Im August 2019 führte Russland zum ersten Mal weltweit (Ja, das stimmt) ein kommerzielles Projekt zur drahtlosen Redundanz eines optischen Backbone-Kabels mit einer Kapazität von 40 Gbit/s durch. Betreiber Unity, eine Tochtergesellschaft von Norilsk Nickel, nutzte einen solchen Kanal, um ein 11 Kilometer langes drahtloses Backup über den Jenissei zu übertragen.
Von Zeit zu Zeit erscheinen sie in der Presse, auch auf Habré . Sie sind unter dem Gesichtspunkt des technischen Fortschritts interessant, aber es handelt sich immer um Forschungstests. Und hier ist ein echtes kommerzielles Projekt, und zwar nicht unter den Bedingungen des Silicon Valley oder einer europäischen Universität, sondern direkt in der Taiga am Polarkreis. Überraschenderweise ist es ein riesiges Land, schwierige geografische und klimatische Bedingungen, die die Voraussetzungen für Projekte schaffen, die den besten Forschungslaboren Konkurrenz machen.
Zeitleiste der letzten WLAN-Aufzeichnungen:
- Mai 2013, bei einer experimentellen Frequenz von 240 GHz als Gemeinschaftsexperiment von Wissenschaftlern des Karlsruher Instituts für Technologie, der Radiometer Physics GmbH und des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Festkörperphysik. Die Signalfrequenz steht nicht für die kommerzielle Nutzung zur Verfügung.
- Mai 2016: im 70/80-GHz-Bereich das gleiche Team, aber als neues Experiment auf Frequenzen, die für kommerzielle Projekte vorgesehen sind,
- November 2016: , Forschungszentrum Facebook Connectivity Lab,
- Januar 2019, , Teststandort der Deutschen Telekom auf seriellen Ericsson-Geräten, im Mai 2019 ergab die Skalierung derselben Verbindungen auf demselben Teststandort auf 8 hintereinander etwa 100 Gbit/s,
- August 2019, , Norilsk-Betreiber „Unity“ auf Serienausrüstung von DOK LLC (St. Petersburg).
Tatsächlich hätte es am Polarkreis möglicherweise keine Aufzeichnungen für drahtlose Kommunikation gegeben, wenn es nicht die Eisdrift auf dem Jenissei gegeben hätte. Der Hintergrund des Projekts ist wie folgt: Nachdem die drei großen Betreiber sich 2017 geweigert hatten, die Kommunikation in Richtung Taimyr auszubauen, baute das Unternehmen PJSC MMC Norilsk Nickel aus eigenen Mitteln ein Glasfaserkabel mit enormer Länge (956 km). Backbone (FOCL) von Novy Urengy nach Norilsk mit einer Kapazität von 40 Gbit/s. Dies ist eine wirklich schwierige Route, die durch schwieriges Gelände führt, und ihre Erbauer erhielten für diese Arbeit staatliche Auszeichnungen.
Eines der betrieblichen Probleme war die Verlegung eines 40-Gigabit-Glasfaserkabels über den Jenissei in Ermangelung von Brücken; es wurde beschlossen, entlang des Flussbodens zu verlaufen, und aus Gründen der Zuverlässigkeit wurden mehrere Kabel verlegt. Aber Eisdrift beschädigt leicht die Optik. Darüber hinaus ist der Eisgang auf dem Jenissei kein Ereignis für einen Tag, und Reparaturarbeiten am Wasser sind während dieser gesamten Zeit aufgrund der hohen Gefahr für Menschen nicht gestattet.
Zusätzlich zu zusätzlichen Kabeln am Grund des Jenissei wurde die Route durch einen drahtlosen 1-Gbit/s-Richtfunkkanal von Telekommunikationstürmen auf beiden Seiten des Flusses, in Igarka und im Dorf Priluki, gesichert (dieser Funkkanal ist sichtbar). im oberen Foto - eine große Schüssel). Aber was bedeutet 1 Gbit/s, um die gesamte Industrieregion Norilsk im Falle einer Beschädigung der Optik zu versorgen? - Tränen. Daher begann der Norilsker Betreiber Unity, Teil der Struktur von PJSC MMC Norilsk Nickel, im Herbst-Winter-Zeitraum 2018-2019 mit den Planungsarbeiten für den Bau eines drahtlosen Kanals über den Jenissei mit einer Kapazität, die der von Glasfaser nicht unterlegen ist. optische Linie.
Zur Überraschung der Unity-Spezialisten akzeptierte keine der Telekommunikationsmarken der Welt Vorschläge zur Lieferung von Ausrüstung für einen 40-Gigabit-Funkkanal in einer Entfernung von 11 km. Und hier geht es genau um die komplexe Kombination aus hoher Kanalkapazität und Reichweite. Moderne serielle Geräte mit einer Kapazität von 10 Gbit/s oder mehr für den 70/80-GHz-Bereich weisen beispielsweise eine sehr begrenzte Reichweite auf. Dies liegt daran, dass es mit komplexen Kodierungsschemata wie QAM128 oder QAM256 – und nur diese können einen Durchsatz von 10 Gbit/s oder mehr bieten – schwierig ist, eine nennenswerte Sendeleistung bereitzustellen. Strecken von 3-5 km sind einfach, aber bei 11 km wird die Signaldämpfung zu groß und es kann keine Verbindung im 10GE-Standard erhalten werden.
