Проект цифровой радиорелейной линии Москва — Великий Новгород

Содержание Введение.

1. Разработка структурной схемы проектируемой ЦРРЛ.

1.1 Краткая характеристика региона проектирования.

2. Выбор радиотехнического оборудования.

2.1 Выбор трассы ЦРРЛ.

2.2 Выбор аппаратуры ЦРРЛ.

3. Разработка схемы организации связи.

3.1 Выбор мультиплексорного оборудования.

3.2 Схема организации связи.

4. Расчет устойчивости связи на ЦРРЛ.

4.1 Построение профиля пролета.

4.2 Расчёт величины просвета Н (0).

4.3 Расчет минимально — допустимого множителя ослабления.

4.4 Расчет устойчивости связи на пролете при одинарном приеме Тпр (Vmin).

4.5 Расчет замираний из-за экранирующего действия препятствий Т0(Vмин).

4.6 Расчет составляющей, обусловленной интерференцией прямой волны и волн, отраженных от земной поверхности.

4.7 Расчет замираний, обусловленной интерференцией прямой волны, и волн, отраженных от слоистых неоднородностей тропосферы Ттр (Vмин).

4.8 Расчет замираний, обусловленных потерями энергии в осадках.

4.9 Расчет ожидаемого процента времени ухудшения качества связи Tож (Vмин).

4.10 Оптимизация высот подвеса антенн.

4.11 Расчет устойчивости работы РРЛ с учетом резерва.

5. Расчет диаграммы уровней на пролетах ЦРРЛ.

6. Перспективы радиорелейной связи Заключение Список литературы Введение Не секрет, что значение телекоммуникаций резко повысилось именно в последние годы, когда многие сферы деятельности человека напрямую зависят от оперативности получения актуальной информации и скорости принятия и исполнения решений. Связь стала цифровой, провода заменяются оптоволоконными линиями, телевизионное вещание использует программы, передаваемые напрямую со спутников, а область применения радиорелейной связи значительно расширилась. Безусловно, использование волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) оправданно на магистральных линиях, где необходимо передавать большие объемы информации. Однако если объем информации невелик, то применение ЦРЛС позволит значительно снизить расходы на эксплуатацию такой линии связи. Особенно актуально становится применение ЦРЛС в местах, где прокладка ВОЛС невозможна, например, в условиях городской застройки или, наоборот, значительной удаленности от магистралей связи.

Каковы же основные области применения радиорелейных линий? Прежде всего, это магистральные линии связи, дублирующие оптоволоконную линию. Хотя объем информации, передаваемой по ЦРЛС, значительно меньше, чем по ВОЛС, при повреждении оптоволокна цифровая радиорелейная линия позволяет передавать часть каналов, обеспечивая тем самым передачу информации первостепенной важности. Использование ЦРЛС в таком качестве важно для предприятий, реализующих передачу информации по всей стране, например для объединения «Ростелеком». К тому же при этом можно использовать радиомачты, оставшиеся от аналоговых радиорелейных линий. Подобные станции можно использовать и для организации связи между городскими АТС, выходов на города-спутники. Следующая область применения — инфраструктура компаний сотовой связи. Базовые станции сотовой связи стандарта GSM должны находиться друг от друга на расстоянии не более 80 км, что определяется ограниченным временем отклика аппарата сотовой связи на запрос базовой станции. В городах для связи между базовыми станциями мобильные операторы арендуют цифровые потоки на оптоволоконных линиях. Еще одна возможность Нельзя не отметить и такую сферу применения радиорелейных линий, как организация связи в труднодоступных районах. На огромной территории России существует множество поселков, деревень, куда оптоволоконные линии связи прокладывать нецелесообразно из-за небольшого количества потенциальных пользователей. Но поскольку такая потребность все-таки существует, выходом становится построение ЦРЛС малой емкости.

1. Разработка структурной схемы проектируемой ЦРРЛ.

1.1 Краткая характеристика региона проектирования Новгородская область — субъект Российской Федерации, расположенный на северо-западе европейской части страны. Область входит в состав Северо-Западного федерального округа. Административный центр — Великий Новгород.

Площадь области — шестая из семи областей Северо-Западного федерального округа — составляет 54 501 кмІ. Протяжённость территории области с запада на восток — 385 км, а с севера на юг — 250 км. Новгородская область граничит с Псковской областью на западе, с Тверской областью на юге, с Ленинградской областью на севере и Вологодской областью на востоке. Постоянное население области согласно переписи населения 2010 года — 634 100 жителей.

Природные условия.

Область расположена на северо-западе Европейской части России. Большая часть территории — плоская, местами заболоченная Приильменская низменность, в центре которой — озеро Ильмень. В озеро впадают 52 реки, крупнейшие из них Мста, Шелонь и Ловать с Полистью, вытекает одна река — Волхов.

На юго-востоке — холмисто-мореная Валдайская возвышенность, на северо-востоке её продолжение — Тихвинская гряда. Здесь проходит главный водораздел Восточно-Европейской равнины, с западных склонов возвышенности реки бассейна Балтийского моря, а с восточных бассейна Каспийского моря. В этой части области расположено большое количество озёр, такие как Валдайское, Селигер, Ужин, Пирос, Меглино, Вельё и другие.

