През август 2019 г. в Русия за пръв път в света (Да, това е вярно) беше реализиран търговски проект за безжично резервиране на магистрални оптични кабели с капацитет 40 Гбит/с. Операторът „Единство“, дъщерно дружество на Норникел, с помощта на този канал направи 11-километрово безжично резервиране през Енисей.
Периодично в пресата, включително и в Хабра, излизат . Те са интересни от гледна точка на напредъка в технологиите, но това винаги са изследователски тестове. А тук имаме реален търговски проект и не в условията на Силиконовата долина или европейски университет, а направо в тайгата на Полярния кръг. Както и да е странно, но именно огромната страна и сложните географски и климатични условия създават предпоставки за проекти, които изпреварват най-добрите изследователски лаборатории.
Хронология на последните рекорди в безжичната връзка:
- Май 2013, на експериментална честота от 240 ГГц, като съвместен експеримент на учени от Технологичния институт в Карлсруе, компанията Radiometer Physics GmbH и Фраунхоферския институт по приложна физика на твърдото тяло. Честотата на сигнала не е достъпна за търговска употреба.
- Май 2016: в диапазона 70/80 ГГц, същият екип, но като нов експеримент на честоти, отпуснати за търговски проекти,
- Ноември 2016: , изследователския център на Facebook Connectivity Lab,
- Януари 2019, , полигонът на Deutsche Telekom с серийно оборудване на Ericsson, през май 2019 г. мащабирането на същите линкове на същия полигон до 8 успоредно дало около 100 Гбит/с,
- Август 2019, , операторът „Единство“ от Норилск с серийно оборудване на ООО „ДОК“ (Санкт-Петербург).
Всъщност нямаше да има никакъв рекорд в безжичната комуникация в условията на Полярния кръг, ако не беше ледоходът на Енисей. Предисторията на проекта е следната — през 2017 година, след като операторите от 'голямата тройка' отказаха да развиват връзка в посока Таймир, корпорацията ПАО 'ГМК Норилски никел' със собствени средства построи огромна по протежение (956 км) влакна-оптична магистрала (ВОЛС) от Нов Уренгой до Норилск с капацитет 40 Гбит/s. Това е наистина сложен маршрут, преминаващ през труднопроходими местности, и строителите й получиха правителствени награди за тази работа.
Една от проблемите при експлоатацията — преминаването на 40-гигахерцовия кабел на ВОЛС през Енисей в отсъствието на мостове беше решено да се осъществи по дъното на реката, като за надеждност бяха положени няколко кабела. Но ледоходът лесно поврежда оптиката. Освен това, ледоходът на Енисей е мероприятие, което далеч не трае един ден, и никакви ремонтни работи на водата не са разрешени през това време поради високата опасност за хората.
Освен допълнителните кабели на дъното на Енисея, трасето беше резервирано с безжичен радиорелейен канал от 1 Гбит/s с телекомуникационни антени от двете страни на реката, в Игарка и селото Прилуки (този радиоканал е видим на горната снимка — голямата чиния). Но какво представлява 1 Гбит/s за осигуряване на целия Норилски промишлен район в случай на повреда на оптиката … — сълзи. Затова през есенно-зимния период на 2018-2019 година Норилският оператор 'Единство', част от структурата на ПАО 'ГМК Норилски никел', започна проектни работи за изграждане на безжичен канал през Енисей с капацитет, който не отстъпва на магистралата ВОЛС.
Към изненада на специалистите от «Единство», никой от световните телекомуникационни марки не прие предложенията за доставка на оборудване за 40-гигабитен безжичен канал на разстояние 11 км. Причината е именно сложната комбинация от висока пропускателна способност на канала и дължина. Съвременното серийно оборудване с капацитет 10 Гбит/c и повече за диапазон 70/80 ГГц притежава характеристиката на доста ограничена дължина. Това се дължи на факта, че при сложни кодиращи схеми, като QAM128 или QAM256 — които само те могат да осигурят пропускателна способност 10 Гбит/c и повече — е трудно да се осигури каквато и да е значителна мощност на предавателя. Трасетата от 3-5 км са лесни, но на 11 км затихването на сигнала става прекалено голямо и никаква връзка в стандарта 10GE не може да бъде осигурена.
