Высокоскоростные решения SparkWave от Iskra Sistemi

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

Несколько слов о компании Iskra Sistemi и истории её развития

Компания Iskra Sistemi d.d. имеет более, чем пятидесятилетнюю историю по выпуску оборудования радиорелейной связи. С момента производства первой системы в 1954 году для Югославской почтового министерства, Iskra Sistemi постоянно совершенствует решения радиорелейной связи, используя самые современные технологии и надежную элементную базу.

Безотказная работа элементов и узлов оборудования радиорелейной связи Sparkwave достигает 20 лет, что подтверждает высокий уровень производства компании Iskra Sistemi, основанный на многолетних традициях.

Производство первого оборудования радиорелейной связи располагалось в стенах Института телекоммуникаций (IEV) в Любляне (Словения), начавшего свою работу в секторе радиосвязи в 1948 году. В послевоенные годы элементная база была крайне скудна, что побудило к её разработке и производству на собственных мощностях в пригородах Любляны.

В 1955 году было представлено следующее поколение оборудования, предназначенного для передачи 12 телефонных каналов в диапазоне 400МГц.

Первое решение в микроволновом диапазоне 2ГГц было представлено в 1956 году вместе с оборудованием для министерства обороны. Радиорелейные линии со скоростями передачи в 34 мБит/с в диапазоне частот 8ГГц (DRS-2) были предложены уже в 1992 году.

Через 6 лет, в 1998 году был разработан первый активный ретранслятор AR18GA для работы в диапазоне 18ГГц и радиорелейные станции серии DRL для диапазонов 7, 8, 15 и 18 ГГц. С 2002 года радиорелейное оборудование компании выпускается под именем SparkWave.

Дальнейшее развитие продуктовой линейки Iskra Sistemi привело к выпуску оборудования с использованием различных алгоритмов помехозащищенного кодирования и модуляции высших порядков.

Почему именно Радиорелейное оборудование?

Основное применение оборудования классической радиорелейной связи обуславливается необходимостью передачи синхронных типов трафика, требовательных к задержке сигнала и к надежности самой линии связи. К таким типам трафика относят голосовые приложения, телефонные каналы, видеопотоки, аудио- и видео- конференцсвязь, телевидение и т.д. В зависимости от типа трафика и требуемой пропускной способности, а также трибутарных интерфейсов различают оборудование плезиохронной цифровой иерархии (PDH) и синхронной цифровой иерархии (SDH). В первом случае доступны интерфейсы кратные канальной скорости E1 (2048 кбит/с) и E3 (34368 кбит/c), во втором, кратные STM-1 (155 Мбит/с). В последнее время активно развиваются решения для передачи IP трафика с максимальной пропускной способностью. В этом случае скорость пользовательских данных может достигать 400 Мбит/с и выше полном дуплексе.   

В зависимости от частотного диапазона, типа модуляции и размера антенн длина одного пролета может быть от 5 км до 60 км и более.

Оборудование Iskra Sistemi полностью соответствует требованиям озвученным в решениях ГКРЧ (Государственная Комиссия по Радиочастотам) № 07-21-02-001 от 25.06.2007 (18ГГц - DRL 18GA plus). Указанное обстоятельство существенно упрощает процедуру и сроки получения частотных каналов для строительства радиорелейной линии связи.

Портфолио компании Iskra Sistemi 

Портфолио компании Iskra Sistemi постоянно расширяется, однако важно отметить, что такой производитель как ISKRA Sistemi способен организовать выпуск собственных решений предыдущих поколений, позволяя пользователям эксплуатировать оборудование длительный период времени. Это обстоятельство отличает ISKRA от других молодых производителей радиорелейного оборудования появляющихся и исчезающих на телекоммуникационном рынке на регулярной основе. Оборудование ISKRA классифицируется на:

 – DRL-GA (Digital Radio Link) – классическая радиорелейная система PDH иерархии с интерфейсами 2 x E1, 8 х E1 и 16 x Е1 или E3.

 В зависимости от пропускной способности и типа модуляции ширина частотного канала составляет n x 3.5 МГц. Как и у других производителей в системе SparkWave реализуется частотный дуплекс.