Область расположена в лесной зоне и обладает подзолистыми и болотистыми почвами. Леса занимают более 60% территории области.

Ресурсы.

Полезные ископаемые: месторождения торфа, бурого угля, огнеупорной и строительной глины, бокситов и др. Область богата минеральными и радоновыми источниками, лечебными грязями. По степени освоения питьевых подземных минеральных вод, Новгородская область является основным лидером в Северо-Западном регионе. В последние годы активно идет процесс выявления новых месторождений. По состоянию на 1 января 2007 года в области разведано и учтено государственным балансом 226 месторождений твёрдых полезных ископаемых. Из них в настоящее время разрабатываются: строительные пески — 70, валунно-гравийно-песчаное сырьё — 53, огнеупорные глины — 2, кирпичные и керамические глины — 2, стекольные кварцесодержащие пески — 1, лечебные грязи — 1, строительный камень —1, известняки — 1. Из 639 месторождений торфа осваиваются 9. Наряду с эксплуатируемыми месторождениями имеются промышленные месторождения, сырьё которых не используется по экономическим причинам (горючие сланцы, бокситы, бурые угли, тугоплавкие глины, минеральные краски). Планируется геологическое изучение участков недр на нефть, алмазы и марганец.

Демография.

Численность постоянного населения Новгородской области на 1 января 2011 года составила 632,8 тыс. человек, в том числе городское население — 447,2 тыс. человек, сельское — 185,6 тыс. человек (29,3%). За 2010 год она сократилась на 5,9 тыс. человек или на 0,9%. Плотность населения — 11,9 человек на кмІ.

§ Коэффициент смертности — 20,1 умерших на 1 тыс. человек (2009 год — 20,4).

§ Коэффициент рождаемости — 11,3 рождений на 1 тыс. человек (2009 год — 11,2).

§ Миграционный прирост составил 387 человек (2009 год — 586 чел.).

Экономика.

При географическом экономическом районировании область относят к Северо-Западному экономическому району. Валовой региональный продукт Новгородской области в 2008 году составил 115,4 миллиарда рублей, в пересчете на душу населения — 177,8 тысяч рублей в год.

Инвестиционный потенциал — 63 место в Российской Федерации, в том числе:

§ природно-ресурсный потенциал — 77 место.

§ производственный потенциал — 52 место.

§ потребительский потенциал — 60 место.

Промышленность.

Производственно-промышленный комплекс представлен 1519 предприятиями, из них активную производственную деятельность осуществляют 1333, в том числе 187 крупных и средних предприятий. Валовый региональный продукт в последнее время увеличивается и составил в 2006 году — 74,9238 млрд рублей, в 2007 году — 87,56 млрд рублей, в 2008 году — 104,577 млрд рублей. Промышленность области производит около 40% валового регионального продукта, формирует 88% всей полученной прибыли, в ней занято около 21,5% работающего населения, в основном, сосредоточена в областном центре — Великом Новгороде — и городах Боровичи, Старая Русса и Чудово. Доля области в общем объёме промышленного производства в России составляет менее 1%.

Сельское хозяйство.

Рентабельность сельского хозяйства (2005 год) — 10,2%, в том числе:

§ производства молока — 15%.

§ мяса свинины — 34%.

§ мяса птицы — 40%.

§ яиц — 31%.

§ картофеля — 8%.

§ овощей защищенного грунта — 19%.

§ овощей открытого грунта — 23%.

Транспорт.

Железные дороги.

Железнодорожные пути Октябрьской железной дороги:

1. Санкт-Петербург (СПб-Главн. Мск вокзал) — Чудово (ст. Чудово-Московское) — Окуловка — Угловка — Бологое — Тверь — Москва (Москва Лен. вокзал Окт. жд).

2. Санкт-Петербург (СПб-Витебск.) — Батецкая — Сольцы — Дно — (Киев, Минск, Псков, Кишинёв).

3. Великий Новгород (ст. Новгород-на-Волхове) — Батецкая — Луга II.

4. Великий Новгород (ст. Новгород-на-Волхове) — Новолисино — Павловск — Санкт-Петербург (СПб-Витебск.).

5. Великий Новгород (ст. Новгород-на-Волхове) — Чудово (ст. Чудово-Новгородское — ст. Чудово-Кировское) — Волховстрой-1.

6. Бологое — Валдай — Старая Русса — Дно.

Автомобильные дороги.

§ Магистральная федеральная автомобильная дорога М10 (E 105): Москва — Санкт-Петербург («Россия»).

Водный транспорт.

Судоходство по рекам Волхов, Мста и озёрам Ильмень, Валдайское и др.

Московская область (Подмосковье) — субъект Российской Федерации, входит в состав Центрального федерального округа.

Административный центр — г. Москва, который, в свою очередь, в состав области не входит. Площадь области — 44,3 тыс. км2; по этому показателю область занимает 57-е место в стране. Население области составляет на 2012 год 6,9 млн человек.

Граничит на северо-западе и севере с Тверской областью, на северо-востоке и на востоке — с Владимирской, на юго-востоке — с Рязанской, на юге — с Тульской, на юго-западе — с Калужской, на западе — со Смоленской областями, в центре — с городом федерального значения Москвой.

Административно Московская область состоит из 36 районов, 31 города областного подчинения и 5 закрытых административно-территориальных образований.

