Радіорелейні лінії зв'язку є однією з найбільш масштабних та прогресивних мереж передачі, прийому та обробки даних у всьому світі. Сам принцип передачі повідомлень ґрунтується на поширенні радіохвиль в атмосфері. Для того щоб сигнал зміг долати великі відстані, необхідно використовувати спеціальне обладнання радіорелейного зв'язку- ланцюжок ретрансляторів, завдяки яким і здійснюватиметься поширення радіохвиль певної частоти.
Принцип роботи радіорелейної лінії зв'язку
Щоб зрозуміти природу поширення радіохвиль, необхідно вивчити фізику, механіку та динаміку цих явищ, які безпосередньо пов'язані з атмосферними властивостями та електромагнітним полем. Виходячи з багатьох факторів, і проводиться розрахунок радіорелейних ліній зв'язку. Якщо не вдаватися до подробиць, то принцип функціонування всієї системи виглядає так:
- спочатку у спеціальному передавальному пристрої відбувається генерування коливань високої частотиі виділяється так званий сигнал, що несе;
- інформація, яку необхідно передати (голос, відео, текст), кодується та перетворюється на частотні коливання, а потім модулюється разом з несучим сигналом;
- за допомогою спеціальних антен підготовлений сигнал транслюється в простір, потрапляючи на приймальні пристрої, що знаходяться в певному радіусі від передавача;
- у разі недостатньої потужності сигналу, складності його поширення або великої відстані між передавачем і приймачем, використовуються радіорелейні лінії зв'язку, обладнання яких дозволяє вирішити проблеми, що виникли. Як правило, це мережа наземних ретрансляторів, які не тільки приймають сигнал, але й підсилюють його, усувають перешкоди та передають по ланцюжку до наступного об'єкта через вузькоспрямовані антени;
- сигнал досягає приймача, де відбувається його відокремлення від несучої частоти і перетворення на початковий вигляд з наступним відображенням на терміналі зв'язку. Це може бути просто голосове повідомленняабо повноцінна трансляція відео. Ефірне радіо та телевізійне мовлення якраз і побудоване на цьому принципі передачі сигналу.
Типи лінії зв'язку
Радіорелейні та супутникові лінії зв'язку – це комплекс обладнання, яке поєднує наземні та орбітальні ретранслятори, які дають можливість транслювати сигнал практично у будь-яку точку на поверхні планети.
Існує два типи основних способу передачі радіосигналу:
- передача прямої видимості;
- радіорелейний тропосферний зв'язок.
У першому випадку передача сигналу відбувається за стандартним алгоритмом – від джерела (передавача) через систему наземних ретрансляційних мереж безпосередньо до приймача. Одна з особливостей полягає в тому, що ретранслятори знаходяться фактично в зоні безпосередньої видимості, на природних пагорбах (гори, пагорби). У разі відсутності прямого проходження сигналу між антенами виникають перешкоди та спотворення завдяки дифракційним завмиранням, що може призвести до суттєвого послаблення сигналу та обриву зв'язку. Використання цього типу комунікацій обмежене у місцях з відсутністю необхідної інфраструктури та недоцільним у малонаселених районах нашої країни переважно у північній її частині.
Вирішенням зазначених вище проблем стала нова технологія – тропосферна радіорелейна лінія зв'язку. Принцип поширення сигналу залишився незмінним, змінився його спосіб, який у своїй основі містить фізичні процеси відображення радіохвиль різних діапазонів від нижніх шарів атмосфери. Численні випробування показали, що максимальний ефект дає застосування хвиль діапазону УКХ. Завдяки правильним розрахункам трансляцію радіосигналу вдалося провести на 300 км.
Переваги радіорелейної лінії зв'язку
Переваги нової технології очевидні:- немає необхідності будувати ретранслятори у зоні прямої видимості;
- суттєве збільшення радіусу дальності проходження сигналу;
- можливість забезпечення максимальної дальності передачі інформації на відстань до 450 кілометрів завдяки розташуванню ретрансляторних антен на пагорбах та інших пагорбах.
Одна з основних проблем, з якими зіткнулися вчені, полягає у сильному ефекті загасання коливань під час трансляції радіохвиль. Питання було вирішено завдяки використанню активного ретрансляторного обладнання, яке дозволяє не тільки приймати та передавати радіохвилю, а й стабілізувати рівень сигналу, посилювати його та відфільтровувати перешкоди. Сучасний радіорелейний військовий зв'язок функціонує на основі технології поширення сигналу в тропосфері, яка доповнена іншими інноваційними рішеннями.
25.01.2011
Радіорелейний зв'язок (від радіо та французького relais – проміжна станція), радіозв'язок, що здійснюється за допомогою ланцюжка приймально-передаючих радіостанцій, як правило, віддалених один від одного на відстані прямої видимості їх антен. Таким чином, радіорелейний зв'язок – це особливий вид радіозв'язку на ультракоротких хвилях із багаторазовою ретрансляцією сигналу.
Радіорелейний зв'язок спочатку застосовувалась для організації багатоканальних ліній телефонного та телевізійного зв'язку, в яких повідомлення передавалися за допомогою аналогового електричного сигналу. Одна з перших таких ліній завдовжки 200 км із 5 телефонними каналами з'явилася в США в 1935 році. Вона поєднувала Нью-Йорк і Філадельфію.