Предизвикателството прие местен разработчик от Санкт Петербург — . Те вече разполагаха с разработки на радиомостове, които осигуряваха необходимата дължина. А преди този проект те тествали канал от 40 Гбит/c в състояние на 4 работещи паралелни радиомоста по 10 Гбит/c на своя 4 км — полигон и бяха убедени, че е възможно да се постигне такъв капацитет. Но на практика, никой в телекомуникационната индустрия никога не е опитвал да инсталира 4 паралелно работещи радиомоста по 10 Гбит/c на разстояние 11 км.
След получените откази от световните марки, клиента в лицето на ООО «Единство» също не беше убеден, че местното оборудване ще се справи с проекта. Затова беше решено първоначално да се инсталира само един радиомост 10 Гбит/c на 11 км като пилотен етап. И ако той се представи добре, тогава да се увеличи задачата до 4 паралелно работещи радиомоста.
От техническа гледна точка, не е абсолютно необходимо да се предава 40 Гбит/c в един канал, нито по въздуха, нито по оптични кабели. Много по-лесно е да се предават данни по няколко паралелни «нишки» от 10 Гбит/c. Мрежовото оборудване от стандарт 10GE е по-евтино и по-достъпно в сравнение с комутаторите от стандарт 40GE. Освен това паралелните «нишки» придават по-голяма надеждност на целия канал.
Но имаше проблем с това, че в контекста на оптичния кабел, където сигналите по паралелни влакна не влияят помежду си, при радиоканалите възникват взаимни смущения, които могат да доведат до пълен отказ на връзката. С това се борят, прилагаща различна поляризация на сигнала и разнасяйки сигналите по честота. Но това е по-лесно да се каже, отколкото да се реализира 'в желязо'. Петербургците направиха схемотехника на големи СВЧ-микросхеми (MMIC, Monolithic Microwave Integrated Circuit) на основата на арсенид на галий и бяха уверени в своето схемотехническо решение.
„Съвременните радиомостове стандарт 10GE по целия свят са направени на купени СВЧ-микросхеми. В тази сфера е неефективно да се прави вертикално интегрирано развитие, когато всички технологични процеси се извършват в една фирма — от наплаването на СВЧ-чиповете до сглобяването на компонентите в готово изделие. Това е подобно на многото компании, които произвеждат компютърни платки на основата на чипове от Intel и AMD. Но, за разлика от масовите платки за ПК, за настройването на СВЧ-чиповете, последващото усилване на сигнала и подаването му в антената е нужна особена експертиза, и това всъщност е предмет на Ноу-Хау на компаниите“, коментира Валерий Саломатов, мениджър на проекти в ООО „ДОК“.
Пилотният радиомост 10 Гбит/c модел PPC-10G-E-HP успешно работи на високите мостове по бреговете на Енисей в продължение на два месеца (май-юни 2019). Летните дъждове са най-трудният период за радиовръзка в милиметровия диапазон, тъй като капките дъжд са сравними с дължината на вълната (около 4 мм), което предизвиква отслабване на сигнала. През зимата този проблем не съществува, тъй като снежинките, както и мъглата и дима — са радиопрозрачни за безжичната връзка в диапазона 70/80 ГГц.
Радиомостът 10 Гбит/c от ООО „ДОК“ се справи с метеорологичните условия и разстоянието, след което на базата на статистиката за достъпността на линията, операторът „Единство“ взе решение за мащабиране в 4 паралелни безжични канала с капацитет 10GE всеки. Монтажът беше извършен от специалисти на компанията „Единство“, които сами се справиха с финесите на настройката по инструкциите на оборудването. В края на юли 2019 г. радиомостът
40 Гбит/c (4х 10 Гбит/c) през Енисей беше приет в промишлена експлоатация в присъствието на шеф-монтажната екип от компанията „ДОК“.
Източник: habr.com