Географическое положение.

Московская область находится в Центральном федеральном округе Российской Федерации, в центральной части Восточно-Европейской (Русской) равнины. Область протянулась с севера на юг на 310 км, с запада на восток — на 340 км.

Рельеф Московской области преимущественно равнинный; западную часть занимают холмистые возвышенности, восточную — обширные низменности. Почти весь запад и север Московской области занимает моренная Московская возвышенность с хорошо выраженными речными долинами. На юге области простирается холмистая моренно-эрозионная Москворецко-Окская равнина. На крайнем юге области, за Окой, — довольно высокие северные отроги Среднерусской возвышенности с многочисленными оврагами и балками. Это Заокское эрозионное плато и Заосетринская эрозионная равнина. Почти всю восточную половину Московской области занимает обширная Мещёрская низменность, в восточной своей части значительно заболоченная.

Полезные ископаемые.

Московская область небогата полезными ископаемыми. Пески, находящиеся в отложениях различных периодов, имеют высокое качество и широко используются в строительстве; кварцевые пески применяются в стекольной промышленности, их добыча ведётся с конца XVII века в районе Люберец; часть месторождений в настоящее время законсервирована по экологическим соображениям, разрабатывается лишь Егановское месторождение.

Многочисленны в пределах Московской области и месторождения глин; разрабатываются месторождения легкоплавких глин в Сергиево-Посадском. Выделяется Ельдигинское месторождение близ посёлка Софрино; запасы сырья оцениваются в 30 млн. кубометров, ежегодная добыча — до 600 тыс. кубометров, Дмитровском, Луховицком, Серпуховском и других районах). Огнеупорные белые глины встречаются на востоке области и добываются с XIV века в районе Гжели; крупнейшим месторождением является Кудиновское близ города Электроугли с запасами сырья в 3 млрд. тонн. Весьма широко распространены покровные суглинки, используемые в кирпичном производстве.

Издавна славится московский край своими известняками, мягкими в обработке. Знаменито Мячковское месторождение бутового известняка, сырьё которого шло на облицовку стен таких московских зданий, как Большой театр и другие; ныне добыча известняка в Мячкове остановлена; в настоящее время известняки каменноугольного возраста добываются в карьерах Подольского, Воскресенского, Коломенского районов. Известны месторождения мраморовидного известняка, как, например, в районе Коломны.

На территории области обнаружены залежи и других карбонатных пород — доломитов, известняковых туфов, мергелей и др., располагающиеся, главным образом, на юге и востоке области.

Московская область обладает месторождениями фосфоритов; здесь находятся важнейшие в Подмосковье Егорьевское и Северское месторождения.

Район Мещёрской низменности богат торфяными месторождениями; есть месторождения торфа также на Верхневолжской низменности. Крупнейшие из действующих месторождений — «Рязановское» (840 тыс. тонн в год) и «Радовицкий мох» (760 тыс. тонн в год). Из горючих полезных ископаемых в области имеется также бурый уголь, месторождения не имеют промышленного значения и не разрабатываются.

Климат.

Климат Московской области умеренно континентальный, сезонность чётко выражена; лето тёплое, зима умеренно холодная. Вместе с тем, в восточных и юго-восточных районах континентальность климата выше, что выражается, в частности, в более низкой температуре зимой и более высокой температуре летом.

Население.

Общая численность населения по предварительным данным Всероссийской переписи 2010 года составляет 7 092 900 чел.

Промышленность.

По объёму промышленного производства Московская область занимает среди регионов России второе место (после Москвы), в области работают десятки предприятий общероссийского значения. Промышленность региона использует преимущественно привозное сырьё; она основывается на мощной научно-технической базе и высококвалифицированных трудовых ресурсах; тесно связана с промышленностью Москвы. География размещения промышленности Московской области связана с радиально-кольцевой системой транспортных путей: промышленные города «нанизаны» на радиусы железных дорог, расходящихся из Москвы; кольца же образованы городами, находящимися на примерно равном расстоянии от Москвы.

Транспорт.

Московская область имеет весьма обширную транспортную сеть, включающую автомобильные и железные дороги, водные пути по крупнейшим рекам, озёрам и водохранилищам. Структура наземных линий представляет собой ряд магистралей, расходящихся от Москвы во всех направлениях и соединённых кольцами. По территории области проходят два кольца автомобильных дорог и Большое кольцо Московской железной дороги. В сфере транспорта в 2010 году работало около 165 тыс. чел. — 7,7 % работающего населения области.

В Московской области находятся головные участки нескольких магистральных автомобильных дорог федерального значения:

§ М1 E 30 AH6Беларусь.

§ М2 E 105 Крым.

§ М3 E 101 Украина.

§ М4 E 115 E 50 E 592 E 97Дон.

§ М5 E 30 AH6 AH7 Урал.

§ М6 E 119 E 40 AH8 Каспий.

§ М7 E 22 E 017 Волга.

§ М8 E 115 Холмогоры.

§ М9 E 22 Балтия.

2. Выбор радиотехнического оборудования.

2.1 Выбор трассы ЦРРЛ Оптимальный выбор трассы ЦРРЛ и основных параметров линии — основополагающая задача не только проектирования, но и получения разрешений на дальнейшую эксплуатацию радиоизлучающих средств.

