Перед прочтением рекомендую ознакомиться с предыдущей статьей. В данной статье будут перечислены исторические факты, ставшие мне известными в силу сложившихся обстоятельств. Кроме того, здесь я позволю себе высказать ряд субъективных предположений. Насколько они точны, покажет время. Заниматься серьезными историческими изысканиями мы оставим на долю научных специалистов в соответствующих областях. К сожалению, тема развития РРС в нашей стране здесь раскрыта не будет, но в статье определенно дана «точка отсчета».
1. Истоки «радиорелейности»
Любой инженер, столкнувшийся с термином радиорелейная станция, рано или поздно задавался вопросами. "Почему именно «станция» и почему именно «радиорелейная»?"
Попробуем ответить на эти вопросы, прибегнув к цепи логических рассуждений. Но сначала обозначим один фундаментальный факт.
Новые технологические решения возникают не на пустом месте, а являются результатом эволюционного развития более старых технологий и опыта их использования.
Придерживаясь выше обозначенной концепции, зададимся простым вопросом: «Альтернативой какого вида связи явилась радиорелейная связь?» Тут ответ очевиден: ну конечно проводной связи! И тогда стоит порыться в истории проводной связи. Возможно, где и мелькнет что-нибудь «релейное»!
Рано или поздно в поле нашего зрения окажется «дедушка» – телеграф!
Важным изобретением, активно применяемым в свое время в телеграфных линиях передачи информации, стало электромеханическое реле. Принцип работы телеграфа поясняет следующая функциональная схема (очень упрощенная, реализующая принцип односторонней связи).
Любая из станций на данном рисунке помещалась внутри строений (объектов недвижимости).
На стороне передающей станции размещены механический ключ и источник питания постоянного тока (батарея). С их помощью, в проводах (линиях передачи), развешанных на столбах между двумя населенными пунктами, формировались последовательности импульсов различной длительности («точки» и «тире»).
Первоначально, источники питания были химическими. Поэтому, на станциях имелись отдельные помещения под резервуары батарей и под склады с запасами, и оборудованием, для их обслуживания. Вообще, в ряде случаев телеграфные станции могли включать в себя целый комплекс зданий бытового и подсобного назначения. Скорее всего, это явилось следствием эволюционного развития почтовых станций. Помните пушкинского «Станционного смотрителя»?
Вот, к примеру, отличный ролик с экскурсией по музейной телеграфной станции.
В линиях передачи существуют потери энергии и мощность батареи передающей станции имеет конечное значение. Чтобы передавать телеграфный сигнал на значительные расстояния, на пути от передающей станции к принимающей станции, через определенный интервал, устанавливали релейные станции. В случае относительно короткой телеграфной линии обходились без релейных станций. А вот если телеграфная линия была протяженной, то на пути следования линии передачи устанавливалась цепочка таких станций. «Релейными» станции именовались потому, что основным рабочим агрегатом (помимо батареи) было реле. Приходящая линия подключалась к катушке реле. Ослабленный до приемлемого уровня импульс из приходящей линии, проходя через обмотку реле, намагничивал сердечник. Сердечник притягивал металлическую деталь, которая механически подключала уходящую линию передачи к батарее релейной станции. Таким образом, импульс из приходящей линии транслировался в уходящую линию с «новой силой».
Видимо название «релейная станция» несколько «затёрлось» со временем функциональным назначением, так как редко фигурирует в результатах поиска. Гораздо больше результатов получается при поиске «телеграфного ретранслятора» и «телеграфного повторителя».
На принимающей станции помимо реле и батареи размещались различные приспособления для регистрации приходящих импульсов. Это мог быть рупор или громкоговоритель, направленный в сторону оператора, для четкой фиксации щелканья реле на слух. А мог быть и ленточный самописец (вспомните старые фильмы о гражданской войне).
Понятное дело, что на практике применялась двусторонняя связь. Поэтому на конечных станциях телеграфных линий размещались как передающие, так и принимающие устройства. В процессе эволюции они трансформировались в компактные приборы, в едином корпусе, которые ставились на рабочие столы операторов. Как вам такой раритетный образец?
Для тех, кто серьезно интересуется телеграфной связью, прошу любить и жаловать отечественный учебник аж 1911 года.
