Периодически в прессе, и на Хабре в том числе, появляются заметки о мировых рекордах беспроводной связи. Они интересны с точки зрения прогресса технологий, но это всегда именно исследовательские тесты. А тут реальный коммерческий проект, и не в тепличных условиях Силиконовой долины или европейского университета, а прямо в тайге на Полярном круге. Как ни удивительно, но именно огромная страна, сложные географические и климатические условия создают предпосылки для проектов, которые дают фору лучшим исследовательским лабораториям.
Хронология последних рекордов беспроводной связи:
- Май 2013, 40 Гбит/с на 1 км на экспериментальной частоте 240 ГГц как совместный эксперимент ученых Технологического института Карлсруэ, компании Radiometer Physics GmbH и Фраунхоферского института прикладной физики твердого тела. Частота сигнала недоступна для коммерческого использования.
- Май 2016: 6 Гбит/с на 37 км в диапазоне 70/80 ГГц, та же команда, но как новый эксперимент на частотах, выделенных для коммерческих проектов,
- Ноябрь 2016: 20 Гбит/с на 13 км, исследовательский центр Facebook Connectivity Lab,
- Январь 2019, 40 Гбит/с на 1,4 км, полигон Deutsche Telekom на серийном оборудовании Ericsson, в мае 2019 масштабирование тех же самых линков на том же полигоне уже до 8 в ряд дало около 100 Гбит/с,
- Август 2019, 40 Гбит/с на 11 км, Норильский оператор «Единство» на серийном оборудовании ООО «ДОК» (Санкт-Петербург).
Собственно говоря, никакого рекорда беспроводной связи в условиях Полярного круга могло бы и не быть, если бы не ледоход на Енисее. Предыстория проекта такова — в 2017 году, после того, как операторы «большой тройки» отказались развивать связь в направлении Таймыра, корпорация ПАО «ГМК Норильский никель» на собственные средства построила огромную по протяженности (956 км) волоконно-оптическую магистраль (ВОЛС) от Нового Уренгя до Норильска емкостью 40 Гбит/с. Это реально сложная трасса, проходящая по труднопроходимой местности, и ее строители за эту работу получили правительственные награды.
Одна из проблем при эксплуатации — переход 40-гигабитного кабеля ВОЛС через Енисей в отсутствии мостов решено было пустить по дну реки, причем для надежности было уложено несколько кабелей. Но ледоход легко повреждает оптику. Причем, ледоход на Енисее – это мероприятие далеко не на один день, и никакие ремонтные работы на воде все это время не разрешены ввиду высокой опасности для людей.
Кроме дополнительных кабелей на дне Енисея, трасса резервировалась беспроводным радиорелейным каналом 1 Гбит/c c телекоммуникационных вышек по обе стороны реки, в Игарке и поселке Прилуки (этот радиоканал виден на верхнем фото — большая тарелка). Но что такое 1 Гбит/c для обеспечения всего Норильского промышленного района в случае повреждения оптики … — слезы. Поэтому в осенне-зимний период 2018-2019 года Норильский оператор «Единство», входящий в структуру ПАО «ГМК Норильский никель», начал проектные работы по постройке беспроводного канала через Енисей с емкостью, не уступающей магистрали ВОЛС.
К удивлению специалистов «Единства», никто из мировых телекоммуникационных брендов не принял предложения по поставке оборудования для 40-гигабитного беспроводного канала на дальности 11 км. И дело тут именно в сложном сочетании высокой емкости канала и дальности. Современное серийное оборудование на емкость 10 Гбит/c и более для диапазона 70/80 ГГц обладает такой особенностью как весьма ограниченная дальность. Это происходит из-за того, что при сложных схемах кодирования, таких как QAM128 или QAM256, — а только они и могут дать пропускную способность 10 Гбит/c и более, — трудно обеспечить сколь ни будь значительную мощность передатчика. Трассы 3-5 км — это легко, а вот на 11 км затухание сигнала становится излишне велико и никакой связи в стандарте 10GE получить не удается.
