W sierpniu 2019 roku w Rosji po raz pierwszy na świecie (tak, to prawda) zrealizowano komercyjny projekt dotyczący bezprzewodowego zapasowego systemu fiber optycznego o pojemności 40 Gb/s. Operator "Jedność", spółka zależna Nornickela, wykorzystał ten kanał do przesłania 11-kilometrowego bezprzewodowego zapasu przez Jenisej.
Okazjonalnie w prasie, w tym na Habrach, pojawiają się . Są one interesujące z punktu widzenia postępu technologii, ale są to zawsze badania eksperymentalne. A tutaj mamy do czynienia z realnym projektem komercyjnym, i to nie w warunkach Doliny Krzemowej ani europejskim uniwersytecie, lecz prosto w tajdze na Kole Polarnego. Co dziwne, to właśnie ogromny kraj i trudne warunki geograficzne oraz klimatyczne stwarzają podstawy do projektów, które przewyższają najlepsze laboratoria badawcze.
Kronika ostatnich rekordów komunikacji bezprzewodowej:
- Maj 2013, na eksperymentalnej częstotliwości 240 GHz jako wspólny eksperyment naukowców z Instytutu Technologii w Karlsruhe, firmy Radiometer Physics GmbH oraz Instytutu Fraunhofera Fizyki Stosowanej Materiałów Stałych. Częstotliwość sygnału nie jest dostępna do użytku komercyjnego.
- Maj 2016: w zakresie 70/80 GHz, ta sama ekipa, ale jako nowy eksperyment na częstotliwościach przydzielonych do projektów komercyjnych,
- Listopad 2016: , Centrum badawcze Facebook Connectivity Lab,
- Styczeń 2019, , poligon Deutsche Telekom na seryjnym sprzęcie Ericssona, w maju 2019 roku skalowanie tych samych łączy na tym poligonie już do 8 w rzędzie dało około 100 Gb/s,
- Sierpień 2019, , operator Norilsk "Jedność" na seryjnym sprzęcie spółki "DOK" (Sankt Petersburg).
Właściwie nie byłoby żadnego rekordu w bezprzewodowej komunikacji w warunkach Koła Podbiegunowego, gdyby nie wiosenny spływ lodu na Jeniseju. Historia projektu jest następująca — w 2017 roku, po tym jak operatorzy „wielkiej trójki” odmówili rozwijania komunikacji w kierunku Tajmyru, korporacja PJSC „GMK Norylsk Nickel” na własny koszt zbudowała ogromną (956 km) magistralę światłowodową (WOLS) z Nowego Urengoya do Norylska o przepustowości 40 Gbit/s. Jest to naprawdę skomplikowany odcinek, przebiegający przez trudno dostępny teren, a jego budowniczowie otrzymali za tę pracę nagrody rządowe.
Jednym z problemów podczas eksploatacji — przejście 40-gigabitowego kabla WOLS przez Jenisej w braku mostów postanowiono poprowadzić po dnie rzeki, przy czym dla zapewnienia niezawodności ułożono kilka kabli. Ale spływ lodu łatwo uszkadza optykę. Co więcej, spływ lodu na Jeniseju to wydarzenie, które trwa znacznie dłużej niż jeden dzień, a wszelkie prace naprawcze na wodzie są w tym czasie zabronione z powodu wysokiego ryzyka dla ludzi.
Oprócz dodatkowych kabli na dnie Jeniseju, trasa była rezerwowana za pomocą bezprzewodowego kanału radiowego 1 Gbit/s z wież telekomunikacyjnych po obu stronach rzeki, w Igarsku i w miejscowości Priluki (ten kanał radiowy jest widoczny na górnym zdjęciu — dużą antenę). Ale cóż to jest 1 Gbit/s dla zapewnienia całego obszaru przemysłowego Norylska w przypadku uszkodzenia optyki... — to łzy. Dlatego w okresie jesienno-zimowym 2018-2019 roku norylski operator „Jedność”, wchodzący w skład PJSC „GMK Norylsk Nickel”, rozpoczął prace projektowe nad budową bezprzewodowego kanału przez Jenisej o przepustowości nie ustępującej magistrali WOLS.
Ku zaskoczeniu specjalistów z "Jedności", żaden z globalnych marek telekomunikacyjnych nie przyjął propozycji dostawy sprzętu do 40-gigabitowego bezprzewodowego kanału na odległości 11 km. Powód leży w skomplikowanym połączeniu wysokiej przepustowości kanału i odległości. Nowoczesny seryjny sprzęt o przepustowości 10 Gbit/s i więcej dla zakresu 70/80 GHz ma cechę, jaką jest bardzo ograniczony zasięg. Dzieje się tak, ponieważ w przypadku skomplikowanych schematów kodowania, takich jak QAM128 lub QAM256 — a tylko one mogą dać przepustowość 10 Gbit/s i więcej — trudno zapewnić jakąkolwiek znaczącą moc nadajnika. Trasy 3-5 km są proste, ale na 11 km tłumienie sygnału staje się zbyt wielkie i żaden kontakt w standardzie 10GE nie jest możliwy do uzyskania.