На проектирование трасс ЦРРЛ выдается техническое задание, в котором указывается её направление. Расположение на местности промежуточных станций ЦРРЛ должно выбираться, исходя из технико-экономических соображений, удобства эксплуатации будущей ЦРРЛ и возможности обеспечения необходимой устойчивости связи на всех интервалах линии, пролегающих в разных климатических районах. Для выполнения этих требований необходимо, чтобы станции ЦРРЛ располагались в пунктах, удобных для их эксплуатации: были бы хорошие подъездные дороги; близко расположенные линии электропередачи для питания электроэнергией аппаратуры станций.

Наконец, радиорелейные станции должны располагаться зигзагообразно (т.е. трасса должна иметь вид ломаной кривой) с тем, чтобы исключить возможность приема сигналов приемниками станций, расположенными через три интервала.

Максимальные расстояния между ЦРРС определяются задачами организации связи, а так же расчетом в зависимости от типа аппаратуры, рельефа местности и допустимой высоты подвеса антенн.

Рисунок 2.1 — Трасса ЦРРЛ ОРС 1 — г. Москва;

ПРС 1 — п. Менделеево;

ПРС 2 — д. Кузнецово;

ПРС 3 — д. Копылово;

ПРС 4 — д. Митенево;

ПРС 5 — д. Шепелево;

ПРС 6 — с. Дмитровское;

ПРС 7 — д. Федориха;

ПРС 8 — с. Сосновка;

ПРС 9 — д. Ильятино;

ПРС 10 — с. Ивантеево;

ПРС 11 — д. Кузнецовка;

ПРС 12 — д. Шеребуть;

ПРС 13 — д. Белая гора;

ОРС 2 — г. Великий Новгород.

2.2 Выбор аппаратуры ЦРРЛ Исходные данные для проектирования:

Длина РРЛ: 548 км Объем информации: 30 КТЧ=1Е1.

Максимальная длина пролета: 45 км Число выделяемых каналов: 10 КТЧ Тип АТС: аналоговая Вертикальный градиент: g= - 9*10−8, 1/м Стандартное отклонение: у=9*10−8, 1/м Исходя из заданного объема передаваемой информации, длин пролетов и энергетических параметров оборудования по таблицам 2.1; 2.2 выбираем для проектируемой ЦРРЛ аппаратуру «МИК-РЛ 11 Р».

Таблица 2.1 — Технические данные ЦРРС.

Среднескоростные РРС МИК-РЛ7…18Р предназначены для организации внутризоновых, местных и технологических линий связи в диапазонах частот 7…18 ГГц со скоростью передачи основного потока до 37 Мбит/с.

Возможна реализация конфигураций «1+0», «1+1» и «2+0» .

В конфигурации «1+1» возможна организация «горячего» (на двух парах частот) и «тёплого» (на одной паре частот) резервирования, а также работа с пространственным разнесением.

В конфигурациях «1+1» и «2+0» приёмопередатчики работают на одну антенну с разной поляризацией стволов.

При пространственном разнесении каждый приёмопередатчик работает на свою антенну.

Аппаратура среднескоростных РРС МИК-РЛ выполнена в раздельном исполнении:

· выносное оборудование (ODU) включает в себя:

§ антенные устройства;

§ приёмопередающие устройства (ППУ).

· внутреннее оборудование (IDU) включает в себя:

§ модули доступа;

§ мультиплексорное оборудование;

§ источники вторичного электропитания.

Отличительные особенности:

1. увеличенная пропускная способность до 18хЕ1 без потери энергетики (28 МГц, QPSK);

2. совместная передача TDM и IP трафика с возможностью гибкого перераспределения пропускной способности;

3. встроенный коммутатор с возможностью разветвления и переназначения трафика;

4. автоматическое резервирование стволов по критериям достоверности (BER), уровня приёма и аппаратной аварии;

5. дополнительные каналы с цифровыми и аналоговыми интерфейсами (дополнительный модуль МД-Е1);

6. цифровой канал служебной связи с селективным вызовом;

7. входы/выходы внешних сигнальных датчиков и исполнительных устройств;

8. система телеуправления и телесигнализации (ТУ-ТС) РРЛ;

9. встроенные средства тестирования и контроля параметров оборудования;

10. ПО «Мастер» для дистанционного мониторинга и управления сетью РРЛ.

Антенные устройства РРС МИК-РЛ7…18Р Позволяют осуществлять прием и передачу СВЧ радиосигнала одновременно в двух ортогональных линейных поляризациях. АУ представляет собой двухзеркальную антенную систему со смещенной фокальной плоскостью (типа АДЭ). АУ состоит из корзины крепления с параболическим зеркалом и облучателем, поляризационного диплексора с коаксиальными кабелями, опорно-юстировочного устройства и защитного радома. Простой и надежный механизм позволяет с помощью талрепов производить юстировку антенного устройства по азимуту и углу места. На тыльной стороне антенны расположены установочные места для крепления двух приёмопередающих устройств. Соединение приёмопередатчиков с антенной выполнено полужёстким коаксиальным кабелем, не имеет волноводных элементов и позволяет производить установку и оперативную замену без применения специального инструмента.