Вызов принял отечественный разработчик из Санкт-Петербурга — компания ДОК. У нее уже были разработки радиомостов, которые обеспечивали необходимую дальность. А перед этим проектом они протестировали канал 40 Гбит/c в виде 4-х совместно работающих радиомостов по 10 Гбит/c на своем 4 км — полигоне, и были уверены, что такую емкость получить возможно. Но на практике, никто никогда в телекоммуникационной индустрии не пробовал поставить вместе 4 параллельно работающих радиомоста по 10 Гбит/c на дистанции 11 км.
Получив отказы от мировых брендов, заказчик в лице ООО «Единство» также не был уверен, что отечественное оборудование справится с проектом. Поэтому было решено вначале поставить в качестве пилотного этапа всего один радиомост 10 Гбит/c на 11 км. А если он себя хорошо зарекомендует, то уже масштабировать задачу до 4-х параллельно работающих радиомостов.
С технической точки зрения совершенно необязательно передавать 40 Гбит/c в одном канале, как по воздуху, так и по оптическому кабелю. Гораздо проще передавать данные по нескольким параллельным «ниткам» 10 Гбит/c. Сетевое оборудование стандарта 10GE дешевле и доступнее, чем коммутаторы стандарта 40GE. Кроме того, параллельные «нитки» придают большую надежность для всего канала.
Но существовала проблема в том, что в отличие от оптического кабеля, где сигнал по параллельным волокнам никак не влияет друг на друга, у радиоканалов возникают взаимные помехи вплоть до полного отказа связи. С этим борются, применяя различную поляризацию сигнала и разнося сигналы по частоте. Но это проще сказать, гораздо труднее реализовать «в железе». Питерцы сделали схемотехнику на больших СВЧ-микросхемах (MMIC, Monolithic Microwave Integrated Circuit) на основе арсенида галлия и были уверены в своем схемотехническом решении.
«Современные радиомосты стандарта 10GE во всем мире делаются на покупных СВЧ-микросхемах. В этой сфере неэффективно вести вертикально-интегрированную разработку, когда все техпроцессы выполняются в одной фирме — от напыления СВЧ-чипов до сборки компонентов в готовое изделие. Это примерно так же, как множество фирм делают компьютерные платы на основе чипов от Intel и AMD. Однако, в отличие от массовых плат для ПК, для настройки СВЧ-чипов, последующего усиления сигнала и подачи его в антенну требуется особая экспертиза, и это, собственно говоря, и является предметом Ноу-Хау компаний», — прокомментировал Валерий Саломатов, менеджер проектов ООО «ДОК».
Пилотный радиомост 10 Гбит/c модели PPC-10G-E-HP успешно проработал на вышках по берегам Енисея пару месяцев (май-июнь 2019). Летние дожди — самое сложное время для радиосвязи миллиметрового диапазона, т.к. капли дождя соизмеримы с длиной волны (около 4 мм), что порождает ослабление сигнала. Зимой такой проблемы не бывает, т.к. снежинки, также как туман и дым — радиопрозрачны для беспроводной связи диапазона 70/80 ГГц.
Радиомост 10 Гбит/c от ООО «ДОК» справился с погодными условиями и расстоянием, после чего на основании статистики доступности линии связи оператором «Единство» было принято решение о масштабировании в 4 параллельных беспроводных канала емкостью 10GE каждый. Монтаж выполняли специалисты компании «Единство», которые самостоятельно разобрались с тонкостями настройки по инструкциям к оборудованию. В конце июля 2019 года радиомост
40 Гбит/c (4х 10 Гбит/c) через Енисей был принят в промышленную эксплуатацию в присутствии шеф-монтажной команды от компании «ДОК».
Комментарии (65)
sergbe Автор
17.09.2019 14:36+1Вышки там уже стояли (при прокладке основной оптической трассы использовались для канала Tetra 1Гбит). Это в данном проекте было из категории «Дано».
motpac
17.09.2019 15:06Догадываюсь, что цена проекта коммерческая тайна, но озвучить хотя бы порядок цифр возможно?
zaq1xsw2cde3vfr4
17.09.2019 16:13+1У цифр не бывает порядка. Порядок бывает у чисел.
Xobotun
18.09.2019 13:24Отнюдь, у цифр есть порядок, полный: 0 < 1 < 2 < 3 < 4 < 5 < 6 < 7 < 8 < 9.
