Улучшение покрытия в цифровых сетях радиосвязи стандарта TETRA

Автор: Чивилев Сергей Владимирович, кандидат технических наук
Компания: «Интегра Про»

Сети профессиональной радиосвязи стандарта TETRA создаются как в рамках ведомственных программ модернизации существующих аналоговых радиосетей, так и в рамках создания новых инфраструктур для решения задач профессиональной радиосвязи.

Нередки случаи, когда в существующих сетях встречаются зоны с проблемным радиопокрытием. Иногда, это связано с экономией на инфраструктурном оборудовании на этапе проектирования или изменяемой в течение эксплуатации системы радиосвязи окружающей географии, например при строительстве зданий и сооружений.  Таким образом, реализуемое решение может потерять свою экономическую целесообразность при необдуманном наращивании инфраструктурного оборудования для покрытия отдельных небольших областей или зданий. Стоимость базовых радиостанций TETRA, как системных инфраструктурных компонентов, у некоторых производителей существенно превышает решение с применением ретрансляторов TETRA. Оптимальным решением в данном случае является применение ретрансляторов TETRA.

Другой проблемой, с которой можно столкнуться на этапе разработки проектной документации и теоретического расчета зон обслуживания сетей стандарта TETRA, является непредсказуемость электромагнитной обстановки на этапе реализации проекта.

Сами производители именуют ретрансляторы TETRA как “cell enhancers” или “repeaters” (репитеры) и предлагают решения не только для цифровых сетей профессиональной связи TETRA и TETRAPOL, но и для сетей GSM и CDMA.

В отличие от рынка оборудования для сетей GSM/CDMA производителей оборудования для систем профессиональной радиосвязи стандарта TETRA ограничено тремя, а именно Andrew LLC (сейчас это CommScope Company), AxellWireless Ltd (Англия-Швеция), Creowave Oy (Финляндия), BHE (Венгрия).

Компания AxellWireless образовалась в результате слияния активов Aerial Facilities Ltd (Англия) и AVITEC (Швеция). В результате слияния расширился номенклатурный ряд, что дает пользователям возможность выбрать наиболее подходящее решение.

Интересен тот факт, что на рынке ретрансляторов TETRA мало китайских производителей, так как требования к линейности приемопередающего тракта репитеров достаточно сложно выполнить в широком температурном диапазоне.

Планирование участков сетей TETRA с применением ретрансляторов не является простой задачей, и эффективнее этот процесс начинать с анализа фактических зон покрытия сети.

Некоторые типы ретрансляторов способны усиливать сигнал в широкой полосе частот, что позволяет доставить сигнал в зону неуверенного приема не от одной базовой радиостанции, а от нескольких, увеличивая надежность связи.

Особые требования предъявляются к распределительной системе ретрансляторов TETRA, в качестве компонентов которой могут применяться делители (с различными коэффициентами деления), направленные или комнатные антенны, излучающие кабели. Планирование распределительной системы должно привести к равномерному, а не скачкообразному распределению радиосигнала без загрубления приемника базовой станции в зоне прямого (непосредственного) приема.

Одним из преимуществ систем стандарта TETRA является автоматическая регулировка мощности абонентского терминала, и равномерное радиопокрытие с помощью ретрансляторов позволяет реализовать бесшовное покрытие для абонентских терминалов с сохранением низкой излучаемой мощности (до 32 мВт). В свою очередь неравномерное скачкообразное покрытие внутри охватываемых зон вынудит абонентские терминалы работать с повышенным уровнем излучаемой мощности, что уменьшит время автономной работы портативных радиостанций.

Общим для ретрансляторов TETRA является то, что они удовлетворяют регламенту ETSI EN 303 035 и TS 101789-1 по электромагнитной совместимости. С технической точки зрения они реализуются в диапазоне 380 – 470 МГц, а дуплексный разнос составляет 10 МГц. Все ретрансляторы рассчитаны на напряжение 220 В переменного тока, а опциональным является реализация внутреннего источника питания на напряжение 12 В или 48 В постоянно тока и комплектация модемом GSM для удаленного контроля. Кроме этого ретрансляторы CREOWAVE по-умолчанию имеют интерфейс Ethernet рассчитаны на работу в сетях TETRA/TEDS с высшими типами модуляции (QAM).

Ретрансляторы TETRA можно разделить на следующие категории:

  • полосовые или «band selective»;
  • канальные или «channel selective»;
  • гибридные «hybrid»;
  • оптические «fiber optic»;
  • взрывобезопасные.

При этом ретрансляторы могут иметь как внутренне исполнение (для помещений) так и всепогодное исполнение (для размещения в тяжелых климатических условиях).