У 1932-1934 р.р. в СРСР була розроблена приймально-передавальна апаратура, що працює на метрових хвилях, і створені дослідні лінії зв'язку Москва-Кашира і Москва-Ногінськ. Перше вітчизняне обладнання «Краб», яке використовується на лінії радіорелейного зв'язку через Каспійське море, між Красноводськом та Баку (1953–1954 рр.), працювало у метровому діапазоні.
В ті роки для радіорелейних ліній вважалося найбільш доцільним застосування імпульсної модуляції, техніка якої була добре освоєна радіолокації, одночасно з тимчасовим ущільненням. Здавалося, що за тодішнього рівня розвитку технологій це обіцяє великі переваги. Але цикл теоретичних досліджень та експериментальних опрацювань, проведених в Науково-дослідному інституті радіо, підтвердив думку, що складається в той час у фахівців у галузі радіорелейного зв'язку, що поєднання частотної модуляціїз частотним ущільненням дозволить створити лінії, що не поступаються навіть найбільш досконалим коаксіальним кабельним системам. Слід зазначити, що сказане належить до кінця 1940-х – початку 1950-х. А оскільки, як відомо, розвиток суспільства та науки йде спіраллю, то сьогодні сучасні новітні технологіїдозволили повернутися до цифрових методів передачі більш високому рівні – передача даних, цифрова телефонія і телебачення.
У середині 50-х років минулого століття в Росії було розроблено сімейство радіорелейної апаратури "Стріла", що працювала в діапазоні 1600-2000 МГц: "Стріла П" - для приміських ліній, що забезпечують передачу 12 телефонних каналів; "Стріла Т" - для передачі однієї телевізійної програми на відстань 300-400 км і "Стріла М" - для магістральних ліній ємністю 24 канали і протяжністю до 2500 км. На апаратурі «Стріла» було збудовано низку перших вітчизняних радіорелейних ліній (РРЛ). Ось деякі з них: Москва – Рязань, Москва – Ярославль – Нерехта – Кострома – Іваново, Фрунзе – Джалал Абад, Москва – Воронеж, Москва – Калуга, Москва – Тула.
Наступна технологія для РРЛ – апаратура Р-60/120. Вона дозволяла створювати 3–6-ствольні магістральні лінії завдовжки до 2500 км для передачі 60–120 телефонних каналів та на дальності до 1000 км для передачі телевізійних програм з виконанням рекомендацій МККТ та МККР за якісними показниками. Радіорелейні лінії на базі апаратури Р-60/120 були побудовані в різних районах СРСР. Однією з перших і, мабуть, найдовшою була лінія Москва – Ростов-на-Дону. Устаткування типу Р-60/120, яке працювало в діапазоні 2 ГГц, було призначене для внутрішньозонових РРЛ.
Щоб передавати телевізійні сигнали великі відстані, і навіть сигнали телефонних каналів, потрібно було створити радіорелейне устаткування магістральних РРЛ.
Магістральним РРЛ було виділено відповідні смуги частот у діапазонах 4 та 6 ГГц. У таких діапазонах, при однакових габаритних розмірах антен та інших рівних умовах, потужність, що випромінюється в ефір, збільшується в 2,5-3 рази за рахунок великого коефіцієнта посилення антени. Це було дуже суттєво для досягнення необхідних якісних показників переданих сигналів телебачення та багатоканальної телефонії. Першою вітчизняною радіорелейною системою магістрального радіорелейного зв'язку була система Р-600, що працює в діапазоні 4 ГГц. Перша магістральна радіорелейна лінія Ленінград-Таллін, обладнана апаратурою Р-600, була побудована в 1958, після цього почалося їх серійне виробництво.
Система та апаратура Р-600 послужили основою подальшого вдосконалення радіорелейного обладнання для магістральних РРЛ. У період 1960-1970 р.р. були розроблені, вироблені та впроваджені в експлуатацію нові види обладнання сімейства Р-600: Р-600М, Р-6002М, Р-600-2МВ та «Світанок», що також працюють у діапазоні 4 ГГц. У телевізійному стволі забезпечувалася передача відеосигналу та сигналу звукового супроводу.
Найважливішою розробкою, що проводилася СРСР у середині 60-х років, було створення магістральної радіорелейної системи великої ємності «Схід». Вона призначалася, насамперед, для РРЛ Москва – Далекий Схід. Розробка системи зв'язку, радіоапаратури, джерел гарантованого електроживлення, системи резервування та методів контролю якості роботи апаратури проводилася з урахуванням забезпечення високої надійності лінії. Розрахунковий коефіцієнт справної дії лінії протяжністю 12500 км становив 0,995, а втрата достовірності при передачі бінарної інформації без кодового захисту - не більше. Надвисокочастотна (НВЧ) приймально-передавальна апаратура «Схід» працювала в смузі частот 3400-3900 МГц. Всі активні елементи апаратури «Схід» були виконані на напівпровідникових приладах, виняток становили НВЧ вихідні ступені передавачів і гетеродинних трактів, де використовувалися лампи хвилі, що біжить (ЛБВ).