Ещё можно сказать, что порядок цифр равен 10, такая мощность у множества цифр. :)
sergbe Автор
17.09.2019 16:43Есть прайс-лист на релейки dokltd.ru/products/a20190 у ДОК, они высылают по запросу. Такие мосты сильно за миллион руб каждый.
Kiano
17.09.2019 15:20Поздравляю, хорошее достижение (как результат), судя по статье — работы было проделано много. Но по прочтению появляется ещё больше вопросов и странное послевкусие.
Помимо того, что между строк ощущается крики ура_мы_победители, Вы либо по незнанию, либо специально не указали достаточно важные моменты:
1) так всё-таки, какой частотный диапазон? 70-80 ГГц?
2) разнесение по поляризации? частоте? или по том и по том?
3) какие модуляции использовались?
4) какая ширина спектра? (финальная)?
5) какие мощности (в итоге)? Какой результирующий сигнал?
6) чем объединяете? и объединяете ли?
7) «Питерцы сделали схемотехнику на больших СВЧ-микросхемах» — ну, круто, да. И? Хоть какие-то подробности? С тем же успехом можно было сказать «не на лампах».
8) Не уж то нет просадок совсем? Никогда-никогда? Мне, например, интересно
9) Ширина луча (это уже личный интерес в контексте юстировки антенн)
Я понимаю, что у Вас может быть этой информации и нет, т.к. «Монтаж выполняли специалисты компании «Единство», которые самостоятельно разобрались с тонкостями настройки по инструкциям к оборудованию», но интересно же! :-)
Буду признателен, если ответите хотя бы на некоторые вопросыsergbe Автор
17.09.2019 16:37На все ваши вопросы можно ответить, в статью такая инфа не вошла, т.к. казалось эти детали не всем интересны. Оказывается, что интересны.
1) так всё-таки, какой частотный диапазон? 70-80 ГГц?
Диапазон 70-80 ГГц имеет два куска 71-76 ГГц и 81-86 ГГц. (Подробнее "Об упрощении процедуры выделения полос радиочастот 71-76 ГГц и 81-86 ГГц для использования радиорелейными станциями прямой видимости (решение ГКРЧ № 10-07-04-1")
Приемопередатчики с разных концов трассы работают в этих разных поддиапазонах. Для 10 Гбитного потока занимается 2 ГГц спектра.
2) разнесение по поляризации? частоте? или по том и по том?
Чтобы 4 радиомоста могли работать вместе, их надо разнести и по поляризации и по частоте. Тот радиомост, что на фото, имеет по 2 головы, каждая на 10 Гбит, и они имеют разную поляризацию (вертикальную и горизонтальную), работая на одну антенну. Соответственно, второй такой же радиомост тоже имеет 2 головы с разной поляризацией, но уже в другом куске выделенного спектра (в 5 ГГц можно впихнуть 2 раза по 2 ГГц спектра каждому из радиомостов).
3) какие модуляции использовались?
QAM-128 — основная.
? QAM 128 10 Гбит/с @2000МГц
4) какая ширина спектра? (финальная)?
Сейчас все радиомосты имеют адаптивную модуляцию. Т.е. если дождя нет, то QAM 128, пошел дождь и если все сильнее — то модуляция упрощается — QAM 64 (1500 МГц ширина полосы), QAM 32, QAM 16 и все ниже и ниже до BPSK (250 МГц ширина полосы). Задача — не дать оборваться связи, сужая полосу и повышая тем самым потенциал линии.
5) какие мощности (в итоге)? Какой результирующий сигнал?
Мощности передатчика там мизерные. От 0.1 Вт до 0.5 Вт. Это безопасно для людей.
6) чем объединяете? и объединяете ли?
Вышки стоят на технологических площадках (электропитание, дежурный админ, охрана). Там есть контейнеры с сетевыми коммутаторами.
7) «Питерцы сделали схемотехнику на больших СВЧ-микросхемах» — ну, круто, да. И? Хоть какие-то подробности? С тем же успехом можно было сказать «не на лампах».
Это как раз их ноу хау.