Стоит помнить, что при наличии радиовидимости между радиостанцией и базовой станцией расстояние между ними ограничивается временем задержки распространения радиосигнала. Фактически, максимальное удаление абонента от базовой станции возможно на расстояние около 53 км. Именно время задержки сигнала ограничивает применение ретрансляторов TETRA на границе зоны обслуживания базовой станции. По этой причине общее удаление от базовой станции TETRA с учетом ретранслятора не может превышать 20-25 км.

Полосовые ретрансляторы отличаются тем, что обеспечивают усиление сигнала в широкой полосе частот (обычно регулируемой), причем, чем уже полоса частот, тем больше задержка усиливаемого сигнала (от 2 до 36 мкс и выше в одну сторону). Такой уровень задержки не сказывается на качестве голоса.

Канальные ретрансляторы предназначены для усиления конкретных номиналов частот базовых станций и применяются когда необходимо избежать усиления сигнала от нежелательных соседних базовых станций. Канальные ретрансляторы оптимальны для размещения на открытых площадках, так как будет отсутствовать усиление нежелательных источников радиосигналов.

Гибридные модели могут программно переключаться из режима канального усиления в режим полосового ретранслятора, что стало возможным благодаря применению новейших цифровых технологий.

Отдельно следует сказать о взрывобезопасных ретрансляторах. До последнего момента лишь один производитель смог представить модель ретранслятора TETRA во взрывобезопасном исполнении. Это модель CWR4xxTA2 от компании CREOWAVE по классификации европейского стандарта ATEX имеет категорию II 2G EEx d (ia) IIB T4.

Технические характеристики канальных и полосовых ретрансляторов TETRA представлены в таблице 1.

Таблица 1

Портфолио ретрансляторов TETRA

Характеристика BSR421 TMR22 CWR4xxTI2 CWR4xxTO2 BSR424 CSR438 CWR4xxTH2 CWR4xxHP1 CWR4xxHP2 CWR4xxHP3 CWR4xxTA2 Node 2 Node 4
Производитель Axell Wireless Axell Wireless Creowave Creowave Axell Wireless Axell Wireless Creowave Creowave Creowave Creowave Creowave Andrew Andrew
Тип ретранслятора Полосовой Полосовой Полосовой Полосовой Полосовой Канальный Гибридный Гибридный Гибридный Гибридный Взрывобезопасный Гибридный Гибридный
Категория Внутренний Уличный Внутренний Уличный Уличный Уличный Уличный Уличный Уличный Уличный Уличный Уличный Уличный
Исполнение IP52 IP65 IP65 IP66 IP65 IP65 IP65 IP65 IP65 IP65 IP65 IP65 IP65
Мин. Разнос между соседними каналами, кГц -- -- -- -- -- 80 -- -- -- -- -- -- --
Максимальное число каналов -- -- -- -- -- 4 4 4 4 4 -- 2 2
Выходная мощность DownLink/UpLink, дБм:
- одна несущая
- две несущих
- более двух несущих
19
16
13
23
21
15
17
14
11
17
14
11
36
33
30
36
33
30
17
14
11
27 / 17
24 / 17
21 /17
36 / 17
33 / 17
30 / 17
36 / 27
33 / 27
30 / 27
17
14
11
36
33
30
36
33
30
Коэффициент усиления, дБ >50 >50 40 … 70 40 … 70 45…60 55…80 40 … 70 55…85 55…85 55…85 40 … 70 55…85 55…85
Задержка сигнала, мкс <2 <2 <2 <2 <2 <14 <2 / <30 <2 <2 <2 <2 <9 / <36 <9 / <36
Диапазон рабочих температур, град Цельсия 0…+45 -20…+55 0…+40 -40…+65 -20…+55 -25…+55 -30…+55 -30…+55 -30…+55 -30…+55 -40…+65 -33..+50 -33…+50
Габариты, мм 280х224х83 400х300х250 370х250х70 380х380х210 540х350х150 540х350х150 310х200х92 420х220х315 420х220х315 420х220х315 d200х360 180x350x450 180x485x450
Потребляемая мощность, Вт 20 40 40 40 150 180 70 200 200 200 40 360 410
Масса, кг 4 15 9 20 22 22 8 25 25 25 29 20 30
Опции: RS232,
48 VDC
RS232,
12 VDC
RS232,
Ethernet,
GSM,
12VDC,
48VDC
RS232,
Ethernet,
GSM,
12VDC,
48VDC
RS232,
48 VDC
RS232,
48 VDC
RS232,
Ethernet,
GSM,
12VDC,
48VDC
RS232,
Ethernet,
GSM,
12VDC,
48VDC
RS232,
Ethernet,
GSM,
12VDC,
48VDC
RS232,
Ethernet,
GSM,
12VDC,
48VDC
II 2G EEx d (ia) IIB T4
GSM,
12VDC
36…72 VDC 36…72 VDC
                    © Интегра Про, 2011, http://www.integra-pro.com