Для забезпечення високої надійності в системі «Схід» було передбачено застосування рознесеного за висотою прийому з швидкодією автоматичного вибору та паралельна робота передавачів. Система рознесеного прийому, дуже ефективно вирішуючи завдання боротьби із завмиранням сигналів на інтервалах РРЛ, одночасно дозволяла автоматично резервувати приймачі станції. Паралельна робота передавачів забезпечувала їхнє автоматичне резервування та подвоєння вихідної потужності передавачів, яка в апаратурі «Схід» становила 10 Вт. Вся система автоматичного резервування приймального обладнання замикалася в межах кожної станції, тому у «Сході» не було необхідності передавати по службових каналах будь-які сигнали для управління роботою системи резервування (як це має місце в радіорелейних системах з дільничною системою резервування стволів). Таким чином, особливістю системи «Схід» була відсутність спеціального резервного ствола, що дозволяло зробити все радіостволи робітниками і, отже, краще використовувати відведену для системи смугу радіочастот.
У системі «Схід» було передбачено 8 широкосмугових робочих стволів, з яких 4 призначалися для роботи на основному магістральному напрямку та 4 – на відгалуженнях або магістралях, що перетинають. Усі стволи універсальні, однаково придатні як передачі сигналів багатоканальної телефонії, так передачі сигналів телевізійних програм.
Телефонний ствол системи забезпечував передачу сигналів 1920 каналів ТЧ у разі, коли апаратура проміжних станцій розміщувалася в кабінах зверху вежі (тобто при коротких хвилеводах), а апаратура вузлових та кінцевих станцій – у наземних приміщеннях. Пропускна здатність телефонного ствола при розміщенні апаратури у наземних приміщеннях на всіх станціях становила 1020 каналів ТЧ. У нижній частині групового спектру телефонного ствола забезпечувалася передача сигналів службового зв'язку та дистанційного обслуговування (телеобслуговування). Система телеобслуговування дозволяла мати до 16 автоматизованих проміжних станцій між сусідніми вузловими станціями.
Телевізійний стовбур системи давав можливість передавати відеосигнал і чотири канали тональних (звукових) частот, організованих на частотах, що піднесуть, і розташованих вище спектру відеосигналу. Ці тональні звукові канали використовувалися як передачі сигналів звукового супроводу телебачення, і радіомовлення.
Наступним важливим етапом у розвитку техніки радіорелейного зв'язку стала розробка в 1970 комплексу уніфікованих радіорелейних систем зв'язку «КУРС». Комплекс охоплював чотири системи зв'язку, що працюють у діапазонах 2, 4, 6 та 8 ГГц. Апаратура у діапазонах 4 та 6 ГГц призначалася для магістральних радіорелейних ліній (РРЛ), а в діапазонах 2 та 8 ГГц – для зонових РРЛ.
У приймально-передавальної апаратурі різних діапазонів частот широко використовувалися уніфіковані вузли та блоки (УПЧ, помножувачі частоти тощо). Всі вони були виконані на найбільш досконалих для того часу напівпровідникових приладах та інших виробах вітчизняного виробництва.
Апаратура КУРС-4 та КУРС-6 відрізнялася від попередніх розробок та своєю компактністю. Наприклад, у системі КУРС-4 в одній стійці шириною 600 мм розміщувалося 4 приймачі або 4 передавачі.
До середини 70-х років у країні було побудовано унікальну радіорелейну лінію, довжина якої становила близько 10 тис. км, ємністю кожного ствола, що дорівнює 14 400 каналів тональної частоти. У роки сумарна протяжність радіорелейних ліній у СРСР перевищила 100 тис. км.
Останньою розробкою в СРСР для магістрального радіорелейного зв'язку було створення нового покоління обладнання «Райдуга». До його складу увійшли: приймальне обладнання, що працює в діапазоні 4 ГГц – «Райдуга-4»; приймальне обладнання, що працює в діапазоні 6 ГГц – «Райдуга-6»; обладнання резервування «Райдуга».
Для «Райдуги» було розроблено нове покоління уніфікованого обладнання «Рапіра-М», що включає: кінцеву апаратуру телефонних та телевізійних стволів; ЧС-модеми; апаратуру службового зв'язку та телеобслуговування.
Магістральна радіорелейна система «Райдуга-Рапіра-М» дозволяла створювати магістральні РРЛ у двох діапазонах частот: 4 ГГц (у смузі частот 3400–3900 МГц) та 6 ГГц (у смузі частот 5670–6170 МГц).
У кожному діапазоні можлива організація до семи робочих стволів та одного резервного ствола. По кожному з робочих стволів забезпечувалася:
у режимі передачі багатоканальної (аналогової) телефонії – передача сигналів 1920 каналів ТЧ та за необхідності додатково – 48 каналів ТЧ у спектрі 60–252 кГц, а також передача в одному з телефонних стволів сигналів службового зв'язку у спектрі 0,3–52 кГц, які необхідні для нормальної роботиРРЛ;
у режимі передачі телебачення – передача відеосигналу та сигналів 4 каналів звукового супроводу та мовлення.
Технічні параметри обладнання системи «Райдуга-Рапіра-М» забезпечували високі якісні показники та надійність роботи каналів та трактів РРЛ, оснащених цим обладнанням.
Таким чином, у Росії з часів СРСР існує широко розвинена мережа аналогових магістральних та внутрішньозонових радіорелейних ліній, що робить економічно доцільним використання існуючих радіорелейних станцій для організації цифрових трактів. В даний час процес модернізації аналогових радіорелейних ліній у цифрові називають цифровізацією.
До радіорелейних станцій (РРС) цифровізація яких можлива, відносяться: «Схід-М», «Курс-4», «Курс-6», «Курс-4М», «ГТТ-70/4000», «ГТТ-70/ 8000», «Ракіта-8», «Райдуга-4», «Райдуга-6», «Райдуга-АЦ», «Комплекс» та ін. Крім того, можливий варіант додаткової передачі цифрового сигналуЕ1 (2048 кбіт/с) без порушення роботи аналогової РРЛ.
