| Рубрикатор |  |
 |
| Статьи |  |
ИКС № 05 2010 | |
|
| Денис МОРГУНОВ | 05 мая 2010 |
FTTA – оптический тракт в беспроводных сетях
Подход к организации антенно-фидерного тракта (АФТ) на основе коаксиального кабеля постепенно уходит в прошлое, а его место занимают оптические технологии. Если рассматривать АФТ в качестве последней мили, то становится очевидной причина появления новой буквы “x” в широко используемой аббревиатуре FTTx – Fiber To The Antenna (FTTA), что означает «волокно до антенны».
Возможность передачи голосовых модулированных радиочастотных сигналов в сочетании с возможностью организации удаленного электропитания постоянного тока в коаксиальном кабеле обеспечила популярность такого технического решения при развертывании систем GSM и радиорелейных станций. Однако, как показала практика, при кажущейся простоте рассматриваемый подход имеет явные недостатки.
В системах UMTS и мобильного WiMAX частоты работы приемопередающего оборудования выше, чем в традиционном стандарте GSM, а значит, потери в тракте при прочих равных условиях также возрастают. Это приводит к сокращению площади покрытия в соте и ослаблению проникновения сигнала. Так, для коаксиального кабеля диаметром 11 дюйма потери на расстоянии 100 м составляют более 5 дБ, в результате чего более половины передаваемой мощности сигнала теряется до его излучения в окружающую среду.
Для компенсации потерь в тракте можно либо увеличить диаметр используемого кабеля (до 1 5/дюйма), либо поднять уровень выходной мощности передатчика, либо установить дополнительно малошумящие усилители. Увеличение мощности передатчика значительно повышает тепловыделение, что требует организации дополнительного кондиционирования в помещении базовой станции.
Таким образом, исключение коаксиальной линии между оборудованием базовой станции и секторными антеннами и использование компактной волоконно-оптической проводки с существенно меньшими потерями позволит решить вопрос потерь в тракте. Вторым практическим преимуществом перехода на оптические технологии является снижение энергопотребления активным оборудованием и обеспечение полной помехо- и грозозащищенности тракта в силу диэлектрической природы материалов оптического кабеля. Указанные преимущества в сочетании с исключительной компактностью оптической проводки предопределили успех систем FTTA в настоящее время.
Требования и ограничения
Антенна, представляющая собой пассивное устройство, не имеет возможности выполнять какие-либо физические преобразования сигнала кроме локализации излучения в определенном секторе пространства.
В системах FTTA используется распределенная архитектура – основной блок (MU – Main Unit) располагается в контейнере базовой станции и отвечает за взаимодействие с контроллерами базовых станций и центрами коммутации; подключение антенных групп к оптическому тракту осуществляется посредством выносных радиомодулей (RRH – Remote Radio Head) (рис. 1).
Применение оптического кабеля между блоками MU и RRH позволяет существенно сократить потери в линии и увеличить дальность передачи сигнала.
Условия прокладки и эксплуатации оптического тракта обусловливают необходимость решения ряда инженерных задач:
1. Организации подключения оптических интерфейсов в условиях внешней среды.
2. Обеспечения защиты оптического тракта при прокладке/протяжке по мачтовым сооружениям.
Несмотря на успехи в разработке активных сетевых элементов, один вопрос долгое время оставался открытым: как обеспечить подключение аппаратуры оптическим кабелем в условиях агрессивной внешней среды? Согласно спецификациям Международной электротехнической комиссии оптические интерфейсы (SC, LC, FC и т.д.) обладают классом защищенности не выше IP30, и поэтому используются они внутри помещений или укрытий.
На этапе становления концепции FTTA в радиомодуле создавалась так называемая вводная камера – технологическая полость с герметичными кабельными вводами. Это позволяло применять стандартные оптические интерфейсы LC и SC для непосредственного включения в SFP-модули (рис. 2, а).
Использование вводной камеры предъявляет дополнительные требования к качеству и аккуратности выполнения монтажных работ, так как предоконцованные оптические сборки необходимо продеть через ввод и обеспечить соблюдение радиуса изгиба при подключении к SFP-модулю. При монтаже оборудования на мачтовых сооружениях данное требование выполнить непросто, а непосредственно место заделки кабеля подвер-жено боковым механическим нагрузкам в условиях ветра и оледенения в зимний период.