Аппаратура поставляется с антеннами диаметром 0,6 / 1,0 / 1,8 м. Крепление антенн Ш 1,0 м производится на трубу диаметром 100:150 мм, антенн Ш 0,6 м — на трубу диаметром 80 ~ 130 мм. При необходимости возможно применение антенн больших диаметров других производителей, например антенн фирмы Andrew, RFS и другие. При типовой конфигурации аппаратуры «1+1» или «2+0» основной и резервный стволы всегда работают в разных поляризациях.

Рисунок 2.2 — Антенное устройство в сборе с установленными на нём приёмо-передающими устройствами связь антенна волна пролет.

3. Разработка схемы организации связи.

3.1 Выбор мультиплексорного оборудования ОГМ-30.

Рисунок 3.1 — мультиплексор ОГМ-30.

Назначение Сертификат соответствия ОС-2-СП-0706 (в составе аппаратуры OGM-30E).

Многофункциональный мультиплексор ОГМ-30 предназначен для формирова-ния потоков Е1 путем мультиплексирования аналоговых речевых сигналов и цифровых сигналов данных с возможностью задания режимов работы программным путем.

Аппаратура может применяться на сельских, городских, ведомственных, внутризоновых, маги-стральных сетях связи, а также в ведомственных сетях оперативно-технологической связи в качестве:

· оконечного мультиплексора;

· мультиплексора ввода/вывода;

· мультиплексора ввода/вывода с групповыми каналами;

· кроссировочного мультиплексора;

· преобразователя (конвертора) межстанционной сигнализации ;

· устройство абонентского доступа к сети ТфОП и сети ISDN.

Особенности.

· широкая номенклатура интерфейсных плат;

· формирование до 4-х потоков Е1 по рек. G.703, G.704 МСЭ-Т;

· программная переконфигурация;

· преобразование различных видов линейной и регистровой сигнализации E&M, и частотной сигнализации;

· сжатие речи методом адаптивной дифференциальной ИКМ по рек. G.726;

· организация до двух линейных интерфейсов HDSL для передачи потоков Е1;

· совместимость с универсальным сервисным оборудованием УСО-01, УСО-04;

· управление и мониторинг с помощью персонального компьютера;

· возможность организации сети управления и мониторинга по интерфейсу Q2;

· установка в каркас СКУ-01, СКУ-02, СКУ-03;

· вариант установки в шкаф 19''; по МЭК 297.

4. Расчет устойчивости связи на ЦРРЛ.

4.1 Построение профиля пролета Расчеты производим для самого длинного пролета на ЦРРЛ.

Рассчитаем условный нулевой уровень (УНУ) по формуле:

(4.1).

где RЗ = 6370 км — радиус земли,.

R0=45 км — максимальная длина пролёта, Кi — относительная координата точки пролёта.

Рассчитываем профиль интервала по формуле:

Y=Y1+Y2, (4.2).

где Y1 — значения выпуклости поверхности Земли,.

Y2 — значения высот по заданию.

Кi = Ri /R0,.

Где Ri — расстояние до текущей точки от левого конца пролета.

Результаты расчётов заносим в таблицу 4.1.

Таблица 4.1- Результаты расчета профиля пролета.

4.2 Расчёт величины просвета Н (0).

Находим величину просвета без учёта рефракции по формуле:

Н (0)=Н0-ДН (g), (4.3).

где Н0 — критический просвет.

(4.4).

где R0 — длина пролета;

л — длина волны (0,027 м);

Ki — относительная координата точки пролета, равная 0.3.

Рассчитаем приращение просвета, обусловленное явлением рефракции:

где — среднее значение вертикального градиента диэлектрической проницаемости топосферы.

Тогда получим:

Произведём необходимые построения и графическим методом находим высоты подвеса антенн h1 = 49.8; h2 = 50 м .

Рисунок 4.1 — Профиль пролета.

4.3 Расчет минимально — допустимого множителя ослабления.

Vмин = РПОР-РПД+АСВ-GПДGПР+aпрд+aпрм, дБ (4.5).

где:

РПОРпороговая мощность сигнала на входе приёмника, дБВт;

Рпд — мощность сигнала на выходе передатчика, дБВт;

Асв — затухание сигнала в свободном пространстве, дБВт:

Gпд, Gпркоэффициенты усиления передающей и приемной антенн, дБ.

Величина G рассчитывается по формуле:

где S — площадь раскрыва антенны:

Площадь раскрыва антенны рассчитаем: d2 =1 м.

К1 — коэффициент использования поверхности раскрыва антенны.

В расчетах принимаем К1 = 0,6.

Суммарную величину потерь в антенно-фидерном тракте принимаем 1 дБ.

Vмин2 = -116+10+146.41−39.09−39.09+1 = -36.59 дБ.

В дальнейших расчетах будем использовать Vмин2 = -36,59 дБ.

Vмин2 = 100, 05*(-36,59) = 0, 014 раз.

4.4 Расчет устойчивости связи на пролете при одинарном приеме Тпр (Vmin).

Причины замираний сигналов на пролетах РРЛ:

Замирания сигналов на пролетах РРЛ обусловлены изменением во времени величины g (градиента диэлектрической проницаемости воздуха). Для получения устойчивой связи необходимо, чтобы при всех возможных для данной местности изменениях g, множитель ослабления не падал ниже за исключением малого процента времени.