Наприкінці минулого століття було розроблено різні варіанти цифрових модемів на швидкості від 2 до 34 Мбіт/с. В результаті було створено сімейство цифрових модемів для аналогових РРЛ на швидкостях: 2,048 Мбіт/с, 8,448 Мбіт/с, 17 Мбіт/с та 34,368 Мбіт/с.
Для організації передачі різної цифрової інформації зі швидкостями 8448 Мбіт/с, 17 Мбіт/с або 34368 Мбіт/с використовувалися вільні від аналогової інформації стволи. Модеми на ці швидкості можуть комплектуватися мультиплексною апаратурою і таким чином забезпечувати передачу відповідно 4, 8 або 16 цифрових потоків по 2,048 Мбіт/с, що добре узгоджується з принципами побудови синхронної цифрової ієрархії (SDH).
У всіх типах цифрових модемів забезпечувався контроль вхідного та вихідного сигналів, виявлення та генерація сигналів індикації аварійного стану (СІАС) та контроль коефіцієнта помилок без перерви та з перервою зв'язку. Було організовано виробництво всіх названих цифрових модемів, і вони знайшли своє застосування на мережі РРЛ, що діє.
Для сучасного стану суспільства характерна безперервно зростаюча потреба у використанні систем передачі. Незважаючи на величезний прогрес у сфері телекомунікацій - як щодо розвитку нових технологій у галузі зв'язку, так і за обсягом зв'язкових систем, зросли й об'єктивні перешкоди для подальшого розвитку. Тіснота як у приватних діапазонах, так і в просторі призвела до зростання взаємних перешкод між функціонуючими радіосистемами. Для вирішення проблеми електромагнітної сумісності здійснюється міжнародне та внутрішньодержавне регулювання радіозв'язку. Рішення йде, зокрема, шляхом звуження діаграм спрямованості антенних систем, обмеження випромінюваної потужності. Це дозволяє здійснити просторове рознесення радіосистем, обмежити їх використання локальними територіями. Однак цей ресурс не безмежний.
Регламентація режимів роботи радіосистем дозволяє використовувати їх на обмеженій території в одному частотному проміжку. Але при цьому накладається обмеження на інформаційні можливості радіосигем.
При зростанні числа користувачів зростає необхідна смуга частот, що досягає десятка мегагерц. Навіть у ВЧ-діапазонс його загальна смуга становить 27 МГц. Наявність звукового мовлення у цих діапазонах робить нереальним розвиток радіозв'язку з цих частот. Використання цих діапазонів для обміну телевізійними програмами, кожної з яких потрібна смуга 6,5 МГц (і це без урахування захисного інтервалу), також неможливо. Отже, перехід до УВЧ-, НВЧ- та КВЧ-діапазонів спричинений об'єктивними потребами в обміні інформацією.
Однак, як наголошувалося в підрозділ. 6.1.1 електромагнітні коливання цих частот поширюються тільки по прямій і, отже, приймальна та передавальні антени повинні знаходитися в межах геометричної видимості, без урахування дифракції, що збільшує радіогоризонт порівняно з видимим на 14%. Природно рішення збільшувати дальність передачі інформації послідовною ретрансляцією сигналів, що передаються - цей спосіб зв'язку носить назву «радіорелейний зв'язок» (рис. 11.12).
Мал. 6.12.
Кінцеві (ОС) та проміжні (ПС) радіостанції знаходяться в межах прямої видимості. У лінії здійснюється, як правило, дуплексний (двосторонній) радіозв'язок. Очевидно, що обмеження дальності поширення радіохвиль, починаючи з УВЧ-діапазону і вище, прямою видимістю, з одного боку, недолік - необхідно використовувати додаткову ретрансляційну апаратуру, а, з іншого боку, гідність - з урахуванням спрямованого випромінювання можна на обмеженій території використовувати однакові частоти .
Радіорелейні лінії використовуються там, де це економічно виправдано, наприклад, для організації зв'язку на обмежений час або у складних умовах – рельєф, болотиста місцевість тощо.
Спрощена функціональна схемарадіорелейної лінії представлена на рис. 6.13.
Мал. 6.13.
Кінцеві радіостанції включають передавальну і приймальну частини. Джерела інформації (ІІ) об'єднані схемою ущільнення інформації (СУІ), що формує груповий сигнал, що надходить на вхід передавача (ІД). Проміжні радіостанції приймають та передають далі радіосигнал, який піддається відновленню з метою збереження необхідної якості зв'язку. Таких проміжних радіостанцій може бути декілька, залежно від рельєфу місцевості та протяжності радіорелейної лінії. На проміжній станції може бути передбачений відбір і додавання інформації, гем самим лінія перетворюється на сегь і місце розташування проміжної станції прив'язується до джерел та одержувачів інформації. На кінцевій радіостанції, крім прийому, здійснюється поділ групового сигналу на складові схемою поділу інформації (СРІ) та передача відповідним одержувачам інформації (ПІ).
Абсолютно аналогічно виглядає і образний канал. Згадане тут формування групового сигналу та його подальший поділ далі буде розглянуто в окремому розділі. Цей метод загальний і застосовується з метою раціональнішого використання передавальних, приймальних і антенних пристроїв, а також конструкцій - вишок, будівель, що входять в систему.