Die Herausforderung wurde von einem inländischen Entwickler aus St. Petersburg angenommen - . Sie hatte bereits Funkbrücken entwickelt, die für die nötige Reichweite sorgten. Und vor diesem Projekt testeten sie auf ihrem 40 km langen Testgelände einen 4-Gbit/s-Kanal in Form von vier gemeinsam betriebenen 10-Gbit/s-Funkbrücken und waren zuversichtlich, dass eine solche Kapazität erreicht werden könnte. Doch in der Praxis hat noch nie jemand in der Telekommunikationsbranche versucht, 4 parallel arbeitende Funkbrücken mit 4 Gbit/s im Abstand von 10 km aufzubauen.
Aufgrund der Ablehnung globaler Marken war sich der Kunde, vertreten durch Edinstvo LLC, auch nicht sicher, ob die Haushaltsgeräte das Projekt bewältigen würden. Daher wurde beschlossen, als Pilotstufe zunächst nur eine 10 Gbit/s-Funkbrücke über 11 km zu installieren. Und wenn es sich bewährt, dann skalieren Sie die Aufgabe auf 4 parallel arbeitende Funkbrücken.
Aus technischer Sicht ist es völlig unnötig, 40 Gbit/s in einem Kanal zu übertragen, sowohl über Funk als auch über ein optisches Kabel. Es ist viel einfacher, Daten über mehrere parallele 10-Gbit/s-„Threads“ zu übertragen. 10GE-Netzwerkgeräte sind günstiger und leichter zugänglich als 40GE-Switches. Darüber hinaus sorgen parallele „Threads“ für eine höhere Zuverlässigkeit des gesamten Kanals.
Es gab jedoch das Problem, dass es bei Funkkanälen im Gegensatz zu einem optischen Kabel, bei dem sich die Signale entlang paralleler Fasern in keiner Weise gegenseitig beeinflussen, zu gegenseitigen Störungen kommt, bis hin zum völligen Kommunikationsausfall. Dies wird durch die Verwendung unterschiedlicher Polarisation des Signals und die Spreizung der Signale nach Frequenz gelöst. Aber das lässt sich einfacher sagen, viel schwieriger ist es, es „in Hardware“ zu implementieren. Das Team aus St. Petersburg stellte Schaltkreise mithilfe großer Mikrowellen-Mikroschaltkreise (MMIC, Monolithic Microwave Integrated Circuit) auf Basis von Galliumarsenid her und war von seiner Schaltkreislösung überzeugt.
„Moderne Funkbrücken des 10GE-Standards auf der ganzen Welt werden mit kommerziellen Mikrowellenchips hergestellt. In diesem Bereich ist eine vertikal integrierte Entwicklung wirkungslos, wenn alle technischen Prozesse in einem Unternehmen durchgeführt werden – vom Sputtern von Mikrowellenchips bis zum Zusammenbau von Komponenten zum fertigen Produkt. Dies entspricht in etwa der Anzahl der Unternehmen, die Computerplatinen auf Basis von Chips von Intel und AMD herstellen. Allerdings erfordert der Aufbau von Mikrowellenchips, die anschließende Signalverstärkung und die Einspeisung in die Antenne im Gegensatz zu massenproduzierten PC-Platinen besonderes Fachwissen, und das ist tatsächlich Gegenstand des Know-hows des Unternehmens“, kommentiert Valery Salomatov, Projektleiter Geschäftsführer DOK LLC.
Das Pilot-10-Gbit/s-Funkbrückenmodell PPC-10G-E-HP war einige Monate lang (Mai-Juni 2019) erfolgreich an Türmen entlang der Ufer des Jenissei im Einsatz. Sommerregen sind die schwierigste Zeit für die Millimeterwellen-Funkkommunikation, weil... Regentropfen haben eine vergleichbare Wellenlänge (ca. 4 mm), was zu einer Abschwächung des Signals führt. Im Winter tritt dieses Problem nicht auf, weil... Schneeflocken sowie Nebel und Rauch sind für die drahtlose Kommunikation im 70/80-GHz-Bereich funktransparent.
Die 10-Gbit/s-Funkbrücke von DOK LLC kam mit den Wetterbedingungen und der Entfernung zurecht, woraufhin der Unity-Betreiber auf der Grundlage von Statistiken zur Verfügbarkeit der Kommunikationsleitung beschloss, in vier parallele drahtlose Kanäle mit einer Kapazität von jeweils 4 GE zu skalieren. Die Installation wurde von Spezialisten der Firma Edinstvo durchgeführt, die die Feinheiten der Installation anhand der Anweisungen für die Ausrüstung selbstständig herausgefunden haben. Ende Juli 10 erfolgte die Funkbrücke
40 Gbit/s (4x 10 Gbit/s) über den Jenissei wurden im Beisein des Installationsüberwachungsteams der Firma DOK für den kommerziellen Betrieb angenommen.
Source: habr.com