Суммарная устойчивость связи на пролете РРЛ характеризуется суммарным процентом времени, в течение которого множитель ослабления меньше минимально — допустимого и определяется по формуле:

.

где — процент времени, в течение которого множитель ослабления меньше минимально-допустимого за счет экранирующего действия препятствий на пролете РРЛ,.

— процент времени, в течение которого множитель ослабления меньше минимально-допустимого за счет интерференции прямой волны и волн, отраженных от земной поверхности,.

— процент времени, в течение которого множитель ослабления меньше минимально-допустимого за счет интерференции прямой волны и волн, отраженных от неоднородностей тропосферы,.

— процент времени, в течение которого множитель ослабления меньше минимально-допустимого за счет деполяризационных явлений в осадках.

4.5 Расчет замираний из-за экранирующего действия препятствий Т0(Vмин) Величина Т0(Vмин) зависит от протяженности интервала, длины волны, величины просвета, рельефа местности и рассчитывается после построения профиля пролета и определения основных его характеристик. При этом Т0(Vмин) зависит от параметра Ш.

Находим параметр Ш:

Ш=2,31А[P (g) — P (g0)] ,.

где.

у=9 *10−81/м — стандартное отклонение вертикального градиента диэлектрической проницаемости для климатического района;

лср=0,027м — средняя длина волн;

R0=45км = 45 000м — протяжность пролета;

К=0,3 — из профиля пролета.

P (g) — относительный просвет. Вычисляется по формуле:

P (g0) — относительный просвет, при котором V=Vмин.

Определяем P (g0) по графику 3.1 методических указаний в зависимости от параметра м:

.

где l=s/R — нормированная величина s.

;

S получаем путем построения прямой, параллельной линии, которая соединяет центры раскрыва приемной и передающей антенн, и отстоящую от вершины препятствия на величину H0=9,22 м.

Получаем:

Зная = 1,7 и Vмин= -36,59 дБ определяем по графику зависимости множителя ослабления от относительного просвета:

;

Находим :

Так как, то определяем его по графику 3.2 методических указаний.

Т0(Vмин) = 0,0004%.

4.6 Расчет составляющей, обусловленной интерференцией прямой волны и волн, отраженных от земной поверхности Вероятность того, что множитель ослабления будет меньше Vмин за счет интерференции прямой и отраженных от земной поверхности волн, определим по формуле:

.

где =0,038 определяется по графику для определения двумерной функции в методических указаниях.

Ф=1 — согласно исходным данным;

Vмин=0,014;

Тогда.

4.7 Расчет замираний, обусловленной интерференцией прямой волны, и волн, отраженных от слоистых неоднородностей тропосферы Ттр (Vмин) Вероятность того, что множитель ослабления будет меньше Vмин за счет интерференции прямой и отраженной от тропосферы волны, определяем по формуле:

.

где — параметр, учитывающий вероятность возникновения многолучевых замираний, обусловленных отражениями радиоволн от слоистых неоднородностей тропосферы с перепадом диэлектрической проницаемости воздуха .

Vмин — минимальный множитель ослабления для максимального пролета:

Vмин = 0,014раз ;

.

где, климатический коэффициент;

В расчетах полагаем Q = 2.

R0 — длина пролета в километрах;

f0 — рабочая частота, в ГГц.

%.

4.8 Расчет замираний, обусловленных потерями энергии в осадках.

По рисунку 3.4 из методических указаний определим минимально-допустимую интенсивность дождей Iдоп от величины Vmin.

Iдоп = 190мм/час По рисунку 3.5 в зависимости от этого значения определим Tд (Vmin)=0,0001%.

Таким образом, суммарный процент времени замираний на пролете равен:

4.9 Расчет ожидаемого процента времени ухудшения качества связи Tож (Vмин) Расчет производим по формуле:

где n — число пролетов на линии равное 15.

Полученное значение превышает допустимую величину замираний .

4.10 Оптимизация высот подвеса антенн Таблица 4.2 — Результаты оптимизации высот подвеса антенн.

Для более точного определения оптимального просвета построим зависимости T0(Vmin) и? Tn (Vmin). Точка пересечения этих кривых соответствует оптимальному просвету. Результаты оптимизации высот подвеса антенн приведены в таблице 4. После анализа данных таблицы, приходим к выводу, что нормы на устойчивость связи ни в одном из случаев не выполняются.

Рисунок 4.2. — Оптимизация высот подвеса антенн Данные кривые пересекаются в точке H (0) = -0,7. Произведем расчет для данной величины и получим:

Таблица 4.3. — Результаты расчета для H (0) = -0,7.

4.11 Расчет устойчивости работы РРЛ с учетом резерва В большинстве случаев в радиорелейной аппаратуре используется поучастковое резервирование. При возникновении на одном из пролетов глубоких замираний сигнала когда, а на выходе канала тч переходит переключение с рабочего ствола на резервный, которое осуществляется на ОРС и ПРС. При этом:

.

где:

· - поправочный коэффициент, учитывающий корреляцию разнесенных сигналов. Обычно в расчетах принимают равным единице.

.

Т. к у нас один участок резервирования, то.

Рассчитаем норму:

.

< - норма выполняется.

Из расчетов приведенных выше видно, что при использовании частотно-разнесённого приёма норма выполняется.

