их замена на иностранные аналоги.

Наконец, цифровая часть аппаратуры новых РРС переводится на малопотребляющие БИС, выполненные на основе технологии ПЛИС. Введена длительная (210 часов) технологическая тренировка аппаратуры перед отгрузкой заказчику, которая позволяет “выбрать” начальный участок кривой отказов.

Размещено на Allbest.ru