В этой длинной и нудной статье постараюсь коснуться темы расчёта и построения УКВ-радиотрасс с практической точки зрения, исходя из своего опыта подобной работы. Данный порядок не претендует на априори правильный и единственный, ибо возможно у кого-то он совершенно иной, более или менее тернист. Сразу же оговорюсь, что к УКВ-радиоканалам можно отнести все радиотрассы, организуемые с использованием протоколов, классов и семейств типа GSM, WiFi, WiMax, LTE, ШБД, РРЛ и т. д., как уже говорил в первой статье.

Итак, у нас каким-то образом возникла нужда в организации канала между двумя объектами и есть чёткое понимание, что нас спасёт только УКВ- радиотрасса. Есть 3 разных варианта, как это можно сделать.

1 вариант.
Арендуем нужный канал у компании-оператора связи, которая специализируется на подобной деятельности. Не факт, что это будет радиоканал, ибо они исходят из своих соображений и ресурсов. Это самый простой вариант, ибо подразумевает, что с нас только «мзда» за инсталляцию и аренду данного канала. Все остальные трудности решаются данным оператором связи.

2 вариант.
Заказываем нужный радиоканал у подрядчика. Подрядчики, естественно, бывают разные. Они могут взять на себя полностью весь спектр работ по организации данного радиоканала, могут взять на себя только часть данных работ. Некоторые, к примеру, не готовы решать вопросы с «надзорными и регулирующими органами». Различаются их услуги, понятное дело, ценой. Отличается данный вариант от первого тем, что радиоканал будет принадлежать нам, кому-то аренду платить не потребуется. Ну и, естественно, нужно будет эксплуатировать данный канал в дальнейшем.

3 вариант.
Организуем радиоканал сами. Получаем весь спектр связанных с этим трудностей, нужд и проблем. Можем для решения часть из них скинуть на кого-то, можем всё делать сами.

Итак, мы решили удовлетворить данную нужду своими силами. С чего начать?

1. Начать, как ни странно и банально это звучит, надо с определения этих двух точек. Определиться нужно либо с точным адресом, либо с конкретными координатами на карте. Зачастую бывает, что известно только название населённого пункта, находящегося в непосредственной близости. Яндекс-карты, Google-карты, здесь, конечно, выручают хорошо. Хотя получить в них координаты не так очевидно, если адрес не известен. Можно воспользоваться чем-то иным, типа Google Планета Земля. Либо какими-то другими ресурсами, типа OziExplorer. Можно взять и обычную топографическую бумажную карту и по ней ориентироваться.

Когда-то давно был несколько обескуражен, когда обнаружил на Митинском рынке сканы топокарт Генерального Штаба ВС РФ 1:100000 (1 см — 1 км) с затушеванной надписью «секретно».

Координаты точек можно определить по навигатору, приехав на место.

Как-то, лет 5 назад, работали вместе с ребятами из ГРЧЦ. Заметил, что они в отчётах пишут координаты без секунд. На мой вопрос был дан чёткий ответ: «У нас в стране до сих пор живы законы, по которым, наличие у тебя возможности определения местоположения с точностью, превышающей 30м, преследуется в уголовном порядке».

2. Если с точками определились, стоит посчитать саму радиотрассу, дабы точно определиться с высотами подвеса радиооборудования. Самый простой способ — определить визуально наличие видимости. Если она есть, не нужно думать о дополнительных антенно-мачтовых устройствах. Посмотреть трассу можно, попав на одну из точек и определив направление (азимут) другой. Можно воспользоваться биноклем или подзорной трубой, можно сделать в направлении другой точки пару снимков фотоаппаратом с хорошей чувствительностью матрицы, а потом рассмотреть, что получилось. Если визуальная видимость ограничена какими-то препятствиями, погодой, или дальность более 2 км, трассу нужно предварительно считать. Сделать это можно или каким-либо оn-line калькулятором расчёта УКВ-радиотрасс, в своё время производители радиооборудования давали такую возможность на своих сайтах, а некоторые до сих пор в рекламных целях предоставляют, к примеру вот этот, или вручную. Для ручного расчёта можно воспользоваться следующей методикой расчёта радиотрассы (смотрим рис.1):


а) Отметить на карте точки расположения передающей (А) и приёмной (Б) антенно-фидерных устройств (АФУ) и измерить расстояние:

АБ = D

б) Нанести на график оси прямоугольных координат:
ось абсцисс — ось расстояний Х,
ось ординат — ось высот Н.