5. Расчет диаграммы уровней на пролетах ЦРРЛ При проектировании ЦРРЛ рассчитывают средние мощности сигнала на входах приемников всех интервалов линии. Средние значения уровней сигналов рассчитываются (и сравниваются с измеренными значениями) для оценки качества настройки аппаратуры и антенно-волноводного тракта; для проверки правильности построения профилей пролетов; для оценки точности юстировки антенн; для определения и поддержания в заданных пределах при эксплуатации ЦРРЛ энергетического запаса аппаратуры на замирания сигнала, определяемого как:

.

где:

· - средний уровень сигнала, дБВт;

· - пороговый уровень сигнала, дБВт.

Средняя мощность сигнала на входе приемника: ,.

где:

· - мощность сигнала на входе приемника для случая свободного пространства, определяется как:

где:

· - затухание радиоволн в свободном пространстве;

· - потери мощности в антенно-волноводном тракте;

· - уровень мощности сигнала на выходе передатчика;

· - коэффициенты усиления передающей и приемной антенн;

· - значение множителя ослабления при среднем значении градиента диэлектрической проницаемости тропосферы.

Величина находиться в зависимости от относительного просвета при среднем значении градиента по графикам рисунка 5 в зависимости от параметра :

Определим для оптимальных высот подвеса антенн:

Для полученного значения находим: .

Таблица 5.1 — Расчет диаграммы уровней.

По результатам расчета построена диаграмма уровней:

Рисунок 5.1 — Диаграмма уровней сигнала на пролете ПРС 1 — ПРС 2.

Как следует из рисунка 5.3, требуемый запас на замирания равен 34,77 дБ, что не превышает величину предельно реализуемого запаса на замирания Vз.пр. равного 36,77 дБ. Таким образом, можно сделать вывод, что оптимальный просвет на пролете выбран верно.

6. Перспективы радиорелейной связи За долгую историю своего развития, насчитывающую более шести десятилетий, несмотря на масштабное разворачивание ВОЛС, радиорелейная связь по-прежнему остается важнейшей составной частью транспортных систем разного уровня. Еще лет пятнадцать назад радиорелейная связь широко использовалась для реализации международных и национальных телекоммуникационных проектов. Достаточно сказать, что большинство междугородных каналов связи организовывались с использованием таких систем: в США — до 70%, в странах Западной Европы — более 50%, в Японии — примерно 50%.

Настоящее и перспективы.

Следует признать, что прежнее значение радиорелейной связи на магистральном уровне было утеряно — ее повсеместно вытесняет волоконно-оптическая связь. Но не везде и не всегда. На относительно пустынных или неосвоенных, а также сложнорельефных территориях, в ряде случаев для дублирования отдельных участков оптики, как предтеча ВОЛС (при необходимости развернуть связь не дожидаясь завершения строительства оптических линий) и др., радиорелейная связь вполне достойно востребована на магистральном уровне и сегодня. Новый же импульс в своем развитии радиорелейная связь получила с развитием новых технологий связи, таких, как сотовая связь — мобильная и WLL, различных технологий радиодоступа для передачи данных и др. Именно эти технологии, требующие строительства огромного числа базовых станций и точек доступа, широко используют радиорелейную связь, как одно из самых эффективных (в части стоимости и скорости разворачивания) средств доставки трафика — к каждой базовой станции ВОЛС не проложишь. Экспертами здесь прогнозируется дальнейший рост значения и применений радиорелейной связи, особенно в свете развития широкополосного беспроводного доступа, происходящего в последнее время, в том числе на базе технологии WiMAX. Достаточно отметить, что сегодня, по данным исследовательского агентства «Visant Strategies», у операторов мобильной связи сосредоточено более 70% всех приемопередатчиков радиорелейной связи в мире. По данным «Эрикссон», сегодня базовые станции шести из десяти сетей GSM соединяются с помощью микроволновых систем, а релейные линии связи обеспечивают передачу трафика базовых станций магистральным сетям и узлам коммутации. Такое применение диктует и направления дальнейшего развития радиорелейной связи как беспроводного транспорта сотовых сетей, для которых с увеличением доли неголосового трафика стали весьма актуальны повышение пропускной способности, внедрение механизмов пакетной обработки, поддержки возможностей управления классом сервиса. В этом перечне приоритетной для основных категорий пользователей становится пропускная способность радиорелейных станций.

Естественно, радиорелейная связь остается незаменимой в своих традиционных областях применения, связанных либо с невозможностью использования других систем связи или нецелесообразностью по экономическим соображениям, либо по иным причинам — часто применение радиорелейной связи остается единственным средством, обеспечивающим передачу трафика. Основными типовыми задачами, решаемыми с помощью этого вида оборудования, являются организация межсайтовых соединений, абонентских выносов, привязка к транспортным магистралям, построение технологических линий связи большой протяженности. Спектр применения современной цифровой радиорелейной связи достаточно широк, что связано с особенностями разворачивания такой связи. В частности, оборудование радиорелейной связи позволяет оперативно наращивать возможности системы связи путем установки оборудования в помещениях узлов связи, используя антенно-мачтовые устройства и другие сооружения, что сокращает капитальные затраты на создание радиорелейных линий связи.