Wyzwanie podjął krajowy producent z Petersburga — . Mieli już opracowania mostów radiowych, które zapewniały wymaganą odległość. Przed tym projektem przetestowali kanał 40 Gbit/s w postaci 4 równolegle działających mostów radiowych po 10 Gbit/s na swoim 4 km — poligon, i byli pewni, że taką przepustowość uzyskać można. Jednak w praktyce nikt w przemyśle telekomunikacyjnym nigdy nie próbował połączyć razem 4 równolegle działających mostów radiowych po 10 Gbit/s na dystansie 11 km.
Otrzymując odmowy od światowych marek, klient w postaci LLC „Jedność” również nie był pewien, czy krajowy sprzęt sprosta zadaniu. Dlatego zdecydowano się na początku zainstalować jako etap pilotażowy tylko jeden most radiowy 10 Gbit/s na 11 km. A jeśli spisze się dobrze, można już rozważyć rozbudowę do 4 równolegle działających mostów.
Z technicznego punktu widzenia nie jest wcale konieczne przesyłanie 40 Gbit/s w jednym kanale, zarówno w przypadku sygnału radiowego, jak i kabla optycznego. Znacznie łatwiej jest przesyłać dane przez kilka równoległych "nitków" 10 Gbit/s. Sprzęt sieciowy standardu 10GE jest tańszy i łatwiej dostępny niż przełączniki standardu 40GE. Ponadto równoległe "nitki" zapewniają większą niezawodność całego kanału.
Jednak występował problem polegający na tym, że w przeciwieństwie do kabla optycznego, gdzie sygnał w równoległych włóknach w ogóle na siebie nie wpływa, w przypadku kanałów radiowych występują wzajemne zakłócenia aż do całkowitego zaniku łączności. Walczy się z tym, stosując różne polaryzacje sygnału oraz rozdzielając sygnały pod względem częstotliwości. Jednak znacznie łatwiej to powiedzieć, niż zrealizować „w sprzęcie”. Specjaliści z Petersburga stworzyli schemat elektryczny na dużych mikrochipach mikrofalowych (MMIC, Monolithic Microwave Integrated Circuit) opartych na arsenku glinu, i byli pewni swojego rozwiązania.
„Nowoczesne mosty radiowe standardu 10GE na całym świecie są wytwarzane na kupnych mikrochipach mikrofalowych. W tej dziedzinie nieefektywne jest prowadzenie rozwoju zintegrowanego wertykalnie, gdy wszystkie procesy technologiczne są wykonywane w jednej firmie — od osadzania mikrochipów mikrofalowych po montaż komponentów w gotowe produkty. To mniej więcej tak, jak wiele firm produkuje płyty komputerowe na bazie chipów od Intela i AMD. Jednak w przeciwieństwie do masowych płyt do komputerów osobistych, do konfigurowania mikrochipów mikrofalowych, dalszego wzmacniania sygnału i jego podawania do anteny potrzebna jest szczególna ekspertyza, i to, w rzeczywistości, jest przedmiotem know-how firm” — skomentował Walery Salomatow, menedżer projektów w OOO „DOK”.
Pilotażowy most radiowy 10 Gb/s model PPC-10G-E-HP działał z sukcesem na wieżach po obu stronach Jeniseju przez kilka miesięcy (maj-czerwiec 2019). Letnie deszcze to najtrudniejszy czas dla radiokomunikacji w milimetrowym zakresie, ponieważ krople deszczu są porównywalne z długością fali (około 4 mm), co powoduje osłabienie sygnału. Zimą nie ma takiego problemu, ponieważ płatki śniegu, podobnie jak mgła i dym, są radioprzezroczyste dla łączności bezprzewodowej w zakresie 70/80 GHz.
Most radiowy 10 Gb/s od OOO „DOK” poradził sobie z warunkami pogodowymi oraz odległością, po czym na podstawie statystyki dostępności linii komunikacyjnej operator „Jedność” podjął decyzję o skalowaniu do 4 równoległych bezprzewodowych kanałów o pojemności 10GE każdy. Montaż wykonali specjaliści z firmy „Jedność”, którzy samodzielnie poradzili sobie z niuansami konfiguracji zgodnie z instrukcjami dotyczącymi sprzętu. Pod koniec lipca 2019 roku most radiowy
40 Gb/s (4x 10 Gb/s) przez Jenisej został przyjęty do przemysłowej eksploatacji w obecności zespołu montażowego z firmy „DOK”.
Źródło: habr.com