8) Не уж то нет просадок совсем? Никогда-никогда? Мне, например, интересно
Просадки ессно есть при дожде. Главное, чтобы до обрыва не падало. Но на северах 9 месяцев в году идет снег, который радиопрозрачен. Статистику имеет только админ линка, она непубличная. Обычно ниже QAM 16 (5.4 Гбит/с) не падает.
9) Ширина луча (это уже личный интерес в контексте юстировки антенн).
У данной релейки модели PPC-10G-E-HP/2+0 стоит антенна с характеристиками 51 dB/0.35°.tmaxx
17.09.2019 22:30Ух ты, не знал что снег не влияет на СВЧ диапазон!
А в теории, какие непредсказуемые явления больше всего ухудшают качество канала? Дождь — это самый типичный случай? Как насчёт сильного тумана или ветра (движение антенн)? Наводки от других радиоисточников?
gapel
20.09.2019 20:17Не то чтобы совсем не влияет, просто влияет не так сильно. Дождь в этом диапазоне хуже.
Chilkin
18.09.2019 13:21+170-80 ГГц — это диапазон E-band — стандарт для радио-релейный линий сотовых сетей.
Для полного дуплекса используется частотное разнесение 71-76 и 81-86 ГГц (передача на одной, прием на другой). Для резервирования или увеличения пропускной способности — поворачивают поляризацию. Мощность обычно ок. 20 дБм.
Сигнал очень зависит от погодных условий, как вы правильно заметили. При ухудшении погодных условий модуляция меняется на модуляцию с меньшим числом состояний (например, с QAM-128 на QAM-64 и ниже), но и скорость будет падать.
А «большие СВЧ микросхемы» — это покупной интегральный модуль, какой именно, фирма естественно не раскроет.
Собственно ниже, автор уже многое уточнил.
saboteur_kiev
17.09.2019 15:27-1А тут реальный коммерческий проект, и не в тепличных условиях Силиконовой долины или европейского университета, а прямо в тайге на Полярном круге.
IMHO в кремниевой долине эфир забит гораздо больше, чем в тайге, таким образом «тепличные» условия как раз именно там, где реализован проект =)
Alexeyslav
18.09.2019 08:31На специальном полигоне врятли эфир забит сильнее чем в тайге.
sergbe Автор
18.09.2019 12:16В этом диапазоне нет такой проблемы как «забит эфир». У антенн диапазона 71-76 / 81-86 ГГц (E-band) очень узкий луч (около 0.3-0.4 градуса). Его даже называют квази-лазерным. Линки E-band редко друг другу мешают, ну только если в одну точку напихать. Поэтому американский регулятор FCC уже с десяток лет как разрешил ставить такие линки 71-76 / 81-86 ГГц в США столько, сколько операторам нужно безо всяких предварительных лицензий. В 2010 году Российский ГКРЧ разрешил тоже самое.
plyrvt
18.09.2019 11:54в 70-80 ГГц в долине вряд ли что-то есть
sergbe Автор
18.09.2019 12:22Там их полно между зданиями, особенно линков 71-76 / 81-86 ГГц с мелкими антеннами по 30 см. Любые обширные территории типа бизнес-парков, кампусов, университетов, крупных госпиталей с множеством корпусов. Проще выставить за окно линк, и на круг дешевле чем платить за аренду оптики местному оператору.
Chilkin
18.09.2019 13:41Разброс температур очень критичен, правда это легко решается термостатированием.
Такие радиомосты стоят повсюду в городах и друг другу не мешают из-за узкого луча диаграммы, т.е. «вбок» они не излучают (практически) и «сбоку» не принимают.
OnelaW
17.09.2019 15:39после того, как операторы «большой тройки» отказались развивать связь в направлении Таймыра
Примерно аналогично развивались у меня отношения с районными провайдерами. Ни за какие барыши они не хотели прокладывать кабеля в изолированном районе из 5 домов. Я это к тому что, операторы могут сколь угодно долго рассказывать как невыгодно развивать услуги связи в Сибири или на крайнем севере, но как только появится заказчик который может сам сделать или "государство с доктором" то сразу становится выгодно.
pvs043
17.09.2019 17:29+1sergbe, реально крутая реализация технической задачи!