Незаменимой является радиорелейная связь для организации многоканальной связи в регионах со слаборазвитой (или с отсутствующей) инфраструктурой связи, а также на участках местности со сложным рельефом, для развертывания разветвленных цифровых сетей в регионах, больших городах и индустриальных зонах, где прокладка новых кабелей слишком дорога или невозможна. Весьма эффективна радиорелейная связь для восстановления связи в районах стихийных бедствий или при спасательных операциях и др.

Часто радиорелейная связь используются вместо широкополосных оптоволоконных линий, создаваемых в городских условиях для связи между узловыми АТС и другими объектами связи. Такие РРС могут быть встроены в телекоммуникационные сети, отвечающие стандартам SDH/SONET. В этом случае радиорелейная связь интегрируется в городские сети и служит для замыкания колец, для соединения между кольцами и для подключения удаленных узлов доступа; линия может использоваться как транспортная альтернатива оптоволокну или для его резервирования.

В последние годы радиорелейная связь широко используется для построения ведомственных и корпоративных сетей, позволяя оперативно и эффективно обеспечивать связь между удаленными офисами, создавать системы управления и контроля, например, на нефтегазовых магистралях, обеспечивать связью месторождения и др.

Сегодня практически все производители радиорелейного оборудования обеспечивают в своей продукции множество новых возможностей, обеспечивающих высокую пропускную способность, гибкость и универсальность, возможность передавать как TDMтак и IP-трафик, масштабируемость, интеграцию с PDH/SDH-проводными системами передачи, минимизацию габаритов и энергопотребления. Кроме того, современное радиорелейное оборудование имеет эффективные системы управления, позволяющие осуществлять удаленный контроль, диагностику и мониторинг, динамическое управление трафиком, кроме того, обеспечиваются возможности миграции и апгрейда оборудования только за счет замены программного обеспечения. Если говорить о перспективных направлениях в развитии радиорелейной связи, то, по мнению специалистов, они связаны, прежде всего, с потребностями пользователей, и несут в себе использование различных мультимедийных приложений. Для того чтобы доставить подобные услуги в центры обработки и коммутации, увеличивается несущая способность радиорелейных систем, осваиваются новые частотные диапазоны и более высокие порядки модуляции. Также функциональность дополняет передача и агрегация сигналов пакетной коммутации (IP, ATM) в чистом, не инкапсулированном виде.

Классификация РРЛ.

РРЛ классифицируют по следующим взаимосвязанным признакам:

· скорость передачи данных (цифрового потока) — пропускная способность, в зависимости от которой различают РРЛ: — высокоскоростные (скорость передачи свыше 140 Мбит/с);- среднескоростные (до 52 Мбит/с);- низкоскоростные (до 8 Мбит/с);

· емкость радиорелейной линии (количество стволов и каналов в них), в зависимости от которой различают РРЛ: — большой емкости; - средней емкости;- малоканальные.

· количество пролетов в радиорелейной линии, по которому различаются РРЛ: — однопролетные;- многопролетные.

Высокоскоростные большой емкости радиорелейные линии применяются в глобальных сетях передачи данных и называются магистральными. Среднескоростные средней емкости радиорелейные линии — для создания региональных, зоновых сетей передачи данных, и называются зоновыми. Наконец, малоканальные широко используются для организации связи на железнодорожном транспорте, газопроводах, нефтепроводах, линиях электропередачи и т. п. Малоканальные радиорелейные линии с подвижными РРС применяются в военных целях. Полосы радиочастот РРЛ расположены в диапазоне от 2 до 50 ГГц и жестко регламентируются внутри каждой полосы рекомендациями ITU (Международного союза электросвязи).

Некоторые основные преимущества радиорелейной связи перед проводной связью.

1. Технологические:

· оперативное развертывание с относительно небольшими затратами;

· нечувствительность к пересечениям радиорелейных линий связи с водными препятствиями или транспортными магистралями;

· рациональная организация связи в труднодоступных местах;

· поддержка разнообразной топологии, отвечающей корпоративной инфрастуктуре: магистраль, звезда, дерево, кольцо.

2. Ценовые:

· стоимость 1 км РРЛ в десятки раз дешевле, чем ВОЛС;

· высокая эксплутационная рентабельность;

· низкая стоимость эксплуатации, малочисленный эксплуатационный штат.

Заключение

В данном курсовом проекте в соответствии с заданием спроектирована ЦРРЛ протяженностью 548 км. Разработана структурная схема цифровой радиорелейной линии, состоящая из 13 пролетов. Произведен выбор радиотехнического оборудования, в качестве которого предложена аппаратура «МИК — РЛ11Р». Разработана схема организации связи на проектируемой линии с выделением и вводом 10 телефонных каналов. Проведен расчет качественных показателей ЦРРЛ: выбраны оптимальные высоты подвеса антенн, рассчитана устойчивость связи для малых процентов времени. Построена диаграмма уровней сигналов на заданном пролете, из которой следует, что при выбранных высотах подвеса антенн обеспечивается требуемый запас на замирания, что свидетельствует о правильности проделанных расчетов.

1. Маглицкий Б. Н. Проектирование ЦРРЛ: Учебное пособие/ СиБГУТИ, г. Новосибирск. — 2006 г. — 58 стр.

2. http://maps.yandex.ru.

3. http://www.morion.ru/products/?section=8&product=31.

4. Конспект лекций по курсу СиРРСП.