Test mikrovlnného spoje UBIQUITI Power Bridge M10 z hlediska slučitelnosti s ARS v pásmu 10GHz

Díky laskavosti jednoho ze signatářů naší petice jsme měli možnost se krátce seznámit se zařízením mikrovlnného spoje P-P firmy Ubiquiti pro pásmo 10GHz. Vzhledem k tomu, že jsme měli pro měření pouze jednu stranu mikrovlnné linky (obě strany mikrovlnné linky stojí cca 17 tis Kč bez DPH), nemohli jsme zařízení otestovat v provozu při plném radiovém provozu, ale pouze v módu navazování spojení, kdy jedna stanice mikrovlnného spoje se snaží navázat spojení se svým protějškem. I přes tento nedostatek jsou myslím dále uvedená zjištění poměrně dobře vypovídající o tom, co lze od tohoto zařízení očekávat.

Zařízení je aplikací WIFI spoje, původně navrženého pro pásmo 5GHz, pro datové přenosy v pásmu 10GHz. Tomu odpovídá nejen SW připravenost se co nejvíce přiblížit požadavkům připravovaného nového všeobecného oprávnění pro komerční spoje ve volném pásmu 10GHz, které mají být provozovány v režimu bod-bod (P-P), ale také volby režimu pro provoz bod-vícebod (P-MP) podobně, jako to známe z WIFI sítí na 5GHz, kdy jedna stanice plní úlohu základnové stanice (Access point) a navazuje spojení se svými klienty. Takovou konfiguraci provozu sice všeobecné oprávnění ČTÚ nepovoluje, ale náš pocit z menu zařízení je ten, že taková konfigurace je možná (byť jsme ji v praxi, vzhledem k dostupnosti pouze jedné stanice, nemohli ověřit).

Zařízení (jedna strana trasy) je dodáno ve dvou krabicích - jedna obsahuje parabolickou anténu o průměru cca 60cm s držákem - druhá aktivní technologii. Nadále nás zajímala pouze aktivní technologie. Krabice s aktivní technologií obsahuje vlastní mikrovlnný transceiver (který se montuje na záda antény), ozařovač s kruhovým vlnovodem a odrazným reflektorem a síťový zdroj s výhybkou pro napájení po ethernetovém kabelu. Detaily jsou vidět na obrázcích (po kliknutí na obrázky se tyto zvětší do plného rozlišení).

Zaujalo nás, zda zařízení obsahuje platnou značku CE, nebo její podvrh China export a mohu zájemce ubezpečit, že naše zařízení mělo značku CE podle požadavku  evropské specifikace. Tato značka je na vlastním mikrovlnném zařízení pod víčkem s připojovacím konektorem RJ45 a na krytu síťového napaječe. Přiložený manuál k montáži (je pouze anglicky) hovoří sice o tom, že toto zařízení splňuje směrnici 1999/5/ES, ale značka CE, která je zařízení udělena s identifikačním číslem CE autorizované zkušebny 1588 obsahuje vykřičník, což může znamenat, že značka CE byla udělena s nějakou výhradou, která ovšem v manuálu zařízení není uvedena. Vydaná značka CE osvědčuje, že zařízení má splňovat dále uvedené standardy:  ETSI EN 302 217-2-2 V1.3.1 (tento standard ve své části předpisu kanálové masky pro omezení parazitního vyzařování na pásmu 10GHz ovšem počítá s kanálovým rastrem 40MHz, což jistě neodpovídá českému všeobecnému oprávnění pro provoz tohoto zařízení), ETSI EN 302 217-4-2 V1.1.3 (týká se vyzařovacích charakteristik antény), ETSI EN 301 489-1 V1.8.1 (týká se EMC  mimo pracovní kmitočtové pásmo) a ETSI EN 301 489-4 V1.4.1 (ve věci testovaného zařízení spíše odkazuje na obecné technické normy EN 302 217-2-2 a také EN 302 217-3).

Mikrovlnný transceiver (zařízení je určeno pro duplexní provoz TDD, tedy na jednom kmitočtu, kde se obě korespondující stanice střídají ve vysílání a v příjmu) a deklaruje přenosovou rychlost teoreticky až 160Mbps, aniž by manuál zařízení uváděl, zda jde o plně duplexní provoz touto rychlostí. Ovšem s ohledem na 100MbE porty se dá předpokládat, že tomu tak není a jde spíše o marketingový trik a tak se dá očekávat spíše teoreticky dosažitelná duplexní rychlost 80Mbps (což je i přesto vynikající hodnota). Znovu je ovšem třeba zopakovat, že tyto parametry jsme netestovali, protože jsme neměli obě stanice a i pokud bychom je zde měli, nejsme na takové měření v našem radioamatérském hamshacku vybaveni.

