W sierpniu 2019 roku Rosja po raz pierwszy na świecie (tak, to prawda) zrealizowała komercyjny projekt redundancji bezprzewodowej szkieletowego kabla optycznego o przepustowości 40 Gbit/s. Operator Unity, spółka zależna Norilsk Nickel, wykorzystał taki kanał do bezprzewodowego przesyłania kopii zapasowych na odległość 11 km przez Jenisej.
Od czasu do czasu pojawiają się w prasie, także w Habré . Są ciekawe z punktu widzenia postępu technologicznego, ale zawsze są to testy badawcze. A oto prawdziwy projekt komercyjny, i to nie w warunkach Doliny Krzemowej czy europejskiego uniwersytetu, ale w tajdze za kołem podbiegunowym. Co zaskakujące, to ogromny kraj, trudne warunki geograficzne i klimatyczne, które stwarzają warunki do realizacji projektów, które dają szansę najlepszym laboratoriom badawczym.
Kalendarium ostatnich rekordów sieci bezprzewodowej:
- może 2013, na częstotliwości eksperymentalnej 240 GHz w ramach wspólnego eksperymentu naukowców z Instytutu Technologii w Karlsruhe, Radiometer Physics GmbH i Instytutu Stosowanej Fizyki Ciała Stałego im. Fraunhofera. Częstotliwość sygnału nie jest dostępna do użytku komercyjnego.
- może 2016: w zakresie 70/80 GHz ten sam zespół, ale jako nowy eksperyment na częstotliwościach przeznaczonych dla projektów komercyjnych,
- listopada 2016: , centrum badawcze Facebook Connectivity Lab,
- stycznia 2019, , strona testowa Deutsche Telekom na szeregowym sprzęcie Ericsson, w maju 2019 skalowanie tych samych łączy na tej samej stronie testowej do 8 z rzędu dało około 100 Gbit/s,
- sierpnia 2019, , operator Norylsk „Jedność” na sprzęcie seryjnym DOK LLC (St. Petersburg).
W rzeczywistości nie byłoby żadnych zapisów dotyczących komunikacji bezprzewodowej na kole podbiegunowym, gdyby nie dryf lodu na Jeniseju. Tło projektu jest następujące - w 2017 roku, po tym, jak operatorzy Wielkiej Trójki odmówili rozwoju łączności w kierunku Taimyr, korporacja PJSC MMC Norilsk Nickel, korzystając z własnych środków, zbudowała ogromną długość (956 km) światłowodu szkielet (FOCL) z Nowego Urengy do Norylska o przepustowości 40 Gbit/s. To naprawdę trudna trasa, przebiegająca przez trudny teren, a jej budowniczowie otrzymali za tę pracę nagrody rządowe.
Jednym z problemów operacyjnych było przejście 40-gigabitowego kabla światłowodowego przez Jenisej przy braku mostów; zdecydowano się poprowadzić wzdłuż dna rzeki, a dla niezawodności ułożono kilka kabli. Ale dryf lodu łatwo uszkadza optykę. Co więcej, dryf lodu na Jeniseju nie jest wydarzeniem jednodniowym i przez cały ten czas nie są dozwolone żadne prace naprawcze na wodzie ze względu na duże zagrożenie dla ludzi.
Oprócz dodatkowych kabli na dnie Jeniseju, trasa została wsparta bezprzewodowym kanałem przekaźnikowym radiowym z wież telekomunikacyjnych 1 Gbit/cc po obu stronach rzeki, w Igarce i we wsi Priluki (ten kanał radiowy jest widoczny na górnym zdjęciu - duże naczynie). Ale czym jest 1 Gbit/s, który zapewni całemu okręgowi przemysłowemu Norylsk w przypadku uszkodzenia optyki... - łzy. Dlatego w okresie jesienno-zimowym 2018-2019 operator Unity z Norilska, wchodzący w skład struktury PJSC MMC Norilsk Nickel, rozpoczął prace projektowe nad budową kanału bezprzewodowego przez Jenisej o przepustowości nie gorszej niż światłowód- linia optyczna.
Ku zaskoczeniu specjalistów Unity, żadna ze światowych marek telekomunikacyjnych nie przyjęła propozycji dostawy sprzętu dla 40-gigabitowego kanału bezprzewodowego w zasięgu 11 km. I chodzi tu właśnie o złożone połączenie dużej pojemności kanału i zasięgu. Nowoczesne urządzenia szeregowe o przepustowości 10 Gbit/s i większej dla zakresu 70/80 GHz charakteryzują się bardzo ograniczonym zasięgiem. Wynika to z faktu, że przy skomplikowanych schematach kodowania takich jak QAM128 czy QAM256 – a tylko one są w stanie zapewnić przepustowość na poziomie 10 Gbit/s lub więcej – trudno zapewnić jakąkolwiek znaczącą moc nadajnika. Trasy o długości 3-5 km są łatwe, jednak już na 11 km tłumienie sygnału staje się zbyt duże i nie można uzyskać połączenia w standardzie 10GE.