Окремо стоїть питання зниження рівня внутрішньосистемних перешкод. Для вирішення цієї проблеми і вживається низка заходів (рис. 6.14).
Мал. 6.14.
Робота на прийом та передачу ведеться на різних частотах та поляризаціях. Це дозволяє виключити в межах ОС і ПС попадання сигналу, що випромінюється, на вхід приймача. Крім того, здійснюється зміна несучих частот по лінії. Додатково передбачено, щоб станції нс розташовувалися по прямій з метою запобігання попаданню сигналу передавача, розташованого через одну станцію, на вхід приймача одночасно із сигналом сусідньої станції. Інформаційні потоки групуються в радіочастотні канали та утворюють стовбури радіорелейної лінії (РРЛ) та їх може бути декілька, тому зображені на рис. 6.13 та 6.14 схеми є спрощеними, що пояснюють лише принцип побудови РРЛ.
Відстань між станціями визначається прямою видимістю. Будемо для простоти вважати рельєф місцевості рівним, без пагорбів і западин.
На рис. 6. 15 позначено:- радіус Землі(R y = 6370 км);/;,іh 2 -висота підйому антен Л, іА 2над землею. Лінія прямої видимості, рівна Л +d2 майже стосується поверхні Землі. Врахуємо трохи /?, Іh 2порівняно з /? 3 і визначимо відстань між антенами Д рівнуd) + d 2
Мал. 6.15.
Так як f2R= 3500 м, приймемо з урахуванням деякого обгинання поверхні Землі радіохвилями:
(Dвимірюється в кілометрах, А, і / г - в метрах). Якщо рахувати /г, « /г, «25, то D = 40 км. Як правило, величину підйому антен з метою зменшення вартості щогл не роблять більше 40 м D= 40 – 60 км. При проектуванні враховують рельєф і наскільки можна антенні щогли встановлюють на піднесеннях.
У PPJI використовують частоти області 4 і 6 ГГц. Це дозволяє отримати досить широку смугу частот і, отже, забезпечити високу пропускну здатність. У той самий час вплив опадів на т расе несуттєво впливає поглинання електромагнітних хвиль у атмосфері.
Насправді в діапазоні 6 ГГц виділяють смугу частот 500 МГц, у якій формують 16 каналів - по 8 у кожному напрямі, тобто. 8 стволів. Використання вертикальної та горизонтальної поляризацій дозволяє однією антеною здійснювати прийом та передачу радіосигналів. Але це можливо при невеликій кількості стовбурів.
ДНІПРОПЕТРОВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Реферат
«Положення та перспективи розвитку радіорелейного та тропосферного зв'язку»
студент XXXXXX
Перевірив:
викладач: XXXXXX
Дніпропетровськ
| Стор. | |
| Введення в розділ | 3 |
| 1. Радіорелейний зв'язок. Основні поняття. | 4 |
| 6 | |
| 1.2. Надійність роботи радіорелейних станцій | 11 |
| 1.3. Використання місяця як пасивний ретранслятор | 14 |
| Введення в розділ | 20 |
| 2. Тропосферний зв'язок. Основні поняття | 21 |
| 2.1. Деякі види використовуваних станцій та їх параметри | 23 |
| 2.2. Наддалекі тропосферні лінії передачі | 25 |
| 2.3. Підвищення частотно-енергетичної ефективності тропосферних систем зв'язку | 30 |
| Висновок | 39 |
| Список використаної літератури | 40 |
Введення в розділ
Розвиток сучасної техніки призвело до необхідності швидкого та точного вирішення завдань управління та координації з урахуванням подій, що відбуваються на великих відстанях від центрів управління. При цьому різко зросла роль зв'язку не тільки у схемі «людина-людина», але й для передачі даних у схемі, що з'єднує між собою дві електронні машини.
Характер у разі обумовлює особливі вимоги до тракту: по-перше, - підвищення пропускну здатністьсистем зв'язку, і, по-друге, - збільшення вимог до надійності та якості передачі.
Особливість використання радіорелейного та тропосферного зв'язку є застосування УКХ діапазону, в якому вони працюють.
Перша перевага полягає в тому, що в діапазоні УКХ є можливість застосування антен з великою спрямованістю при малих їх габаритах. Це зменшує взаємні перешкоди між станціями та дає можливість використовувати передавачі малої потужності.
Друге перевага – у цьому, що у діапазоні УКХ то, можливо переданий широкий спектр частот. Це дає можливість передавати на одній частоті, що несе, сигнали великого числа каналів. Сучасні лінії будуються з розрахунком на передачу від одного-двох до тисячі більше телефонних повідомлень.
Третьою перевагою діапазону УКХ є та обставина, що в цьому діапазоні дуже мало вплив різноманітних перешкод. На більш високочастотної частини діапазону лінії менше схильні до перешкод, т.к. з одного боку, ймовірність появи перешкод у цьому діапазоні менша, а з іншого боку спрямованість антен вище а, отже, менша ймовірність проникнення перешкоди в приймач. На нижчих частотах області метрових хвиль ймовірність появи перешкод від системи запалення двигунів внутрішнього згоряння чи індустріальних і атмосферних перешкод велика, а спрямованість антен низька. Тому якість каналів таких ліній зазвичай нижча.
1. Радіорелейний зв'язок. Основні поняття.
Під радіорелейним зв'язкомрозуміють радіозв'язок, засновану на ретрансляції радіосигналів дециметрових і коротших хвиль станціями, розташованими лежить на Землі. Сукупність технічних засобівта середовища поширення радіохвиль для забезпечення радіорелейного зв'язку утворює радіорелейну лінію зв'язку.