Это не пресловутое «импортозамещение» :-)Alexeyslav
18.09.2019 08:55Не так чтобы прям прогресс. Поставить 4 линка на две антенны это в принципе логично, вероятно просто до этого момента в таких скоростях небыло необходимости чтобы так выкручиваться или делали такое на меньших скоростях. Скорей всего прогресс здесь именно в самом базовом линке 10Гбит на антенну. А именно это в статье упоминается вскользь. И врятли мы получим какие-либо подробности т.к. коммерческий секрет и NDA. Может быть, лет через 10 это решение уже станет типовым и более открытым.
BoogieMan75
17.09.2019 18:35Я буду занудой, но это не 40 на 11км. это 4х10
sergbe Автор
17.09.2019 18:45Это да, но нельзя быть святее Папы Римского — Эрикссон свои рекорды 40 Гбит тоже набирает пучком по 10 Гбит. www.ericsson.com/en/press-releases/2019/1/deutsche-telekom-and-ericsson-achieve-fiber-like-results-with-wireless-backhaul
AcidVenom
17.09.2019 18:53Просто оставлю это здесь.
sergbe Автор
17.09.2019 20:31LightPointe лукавит. В индустрии линков миллиметровых волн много нюансов. Один из них — мощность передатчика в режиме модуляции QAM 128, который дает 10 Гбит/с. Обычно эта мощность так мала, что дальше 3-5 км не пробивает. В рекламе же пишут мощность для самого простого режима QPSK (скорость передачи порядка 1000 Мбит), отсюда и казалось бы сопоставимая дальность с питерскими линками от ДОК. Вот питерцы пишут явно «Maкс. 19 дБм для QAM 128 / 26.5 дБм для QPSK». Поэтому хотя выглядит так, как будто эти линки от LightPointe поставь через Енисей и тоже все заработает. Но нет, не заработает.
AcidVenom
17.09.2019 21:04Спека. Дальность до 15км, мощность аналогичная вашему изделию. Без подробной спеки говорить сложно пробивает или нет. У вас она есть?
plyrvt
18.09.2019 11:59Дальность до 15 км (under clear weather conditions), скорость до 2х10 Гбит. Выбери нужное. Соотношения дальность/скорость в даташите нет.
AcidVenom
18.09.2019 13:28Давайте честно: с LightPointe никто не связывался, даташит не заказывал.
Да, возможно их продукция не соответствует нужным характеристикам. Но статьи с намеком на уникальность, размещенные на всех профильных ресурсах, тускнеют при правильных размышлениях.
AlexAV1000
18.09.2019 13:16Подалась на глаза статья в журнале «Радио», где мужик-радиолюбитель из города Горький, замутил радиомост на двух тарелках используя лампы бегущей волны. Частоты были соответствующие. Расстояние несколько километров. Было это в 60-тые годы!
elbesoo
18.09.2019 14:41Всё хорошо, но меня очень смущало вот это «отечественное оборудование». И, чутка погуглив, таки да, «отечественное», как же.
sergbe Автор
18.09.2019 14:44Разработчики наши. А то, что им компоненты надо покупать, не их вина. Даже купив в мешок 100% компонентов, сделать из них отличный дивайс — свои мозги нужны. Схемотехникой никто из буржуев не поделится.
elbesoo
18.09.2019 17:51+2Да и разработчики, эта, того. Шведы… elva-1. И они упоминают вышеупомянутое ООО исключительно как производственную площадку, не более…
AcidVenom
18.09.2019 19:16+1Pavel Vadov, Technical Director of Edinstvo Ltd, said, “We have studied the product lines of Russian and global brands of 10GE radio links looking for equipment which could work at wireless distance of 11 km. Only ELVA-1 PPC-10G-E-HP radio presented by DOK has satisfied us. After few months of testing of one pilot 10 Gbps radio, we were assured that this radiolink is what we exactly need. At the present time, the radio channel with up to 40 Gbps capacity has been put into commercial operation”.
Браво. Никогда не было, и вот опять.
Linkgapel
20.09.2019 20:24И? Выше уже написал. Ситуация обратная.
AcidVenom
20.09.2019 22:53Какая нафиг обратная?
Founded in 1993, the Millimeter Wave Division of
ELVA-1 is a design and manufacturing company located in
St. Petersburg, Russia. ELVA-1`s headquarters are in Riga,
Latvia. ELVA-1 Millimeter Wave Division currently
employs more than 30 people in St. Petersburg facility. The
Division is registered in Russia.
