2-8б. Описание оборудования Anterum 630 (http://imaqliq.com/)
2-8б. Описание оборудования Anterum 630 (http://imaqliq.com/) |
Микроволновое радиорелейное оборудование Anterum 630 предназначено для организации местных и внутризоновых цифровых беспроводных сетей связи со скоростями от 4 х 2.048 Мб/с до 2 х 155.52 Мб/с в диапазонах частот СВЧ (6 – 38 ГГц).
Оборудование построено по чрезвычайно гибкой структуре, которая позволяет решать практически любые настоящие и будущие задачи, возникающие при передаче цифровых потоков плезиохронной (PDH), синхронной (SDH) иерархий и каналов быстрого интернета.
Некоторые примеры применения оборудования
На рис. 2-8-1 показано размещение внешнего модуля на антенной опоре. Параболическая направленная антенна крепится к трубостойке диаметром 90 – 150 см. при помощи крепёжно-юстировочного устройства, а внешний модуль (приемопередатчик) пристегивается к антенне специальными защелками. Крепёжно-юстировочное устройство снабжено шарнирами и регулировочными элементами, которые позволяют поворачивать антенну по вертикали и горизонтали для настройки (юстировки) на антенну следующей станции.
Рис. 2-8-1. Монтаж внешнего блока на трубостойке антенной опоры
2-8-1. Основные возможности оборудования Антерум 630
Приемопередающая аппаратура (наружный блок) Антерум 630 обеспечивает работу в одном из диапазонов частот 6, 8, 11, 13, 15, 18, 23 или 38 ГГц.
Внутренний блок разработан с учетом его независимости от используемой частоты и позволяет производить выбор нескольких параметров пропускной способности, устанавливать тип модуляции, выбирать радиочастотные каналы и уровни выходной мощности, что дает возможность обеспечить соответствие общемировым стандартам и требованиям по спектральной эффективности системы связи. Некоторые из этих возможностей проиллюстрированы на рис. 2-8-2. Здесь показаны виды модуляции и различные комбинации цифровых потоков, которые могут задаваться пользователем программно. Таким образом, скорости цифровых потоков, которые могут передаваться при помощи оборудования Антерум 630 от 8 до 311 Мб/с в полосе частот от 7 до 56 МГц. Кроме того можно передавать потоки Ethernet 100Base-TX и пр. В настоящее время разработана аппаратура Антерум 630 Нано, выполненная в виде единого внешнего блока.
Важной особенностью оборудования является возможность работы в режиме динамической адаптивной регулировки мощности передатчика (AdTPC). В большинстве радиорелейных структур адаптивная регулировка мощности передатчика осуществляется в зависимости от уровня сигнала на входе приемника. Ранее адаптивные методы использовались в системах радиосвязи, например в системах автоматического управления мощностью передачи (ATPC), где выходная мощность при хороших условиях передачи снижается, что позволяет сократить потребление электроэнергии и уменьшить уровень помех в сети. При ухудшении условий передачи мощность автоматически повышается, что обеспечивает сохранение каналом требуемого уровня производительности. Структура, организованная в оборудовании Антерум 630 использует более сложный алгоритм, в котором динамическая регулировка мощности передатчика зависит еще и от качества канала (от коэффициента ошибок). Следовательно, эта структура позволяет бороться и с помехами.
Оборудование Антерум 630 может функционировать без резервирования (1+0) и с резервированием (1+1).
.
2-8-2. Краткое описание внутреннего модуля
Внутренний модуль выполнен в компактном монтажном блоке типа 1RU (рис. 2-8-3) и содержит интеллектуальную программируемую структуру обработки цифровых потоков, а также, модулятор и демодулятор. Конфигурации лицевой панели модуля определяются сетевыми интерфейсами и пропускной способностью. На рис. 2-8-3 показана стандартная конфигурация (1+0), содержащая разъем питания, разъемы сигналов трафика, управления и точку подключения кабеля, идущего к наружному блоку. Кроме того на передней панели размещены светодиоды индикации состояния оборудования. Расширение конфигурации обеспечивается дополнительными или замещаемыми сменными платами. Во внутреннем модуле предусмотрен специальный слот для подключения встроенного мультиплексора уровня STM-1, который позволяет собирать и выделять цифровые потоки непосредственно на терминале.
Рис. 2-8-3. Внутренний модуль оборудования Антерум 630.