Резюмируем все выше сказанное. Приставка «радио-» отражает способ передачи сигнала, а «релейная станция» – это дань уважения телеграфной технологии, отражающаяся в схожести функционирования (ретрансляция сигнала от точки к точке).
2. Первое и второе упоминания о радиорелейных станциях
Первое упоминание о РРС в историческом ключе, я отметил для себя совсем недавно на страницах Хабра (как ни странно). Хотя у «законодателей моды» (США) на этот счет своя официальная версия, которая транслируется на обучающих курсах и во многих западных учебниках (но об этом позднее).
Итак, в 2012 году малым тиражом вышла последняя книга («Электричество шаг за шагом») известного советского популяризатора электроники - Рудольфа Свореня. К этому времени он уже давно эмигрировал и жил в США. В связи с выходом книги он опубликовал свою краткую биографию (часть 1, часть 2). Советую ее прочитать полностью, так как это очень интересно! Я же, здесь приведу часть, касающуюся нашей темы.
Через несколько недель меня перевели в город, в небольшую лабораторию, которая занималась обслуживанием и совершенствованием (а в свое время и постройкой) первой, наверное, в нашей стране радиорелейной линии связи. Дело в том, что две крупные области Киргизии Джалал-Абадская и Ошская как бы отделены от остальной части республики и её столицы двумя большими горными хребтами. Чтобы попасть из Бишкека (Фрунзе) в Джалал-Абад или в Ош нужно сделать огромную петлю и объехать эти горные хребты через Ташкент. Таким же длинным путем идут телефонные линии на столбах и телефонная связь с «захребетными» областями, как правило, всегда была очень плохая. Но вот за несколько лет до моего появления во Фрунзе главный инженер Киргизского Министерства связи Константин Николаевич Ананьев показал, что не нужно обходить горные массивы, что через них проще перешагнуть. Была построена и начала работать радиорелейная линия Фрунзе (Бишкек) – Ош – Джалал-Абад всего с двумя промежуточными ретрансляторами на вершинах двух горных хребтов. Наша промышленность радиорелейных станций в то время еще не выпускала и Ананьев добыл трофейные немецкие приемо-передатчики «Рудольф и Михаэль». Из них немцы собирали релейные линии, работающие на очень коротких (сантиметровых) волнах, по этим линиям Генерал Паулюс из окруженного нашими войсками Сталинграда напрямую разговаривал с Гитлером, вызывая недоумение наших радистов. Бишкекская лаборатория не только сделала для меня привычными диапазоны сверхкоротких радиоволн, она показала, как четко работают наши инженеры Оводов и Волчков, решая сложные или даже очень простые задачи. В данном случае они превращали одноканальный «Михаэль» в восьмиканальный – один переделанный аппарат позволял одновременно вести 8 разных телефонных разговоров вместо одного. У меня с Константином Николаевичем были прекрасные человеческие и деловые отношения, я с радостью обнаружил в Интернете, что через тридцать лет правительство все же оценило его, присвоив звание Героя Социалистического труда и назначив руководителем Управления радиорелейных магистралей и телевидения Министерства связи страны.
Благодаря воспоминаниям Рудольфа Свореня мы теперь можем утверждать, что впервые РРС применялись в военных целях войсками «вермахта». Этот факт заслуживает ряда серьезных исследований, не правда ли?! Может еще есть шанс увидеть это оборудование в музейной экспозиции или хотя бы на фотографии?!
А вот второе упоминание о РРС, родом с «Туманного Альбиона»!
Если верить статье с «Википедии», то во время вторжения союзников в Нормандию, в 1944 году, в распоряжении британского экспедиционного корпуса имелись «Установки беспроводной связи № 10» («Wireless Set, Number 10»), которые они активно использовали.
3. Официальная история зарождения и развития РРС в мире (кратко)
В 1947 году, силами исследовательского центра «Bell Labs» (дословно: «Лаборатории Белла»), была построена и запущена в тестовую эксплуатацию беспроводная линия связи между Нью-Йорком и Бостоном (США). В конечных точках антенны размещались на крышах зданий местных узлов связи.
Проект также известен под неофициальным названием «Seven Hilltops» («Семь вершин»). На вершинах семи гор (некоторые из них не многим более Воробьевых гор в Москве), раскинувшихся цепью между Нью-Йорком и Бостоном, были построены ретрансляционные башни.