в) Построить «дугу нулевого уровня» — дугу уровня моря, рассчитав координаты промежуточных точек Н = Н(Х) по формуле:

Н(Х) = (D?/2R)*К*(1-К), км, где
D — протяжённость линии УКВ-радиосвязи, км;
R — радиус Земли — 6371 км;
К = Х/D — относительная координата промежуточной точки, 0<K<1;
Х — расстояние до промежуточной точки, км.

Для быстрой оценки максимальной высоты «дуги нулевого уровня», т. е. на середине радиотрассы, можно воспользоваться формулой:

Нmax = D?/51

Для графического построения «дуги нулевого уровня» достаточно рассчитать 6-8 точек.

г) Снять с карты высоты точки рельефа вдоль радиотрассы, нанести их высоты в масштабе на график, отсчитывая от «дуги нулевого уровня» и соединить полученные точки линией, которая и будет профилем радиотрассы.

д) На линии профиля радиотрассы в выбранном по высоте масштабе наносим местные преграды (строения, лес и т. д.), а в точках развёртывания УКВ радиоэлектронных средств — высоты их антенно-фидерных устройств (высоты размещения антенн оборудования). Далее соединяем верхние точки последних прямой линией. Это будет «линия прямой видимости».

е) Найти минимальное расстояние h между линией прямой видимости и наиболее высокой точкой профиля радиотрассы. Определить её координату — расстояние Х до этой точки.

ё) Вычислить значение просвета h1 (ширина первой зоны Френеля), при которой в точке приёма Б напряжённость электромагнитного поля равна напряжённости поля свободного пространства по формуле:

h1 = ?v[1/3*D* ?*К*(1 — К)], где

h1 — величина «просвета»,
D — длина радиотрассы в м,
? — длина рабочей радиоволны в м,
К = Х/D — относительная координата промежуточной точки, 0<K<1;
Х — расстояние до точки препятствия, в м.

ж) Сравнить полученные значения просвета h1 с фактическим просветом на данной трассе h. По результатам данного сравнения принимается решение о пригодности трассы для организации радиолинии в УКВ-диапазоне.
Если соблюдается условие h > h1 — трасса открыта.
Если h1 > h — трасса полузакрыта и радиотрасса должна иметь хорошую энергетику.
Если h < 0 — трасса закрыта, следует начать поиск лучшей трассы, либо увеличивать высоты подвеса АФУ.
В условиях малопересечённой местности, когда расстояние между трассами менее 25 км, можно ограничиться вычислением просвета h1 по формуле:

h1 = {[(Hа + Нб) + (hа + hб)] / 2} — (hпреп + Нmax), где

Hа, Нб — высоты местности в точках установки обоих АФУ, определяемые по карте, м;
hа, hб — высоты самих АФУ (высоты подвеса оборудования), м;
hпреп — наибольшая высота препятствий на радиотрассе, м;
Hmax — максимальной высоты «дуги нулевого уровня» на середине радиотрассы, м.

3. С точками размещения, высотами размещения оборудования, профилем радиотрассы определились. Теперь стоит определиться с оборудованием и частотами. Это одна из основных частей затрат. Нужно понять, канал какой ёмкости нам нужен. На этом останавливаться не буду, ибо при выборе стоит исходить из утверждений первой статьи. Если коротко, то при нужде в больших скоростях и высокой пакетной производительности придётся смотреть в сторону РРЛ. Если скорость менее 500 Мбит/с, то стоит посмотреть в сторону либо решений диапазона 70-86 ГГц, либо широкополосного беспроводного доступа (ШБД, диапазон 5-7 ГГц).