Упрощенная структурная схема внутреннего блока показана на рис. 2-8-4. Цифровые потоки подключаются к стандартному блоку ввода-вывода и поступают на схему обработки кадров. Стандартный блок ввода-вывода поддерживает пользовательскую нагрузку до 16 потоков E1, 2 потока со скоростью 100 Мб/с для быстрого интернета, подключаемого через витую пару [http://ru.wikipedia.org/wiki/Ethernet] (Fast Ethernet – 100Base TX) и служебный речевой канал (64 кб/c). Схема обработки кадров содержит коммутатор и фирменное устройство для обработки сигналов конфигурации 1+1, маршрутизации, кадровой синхронизации и функций общесетевого управления. Дополнительные блоки ввода – вывода позволяют гибко организовать до 64 потоков E1, от 1 до.4 потоков E3, STM-0, STM-1, 2 потока STM-1 и прочие конфигурации. Внутренний блок имеет гибкую архитектуру, позволяющую в будущем добавлять и другие типы каналов ввода-вывода.
Рис. 2-8-4. Упрощенная структурная схема внутреннего модуля.
Управление внутренним блоком осуществляется центральным процессором, связанным через специальный канал 2x100Base-TX с сервером по протоколу SNMP (Simple Network Management Protocol – Простой Протокол Управления Сетью) [http://www.codenet.ru/webmast/snmp].
Устройства ввода – вывода соединены с трактом обработки основной полосы (ТОП) и модемом. Большинство функций этих устройств реализовано в специализированном высокоскоростном сигнальном процессоре типа CCM8910. Обобщенная структурная схема процессора показана на рис. 2-8-5.
Рис. 2-8-5. Структурная схема процессора CCM8910
Основные операции в направлении передачи:
Основные операции в направлении приема:
Скремблирование – добавление к цифровому сигналу псевдослучайной составляющей. Эта операция выравнивает спектр цифрового потока, устраняет цепочки одинаковых символов и, в конечном итоге, повышает точность синхронизации, скорость вхождения в синхронизм и облегчает работу системы связи. На приемном конце осуществляется обратная операция – дескремблирование, при которой псевдослучайная последовательность удаляется из сигнала.
Помехоустойчивое кодирование (FEC - Forward Error Correction) обеспечивает нахождение и устранение ошибок в цифровом потоке. В оборудовании Антерум 630 применяется комбинация из кодирования Рида-Соломона и решетчатого кодирования (TCM). Такая комбинация обеспечивает долговременный коэффициент ошибок в канале связи около 10-12.
Перемежение кодовых групп и последующая операция – деперемежение позволяют расформировать длинные серии ошибок, возникающих при глубоких замираниях, на более короткие серии. Это позволяет облегчить работу систем помехоустойчивого кодирования и во многих случаях восстановить поврежденные блоки. Кроме того, при использовании перемежения повышается устойчивость тактовой и кадровой синхронизации.
После операций скремблирования, кодирования и перемежения цифровой поток разделяется на 2 канала I и Q, из которых формируются многоуровневые сигналы в зависимости от запрограммированного вида модуляции от QPSK до 128 QAM. Затем сигналы каналов I и Q проходят через устройство цифровой фильтрации и компенсатор взаимных искажений между каналами. Цифровая фильтрация обеспечивает оптимизацию спектра сигнала оборудования.
Формирование модулированного сигнала осуществляется в последующих устройствах внутреннего блока (рис. 2-8-4). Модуляция в направлении передачи проводится на промежуточной частоте 350 МГц, которая вырабатывается специальным синтезатором частоты. Для работы демодулятора также применяется синтезатор, но на частоту 140 МГц. Процессор промежуточной частоты обеспечивает обработку сигналов 350 МГц и 140 МГц.
Сигналы контроля, управления и наблюдения за работой внешнего модуля (приемопередатчика) передаются на собственных несущих частотах. В направлении передачи – на частоте 5.5 МГц, в направлении приема – 10 МГц. Скорость этих цифровых потоков 19.6 кб/с.
Питание внутреннего модуля производится при помощи встроенного преобразователя DC/DC, который формирует нужные напряжения из первичного источника постоянного тока с напряжением -48 В.
Внутренний модуль соединяется с наружным модулем коаксиальным кабелем, по которому передаются модулированные сигналы промежуточных частот 350 МГц и 140 МГц, сигналы управления и контроля и первичное постоянное напряжение -48 В.
2-8-3. Краткое описание наружного модуля
Наружный модуль оборудования Антерум 630 представляет собой приемопередатчик, помещенный в круглый, литой, герметичный корпус, снабженный радиатором для улучшения охлаждения электронных схем (рис 2-8-6.). Антенный порт приемопередатчика выполнен в виде волноводного фланца, снабженного круглой направляющей для надежной и высококачественной стыковки с антенной. Стыковка модуля с антенной осуществляется при помощи четырех защелок. В конфигурации 1+1 применяется два приемопередающих модуля, которые стыкуются с антенной через блок делителя мощности. Для изменения поляризации радиосигнала, приемопередатчик может быть развернут в вертикальной плоскости на 90 градусов.
Рис. 2-8-6. Внешний вид наружного модуля и антенны оборудования Антерум 630 в конфигурации 1+0.
Схема приемопередающего модуля показана на рис. 2-8-7. В основе схемы лежит двойное преобразование частоты в передатчике и приемнике. Такое решение позволяет улучшить избирательность приемника и повысить стабильность рабочих частот.
Рис.2-8-7. Упрощенная структурная схема приемопередатчика Антерум 630
Передатчик Антерум 630
Передатчик оборудования обрабатывает модулированный сигнал промежуточной частоты 350 МГц и преобразует его в рабочий СВЧ диапазон частот. Перед операцией первого преобразования частоты в СМпч2 сигнал усиливается в усилителе промежуточной частоты (УПЧ) с автоматической регулировкой усиления (АРУ). АРУ обеспечивает постоянство уровня сигнала на входе СМпч2 вне зависимости от длины коаксиального кабеля, идущего от внутреннего модуля.
Первое преобразование частоты осуществляется при помощи генератора, вырабатывающего сигнал второй промежуточной частоты fпч2 (1140 или 860 МГц). Преобразованный сигнал проходит через полосовой фильтр к основному смесителю передатчика (СМпд) и, далее, смешивается с сигналом задающего генератора СВЧ (fзг). На выходе смесителя передатчика вырабатываются две боковые полосы частот, одна из которых проходит через фильтр боковой полосы (ФБП), усиливается в усилителе СВЧ (УСВЧ) и поступает через полосовой фильтр антенного разветвителя к выходу.
Основу задающего генератора передатчика представляет синтезатор частоты с программным управлением. Поэтому, рабочую частоту передатчика оборудования Антерум 630 можно дистанционно менять в пределах выделенной полосы частот с шагом 250 кГц, настраиваясь на разные каналы. Нужная частота для работы смесителя передатчика получается путем умножения сигнала синтезатора.
Приемник Антерум 630
Приемник оборудования обеспечивает преобразование сигнала из рабочего диапазона частот в сигнал промежуточной частоты и усиление сигнала. Выполнен приемник по супергетеродинной схеме с двойным преобразованием частоты. После первого преобразования получается промежуточная частота 1000 МГц, а после второго – 140 МГц.
Сигнал на вход приемника поступает из антенны через полосовой фильтр антенного разветвителя и усиливается в малошумящем усилителе СВЧ (LNA). Усилитель обеспечивает коэффициент шума приемника около 7 дБ.
Первое преобразование частоты производится в СМпр при помощи сигнала гетеродина, который выполнен на синтезаторе частоты. Схема гетеродина подобна схеме задающего генератора передатчика.
Второе преобразование осуществляется в смесителе СМпч2 при помощи сигнала генератора второй промежуточной частоты, общего с передатчиком. Полученный после второго преобразования сигнал с частотой 140 МГц, усиливается в основном усилителе промежуточной частоты приемника (УПЧ) и поступает через соответствующий фильтр по кабелю к внутреннему модулю. УПЧ приемника снабжен высококачественной системой автоматической регулировкой усиления (АРУ). Данные из системы АРУ поступают в процессор контроля и управления и позволяют измерить уровень сигнала на входе приемника (Рпр). На рис. 2-8-8 показан вид зависимость напряжения АРУ и Рпр.
Рис. 2-8-8. Зависимость напряжения АРУ и уровня сигнала на входе приемника
Питание приемопередающего модуля осуществляется при помощи преобразования первичного напряжения -48 В, поступающего по коаксиальному кабелю от внутреннего модуля, в набор нужных напряжений (5, 12 и пр. вольт) в конверторе DC/DC.
Основу элементной базы, использованной при построении приемопередающего модуля, составляют высокотехнологичные монолитные микроволновые интегральные схемы (MMIC). Это позволяет довести до минимума массу и габариты электронной начинки модуля и существенно повысить надежность системы.
2-8-4. Система управления и контроля оборудования Антерум 630
Система управления и контроля позволяет проводить компьютерное управление и мониторинг состояния, как отдельных терминалов, так и всей радиорелейной сети. Обобщенная структурная схема системы показана на рис. 2-8-9. Основная программа управления размещается на сервере, работающего на операционной системе UNIX c базой данных Oracle. Сервер позволяет проводить управление до 10000 терминалов. Клиентская часть системы управления работает под управлением операционной системы Windows на аппаратной платформе PC и выполняет функции управляющей консоли сервера. Связь между клиентской частью и сервером производится через сеть ( к примеру –Internet) по протоколу SNMP. Связь внутреннего модуля оборудования Антерум 630 с клиентским компьютером осуществляется через последовательный порт RS-232. В дальнейшем предполагается формировать эту связь через порты USB.
Вывод основной информации на клиентском компьютере проводится через браузер Internet Explorer. Корректный вывод графической информации поддерживается программой Java Runtime Environment v 1.5 или выше, которая должна быть инсталлирована на клиентском компьютере.