Wyzwanie podjął krajowy deweloper z Petersburga - . Opracowała już mosty radiowe zapewniające niezbędny zasięg. Przed realizacją tego projektu przetestowali kanał 40 Gbit/s w postaci 4 wspólnie działających mostów radiowych 10 Gbit/s na swoim poligonie testowym oddalonym o 4 km i byli pewni, że uzyskanie takiej przepustowości jest możliwe. Jednak w praktyce nikt w branży telekomunikacyjnej nie próbował zestawić 4 równolegle działających mostów radiowych o przepustowości 10 Gbit/s w odległości 11 km.
Otrzymawszy odmowy od światowych marek, klient reprezentowany przez Edinstvo LLC również nie był pewien, czy sprzęt domowy poradzi sobie z projektem. Dlatego też zdecydowano się początkowo zainstalować tylko jeden most radiowy 10 Gbit/s na dystansie 11 km w ramach etapu pilotażowego. A jeśli sprawdzi się dobrze, skaluj zadanie do 4 równolegle działających mostów radiowych.
Z technicznego punktu widzenia przesyłanie 40 Gbit/s w jednym kanale, zarówno drogą bezprzewodową, jak i kablem optycznym, jest całkowicie niepotrzebne. Znacznie łatwiej jest przesyłać dane kilkoma równoległymi „wątkami” 10 Gbit/s. Sprzęt sieciowy 10GE jest tańszy i bardziej dostępny niż przełączniki 40GE. Dodatkowo równoległe „wątki” zapewniają większą niezawodność całego kanału.
Pojawił się jednak problem polegający na tym, że w przeciwieństwie do kabla optycznego, gdzie sygnał w równoległych światłowodach w żaden sposób nie wpływa na siebie, kanały radiowe ulegają wzajemnym zakłóceniom, aż do całkowitego braku komunikacji. Rozwiązuje się to poprzez zastosowanie różnej polaryzacji sygnału i rozproszenie sygnałów według częstotliwości. Ale łatwiej to powiedzieć, znacznie trudniej wdrożyć „na sprzęcie”. Zespół z St. Petersburga wykonał obwody przy użyciu dużych mikroukładów mikrofalowych (MMIC, Monolithic Microwave Integrated Circuit) opartych na arsenku galu i był pewny swojego rozwiązania.
„Nowoczesne mosty radiowe w standardzie 10GE na całym świecie wykonywane są z wykorzystaniem komercyjnych chipów mikrofalowych. W tym obszarze nieefektywne jest prowadzenie rozwoju zintegrowanego pionowo, gdy wszystkie procesy techniczne realizowane są w jednej firmie – od napylania chipów mikrofalowych po montaż komponentów w gotowy produkt. To mniej więcej tyle samo, ile firm produkuje płyty komputerowe oparte na chipach Intela i AMD. Jednak w przeciwieństwie do produkowanych masowo płytek PCB, konfiguracja chipów mikrofalowych, późniejsze wzmacnianie sygnału i doprowadzenie go do anteny wymaga szczególnej wiedzy specjalistycznej i to w rzeczywistości jest przedmiotem know-how firmy” – komentuje Walery Salomatow, projekt menadżer DOK Sp.
Pilotażowy most radiowy 10 Gbit/s, model PPC-10G-E-HP, przez kilka miesięcy (maj-czerwiec 2019 r.) z powodzeniem pracował na wieżach wzdłuż brzegów Jeniseju. Letnie deszcze to najtrudniejszy czas dla komunikacji radiowej na falach milimetrowych, ponieważ... krople deszczu są porównywalne z długością fali (około 4 mm), co powoduje osłabienie sygnału. Zimą problem ten nie występuje, ponieważ... płatki śniegu, a także mgła i dym są przezroczyste radiowo dla komunikacji bezprzewodowej w paśmie 70/80 GHz.
Most radiowy 10 Gbit/s firmy DOK LLC poradził sobie z warunkami atmosferycznymi i odległością, po czym na podstawie statystyk dostępności linii komunikacyjnej operator Unity zdecydował się na skalowanie do 4 równoległych kanałów bezprzewodowych o przepustowości 10GE każdy. Instalację przeprowadzili specjaliści z firmy Edinstvo, którzy niezależnie zorientowali się w zawiłościach konfiguracji zgodnie z instrukcją obsługi sprzętu. Pod koniec lipca 2019 most radiowy
40 Gbit/s (4x 10 Gbit/s) poprzez Jenisej został dopuszczony do komercyjnej eksploatacji w obecności zespołu nadzorującego instalację z firmy DOK.
Źródło: www.habr.com