Земнийназивають радіохвилю, що розповсюджується поблизу земної поверхні. Земні радіохвилі коротші 100 см добре поширюються лише в межах прямої видимості. Тому радіорелейну лінію зв'язку на великі відстані будують у вигляді ланцюжка приймально-передаючих радіорелейних станцій (РРС), в якій сусідні РРС розміщують на відстані, що забезпечує радіозв'язок прямої видимості, і називають її радіорелейною лінією прямий видимості(РРЛ).
Рисунок 1.1 – До пояснення принципу побудови РРЛ
Класифікація радіорелейних ліній зв'язку.
- Залежно від первинної мережі ЄАСС розрізняють:
- Магістральні РРЛ
- Внутрішньозонові РРЛ
- Місцеві РРЛ.
- Залежно від способу формування ГСрозрізняють аналогові та цифрові РРЛ. Аналогові РРЛ залежно від способу об'єднання (поділу) електричних сигналів та методу модуляції несучої розрізняють:
- РРЛ із ЧРК
- ЧМРРЛ із ФІМ-АМ
- Залежно від числа Nорганізованих каналів ТЧ:
- Малоканальні - N £ 24
- З середньою пропускною здатністю - N = 60...300
- З великою пропускною здатністю-N = 600...1920.
- Цифрові РРЛ класифікують за способом модуляції несучої:
- ІКМ-ЧМ
- ІКМ-ФМ
- та інші
- Залежно від швидкості передачі двійкових символів У :
- з малою пропускною здатністю - В<10 Мбит/с
- із середньою пропускною здатністю - В=10...100 Мбіт/с
- з високою пропускною здатністю ->100 Мбіт/с
1.1. Деякі види використовуваних станцій та їх параметри
Радіорелейна станція Р-415
РРС Р-415 призначена для створення тимчасових швидкорозгортається малоканальних радіорелейних ліній зв'язку. Радіостанція допускає зустрічну роботу в радіолінії з радіорелейною станцієютипу Р-405М. За умовами експлуатації станція може бути встановлена в автомобілях, літаках, вертольотах. РРС виготовляється в шести варіантах, що відрізняються кількістю і типом приймачів (Н, В, НВ) і напругою живлення (27, 220 В 50 Гц/27 В).
 |
Малюнок 1.1.1 – Зовнішній виглядстанції Р-415
Р-415 забезпечує наступні режими роботи:
- режим внутрішнього ущільнення, при якому забезпечується одночасна робота двома телефонними та двома телеграфними каналами;
- режим зовнішнього ущільнення апаратурою типу “Азур” за трьома оперативними та одним службовим телефонним каналам;
- режим зовнішнього ущільнення апаратурою передачі зі швидкістю 12-4 8 кБит/с;
- режим дистанційного керуванняКВ чи УКХ радіостанціями;
- симплексний режим, при якому забезпечується робота по одному з телефонних каналів із підвищеною девіацією частоти;
- режим автоматизованого контролю, який би визначення несправного блока.
Технічні дані
| Діапазон 1(“Н”) | Діапазон 2(“В”) | ||||||
| Діапазон частот, МГц | 80-120 | 390-430 | |||||
| Кількість робочих частот | 800 | 200 | |||||
| Дискретність сітки частот, кГц | 50 | 200 | |||||
| Мінімальний дуплексний рознос, МГц | 8,05 | 15,00 | |||||
| Потужність передавачів, Вт: | |||||||
| номінальна | 10 | 6 | |||||
| знижена | 0,5-2,5 | 0,3-1,3 | |||||
| Чутливість приймачів щодо сигнал/шум 35 дБ, мкВ: | |||||||
| у першому каналі ТЧ | 2,2 | 5,0 | |||||
| у другому каналі ТЧ | 5,5 | 5,0 | |||||
| Коефіцієнт посилення антен, дБ | 7 | 11 | |||||
| Дальність зв'язку: | |||||||
| при роботі на спрямовані антени при висоті підвісу 16 м, км | не менше 30 | ||||||
| при роботі на ненаправлені антени в русі, км | 10 | ||||||
| Електроживлення станції Р-415 здійснюється. В: | |||||||
| постійним струмом | +27 | ||||||
| змінним однофазним струмом 50 Гц | 220 | ||||||
| змінним трифазним струмом 50 Гц | 380 | ||||||
| Максимальна потужність, споживана станцією, ВА: | |||||||
| від мережі змінного струму | 240 | ||||||
| від мережі постійного струму | 180 | ||||||
| Маса апаратури, кг: | |||||||
| однодіапазонний | 78 | ||||||
| двох діапазонної | 106 | ||||||
| (-30.....+50) | |||||||
| Відносна вологість при +40 °С, %: | 98 | ||||||
| 613 | |||||||
Радіорелейна станція Р-419С
РСР-419 С призначена для організації самостійних радіорелейних та кабельних ліній зв'язку, а також для відгалуження каналів від багатоканальних радіорелейних, тропосферних та провідних ліній зв'язку на стаціонарних об'єктах зв'язку. Станція має сім варіантів виконання, що відрізняються комплектацією (кількість приймачів, наявність блоку сполучення, типи антенних пристроїв),
Рисунок 1.1.2 – Зовнішній вигляд станції Р-419С
ТЕХНІЧНІ ДАНІ
| Основні параметри | |
| Приймальна апаратура станції працює в діапазонах частот: |
|
| РРС забезпечує в умовах середньопересіченої місцевості щодо сигнал/шум в каналі ТЧ 35 дБ створення радіорелейних ліній наступної протяжності: | |
| діапазоні 160-645 МГц при 6-канальній роботі | до 300 км (6-8 інтервалів) |