Наработка на отказ (MTBF) оборудования DRL-GA составляет более 170 000 часов.

В настоящий момент выпускается как 19” версия, так и версия в исполнении VSEP (Vertical System Equipment Practice) с вертикальным размещением процессорной платы и трибутарных интерфейсных карт в компактную корзину.

Указанное VSEP решение может комплектоваться модулем OYU с оптическим интерфейсом. Преимущество этого решения в полной мере ощущается, если в точке ретрансляции (рис. 1) возникает необходимость переноса полезного сигнала на существенное расстояние. В данном случае модули OYU, контролируемые через единую систему управления, позволяют избежать применения внешних оптических мультиплексоров.  

Рис. 1. Решение DRL-GA-VSEP с оптическими модулями.

При необходимости передачи IP трафика система может комплектоваться модулем с Ethernet интерфейсом и пропускной способностью до 34 мБит/с (EWM34) в одном направлении.

– DRL-GA plus — усовершенствованная версия DRL в 19” исполнении с новыми внешними радиочастотными  модулями (ODU).

Как и версия DRL-GA, DRL-GA plus доступна во всех стандартных диапазонах частот: 7, 8, 13, 15, 18, 23 ГГц с интерфейсами 4E1 до 16Е1, E3, Ethernet.

Рис.2. Радиочастотный модуль SparkWave Plus.

– SDR (Software Defined Radio) — новое поколение радиорелейного оборудования с программным определением канальной скорости и типа модуляции.

Отличительной особенностью линейки SDR является возможность постепенного наращивания пропускной способности линии связи. Программным способом можно активировать не только трибутарные интерфейсы, но и определить тип модуляции (QAM 4 / 16 / 32 / 64 / 128) и ширину полосы частот канала.

Встроенный мультиплексор позволяет подключаться по интерфейсам NxE1 (от 4xE1 до 72xE1), E3, Ethernet и STM-1 (SDH иерархия).

Оборудование SDR (как и DRL) поддерживает различные схемы организации канала и резервирования: 1+0, 1+1, 2+0, 3+0, 4+0, в том числе с частотным разделением, пространственным разнесением. SDR выпускается в диапазонах частот 6, 7, 8, 11, 13, 15, 18, 23, 26 ГГц.

– AR — активный ретранслятор для диапазона 7/8, 18 и 23 ГГц;

Применение активных ретрансляторов при построении протяженных радиорелейных линий связи обуславливается необходимостью преодолеть естественные или искусственные препятствия (рис.4). Это особенно актуально для горной местности.

До появления активных ретрансляторов в горной местности применялись пассивные ретрансляторы представляющие собой отражающую поверхность для электромагнитных волн. Для сохранения энергетики электромагнитного сигнала в пределах первой зоны Френеля на пассивные ретрансляторы накладывались ряд ограничений. Площадь пассивных ретрансляторов достигала 50 кв.м., что существенно осложняло процесс юстировки.

Активные ретрансляторы помогли решить эту проблему. Активный ретранслятор AR7/8G (AR18G и AR23G) состоит из высокочастотного модуля (рис. 3.), двух антенн различных размеров и системы солнечного питания. Потребляемая мощность активного ретранслятора не превышает 1.3 Вт, что позволяет обеспечить бесперебойное питание в условиях ограниченного освещения.  

Рис. 3. Внутренняя часть активного ретранслятора AR.

Единственный недостаток применения ретранслятора – отсутствие возможности удаленного мониторинга ретранслятора посредством системы управления SparkView. При этом существует возможность инсталляции GSM модуля в месте установки ретранслятора, как для контроля источника питания, так и передачи дополнительной телеметрии. 

Активный ретранслятор может использоваться в системах радиорелейной связи различных производителей.

Рис. 4. Радиорелейная линия связи с применением активного ретранслятора.

– SprkWave GE — радиорелейное оборудование с пропускной способностью до 400 Мбит/с и выше.

В 2009 году Iskra Sistemi представила новое поколение оборудования SparkWave GE с возможностью постепенного расширения пропускной способности линии до 400 Мбит/с в полном дуплексе. При комплектации 2+0 объем пропускаемых пользовательских данных удваивается.