Применение интерфейса ODC (OutDoor Connector) позволяет организовать полностью защищенное дуплексное подключение к модулю RRH (рис. 2, б). Благодаря использованию конструктивных элементов коаксиального интерфейса N-типа, данный разъем обеспечивает надежное и стабильное во времени подключение, а дополнительные усиливающие элементы компенсируют влияние внешних механических нагрузок.
Присутствие влаги и пыли в воздухе может привести к возникновению загрязнений в оптическом интерфейсе, поэтому возникает необходимость в герметизации соединения. Вариант реализации с вводной камерой при применении обычных интерфейсов LC обеспечивает требуемый класс IP67 вне зависимости от аккуратности выполнения монтажных работ (рис. 3, а). Некоторые производители оборудования базовых станций отказались от вводной камеры из-за сложностей при монтаже и предлагают вариант прямого включения в порты SFP-модуля, где место соединения дополнительно защищается резиновыми хвостовиками (класс IP54), как, например, на рис. 3, б. Использование оптического внешнего разъема ODC (рис. 3, в) позволяет обеспечить класс защиты IP68 при сохранении удобства монтажа и стойкости соединения к внешним механическим и температурным воздействиям.
Творческие возможности
Сложность проведения монтажных работ на мачтовых сооружениях обусловливает целесообразность выполнения оптического тракта на основе претерминированных кабельных сборок. На рис. 4, а показана классическая трехсекторная схема на основе претерминированных кабельных сборок.
У данного подхода можно выделить следующие недостатки:
образование избытка кабеля из-за плохого планирования инфраструктуры;
нехватка длины кабеля из-за плохого планирования кабельной трассы;
необходимость прокладки трех трактов независимо друг от друга;
необходимость полной замены элементов кабельной инфраструктуры при переходе на оборудование другого производителя.
Первый недостаток может быть устранен путем использования специальных коробок. В настоящее время коробки могут вмещать до 30–50 м кабеля. Они устанавливаются на стену, любые несущие металлоконструкции или в штативы стандарта 19 дюймов.
Для устранения второго недостатка (нехватки длины) предусмотрены сборки-удлинители, которые соединяются с основными сборками внутри коммутационных коробок. Здесь необходимо отметить, что для случая интерфейса ODC используется сборка-удлинитель (рис. 4, б) с ответной частью интерфейса ODC на одной из сторон. Это позволяет организовать подключение без дополнительных средств защиты и герметизации соединения.
Разумной альтернативой описанным подходам может стать применение кабельных систем с промежуточной точкой коммутации (рис. 5, а). В этом случае от базовой станции прокладывается многоволоконная сборка (например, с 6 или 8 волокнами) до промежуточной коммутационной коробки, расположенной в непосредственной близости от модулей RRH (как правило, на расстоянии от 5 до 15 м).
Подключение радиомодулей осуществляется короткими оптическими сборками с требуемым типом интерфейса, что значительно упрощает проведение монтажных работ. Главное преимущество в этом случае заключается в гибкости конфигурации системы и возможности наращивать емкость по мере возникновения потребности. Здесь также необходимо отметить возможность сравнительно простой миграции на новые технологии или оборудование другого производителя.
В некоторых случаях целесообразно использовать готовые многоволоконные решения для одновременного подключения трех секторов (рис. 5, б). Одним из примеров реализации такой кабельной системы является сборка ML Extreme, которая обладает отличными механическими и температурными характеристиками. Такие решения применяются в ситуациях, когда три сектора располагаются на одном уровне, например на мачтовых сооружениях.
Перспективы
В настоящее время оптические технологии на последней сотне метров в современных беспроводных сетях связи уже представлены достаточно широко. Большинство ведущих производителей оборудования беспроводных сетей делают ставку именно на оптические технологии.
Сегодня с точки зрения потребителя, т.е. операторов связи, одним из актуальных вопросов является возможность «горячей» замены SFP-модулей, например при переходе с многомодового волокна на одномодовое, когда доступная полоса оказывается недостаточной для предоставления новых более ресурсоемких услуг. В этом случае существующие подходы на основе вводной камеры и внешнего дуплексного интерфейса не смогут обеспечить возможность замены SFP. Поэтому необходим новый тип интерфейса, поддерживающий возможность Direct SFP Pluggable (DSFP-P), работы в направлении которого уже ведутся.
Можно предположить, что в недалеком будущем станет возможным использовать активные кабельные сборки – кабели с установленными в заводских условиях трансиверами – по аналогии с активными сборками, применяющимися на рынке ИТ. Но это совсем другая история. #999999">икс
Адрес: 105082, Россия, г. Москва, 2-й Ирининский пер, д. 3