| діапазоні 240-645 МГц при 12-канальній роботі | до 75 км (2 інтервали) |
| діапазоні 480-645 МГц при 24, 60-канальній роботі | до 20 км (1 інтервал) |
| Переданий цифровий інформаційний потік зі швидкостями, кбіт/с: | |
| в діапазоні 160...480 МГц | 48 |
| в діапазоні 480...645 МГц | 480 |
| Потужність передавачів на антеному виході становить, Вт: | |
| у діапазонах "2", "3" | 10 |
| у діапазонах "4", "5" | 6 |
| Чутливість приймачів щодо сигнал/шум 35 дБ в каналі ТЧ, мкВ: | |
| у діапазонах "2", "3", "4" | 4,5 |
| у діапазоні "5" | 8,9 |
| Потужність, Вт | 200...500 |
| Габарити стійки апаратної, мм | 606х520х785 |
| Маса стійки апаратної, кг | 130 |
| Робочий діапазон температур, °С | (-30...+50) |
| Відносна вологість за +40 °С, % | 98 |
| Знижений атмосферний тиск, гПа | 613 |
Радіорелейна станція Р-419А
Радіорелейний зв'язок
Вежа радіорелейного зв'язку
Радіорелейний зв'язок(Від англ. Relay- передавати, транслювати) - один з видів радіозв'язку, утвореним ланцюжком приймально-передаючих (ретрансляційних) радіостанцій. Наземний радіорелейний зв'язок здійснюється зазвичай на деци - і сантиметрових хвилях (від сотень мегагерц до десятків гігагерц).
За призначенням радіорелейні системи зв'язку поділяються на три категорії, кожній з яких на території Росії виділено свої діапазони частот:
- місцеві лінії зв'язку від 0,39 ГГц до 40,5 ГГц
- внутрішньозонові лінії від 1,85 ГГц до 15,35 ГГц
- магістральні лінії від 3,4 ГГц до 11,7 ГГц
Даний поділ пов'язаний із впливом середовища поширення на забезпечення надійності радіорелейного зв'язку. До частоти 12ГГц атмосферні явища мають слабкий вплив на якість радіозв'язку, на частотах вище 15ГГц цей вплив стає помітним, а вище 40ГГц визначальним, крім того, на частотах вище 40ГГц значний вплив на якість зв'язку затухання в атмосфері Землі.
Атмосферні втрати, в основному, складаються із втрат в атомах кисню та в молекулах води. Практично повна непрозорість атмосфери для радіохвиль спостерігається на частоті 118.74 ГГц (резонансне поглинання в атомах кисню), а частотах більше 60 ГГц погонне згасання перевищує 15 дБ/км. Ослаблення у водяних парах атмосфери залежить від їхньої концентрації і дуже велике у вологому теплому кліматі та домінує на частотах нижче 45 ГГц.
Також негативно на радіозв'язок впливають гідрометеори, до яких відносяться краплі дощу, сніг, град, туман та ін. ) і значно нижчих частотах.
Принципи побудови апаратури РРЛ
Апаратура РРЛ будується зазвичай за модульним принципом. Функціонально виділяють модуль стандартних інтерфейсів, зазвичай включають один або кілька інтерфейсів PDH (E1, E3), SDH (STM-1), Fast Ethernetабо Gigabit Ethernet або поєднання перерахованих інтерфейсів, а також інтерфейси керування та моніторингу РРЛ (RS-232 та ін.) та інтерфейси синхронізації. Завдання модуля стандартних інтерфейсів полягає у комутації інтерфейсів між собою та іншими модулями РРЛ. Конструктивно модуль стандартних інтерфейсів може бути один блок або складатися з декількох блоків, що встановлюються в єдине шасі. У технічній літературі модуль стандартних інтерфейсів зазвичай називають блоком внутрішнього монтажу (бо зазвичай подібний блок встановлюється в лінійно-апаратному залі або в телекомунікаційному вагончику). Потоки даних від кількох стандартних інтерфейсів об'єднуються у блоці внутрішнього монтажу на єдиний кадр. Далі до отриманого кадру додаються службові канали, необхідні управління та моніторингу РРЛ. Сумарно усі потоки даних утворюють радіокадр. Радіокадр від блоку внутрішнього монтажу зазвичай на проміжній частоті передається до іншого функціонального блоку РРЛ - радіомодулю. Радіомодуль виконує завадостійке кодування радіокадра, модулює радіокадр згідно з видом модуляції, що використовується, а також перетворює сумарний потік даних з проміжної частоти на робочу частоту РРЛ. Крім того, часто радіомодуль виконує функцію автоматичного регулювання посилення потужності передавача РРЛ. Конструктивно радіомодуль є один герметичний блок, що має один інтерфейс, що з'єднує радимодуль з блоком внутрішнього монтажу. У технічній літературі радіомодуль зазвичай називають блоком зовнішнього монтажу, т.к. в більшості випадків радіомодуль встановлюється на радіорелейній вежі або щоглі в безпосередній близькості від антени РРЛ. Розташування радіомодуля в безпосередній близькості від антени РРЛ зазвичай зумовлене прагненням зменшити згасання високочастотного сигналу в різних перехідних хвилеводах (для частот більше 6 - 7 ГГц) або коаксіальних кабелях(Для частот менших 6 ГГц).