                 
Характеристика BSR421 TMR22 CWRBS4iL CWRBS4oL BSR424 CSR438 CWRHS4 CWRHS4oH CWRBS4oEx Node 2 Node 4 Характеристика OMU BSF424 CWR4xxFO2M CWR4xxFO2S ION-M MiniMaster plus ION-M Master unit ION-M4  
Производитель Axell Wireless Axell Wireless Creowave Creowave Axell Wireless Axell Wireless Creowave Creowave Creowave Andrew Andrew Производитель Axell Wireless Axell Wireless Creowave Creowave Andrew Andrew Andrew  
Тип ретранслятора Полосовой Полосовой Полосовой Полосовой Полосовой Канальный Гибридный Гибридный Взрывобезопасный Гибридный Гибридный Тип устройства Распределительный модуль Полосовой ретранслятор Полосовой ретранслятор с распределительным модулем Полосовой Распределительный модуль Распределительный модуль Ретранслятор  
Категория Внутренний Уличный Внутренний Уличный Уличный Уличный Внутренний Уличный Уличный Уличный Уличный Категория Внутренний Внутренний Уличный Уличный Внутренний Внутренний Уличный  
Исполнение IP52 IP65 IP52 IP66 IP65 IP65 IP52 IP65 IP65 IP65 IP65 Исполнение IP20 IP65 IP65 IP65 IP65 IP65 IP66  
Мин. Разнос между соседними каналами, кГц -- -- -- -- -- 80 -- -- -- -- -- Количество подключаемых удаленных оптических ретрансляторов до 4 по 6 ретрансляторов -- 4 -- 12 124 --  
Максимальное число каналов -- -- -- -- -- 8 1 1 -- 2 2 Тип оптических разъемов SC/APC SC/APC FС/APC FС/APC E2000/APC8° E2000/APC8° E2000/APC8°  
Выходная мощность UL/DL, дБм:
- одна несущая
- две несущих
- более двух несущих
19
16
13
23
21
15
17
14
11
17
14
11
36
33
30
36
33
30
17
14
11
36
33
30
36
33
30
36
33
30
36
33
30
Выходная мощность UL/DL, дБм:
- одна несущая
- две несущих
- более двух несущих
19
16
13
36
33
30
17
14
11
36
33
30
33
30
27
33
30
27
40
37
34
 
Коэффициент усиления, дБ >50 >50 40 … 70 40 … 70 45…60 55…80 40 … 70 55…85 55…85 55…85 55…85 Коэффициент усиления, дБ >50 >50 50 … 85 50 …85 45…60 45…60 45…60  
Задержка сигнала, мкс <2 <2 <2 <2 <2 <14 <2 / <30 <2 / <30 <2 / <30 <9 / <36 <9 / <36 Задержка сигнала, мкс <2 +5мкс/км <2 +5мкс/км <2 +5мкс/км <2 +5мкс/км <2 +5мкс/км <2 +5мкс/км <2 +5мкс/км  
Диапазон рабочих температур, град Цельсия 0…+45 -20…+55 0…+45 0…+45 -20…+55 -25…+55 0…+45 0…+45 0…+45 -33..+50 -33…+50 Диапазон рабочих температур, град Цельсия +5…+45 0…+45 -20…+45 -20…+45 -5…+40 -5…+40 -30…+50  
Габариты, мм 280х224х83 400х300х250 370х250х70 380х380х210 540х350х150 540х350х150 370х250х90 430х320х120 d200х305 180x350x450 180x485x450 Габариты, мм 400x400x250 280х224х83 370х250х70 380х380х210 кратно 483х130х415 кратно 483х130х305 546х320х310  
Потребляемая мощность, Вт 20 40 40 40 150 180 40 60 40 360 410 Потребляемая мощность, Вт 50 100 80 200 150 150 220  
Масса, кг 4 15 9 20 22 22 9 16 15 20 30 Масса, кг 15 (на 6 ретрансляторов) 4 25 25 11 (на 4 ретранслятора) 11 (на 4 ретранслятора) 28  
Опции: RS232,
48 VDC
RS232,
12 VDC
RS232,
Ethernet,
GSM,
12VDC,
48VDC
RS232,
Ethernet,
GSM,
12VDC,
48VDC
RS232,
48 VDC
RS232,
48 VDC
RS232,
Ethernet,
GSM,
12VDC,
48VDC
RS232,
Ethernet,
GSM,
12VDC,
48VDC
II 2G EEx d (ia) IIB T4
GSM,
12VDC
36…72 VDC 36…72 VDC Опции: RS232,
48VDC
RS232,
48 VDC
RS232,
Ethernet,
GSM,
12VDC,
48VDC
RS232,
Ethernet,
GSM,
12VDC,
48VDC
Ethernet
48 VDC
Ethernet
48 VDC
Ethernet
48 VDC
 
                                  © Интегра Про, 2011, http://www.integra-pro.com      


Перейти на страницу "Статьи"