Название горы | Английское название | Примерная высота над уровнем моря, м |
Джеки Джонс Маунтин | Jackie Jones Mountain | 378 |
Бирч Хилл | Birch Hill | 405 |
Спиндл Хилл | Spindle Hill | 311 |
Джон Том Хилл | John Tom Hill | 267 |
Бэлд Хилл | Bald Hill | 391 |
Аснебумскит Маунтин | Asnebumskit Mountain | 425 |
Беар Хилл | Bear Hill | 108 |
К башням были проложены грунтовые дороги для удобства обслуживания и подведена соответствующая инфраструктура.
Таким образом, первая беспроводная линия связи представляла собой цепочку из 8 РРЛ.
РРЛ | Примерная протяженность, км |
Нью Йорк - Джеки Джонс Маунтин | 56 |
Джеки Джонс Маунтин - Бирч Хилл | 56 |
Бирч Хилл - Спиндл Хилл | 48 |
Спиндл Хилл - Джон Том Хилл | 43,5 |
Джон Том Хилл - Бэлд Хилл | 37 |
Бэлд Хилл - Аснебумскит Маунтин | 43,5 |
Аснебумскит Маунтин - Беар Хилл | 51,5 |
Беар Хилл - Бостон | 18 |
Если приглядеться к фотографии башни, то на ее крыше размещены по две антенны в каждом направлении. Одна из них приемная, а другая – передающая. Получаются, две параллельные РРЛ на каждом интервале, работающие независимо друг от друга в противоположных направлениях. На то время таким образом организовывалась двухсторонняя связь (duplex). РРЛ были собраны на основе аналоговых РРС «TD-X» (ламповая электроника), работающих в диапазоне 4 ГГц и использующих фазовую модуляцию. Одна РРЛ на РРС «TD-X» передавала и принимала 4 частотных канала с полосой 10 МГц каждый. После тестовой эксплуатации линию связи использовали для нужд телевизионного вещания (передавались каналы центрального телевидения) и телефонии.
В 1950 году цепь РРЛ между Нью Йорком и Бостоном была модернизирована. РРС «TD-X» заменили новыми РРС «TD-2». На фото ниже, пример башни (38 м) более позднего
периода, не относящейся к данному проекту, с установленными РРС «TD-2».
РРС «TD-2» работали в том же диапазоне, что и «TD-X», но передавали уже по 6 частотных каналов. Судя по фото, модернизация антенн не коснулась (либо была незначительна).
С начала 50-х годов 20 века РРЛ на базе РРС «TD-2» стали распространяться на всей территории США. В Австралии, Канаде, Франции, Италии и Японии появились и стали развиваться сети РРЛ на основе аналогов РРС «TD-2».
С конца 60-х годов 20 века начали появляться первые цифровые РРС.
В 1979 году один частотный канал передовой японской аналоговой РРС позволял передавать 3600 голосовых каналов.
В 1980 году в США были запущены в серию новые аналоговые РРС «AR6A»
(на твердотельной электронике) с легко узнаваемыми антеннами «KS-15676».
Правда наличие таких антенн на башне однозначно ни о чем не говорит, ибо существовало три внешне похожие модификации: на диапазоны 4 ГГц, 6 ГГц и 11 ГГц. Ими могли комплектоваться в ходе модернизации и РРС «TD-2».
РРС «AR6A» работали в диапазоне 6 ГГц с амплитудной модуляцией на боковой полосе (single-sideband modulation). У них в полосе частот 30 МГц можно было разместить до 6 тысяч голосовых каналов.
С конца 80-х годов 20 века, на волне зарождения и развития мобильной связи, стали активно
распространяться цифровые РРЛ с привычными для нашего глаза антеннами.
Цифровые РРС сначала интегрировались в существующие телефонные сети, поэтому были ориентированы на поддержку утвержденных стандартов голосовой связи. РРС малой емкости поддерживали цифровой стандарт выделенной линии E1 (европейский аналог американской T1). Магистральные РРС поддерживали стандарт выделенной линии STM-1 (европейский аналог американской STS-1). Стала появляться поддержка портов Ethernet. Речь о канальных РРС из предыдущей статьи.
Примерно с 2010 года и по сей день, по мере развития сетей данных и переориентирования мобильного трафика в сторону передачи данных, родились гибридные и пакетные РРС. См.
предыдущую статью.
В современных РРС могут применяться следующие виды цифровой модуляции: QPSK, BPSK, 8PSK, 4QAM, 8QAM, 16QAM, 32QAM, 64QAM, 128QAM, 256QAM, 512QAM, 1024QAM, 2048QAM, 4096QAM, 8192QAM... Реалии диктуют необходимость постоянно увеличивать пропускную способность РРЛ.
4. История зарождения и развития РРС в Китае (очень кратко)
4.1 Аналоговые РРС в Китае
Начиная с 1957 года в стране стали развивать оборудование РРС емкостью 60 и 300 голосовых каналов. В 1964 емкость РРС составила 600 голосовых каналов. В 1966 году емкость РРС достигла 960 голосовых каналов. В 1986 году началось развитие РРС емкостью 1600 голосовых каналов, в соответствии с шестой государственной пятилетней программой
НИОКР в области передовых технологий. Благодаря всему этому в Китае была построена обширная сеть аналоговых РРЛ, общей протяженностью более 20000 км.
4.2 Цифровые канальные РРС малой емкости (PDH) в Китае
В конце 60-х 20 века, в страну импортировались первые образцы РРС малой емкости. В 1979 году, при участии иностранных специалистов и с применением импортного оборудования РРС, Государственным министерством электроэнергетики (State Electric Power Ministry) была организована беспроводная линия связи между Пекином (Beijing) и Уханем (Wuhan). В 1986 году была организована беспроводная линия связи между Фучжоу (Fuzhou) и Сямынем (Xiamen). На этот раз было использовано оборудование РРС отечественной разработки, работающее в диапазоне 4 ГГц, с информационной емкостью 34 Мбит/с. В период с 1987 года по 1989 год сформировалось профильное Министерство связи (Telecommunications Ministry) и была построена беспроводная линия связи между Пекином и Шанхаем (Shanghai). При строительстве использовались импортные РРС, работающие в диапазоне 6 ГГц, с емкостью 140 Мбит/с. В 1992 году между районами Учан (Wuchang) и Янглю (Yangluo) города Ухань (провинция Хубэй [Hubei]), была построена беспроводная линия связи на отечественных РРС, работающих в диапазоне 6 ГГц, с емкостью 140 Мбит/с. Это удалось благодаря седьмой государственной пятилетней программе НИОКР в области передовых технологий. Примерно с 1995 года началось массовое распространение РРЛ на основе канальных РРС малой емкости, вызванное бурным развитием мобильной связи.
4.3 Цифровые канальные РРС большой емкости (SDH) в Китае
В 1995 году в Китае была построена первая сеть канальных РРЛ большой емкости. Эта сеть принадлежала региональной телевизионной компании «Jilin Broadcast Television Bureau». С 1995 года по 1996 год, преобразованное Государственное министерство связи (State Telecommunications Ministry) занимается введением в эксплуатацию канальных РРЛ большой емкости на всей территории страны. В 1997 году строятся новые беспроводные линии связи на отечественном оборудовании, работающем в диапазоне 6 ГГц и произведенном
благодаря восьмой государственной пятилетней программе НИОКР в области
передовых технологий. После 2000 года Министерство информационных технологий («Information Industry Ministry») занимается активным строительством сетей канальных РРЛ
большой емкости для нужд мобильной связи, добывающей промышленности и
телевидения.
5. Заключение
Надеюсь, вам было интересно!
У китайцев есть чему поучиться! В нулевых наши инженеры ездили в Финляндию обучаться эксплуатировать оборудование РРС. Там им на глаза попадались коллеги из Китая, часть из которых тоже учились эксплуатировать, а часть – учились проектировать и производить оборудование! У Китая, как мы видим, всегда были пятилетние программы по локализации, которые четко исполнялись! О технологической независимости нужно думать вовремя и хотеть этого!
В следующей статье поговорим о дальности радиорелейной связи.
По сложившейся традиции, музой этой статьи провозглашается Катя Шишкунова, за добрый взгляд и тягу к путешествиям!
.jpg){kind=link}