GE версия выполняется в различных диапазонах частот: 5, 6, 7, 8, 11, 13, 15, 18, 23, 26, 38 ГГц. Занимаемая полоса частот может варьироваться от 28 до 56 МГц, а модуляция от QAM128 до QAM256.

SparkWave GE имеет веб интерфейс и легка в настройке даже не имевшему опыта с этим оборудованием инженеру.

Рис. 5. Полукомплект SparkWave GE.

– SparkLight ADM 1/4/16 — мультиплексоры ввода-вывода SDH иерархии;

Мультиплексоры ввода-вывода позволяют построить кольцевую архитектуру сети SDH с использованием оптических линий связи и осуществлять кросс-коннект на уровне виртуальных контейнеров VC-12, VC-3, VC-4. При этом управление и контроль мультиплексорами, так же как и радиорелейных линий осуществляется посредством программного обеспечения SparkView.

Мультиплексоры SparkLight ADM 1/4/16 операторского класса с мощной матрицей кросс-коннекта могут комплектоваться различными картами с трибутарными электрическими / оптическими интерфейсами 8xE1, 3xE3, Ethernet 10/100/1000 Мбит/с, STM-1, STM-4, STM-16.

Рис. 6. Вид ADM 1/4/16 мультиплексора.

– SparkView — система управления сетью периферийных устройств производства Iskra Sistemi.

SparkView позволяет осуществлять управление и настройку всех компонентов сети, мониторинг элементов инфраструктуры, а также накапливать статистику.

SparkView запускается под управлением MS Windows и может обслуживать до 10 000 элементов сети Iskra Sistemi.

Рис.7. Главное окно SparkView

О преимуществах применения радиорелейного оборудования SparkWave компании Iskra Sistemi 

Основными конкурирующими предложениями по отношению к радиорелейному оборудованию являются оптические линии связи и Ethernet мосты.

В первом случае, строительство оптической линии связи оправдывает себя лишь на короткие расстояния. Земляные работы в пределах мегаполисов удорожают проект по строительству линии связи в разы. Лишь такие отрасли экономики как железнодорожный транспорт, нефте- газо- добывающие предприятия и другие естественные монополии могут развивать решения на оптических линиях связи. При этом преимущество не очевидно, если прокладка оптических линий связи осуществляется в зонах подвижных грунтов, болотистых местностей и горных районах. Несмотря на существующую тенденцию строительства оптических линий связи, следует принимать во внимание радиорелейные линии связи как резервный канал.

Говоря об Ethernet мостах, отметим, что данное решение наиболее подходит для передачи IP трафика. Конвертация синхронного (TDM) трафика приводит к потере эффективной пропускной способности канала, ввиду добавления служебной информации для последующего восстановления сигнала.  Кроме того, в технических характеристиках Ethernet мостов приводится их совокупная пропускная способность. При этом поддерживается возможность установки перекоса трафика восходящего / нисходящего каналов 4:3, 1:2, 1:1 и т.д.   Например, совокупная пропускная способность Ethernet моста 50 Мбит/с может быть разделена несимметрично на 30 Мбит/с в восходящем канале и 20 Мбит/с в нисходящем канале. В радиорелейном оборудовании пропускная способность приводится в одном направлении, а несимметричный перекос трафика невозможен. Например, радиорелейная линия связи с интерфейсом E3 (34 Мбит/с) может пропускать IP трафик с указанной скоростью одновременно как в восходящем канале, так и в нисходящем, т.е. совокупная пропускная способность вдвое выше.

Другим важным преимуществом систем радиорелейной связи компании Iskra Sistemi является возможность размещения активного оборудования (высокочастотный и интерфейсный блоки) в легко обслуживаемой зоне (all-indoor). На мачте размещается антенна и эллиптический волновод. Высокочастотная часть Ethernet мостов, а также дешевых решений новых производителей размещается на опоре-мачте, а соединение с внутренним (интерфейсным) модулем осуществляется по коаксиальному кабелю. Трудно себе представить техническое обслуживание или замену модулей в условиях 50 градусного мороза и северного ветра на опоре высотой 50 метров. Именно поэтому решение all-indoor находит своё применение у требовательных заказчиков в условиях крайнего севера.