У застарілих аналогових РРЛ, а також магістральних цифрових РРЛ як блоки зі стандартними інтерфейсами, так і радіомодулі зазвичай встановлюються в лінійно-апаратному залі. Це з реалізацією складних схем резервування N + 1, коли немає можливості розташувати дільник потужності з однієї антени кілька радіомодулів у безпосередній близькості від антени через громіздкості дільника потужності. У цьому випадку радіомодулі та антену з'єднує хвилевід, прокладений від лінійно-апаратного залу до місця кріплення антени на радіорелейній вежі.
Також поширений вид цифрових РРЛ, у якому конструктивно поєднується модуль стандартних інтерфейсів і радіомодуль як одного герметичного блоку, має кілька стандартних інтерфейсів, роз'єм живлення і хвилеводний роз'єм для безпосереднього кріплення до антени.
Конфігурації та методи резервування
На найважливіших напрямах з метою зменшення неготовності інтервалів РРЛ застосовують різні методирезервування обладнання РРЛ Зазвичай конфігурації з резервуванням обладнання РРЛ позначають у вигляді суми "N+M", де N позначає загальну кількість стволів РРЛ, а M - кількість зарезервованих стволів РРЛ. Після суми додають абревіатуру HSB, SD або FD, що позначає метод резервування стволів РРЛ.
Зменшення коефіцієнта неготовності досягається за допомогою дублювання функціональних блоків РРЛ або використанням окремого резервного ствола РРЛ.
Конфігурація 1+0
Конфігурація обладнання РРЛ із одним стволом без резервування.
Конфігурація N+0
Конфігурація обладнання РРЛ із N стволами без резервування. Конфігурація N+0 є кілька частотних стволів РРЛ або стволів з різною поляризацією, що працюють через одну антену. У разі використання кількох частих стовбурів поділ стовбурів здійснюється за допомогою дільника потужності та частотних смугових фільтрів. У разі використання стволів РРЛ з різною поляризацією поділ стволів здійснюється застосуванням спеціальних антен, що підтримують прийом та передачу сигналів з різними поляризаціями (наприклад, кросполяризаційних антен, що мають однаковий коефіцієнт посилення для сигналу з горизонтальною та вертикальною поляризацією).
Конфігурація N+0 не забезпечує резервування РРЛ, кожен ствол є окремим фізичним каналом передачі даних. Ця конфігурація зазвичай використовується збільшення пропускну здатність РРЛ. В обладнанні РРЛ готельні фізичні канали передачі можуть бути об'єднані в один логічний канал.
Конфігурація N+1 HSB (Hot StandBy)
Конфігурація обладнання РРЛ з N стволами та одним резервним стволом, що перебувають у "гарячому" резерві. Фактично резервування досягається шляхом дублювання всіх чи частини функціональних блоків РРЛ. У разі виходу одного з блоків РРЛ з ладу блоки, що знаходяться в "гарячому" резерві, заміняють непрацездатні блоки.
Конфігурація N+M HSB (Hot StandBy)
Конфігурація обладнання РРЛ з N стволами та M резервним стволом, що знаходяться в "гарячому" резерві.
Конфігурація N+1 SD (Space Diversity)
Конфігурація N+M SD (Space Diversity)
Конфігурація N+1 FD (Frequency Diversity)
Конфігурація N+M FD (Frequency Diversity)
Кільцева тополога побудови РРЛ
Побудовані інтервали РРЛ по кільцевій топології є одним із найнадійніших способів резервування, навіть якщо всі інтервали РРЛ у кільці працюють у конфігурації 1+0. Проте існують кілька правил побудови кільцевої топології інтервалів РРЛ: кількість прольотів у кільці має бути не менше чотирьох, а також кут між сусідніми інтервалами РРЛ має бути більше 90° (з метою зменшення впливу гідрометеорів на сусідні інтервали РРЛ).
Як правило, у реальних мережах, що складається з інтеравлів РРЛ, комбінують різні методи резервування з метою збільшення надійності мережі.
Технології, що використовуються в РРЛ
Цифрові РРЛ використовуються не тільки для організації PDH і SDH ліній зв'язку, а також для організації ліній Ethernet зі швидкістю передачі до 2,5 Гбіт/с зв'язку без використання таких технологій, як EoPDH, PoSDH. Передача Ethernet кадрів без необхідності інкапсуляції їх TDM кадри (потоки E1 або E3, фрейми SDH тощо) можлива завдяки використанню пакетного радіокадра замість TDM радіокадра в радіоканалі. Згідно з технологіями, що використовуються для організації радіокадрів розрізняють такі види цифрових РРЛ:
- пакетні РРЛ
- гібридні РРЛ
- TDM РРЛ
До пакетних відносять цифрові РРЛ із пакетним радіокадром. Для передачі TDM потоків використовуються псевдопровідні технології передачі. За рахунок використання пакетного радіокадра можливе застосування механізмів QoS над потоками даних, які передаються через пакетні РРЛ. Так само, в пакетних РРЛ найбільш часто використовується адаптивна модуляція, що зазвичай поєднується з QoS.
Енергетичні та якісні показники
Основним документом для розрахунку енергетичних та якісних показників РРЛ прямої видимості на території