4. С оборудованием, частотами и всем остальным, что этому предшествовало, определились. Казалось бы, всё, более ничего не надо. Ан нет. Надо. Причём чаще всего, то, что делали ранее кажется мелкими цветочками. Теперь начинается самое важное — оформление нужных радиочастот. Это вообще отдельная тема. Для начала стоит заказать исследование нужной радиотрассы в ГРЧЦ, дабы проверить свои расчёты, ибо деньги не большие. Но если уверены в правильности своих расчётов, стоит сразу приступать к процедуре оформления данных частот. Касаться этой темы подробно не буду, ибо она напрямую зависит от «информационного обмена» с ГРЧЦ, Министерством Обороны, РосКомНадзором и другими контролирующими органами. Если коротко, то ГРЧЦ смотрит электро-магнитную совместимость (ЭМС) нашего оборудования в конкретном месте и на конкретной частоте, согласовывает частоту с Министерством Обороны. Если ЭМС в порядке, частота не занята, военные дали «добро» на её использование, то получаем положительное решение на частоту. Далее платим мзду и получаем в РосКомНадзоре разрешение. Если кто-то дал «отбой» — мы возвращаемся в п. 3. Затраты по данному пункту — это ещё одна из основных частей затрат. Добавлю, что часто, попадая в данный процесс, многие отказываются от затеи организации радиоканала своими силами.
Иногда, злостный нарушитель тот, кто реально оценивает риски, пропускает данный пункт. Что в этом случае грозит? Если нас поймают на «незаконном» использовании ресурса государства, т. е. частот, то оштрафуют (первый раз не сильно) и выдадут предписание на устранение недостатков. Если проигнорируем, то ещё раз выдадут предписание. В третий раз — у оператора отберут лицензию и демонтируют железо. А когда нас могут «поймать за руку»? Если кто-то пожалуется или попадём под плановую проверку электро-магнитной обстановки ГРЧЦ. Жалуются обычно либо конкуренты, которым перешли дорогу, либо бабушка, у которой «голова болит из-за облучения». Как часто это бывает или будет ли вообще? Что потеряем, если попадёмся? Коммерческие риски, однако.
Наверное именно поэтому «злостными» нарушителями в ГРЧЦ считаются мобильные операторы, в том числе из «большой тройки». Ведь чем больше сеть, тем больше те самые риски и ниже первоначальная рентабельность.

5. Ну наконец-то, разрешение есть и желание строить не пропало. Теперь дело за проектом и его согласованием у регулятора.
Часто данный пункт и следующий совмещают по времени с пунктом 4. Однако тогда есть риск ошибиться с частотами.
Часто проект не делают и не согласовывают, всё зависит от ёмкости радиоканала, его типа и используемого протокола связи.

6. Ну вот, добрались, наконец, и до строительства. Построились, все рады и «в воздух чепчики бросают». Теперь нужно сообщить регулятору тип оборудования, его mac-адрес, рабочую частоту, высоты подвеса, мощность. В ответ придёт уведомление о регистрации трассы. Если не построились, то разрешение на частоту можно потерять через какое-то время. Теперь нашу радиотрассу будут периодически проверять в ГРЧЦ на соблюдение выданных разрешений. Поэтому если кто-то по ошибке при настройке радиооборудования забыл выключить «адаптивную подстройку частоты при помехах», ждите предписания и штраф. Если сменили mac-адрес по аварии, например, то по идее тоже нужно сообщить регулятору.

Непосвящённому может показаться данный порядок чересчур громоздким. Так и есть на мой взгляд. Впрочем если задуматься, то примерно такова вся деятельность российского телекома.