Тык
И то, что уже в мае прошел тендер по закупке кабеля для резерва ВОЛС, а еще раньше был еще один на проект, это никого не смущает? Рекорд ради рекорда.gapel
21.09.2019 14:19Обратная ситуация в том, что основатель кампании ДОК (и не только ее в России) сначала зарегистрировал компанию в Риге. Но компания в Риге в данный момент ничего не производит и разрабатывает, а служит «дверкой» для работы с иностранными компаниями и для закупок микросхем. И таки иностранные продажи приносят большую часть прибыли. Потому что ДОК это не только радиорелейки, а еще и СВЧ оборудование широкой номенклатуры, которые в ОЕМ виде вы можете встретить, например, у Розеншвартца.
Но разработаны и собираются они в Санкт-Петербурге.
AcidVenom
19.09.2019 00:07Изначально латыши. Интернет все помнит.
eumorozov
19.09.2019 08:32Интернет все помнит
Нет, это просто повезло. Даже Google индексирует не все, можно регулярно читать статьи в сети от людей с техническими блогами, которые обнаруживают, что узкоспециальные (!) статьи из их блогов 10-15 летней давности никак не обнаруживаются.
К тому же создается множество инструментов типа «право на забвение» и так далее.
У меня в YouTube была подборка плейлистов по разной тематике: кулинария, строительство, обслуживание авто-мото техники, и так далее. Недавно заходил в эти плейлисты, посмотреть, что интересовало меня раньше, и 20-40% роликов отсутствует. Пустая плашка, нет даже названия удаленного видео. Просто написано что-то вроде «Видео удалено или более недоступно».
После этого решил, что самые важные ролики надо скачивать к себе при помощи youtube-dl, потому что плейлисты тают с ужасающей скоростью. И главное, YouTube даже не показывает оригинальные названия роликов, чтобы хотя бы попытаться угадать, по какой причине оно было заблокировано.
Это уж не говоря о том, что большая часть контента сейчас мигрировала в Facebook, который принципиально не дает себя индексировать, и сам не дает возможности искать информацию, потому что ему это невыгодно (надо, чтобы пользователи проводили как можно больше времени на сайте, а не получали конкретную интересующую их информацию и сразу уходили).
faoriu
19.09.2019 10:12Подозреваю, что YouTube просто по-тихому грохает видео, по которым нет просмотров, чтобы освободить дисковое пространство. Это наверняка прописано где-нибудь на 238 странице EULA.
sergbe Автор
19.09.2019 11:29Обсуждение скатилось к теме «российские ли шкоды из Калуги». По факту — радиомосты собраны и работают в России, дальность в сочетании с пропускной способностью для коммерческого проекта 4х10GE на момент публикации рекордная.
gapel
20.09.2019 20:23Нет. Вы удвитесь, но это как раз обратный случай. elva-1 это ширма для фирмы ДОК лтд. Я бы сказал ее «иностранное лицо». То есть некоторые вещи производятся в доке, но продаются в мире от имени ELVA-1
gapel
20.09.2019 20:22Если честно, то высокочастотные чипы там запускались очень даже с буржуйской поддержкой. Я таки даже могу сказать какой страны )
amarao
А почему радиомост через речку идёт через самую толстую часть реки, да ещё половину маршрута (5 км!) имеет по воздуху над сушей? Я смотрю на вашу же карту. Не было бы проще сделать башни поближе?
Eirik
Это элементарно дешевле… Тянуть кабель по тайге и буеракам, рубить лес, тащить вездеходами и ставить промежуточные вышки и ретрансляторы, при этом отстреливаясь от местных медведей. Опять же все это еще и расстащат если не охранять. Проще накрутить передающих антен побольше.
Urvdmih
Я бы еще добавил разлив реки в паводок.
Loskechos
Нет там никакого леса. Тундра. Карликовые березы и мелкий кустарник в лучшем случае
sergbe Автор
Лес есть и вполне себе рослый на фото.
Ghost_nsk
реки на картах весьма условные объекты, во время половодья могут становиться в несколько раз шире