Zařízení je navrženo tak, aby jej mohl nastavit i člověk s téměř nulovou radiokomunikační kvalifikací - zařízení tedy skenuje celé přidělené 10GHz pásmo a automaticky hledá svoji protistanici. Byť jsme to netestovali, dá se očekávat, že je schopno se i automaticky přeladit z kmitočtu, který je rušený a společně s protistanicí si autonomně najít jiný, nerušený kmitočet, což je pro ostatní uživatele tohoto kmitočtového pásma asi neradostná novina a ve své podstatě to také odporuje všeobecnému oprávnění (dále jen VO), protože to uvádí, že v případě rušení mezi dvěma operátory, kteří provozují svá zařízení na základě  VO, má přednost ten mikrovlnný spoj, který byl v daném místě a na daném kmitočtu instalován dříve. To podporuje i fakt, že defaultně je zařízení nastaveno tak, že skenuje celé pásmo, byť hlouběji v menu je možné jej nastavit pro provoz i jen na jediném kmitočtu, nebo mu nastavit diskrétní kmitočty z rastru VO, které má automaticky prohledávat.

V případě manuálního nastavení umožňuje zařízení skákat po vyhrazených kmitočtech v rastru 28MHz podle našeho VO, tedy 10322, 10350, 10378, 10406, 10490, 10518, 10546 a 10574MHz. Zařízení se stávající SW verzí neumělo nastavit "půlkanály", tedy například 10364MHz, ale to je podle vyjádření dovozce jen otázka upgrade SW verze. Zařízení ovšem umí (po zakliknutí "doladění") i kmitočty o ± 2MHz od výše uvedených kmitočtů a to je zřejmě v rozporu s VO, které uvádí požadovanou kmitočtovou přesnost 10e-4, tedy cca 1MHz. V SW menu lze nastavit šířku pásma na komunikačním kanálu a to ve skocích 28, 14 a 7MHz, což je v souladu s VO.

Vstupním a výstupním portem zařízení je kruhový vlnovod, ve kterém jsou vidět dvě lambda/4 zářiče, pootočené o úhel cca ± 45 stupňů. Pokud je polarizační separace 90° použita k dodatečné separaci mezi RX a TX, má zařízení lineární polarizaci, pootočenou o 45° oproti horizontální a vertikální polarizaci. Možné je ale také takové uspořádání, že oba zářiče umístěné ve vlnovodu jsou napájeny s 90° fázovým posunem a vzniká tak kruhová polarizace - pro jeden směr pravotočivá a pro druhý levotočivá. Při měření v neprofesionálních podmínkách to nelze 100% rozhodnout, přesto se nám zdálo, že pravděpodobnější je první varianta (při otáčení mikrovlnného transceiveru se dala nalézt polarizační poloha, při které měl vysílaný signál minimum). Nicméně je třeba říci, že ať už je pravdivá první, nebo druhá teorie o polarizaci elektromagnetické vlny, v každém případě to bude působit značné problémy se vzájemným rušením s dalšími uživateli pásma 10GHz, kteří používají lineární polarizaci (horizontální, nebo vertikální).

Výstupní výkon zařízení lze nastavit do +4dBm, což by mohlo být v rozporu s VO, které uvádí výkonový limit +3dBm (2mW), otázkou ovšem je, co v daném zařízení tento údaj znamená (modulace je podle všeho - u zařízení chybí technická specifikace - OFDM a výkon 4dBm může být vzhledem k modulační obálce definován různě). Nedivil bych se však, pokud by všichni operátoři používali vždy výkon maximální, i když výkon lze v menu zařízení stáhnout...

Praktické zkoušky rušení radioamatérského přijímače, naladěného na 10368MHz s demodulací SSB. Obě zařízení měla otevřené vlnovody bez směrových antén, vzdálenost mezi RX a TX byla cca 3 - 4m. To je podobné, jako v případě, kdy budou na obou stranách parabolické antény 60cm a vzdálenost mezi stanicemi bude cca 1km.  Při nastavení zařízení na střed kanálu 10350MHz a šířku pásma 28MHz způsobuje zařízení PBM10, provozované ve vyhledávacím módu rušení o úrovni cca S9 s charakteristickým lupáním. Při přeladění vysílače Ubiquity na 10378 a 28MHz šířce pásma rušení vzrostlo na plný S-metr (cca S9+40dB). Přitom je zapotřebí připomenout, že provoz TX na 10350MHz by teoreticky již žádné rušení na RX straně neměl přinášet, protože spektrum vysílače by teoreticky mělo končit na 10364MHz. To, že zařízení i přesto výrazně ruší, lze přičíst mizerné spektrální čistotě vysílače, případně nedostatečně specifikované masce, použité pro měření spektrální čistoty při schvalování zařízení (pokud ho opravdu nějaká evropská akeditovaná laboratoř změřila a výrobce tyto parametry opravdu kontroluje...). Teprve odladění TX na 10406, nebo 10322 MHz proto přineslo na straně RX žádoucí úlevu, rušení sice ještě bylo postřehnutelné, ale již na úrovni šumu. Tento test je tedy zklamáním a Český metrologický institut by měl podle mého názoru (nejen z důvodu obecné konformity této technologie, ale i z hlediska EMC s ostatními uživateli 10GHz pásma) ověřit, zda parazitní vyzařování zařízení mimo provozní kmitočet odpovídá platným radiokomunikačním požadavkům! Dá se totiž předpokládat, že při plném provozu dvou, na sebe vzájemně zalokovaných protistanic datového spoje, bude projev rušení na straně přijímače ještě výrazně horší, než při tomto vyhledávacím modu.

Ještě hůře dopadl test, kdy jsme výstupní spektrum mikrovlnného transceiveru Ubiquiti zobrazili na spektrálním analyzátoru. Protože máme jen analyzátor cca do 2GHz, použili jsme jako přijímací konvertor LNB hlavičku Alcoma s LO 9250MHz  a ziskem cca 50dB bez směrové antény (příjem na otevřený vlnovod s horizontální polarizací). Zařízení na nastaveném TX kmitočtu produkovalo na výstupu LNB signál o úrovni cca -10dBm charakteru datový burstů, kdy TX vysílá krátké vzorky datového signálu a snaží se navázat spojení s protistanicí. Šokující ovšem bylo, že zařízení produkuje tyto datové bursty o úrovni jen cca o 30dB nižší, než je užitečný signál po celém pásmu! Situace je dobře vidět na níže uvedeném videozáznamu. Pokud nejde o vadu konkrétního kusu zařízení, je tento stav neudržitelný a mohli bychom příslušným orgánům státní správy jen doporučit, aby se obrátili na Český metrologický institut a tamní odborníci toto radioamatérské měření ověřili a pokud zařízení skutečně produkuje spektrální humus, jak vyplývá z uvedeného video šotu, obrátit se s měřicím protokolem na ČTÚ, aby jeho pracovníci zařízení zakázali používat, dokud výrobce tuto hrubou závadu neodstraní.. Nevěřím tomu, že by mohlo autorizací mohlo projít zařízení, jehož parazitní vyzařování do sousedního provozního kanálu bylo potlačeno jen cca o 30 (možná 40)dB!

Závěrem: podle našeho názoru je zařízení z hlediska EMC s ostatními (nejenom radioamatérskými) zařízeními, provozovanými v pásmu 10GHz nepoužitelné a první oprávněný uživatel pásma 10GHz, který bude zařízením Ubiquiti PBM10 rušen, by se měl neprodleně obrátit na ČTÚ, odbor státní isnpekce se žádostí o nalezení rušícího zařízení. odstranění rušení spolu s požadavkem na  ověření parametrů takového zařízení  v nějaké akreditované evropské zkušebně. Dá se očekávat, že toto zařízení tam s vysokou pravděpodpobností nevyhoví a jeho provoz bude zakázán. ISP operátorům, které toto zařízení uvedou do provozu tak hrozí, že jejich investice do této technologie přijde vniveč. Zda toto riziko podstoupí, je na jejich rozhodnutí. Orgány státní správy (ČTÚ) se však jistě (pokud bude toto zařízení na základě novelizovaného VO skutečně připuštěno do provozu) mohou těšit na explozívní růst stížností na rušení provozu v pásmu 10GHz. Je proto nejen na rozhodnutí ISP investorů, ale také na manažerech ČTÚ, zda se na takovou šikmou plochu rizika použití až příliš levného mikrovlnného zařízení pustí, či nikoli. Připomínám v té souvislosti starou moudrost: "nejsme tak bohatí, abychom si kupovali takto laciné zboží".

OK1VPZ

Obrazová dokumentace a videozáznamy: