Организация внутризоновой централизованной радиорелейной связи с использованием спутниковых элементов

Размещено на http://www.allbest.ru/

38

Содержание

Введение

Глава 1. Обзорная часть

1.1 Обоснование использования радиорелейно-спутниковой системы передачи

1.2 Обзор существующих цифровых радиорелейных и спутниковых систем передачи

1.3 Технико-экономическое обоснование совмещенной радиорелейно-спутниковой системы передачи

Глава 2. Разработка проектных решений

2.1 Принцип построения систем ЦРР линий связи со спутниковыми элементами для связи с магистральной линией

2.2 Цифровые радиорелейные системы передачи. Характеристика и построение

2.3 Схемы построения систем ЦРР линий связи со спутниковыми элементами для связи с магистральной линией

Глава 3. Расчетная часть

3.1 Расчет РРЛ прямой видимости

3.2 Расчет ослабления уровня сигнала в атмосфере. Расчет ослабления уровня сигнала, в зоне дождя

3.3 Расчет шумов. Расчет мощностей передатчиков

Заключение

Список литературы

Введение

Цифровые радиорелейные линии (ЦРЛ) представляют собой современную технологию передачи данных и голоса по радиоволнам. Они используются для организации высокоскоростной и надежной связи на большие расстояния без необходимости прокладывать проводные коммуникационные линии.

Основной принцип работы цифровых радиорелейных линий основан на передаче данных в виде цифровых сигналов по воздуху с использованием радиоволн. Сигналы кодируются и модулируются в цифровой формат, а затем передаются с помощью радиосигналов от одной радиорелейной станции к другой.

Основные преимущества цифровых радиорелейных линий включают:

1. Высокая скорость передачи данных: ЦРЛ обеспечивают высокую скорость передачи данных, что позволяет передавать большие объемы информации за короткое время.

2. Гибкость и масштабируемость: ЦРЛ позволяют гибко настраивать и масштабировать сеть связи в зависимости от требований и потребностей. Они могут быть легко расширены или модифицированы для поддержки дополнительных каналов связи.

3. Надежность: ЦРЛ имеют высокую надежность передачи данных и голоса. Они обеспечивают стабильное соединение и минимальное количество помех, что особенно важно для критических систем связи.

4. Географическая гибкость: ЦРЛ позволяют организовывать связь на большие расстояния и в удаленных или труднодоступных районах, где прокладка проводных линий может быть затруднительной или невозможной.

5. Экономическая эффективность: ЦРЛ могут быть более экономически выгодными по сравнению с прокладкой проводных коммуникационных линий, особенно в случае необходимости связи на большие расстояния.

Организация внутризоновой централизованной радиорелейной связи (ЦРРЛ) с использованием спутниковых элементов является одной из актуальных тем в сфере телекоммуникаций. Спутниковые элементы, такие как спутниковые терминалы или спутниковые станции, играют важную роль в обеспечении связи на больших расстояниях и в удаленных районах, где установка проводных коммуникационных линий может быть затруднительной или невозможной.

Внутризоновая ЦРРЛ с использованием спутниковых элементов предоставляет возможность организации надежной и эффективной связи внутри определенной зоны или территории. Это может быть полезно для связи между удаленными объектами, такими как нефтяные или газовые вышки, горные или лесные участки, а также для обеспечения связи в условиях чрезвычайных ситуаций или военных операций.

Организация внутризоновой ЦРРЛ с использованием спутниковых элементов включает в себя несколько этапов. Сначала необходимо определить требования к связи внутри зоны, такие как пропускная способность, надежность и задержка. Затем производится выбор подходящих спутниковых элементов, которые могут обеспечить необходимые характеристики связи.

После этого происходит планирование и развертывание спутниковых элементов внутри зоны. Это включает в себя установку и настройку спутниковых терминалов или спутниковых станций, а также настройку связи между ними. Кроме того, требуется обеспечить безопасность и защиту связи, например, с помощью шифрования данных.

Одним из ключевых аспектов организации внутризоновой ЦРРЛ с использованием спутниковых элементов является мониторинг и управление связью. Необходимо постоянно отслеживать работу спутниковых элементов, контролировать качество связи и производить необходимые настройки или ремонт в случае необходимости.

Цифровые радиорелейные линии широко применяются в различных отраслях, таких как телекоммуникации, нефтегазовая промышленность, энергетика, транспорт и другие. Они обеспечивают быструю и надежную связь, способствуя развитию современных информационных и коммуникационных технологий.



Глава 1. Обзорная часть

1.1 Обоснование использования радиорелейно-спутниковой системы передачи

Цифровые радиорелейные системы передачи (ДРТЗ) работают в магистральных, внутритерриториальных и местных сетях.

Каналы сбыта и групповые каналы организуются с помощью RTGS.

Работая в составе общей системы распространения информации, выступая в роли единого терминала и линии «беспроводного распространения информации», решает следующие основные задачи:

обеспечивает высокую надежность канала связи, так как абсолютно отсутствует риск физического повреждения объектов, проходящих по маршруту следования;

возможность наладить связь в самых сложных географических районах;

обеспечить экономическую эффективность системы;

RRL прост в обслуживании, быстро и легко монтируется.

Кроме того, РРЛ повышает их эффективность при использовании радиочастот и организации распределительных сетей. Если сравнивать волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) и РРЛ, то они имеют следующие преимущества и недостатки:

RRL имеет меньшую пропускную способность, чем TOBL;

RRL легче устранять неполадки, чем TOBL, в каналах распространения;

У РРЛ жизнеспособность (срок использования) значительно меньше, чем у ТОБЛ;

Для TOBL может быть создана новая инфраструктура, а в RRL необходимо поменять аппаратное обеспечение.

Зональная (региональная) цифровая линия радиосвязи (ЦЛРС) -- устройство, состоящее из линии средней пропускной способности, а также технологической РРЛ, с помощью которого можно установить технологическое присоединение, широко используемое на линиях электропередачи, железнодорожном транспорте, и добыча угля. Современные РРЛ работают в различных диапазонах частот от 0,1 до 15 ГГц. В зависимости от функциональных характеристик радиорелейные станции их подразделяют на узлы, конечные и промежуточные соединения.

Обоснование использования радиорелейно-спутниковой системы передачи данных и голоса включает ряд преимуществ, которые делают ее привлекательной для различных сфер применения:

1. Покрытие больших расстояний: Радиорелейно-спутниковая система позволяет охватить большие географические территории, включая удаленные или труднодоступные районы, где прокладка проводных коммуникационных линий может быть сложной или невозможной. Это особенно важно для связи в отдаленных местах, таких как глубокие леса, горные участки или острова.

2. Гибкость и масштабируемость: Радиорелейно-спутниковая система обладает высокой гибкостью и масштабируемостью. Она может быть легко настроена и расширена для поддержки дополнительных каналов связи или новых пользователей. Это позволяет адаптировать систему к меняющимся потребностям и требованиям.

3. Надежность: Радиорелейно-спутниковая система предлагает высокую надежность связи. Спутники обеспечивают стабильные и постоянные соединения, минимизируя риск прерывания связи из-за внешних факторов, таких как погода или природные катастрофы. Кроме того, использование радиорелейных линий позволяет обеспечить резервирование и резервные каналы связи для обеспечения непрерывности и отказоустойчивости.

4. Быстрота развертывания: Радиорелейно-спутниковая система может быть быстро развернута и введена в эксплуатацию. В отличие от прокладки проводных линий, которая может занять значительное время, установка радиорелейных и спутниковых станций может быть выполнена относительно быстро. Это особенно важно в случае чрезвычайных ситуаций или временных мероприятий, когда требуется быстрое обеспечение связи.

5. Экономическая эффективность: Использование радиорелейно-спутниковой системы может быть экономически выгодным по сравнению с прокладкой проводных коммуникационных линий на большие расстояния. Установка и обслуживание радиорелейных и спутниковых станций могут быть более доступными и экономически эффективными, особенно в случае, когда проводная инфраструктура требует значительных затрат.

Общее обоснование использования радиорелейно-спутниковой системы передачи данных и голоса заключается в ее способности обеспечить надежную и эффективную связь на большие расстояния, преодолевая ограничения проводной коммуникационной инфраструктуры.

1.2 Обзор существующих цифровых радиорелейных и спутниковых систем передачи

Сегодня, когда цифровые технологии стремительно развиваются в телекоммуникационном секторе, каналы передачи голоса и данных интегрируются и полностью оцифровываются. Основой современных телекоммуникационных систем является цифровая сеть. Современные первичные сети строятся на основе цифровых технологий передачи, а основным цифровым оборудованием первичных сетей передачи, использующих в качестве среды передачи радиоканалы, является радиорелейная линия связи (РРЛ).

В настоящее время РРЛ строятся в основном по двум технологиям - PDH и SDH; технология PDH является самой старой, и большинство РРЛ, используемых в нашей стране, относятся к средствам реализации этой технологии.

Наиболее распространены РРЛ этого класса, выпускаемые европейскими и американскими компаниями, такими как ERICSSON (Mini-Link), NEC (Pasolink) и Nokia (FlexiHooper).

Сегодня скорости, обеспечиваемые решениями на базе технологии PDH, зачастую недостаточны для работы цифровых сетей. Потоки, обеспечиваемые PDH по этой технологии, считаются средне- и низкоскоростными.

В связи с этим данный класс каналов используется для зоновых решений, то есть для отделения необходимого количества потоков от высокоскоростных магистральных потоков и распределения их между зоновыми потребителями.

Помимо низкой скорости, данная технология имеет следующие недостатки

- Сложность ввода и вывода потоков в промежуточных точках;

- отсутствие средств автоматического контроля и управления сетью;

- медленное восстановление синхронизации при мультиплексировании/демультиплексировании первичного потока E1.

Однако в нашей стране этот класс РРЛ остается очень популярным по нескольким причинам:

- Спрос на высокоскоростные потоки данных пока невелик (низкий трафик);

- Отсутствует полностью развитая зоновая первичная цифровая сеть;

- Этот класс РРЛ относительно недорог.

Большое количество РРЛ этого класса в собственности; необходимость технической поддержки в рабочем состоянии; невозможность замены всего оборудования на новое.

Второй, более развитой технологией, реализованной в РРЛ, является технология SDH. Эта технология была разработана для организации высокоскоростных потоков и в значительной степени устраняет недостатки, присущие технологии PDH Учитывая широкое распространение сетей на базе PDH, оборудование, используемое на основе этой технологии, должно обеспечивать совместимость и возможность ввода и вывода потоков PDH. SDH ( Synchronous Hierarchy) скорости передачи показаны ниже:

STM-1 - 155,520 Мбит/с

STM-4 - 622, 08 Мбит/с

STM-8 - 1244,16 Мбит/с

STM-12 - 1866,24 Мбит/с

STM-16 - 2487,32 Мбит/с

Технология SDH обеспечивает следующее:

- Синхронную передачу и мультиплексирование потоков

- Прямой ввод/вывод потоков PDH (без пошагового мультиплексирования/демультиплексирования);

- Унификация европейской и американской иерархии PDH;

- Улучшенное управление и диагностика первичных цифровых сетей;

- подключение ко всем существующим средам (оптическим, кабельным).

Сегодня технология SDH считается основной технологией для магистральных сетей PDH. Уже сегодня многие компании, например NEС, предлагают магистральные РРЛ с несколькими потоками STM-1.

РРЛ с технологией PDH остаются важным каналом связи, поскольку они могут предоставлять потоки малой емкости (от одного до нескольких E1) конечным пользователям, которым в принципе не нужно использовать весь поток типа STM. К таким потребителям относятся местные АТС, операторы беспроводной связи и местные телекомпании.

Кроме того, РРЛ в технологии PDH, обеспечивающая низкий трафик, останется лучшим решением для производственных нужд и небольших задач передачи данных.

Каждая радиорелейная линия делится на секции. Секция - это комбинация элементов, образующих коммутационную секцию (рис. 1). Это радиорелейная секция с оконечными станциями (ретрансляторами с входом/выходом) на обоих концах и либо без ретрансляторов, либо с промежуточными ретрансляторами между ними. Секции могут использоваться для выполнения функций резервной коммутации. Секции используются для передачи трафика данных. Секции могут соединяться друг с другом, образуя более крупные сети. Секции также содержат каналы служебной информации для мониторинга и управления. Разделение на секции необходимо для резервирования секций и более надежной работы линий связи.

Рисунок 1.1 - Схема радиорелейной секции

Оборудование, используемое в станциях, можно отнести к одному из трех типов: оконечные станции (терминалы), релейные станции с входом/выходом (двойные терминалы) или просто релейные станции (ретрансляторы). Терминалы - это оконечные станции, а двойные терминалы - промежуточные станции, в которых предусмотрено резервирование. Ретрансляторы - это промежуточные станции без резервирования. Для передачи сигнала используется система N+1 (N основных магистралей и одна резервная) или N+0 (без резервных магистралей). Магистральные радиорелейные линии всегда должны иметь резервирование, в то время как зоновые линии могут не иметь резервирования. Резервирование осуществляется автоматически, и критерием резервирования является наличие помех или ошибок в принимаемом сигнале. Сигналы резервируются только между двумя терминалами, а резервные ботинки используются для всей секции.

Резервирование необходимо в случае отказа основного магистрального оборудования или в случае селективной (т. е. частотно-зависимой) тупиковой ситуации.

Существует несколько известных цифровых радиорелейных и спутниковых систем передачи данных и голоса, которые широко используются в различных отраслях:

1. Цифровая радиорелейная система (SDH/SONET): SDH (Synchronous Digital Hierarchy) и SONET (Synchronous Optical Networking) - это стандарты для цифровой передачи данных по радиорелейным линиям. Они обеспечивают высокую скорость передачи данных и надежное соединение. SDH/SONET используются в телекоммуникационной индустрии для передачи данных, голоса и видео на большие расстояния.

2. VSAT (Very Small Aperture Terminal): VSAT - это спутниковая система передачи данных, которая использует малогабаритную антенну для связи с спутником. Она позволяет организовывать связь на большие расстояния и в отдаленных районах, где недоступны проводные коммуникационные линии. VSAT широко применяется в сферах, таких как телекоммуникации, банковское дело, энергетика и др.

3. Iridium: Iridium - это спутниковая система передачи данных и голоса, которая предлагает глобальное покрытие. Она состоит из сети спутников и земных станций, которые обеспечивают надежную и непрерывную связь даже в отдаленных и недоступных районах. Iridium используется в различных отраслях, включая морскую и авиационную навигацию, спасательные службы, геологические исследования и др.

4. Globalstar: Globalstar - это еще одна спутниковая система передачи данных и голоса, которая предлагает глобальное покрытие. Она состоит из сети спутников и земных станций, которые обеспечивают широкий спектр услуг связи, включая голосовую связь, передачу данных, SMS и др. Globalstar используется в различных отраслях, включая морскую навигацию, нефтегазовую промышленность, туризм и др.

5. Inmarsat: Inmarsat - это спутниковая система передачи данных и голоса, которая предлагает глобальное покрытие. Она обеспечивает широкий спектр услуг связи, включая голосовую связь, передачу данных, видеоконференции и др. Inmarsat используется в различных отраслях, включая морскую навигацию, авиацию, гуманитарные миссии и др.

1.3 Технико-экономическое обоснование совмещенной радиорелейно-спутниковой системы передачи

Технико-экономическое обоснование совмещенной радиорелейно-спутниковой системы передачи данных и голоса включает ряд факторов, которые следует учитывать при принятии решения о ее внедрении. Вот некоторые из них:

1. Покрытие и доступность: Совмещенная радиорелейно-спутниковая система может обеспечить широкое географическое покрытие, включая удаленные и труднодоступные районы. Это особенно важно для организаций, работающих в отдаленных местах или в условиях, где проводная инфраструктура ограничена. Совместное использование радиорелейных и спутниковых технологий позволяет обеспечить надежное соединение и доступность связи.

2. Пропускная способность и скорость передачи данных: Совмещенная система может обеспечивать высокие скорости передачи данных и большую пропускную способность. Это особенно важно для организаций, работающих с большим объемом данных, таких как телекоммуникационные провайдеры, банки или медицинские учреждения. Совмещение радиорелейных и спутниковых технологий позволяет расширить возможности передачи данных и голоса.

3. Надежность и отказоустойчивость: Совмещенная система может обеспечить высокую надежность и отказоустойчивость связи. Использование радиорелейных линий позволяет обеспечить резервирование и резервные каналы связи, что минимизирует риск прерывания связи. Спутниковая технология обеспечивает стабильное соединение и непрерывную связь даже в условиях плохой погоды или природных катастроф.

4. Гибкость и масштабируемость: Совмещенная система предлагает гибкость и масштабируемость в настройке и расширении сети связи. Она может быть легко адаптирована к изменяющимся требованиям и потребностям организации. Это позволяет добавлять дополнительные каналы связи или увеличивать пропускную способность в зависимости от роста бизнеса.

5. Экономическая эффективность: Совмещенная система может быть экономически выгодной по сравнению с прокладкой проводных коммуникационных линий на большие расстояния. Установка и обслуживание радиорелейных и спутниковых станций могут быть более доступными и экономически эффективными. Это особенно важно для организаций, работающих в отдаленных районах, где прокладка проводных линий может быть дорогостоящей или невозможной.

Технико-экономическое обоснование комбинированной радио-, ретрансляционной и спутниковой системы передачи данных и голоса позволяет оценить выгоды и затраты на ее внедрение.

Капитальные вложения включают единовременные затраты на проектирование линии, строительство оборудования, приемочный контроль и ввод в эксплуатацию и рассчитываются по следующей формуле

здесь- капитальные затраты, руб;

- расходы на основные и дополнительные объекты, руб;

- затраты на строительство и ввод в эксплуатацию линии, руб.

Так,

Эффект от внедрения новой линии (П) показывает разницу между увеличением доходов от предоставления дополнительных качественных каналов и увеличением стоимости их использования:

здесь- рост доходов, руб

- увеличение расходов, руб

Рост доходов рассчитывается по следующей формуле:

здесь- стоимость аренды канала, руб/канал*час;

- количество каналов до;

- количество каналов после;

- годовое использование каналов, часов;

- количество используемых каналов,

Увеличение операционных расходов в основном равно сумме амортизационных отчислений:

Амортизационные выплаты по РРЛ составляют 15%, поэтому сумма амортизационных отчислений равна:

Затраты на электроэнергиюнаходим по следующей формуле:

здесь- статус использования;

- рабочее время,;

- тариф, 1 кВтч = 6,7 руб.

Под рабочей мощностью устройства CDPL понимается общая мощность, потребляемая устройством. То есть, если устройство имеет источник питания 48 вольт постоянного тока, а выходная мощность (RA) каждого усилителя составляет 20 ватт.

Технические показатели:

Потребляемая мощность на шесть станций РРЛ - 1500х6=9000Вт;

Пульт дистанционного управления - 400 Вт;

Другие - 40 Вт.

Таким образом, общая полезная мощность составляет кВт, Вт=9,440.

Операционные затраты:

Объем капитальных вложений рассчитывается, а срок окупаемости - по следующей формуле

Рассчитаем относительный коэффициент экономической эффективности по следующей формуле:

Все расчетные численные результаты мы включили в таблицу.

Таблица 1.1 - Показатели ЦРРЛ

Индикаторы	Показатели
Рост канала, канал	240
Инвестиции, руб (дополнительные капвложения)	2180980.6
Рост доходов, руб	88458.48
Увеличение операционных расходов, руб	32938.068
Рост доходов, руб	557430,69
Срок погашения, год	4
Относительный коэффициент экономической эффективности	0,25

Реализация ЦРРЛ требует капитальных вложений в размере 218 0980,6. Эксплуатационные расходы на установленное оборудование увеличатся в связи с амортизацией. Эффект от внедрения данного ЦРРЛ составляет 557 430,69 рублей, срок погашения - четыре года.

Внедрение данной линейки ЦРРЛ позволит удовлетворить потребности всех категорий клиентов.



Глава 2. Разработка проектных решений

2.1 Принцип построения систем ЦРР линий связи со спутниковыми элементами для связи с магистральной линией

Системы цифровых радиорелейных линий связи (ЦРР) с интеграцией спутниковых элементов для связи с магистральной линией построены на принципе комбинированной передачи данных и голоса через радиорелейные и спутниковые каналы.

Основные шаги построения такой системы:

1. Определение требований: Сначала необходимо определить требования к системе связи, такие как пропускная способность, покрытие, надежность и доступность. Это позволит выбрать наиболее подходящие радиорелейные и спутниковые технологии.

2. Выбор радиорелейных и спутниковых технологий: На основе требований выбираются радиорелейные и спутниковые технологии для построения системы. Радиорелейные технологии могут включать различные стандарты, такие как SDH/SONET или Ethernet, а спутниковые технологии - такие как VSAT, Iridium, Globalstar или Inmarsat.

3. Проектирование сети: Далее проектируется сеть, включающая радиорелейные и спутниковые элементы. Радиорелейные станции устанавливаются на промежуточных точках между магистральной линией и конечными пользователями, обеспечивая передачу данных по радиоволнам. Спутниковые терминалы устанавливаются на конечных точках сети, обеспечивая связь с спутником для передачи данных.

4. Установка и настройка оборудования: После проектирования сети устанавливается и настраивается радиорелейное и спутниковое оборудование. Радиорелейные станции требуют установки антенн, передатчиков и приемников, а спутниковые терминалы - спутниковых антенн и модемов.

5. Интеграция и настройка системы: После установки оборудования система интегрируется и настраивается для обеспечения непрерывной связи между магистральной линией и конечными пользователями. Это включает настройку протоколов передачи данных, установку резервирования каналов и настройку системы безопасности.

6. Тестирование и внедрение: После настройки система проходит тестирование, чтобы убедиться в ее работоспособности и соответствии требованиям. После успешного тестирования система готова к внедрению и использованию.

Важно отметить, что построение системы ЦРР с интеграцией спутниковых элементов требует определенных знаний и опыта в области радиорелейных и спутниковых технологий. Поэтому рекомендуется привлечь специалистов или консультантов для успешной реализации такой системы.

2.2 Цифровые радиорелейные системы передачи. Характеристика и построение

Рассмотрим блок - схему оконечной радиорелейной станции. Разветвители CMI, коммутаторы передатчиков, модуляторы, группы передатчиков, системы объединения и разделения загрузок, группы приемников, демодуляторы, цифровое распределение сигналов приема, релейные переключатели, адаптеры RSOH, блоки внутренней связи, блоки коммутации радиоканалов, блоки мониторинга и управления блоки контроля и управления, дисплеи, АПУ стойки обслуживания, основные и резервные каналы, ААУ.

Назначение устройства.

Разветвители CMI используются для разделения коаксиальных кабелей входного сигнала формата CMI для передачи на модуляторы и коммутаторы передатчиков в соответствии со входом радиорелейной стойки.

Переключатели передатчиков используются для передачи входного сигнала CMI на вход резервного модулятора при необходимости повторного согласования.

Модулятор предназначен для преобразования входного сигнала CMI в частотно-модулированный сигнал промежуточной частоты (ПЧ) с частотой 70 МГц. Используется модуляция в формате 128 TSM. Принцип модуляции заключается в том, что каждый 7 бит присваивается одному из 128 значений, берется их фаза и уровень, и эти два сигнала модулируются в сигнал ПЧ 70 МГц со сдвигом фазы 900. Полученный модулированный сигнал является сигналом ПЧ.

Группа передатчиков должна преобразовать сигнал ПЧ в высокочастотный (ВЧ) сигнал, как указано в таблице. Блок-схема передатчика ничем не отличается от аналогичных блоков в аналоговых системах РРЛ (гетеродин, смеситель и усилитель мощности). В блоке передатчика имеется независимый преобразователь напряжения, который используется только для питания самого передатчика. Этот преобразователь не имеет резервирования и является "узким местом" данного оборудования РРЛ.

Системы объединения и разделения радиосигналов передатчиков используются для объединения радиосигналов нескольких ботов без взаимного влияния.

Системы объединения и разделения приемников используются для разделения радиочастотных сигналов нескольких ботов без взаимного влияния.

Группы приемников используются для преобразования ВЧ-сигналов в сигналы ПЧ 70 МГц. В сложных условиях приема используются двойные приемники. В этом случае прием ведется на две антенны, разнесенные в пространстве. В приемнике установлены два входа, и выходной сигнал выбирается в зависимости от условий более высокого уровня приема. Для правильной работы приемника необходимо, чтобы при вводе в эксплуатацию время задержки от разных антенн было одинаковым. Для этого используются катушки коаксиального кабеля, длина которых определяется расчетным путем после измерения разницы во времени задержки. Структура приемника практически идентична структуре аналогового приемника РРЛ: МШУ, гетеродин, смеситель и УВЧ 70 МГц. Отличительной особенностью является возможность адаптивной компенсации искажений АЧХ.

Демодулятор используется для преобразования сигнала ПЧ в выходной сигнал CMI.

Цифровое распределение сигнала приема необходимо для передачи выходного сигнала CMI с выхода дублирующего демодулятора на выходные клеммы, если требуется дублирование.

Релейный переключатель используется для передачи выходных сигналов CMI с выхода резервного демодулятора на выходные клеммы, если распределитель цифрового сигнала приема вышел из строя и требуется резервирование.

Адаптер RSOH (регенеративный заголовок секции) необходим для выделения заголовка RSOH из сигнала SDH, его обработки, введения служебной информации, вычисления контрольной суммы и введения реконструированного заголовка в сигнал SDH.

Переговорные устройства используются для организации интерком-связи между станциями.

Блоки коммутации радиоканалов необходимы для определения необходимости резервирования и разработки управляющих сигналов для управления резервами.

Блоки контроля и управления контролируют состояние оборудования и внешних сигналов и управляют различными функциями оборудования и внешних сигналов. Дисплеи используются для визуального контроля состояния оборудования, управления различными функциями и внешними сигналами, а также для конфигурирования стойки.

Блок ACU служебной стойки предназначен для сбора сигналов состояния оборудования стойки обслуживания.

Блок ACU канал 1 применен для сбора сигналов состояния оборудования радиостойки первого канала.

Канал резервирования ACU используется для сбора сигналов состояния оборудования радиостойки на канале резервирования.

AAU используются для сбора внешних сигналов состояния дополнительного оборудования и управления внешним оборудованием.

Для улучшения работы оборудования предлагаются дополнительные устройства. Например, модем 64TSM дает на 3-4 дБ больший запас по помехозащищенности, чем 128TSM, более мощный усилитель мощности и на 2 дБ большую выходную мощность.

Система контроля и управления для беспроводных релейных стоек NL-295 компании «НЭРА».

Система контроля и управления радиорелейной стойки NL-295 компании "НЭРА" выполняет две основные функции: функцию управления и функцию перевода радиоканала в режим ожидания.

Функцию управления выполняет блок управления (БУ), который собирает сигналы о неисправностях, отображает показания приборов и выполняет измерения показателей качества для всех каналов, станций и участков радиорелейной сети Система переключения радиоканалов РЭС выполняет автоматическое переключение с основного канала системы N+1 на Осуществляет автоматическое переключение с основного канала системы N+1 на резервный канал.

Информация о переключении, сигналы о неисправностях, показания приборов и результаты измерений качества отображаются на встроенном дисплее - жидкокристаллическом дисплее (ЖКИ) размером 16 x 16 символов, расположенном в сервисной стойке. Параметры системы (конфигурация станции) задаются с помощью клавиатуры, расположенной рядом с ЖК-дисплеем.

На рисунке 2.1 приведен пример структурной схемы системы мониторинга и управления в конфигурации 1+1.

Рисунок 2.1 - Система контроля и управления для радиорелейной станции

Блок управления SU собирает всю внутреннюю информацию о радиоканале с помощью блоков сбора данных о неисправностях ACU, которые установлены в стойке каждого радиоканала, а также в стойке технического обслуживания. Каждый ACU принимает до 56 сигналов неисправности, собирает данные для мониторинга индикаторов качества, контролирует радиоканал и измеряет аналоговые параметры.

Блоки управления SU собирают внешние сигналы неисправностей через адаптеры сигналов неисправностей AAU, расположенные в стойке обслуживания каждой станции. AAU также выполняют функции дистанционного управления. AAU выполняют следующие функции - собирают до 32 внешних сигналов неисправностей и обеспечивают управление через восемь выходов дистанционного управления.

Различные ACU и AAU взаимодействуют с SU через последовательную шину в конфигурации "точка-многоточка" с интерфейсом V.11.

Назначение каждого устройства описано ниже:

-АдаптерыRSOH используются для выделения и вставки байтов D1-D3 в заголовок RSOH сигнала SDH-1 для передачи оперативной информации о состоянии оборудования и для выделения и вставки байта MS2 в заголовок RSOH для перехода в режим ожидания.

- SU Блок диспетчерского управления. Система контроля и управления, осуществляющая оперативное управление конфигурацией системы и переключением радиоканалов в режим ожидания. Блок состоит из одной платы и размещается в сервисной стойке; один блок контроля и управления обеспечивает полный охват терминалов и промежуточных станций, независимо от конфигурации; блок SU может быть подключен к персональному компьютеру для контроля состояния линий связи или, в сложных сетевых топологиях, к входу NI вход и Qx вход для мониторинга двух блоков SU других радиоретрансляторов.

- Локальный ЖК-дисплей (блок индикации) расположен в сервисной стойке. Блок содержит светодиоды, отображающие основные сигналы неисправности, графический ЖК-дисплей и клавиатуру для ввода команд. Блок дисплея служит локальным интерфейсом оператора для управления и отображения всей информации, доступной на радиоретрансляторе. Информацию можно получить, перемещаясь по различным разделам меню с помощью клавиш со стрелками.

- ACU Блок обнаружения неисправностей. Один ACU требуется для каждого радиоканала и один для каждой сервисной стойки; связь между SU, ACU и AAU осуществляется по внутренним каналам связи; ACU выполняют три основные функции: сбор сигналов о неисправности оборудования, проведение аналоговых измерений в точках внутреннего мониторинга и расчет показателей качества.

- Блоки адаптеров неисправностей (БАС) - это дополнительные блоки для сбора внешних сигналов неисправностей и дистанционного управления внешним оборудованием БАС устанавливаются в сервисную стойку и подключаются к блокам СУ по внутренним каналам связи Особенности блоков БАС.

- Количество входов сигналов внешней неисправности - 32.

- Электрический интерфейс для входов внешних сигналов неисправности - TTL или токовая петля.

- Количество выходов дистанционного управления - 8.

- Электрический интерфейс выходов дистанционного управления - фиктивное или импульсное реле.

- К блоку СУ через последовательный интерфейс RS-232 9600 бит/с может быть подключен персональный компьютер (ПК), с помощью программы "NMS" можно записывать события в файл данных и управлять работой линии связи. Протокол обмена между компьютером и блоком SU был разработан компанией "NERA", и подробности его работы не распространяются компанией.

RPS контролирует состояние байта MS2 и при необходимости дает команду на переход в резерв. Блок управляет блоком распределения цифрового сигнала приема, переключателем передачи и переключателем реле.

Радиорелейная линия связи основана на принципе многократной ретрансляции сигнала, что иллюстрируется упрощенной структурной схемой, приведенной на рисунке 2.2 . Различают конечные, промежуточные и узловые станции.



Рисунок 2.2

Оконечные станции устанавливаются на крайних участках линии связи, при этом модулятор и передатчик располагаются в направлении передачи сигнала, а приемник с демодулятором - в направлении приема. Для приема и передачи используется одна антенна, которая соединяется с приемным и передающим трактами с помощью антенного разветвителя (дуплексера). Модуляция и демодуляция сигнала осуществляется на одной из стандартных промежуточных частот (70-1000 МГц). При этом модем может работать с трансивером, использующим другой частотный диапазон. Передатчики предназначены для преобразования сигналов промежуточной частоты в рабочий диапазон СВЧ, а приемники - для обратного преобразования и усиления сигналов промежуточной частоты Существуют также системы РРЛ, непосредственно модулирующие сигналы УВЧ, но их распространение ограничено. Упрощенная структурная схема оконечной станции показана на рис. 2.3.

Рисунок 2.3

Промежуточные станции располагаются на расстоянии прямой видимости и предназначены для приема, усиления и дальнейшей передачи сигналов по линиям связи. Прием и передача сигналов на промежуточных станциях должны происходить на разных частотах, чтобы исключить паразитные связи в приемопередатчике из-за влияния обратного излучения антенн, расположенных в непосредственной близости. Разница между частотами приема и передачи называется частотой сдвига (fсдв). Структурная схема промежуточной станции приведена на рис. 2.4.

Рисунок 2.4

Узловые станции (см. рисунок 2.5) выполняют как функцию промежуточных станций, так и функцию ввода/вывода информации. По этой причине их устанавливают в крупных населенных пунктах и на пересечениях (узлах) линий связи. радиорелейный спутниковый связь сигнал

Рисунок 2.5

Классификация РРЛ по передаваемой ими информации - это первый признак, который во многом определяет выбор оборудования. Новые разрабатываемые системы в принципе предназначены для передачи информации только в цифровом виде. РРС для передачи телевизионных сигналов имеют свои особенности и будут рассмотрены в качестве еще одной отдельной группы. По скорости передачи информации цифровые РРС можно разделить на две основные группы [2].

Низкоскоростные ДРС. К низкоскоростным ДРС относятся внутренние и международные ДРС.

Такие РРС рассчитаны на трафик до 16E1 (или E3). Отметим, что если несколько лет назад РРЛ для трафика E3 считались среднескоростными, то сегодня они являются станциями "нижнего звена" цифровой сети, обеспечивая возможность изменения пропускной способности (возможно, программным путем) в диапазоне от E1 или 2E1 до 8E1 или 16E1. Следует отметить, что

Производить оборудование, предназначенное для передачи потоков E1 и ниже, просто невыгодно, за исключением очень специфических и редких применений (например, передача E1 с шумоподобными сигналами, распределительные станции в системах доступа и т. д.), которые будут рассмотрены ниже). .

Высокоскоростные РРЛ. в настоящее время такие РРЛ строятся практически исключительно по технологии SDH, со скоростью передачи 155,52 Мбит/с (STM-1) на загрузку. при скорости передачи 622,08 Мбит/с в СНГ РРЛ по-прежнему используются редко.

Раньше высокоскоростной РРЛ для передачи E4 (т.е. 139,25 Мбит/с) по сети PDH назывался быстрым, но, как уже говорилось, в нашей стране это уже не считается необходимым, поэтому новый РРЛ основан на технологии SDH, т.е. со скоростью передачи 155,52 М бит/с строятся РРЛ (хотя есть возможность передачи 140 Мбит/с).

Высокоскоростные РРЛ используются для строительства магистральных и зоновых линий, резервирования ВОЛС, введения радио в ВОЛС в труднодоступных районах, сопряжения ВОЛС (STM-4 или 16) с сопутствующей локальной цифровой сетью.

Можно выделить две группы высокоскоростных РРС, которые отличаются по назначению, характеристикам, конфигурации и конструкции.

Во-первых, многоствольные РРС, обычно предназначенные для передачи шести или семи потоков STM-1 по параллельным радиобортам, один или два из которых являются резервными (конфигурации оборудования "3+1", "7+1" и "2Ч(3+1)"); длина РРС обычно большая, обычно несколько сотен километров и более; РРС обычно предназначены для передачи одного STM-1 по параллельному радиобортам.

Во-вторых, РРЛ предназначены для ответвления от магистральных линий и необходимы для построения зоновых сетей, небольших сетей местного сектора и для передачи потоков STM - 1 в условиях мегаполиса. Как правило, для таких ответвлений используются диапазоны 7 и 8 ГГц, в меньшей степени - 11 ГГц, а для связи в крупных городах - диапазоны 15, 18 и 23 ГГц.

Конфигурация обычно представляет собой двухствольную РРЛ со скоростью STM-1, причем один из ботинок является резервным (схема "1+1"). Приемопередатчик (ODU - outdoor unit) устанавливается на антенне внутри пылезащищенного контейнера и соединяется с "нижним" оборудованием (IDU - indoor unit) одним или двумя коаксиальными кабелями длиной 100-300 м.

Эта высокоскоростная группа DRS по технологии SDH имеет скорость передачи данных 51,84 Мбит/с (STM-0) и иногда называется "среднескоростной". Она упрощает реализацию ответвлений от синхронных линий передачи и значительно расширяет возможности построения сетей SDH в различных конфигурациях, от ВОЛС и РРЛ до сетей доступа пользователей, подключая к сетям SDH до 21 потока E1, а также поток E3.

Помимо объема передаваемой информации, к исходным параметрам выбора оборудования следует также отнести возможность построения многоинтервальных РРЛ; некоторые образцы РРЛ подходят для построения одноинтервальных РРЛ, но не подходят для построения двух и более интервалов (системы телесервиса). системы обслуживания, с точки зрения надежности, качества связи и т.д.). Скорость передачи информации в РРЛ тесно связана с типом используемой технологии. Поэтому давайте рассмотрим подробные спецификации и некоторые тенденции для приложений PDH и SDH в РРЛ.

Цифровая магистраль, на которой строятся современные сети передачи данных, должна соответствовать стандарту SDH, определяющему основные характеристики линий для цифровых сетей передачи данных. Такие линии обеспечивают передачу всех типов данных, включая текст, голос, речь, изображения и видеофильмы, с помощью дискретных электрических сигналов.

Современные цифровые СРС представляют собой сложные технические комплексы, включающие в себя приемопередатчики, модемы, мультиплексоры, приемопередающие антенны, системы автоматического резервирования, системы телеуправления и телесигнализации, контрольно-измерительную аппаратуру, переговорное оборудование и системы электропитания. Ниже описаны основные функции приемопередатчиков, модемов и мультиплексоров.

Приемопередатчик РРС - устройство, выполняющее функцию приема и передачи модулированных электрических колебаний заданной частоты. Приемник выделяет электрический сигнал заданной частоты из сигнала, принятого приемной антенной. С выхода приемника сигнал поступает на модулятор. Передатчик вырабатывает модулированный электрический сигнал заданной частоты, который излучается передающей антенной. На вход передатчика поступает сигнал с модулятора.

Комплект приемопередающего оборудования, установленный в ДРС, образует загрузку. Для увеличения емкости оборудования создается несколько бутов.

Модем РРС - оконечное оборудование, осуществляющее модуляцию и демодуляцию сигналов. Дискретные сигналы, поступающие с мультиплексора, модем преобразует в аналоговые (непрерывные) сигналы определенной промежуточной частоты и отправляет на трансивер, а аналоговые сигналы, поступающие с трансивера, при приеме преобразуются в дискретные. Таким образом, являясь частью цифрового радиорелейного тракта, модем выполняет функцию цифрового стыка, который должен соответствовать Рекомендации G.703 MKKTT.

В принципе, модемы DDR дополнительно обеспечивают следующие функции

- Речевой канал для обеспечения внутренней телефонной связи;

- Канал RS-232 (9600 бит/с), который может использоваться как дополнительный служебный канал связи и для удаленного управления параметрами.

В многозоновых системах связи программное обеспечение позволяет осуществлять дистанционное управление и диагностику модема; Для преобразования сигнала в модемах RRS часто используются следующие схемы модуляции

- Частотная модуляция (ЧМ): ее суть заключается в передаче дискретных сигналов 0 и 1 с помощью гармонических сигналов (синусоид) с различными частотами;

- Фазовая модуляция: дискретные сигналы 1 и 0 передаются путем переключения между двумя несущими, сдвинутыми друг относительно друга на половину цикла. Другой метод заключается в изменении фазы на 900 в каждом такте при передаче 0 и на 2700 при передаче 1.

Мультиплексор PPC предназначен для асинхронного объединения нескольких цифровых потоков в один, в соответствии с Рекомендацией МККТТ G.742 (G.751). Например, он преобразует сигналы E1 (2048 Мбит/с) и E2 (8448 Мбит/с) в сигналы E2 (8448 Мбит/с) или E3 (34368 Мбит/с).

В зависимости от положения ПРС в радиорелейной линии различают оконечные ПРС, промежуточные ПРС и узловые ПРС. Оконечные станции располагаются на обоих концах радиорелейной линии, а станции, расположенные между оконечными станциями, называются промежуточными. Промежуточные станции с назначенным каналом называются главными станциями. Если главная станция разветвляется на другие радиорелейные линии, то такие РРС называются узловыми. Главные станции и узловые РРС имеют специальное оборудование для выделения или разветвления каналов. Как правило, на оконечных и главных станциях работают специалисты, а обычные промежуточные станции управляются удаленно от оконечных и главных станций, без руководящего персонала.

Наличие таких "беспилотных" РРС позволяет создавать протяженные радиорелейные линии, а также разветвленные радиорелейные сети. Радиорелейные линии на базе цифровых РРЛ стали неотъемлемой частью отраслевых, корпоративных, региональных, национальных и даже международных цифровых сетей связи.

РРЛ классифицируются по следующим взаимосвязанным характеристикам: скорость В зависимости от того, какая РРЛ выделяется, они бывают:

- высокоскоростные (скорость передачи данных 140 Мбит/с и выше)

- Среднескоростные (скорость передачи до 52 Мбит/с);

- Низкоскоростные (до 8 Мбит/с).

Пропускная способность радиорелейных линий (количество ботов и каналов):

- Высокая пропускная способность

- Средняя емкость;

- Низкая пропускная способность.

Количество пролетов радиорелейных линий (в соответствии с различием RRL):

- Однопролетные;

- Многопролетные.

Высокоскоростные радиорелейные линии большой пропускной способности используются для построения глобальных сетей передачи данных и называются магистральными. Среднескоростные радиорелейные линии средней пропускной способности используются для построения региональных и полосовых сетей передачи данных и называются полосовыми. Наконец, малоканальные радиорелейные линии широко используются для организации связи на железнодорожном транспорте, газопроводах, нефтепроводах и линиях электропередачи.

Малоканальные радиорелейные линии с подвижными радиорелейными станциями используются в военных целях.

Радиорелейные линии связи (РРЛ) имеют возможность поддерживать пропускную способность, соответствующую европейской плезиохронной цифровой иерархии (PDH) или синхронной цифровой иерархии (SDH).

Европейская плезиохронная цифровая иерархия (PDH) определяет иерархию цифровых сигналов с различными скоростями передачи данных, такими как E1 (2 Мбит/с), E2 (8 Мбит/с), E3 (34 Мбит/с) и E4 (140 Мбит/с). Радиорелейные системы могут быть настроены для передачи данных с соответствующей скоростью PDH.

Синхронная цифровая иерархия (SDH) определяет иерархию цифровых сигналов с более высокими скоростями передачи данных, такими как STM-1 (155 Мбит/с), STM-4 (622 Мбит/с), STM-16 (2,5 Гбит/с) и т.д. Радиорелейные системы также могут быть настроены для передачи данных с соответствующей скоростью SDH.

2.3 Схемы построения систем ЦРР линий связи со спутниковыми элементами для связи с магистральной линией

Существует несколько схем построения систем ЦРР линий связи со спутниковыми элементами для связи с магистральной линией. Рассмотрим некоторые из них:

1. Схема "Hub-and-Spoke" (центральная точка и вспомогательные точки): В этой схеме центральная точка (hub) соединяется с магистральной линией, а вспомогательные точки (spokes) располагаются на удаленных местах и связываются с центральной точкой через спутниковые каналы. Центральная точка выполняет функцию концентратора данных и обеспечивает связь между магистральной линией и вспомогательными точками через спутник.

2. Схема "Mesh" (сеть): В этой схеме все точки сети связываются друг с другом через радиорелейные и спутниковые каналы. Каждая точка имеет возможность связи с магистральной линией через спутниковые элементы. Эта схема обеспечивает более высокую отказоустойчивость и надежность, так как если одна точка выходит из строя, другие точки все равно могут поддерживать связь с магистралью.

3. Схема "Dual-Hub" (две центральные точки): В этой схеме есть две центральные точки, каждая из которых соединена с магистральной линией. Вспомогательные точки связываются с одной из центральных точек через спутниковые каналы. Эта схема обеспечивает дополнительную отказоустойчивость и резервирование, так как если одна из центральных точек выходит из строя, вспомогательные точки могут поддерживать связь с другой центральной точкой.

4. Схема "Star" (звезда): В этой схеме центральная точка соединена с магистральной линией, а вспомогательные точки связываются с центральной точкой через спутниковые каналы. Эта схема проста в реализации и обеспечивает прямую связь каждой вспомогательной точки с магистралью через центральную точку.

PDH - самая старая и традиционная технология, которая разрабатывается уже более 20 лет: североамериканский стандарт - 1,5 Мбит/с, европейский - 2 Мбит/с. PDH входных потоков независимы, поэтому при объединении четырех потоков необходимо предварительно выровнять скорости, введя дополнительные биты, и закодировать данные по разности. В европейском стандарте, принятом в СНГ, скорость самого мощного четвертого потока, E4, составляет 140 Мбит/с.

В 1980-х годах низкая стоимость цифровой микроэлектроники, RDS и FOCL привела к широкому распространению систем PDH по всему миру, которые могли передавать потоки со скоростью 140 Мбит/с, что эквивалентно 1920 каналам со скоростью 64 кбит/с. Пропускная способность потоков имела тенденцию к дальнейшему росту.

Однако в 1990-х годах большое значение приобрела прямая передача данных; PDH оказалась менее пригодной для этого. Дело в том, что для выделения необходимого, зачастую небольшого количества каналов из всего высокоскоростного потока, необходимо провести полное "разложение", требующее наличия всех этапов мультиплексирования в каждой точке выделения. Это значительно увеличивает общую стоимость телекоммуникационной сети.

Проблемы PDH - явно недостаточные возможности организации сервисных каналов для контроля и управления потоками в сети, а также мало средств для маршрутизации потоков на самом низком уровне. Эти проблемы возникли из-за изначального стремления сэкономить на количестве дополнительных битов, вносимых в групповой сигнал, и повысить эффективность передачи.

В настоящее время эти недостатки PDH частично устранены с помощью РРС.

Во-первых, при использовании РРС происходит преобразование скорости. Дополнительные биты вводятся в структуру входного потока, чтобы полностью решить все задачи управления радиорелейной сетью и обеспечить необходимое кодирование и другие возможности, повышающие надежность связи.

Во-вторых, в РРЛ используется преимущественно однократное мультиплексирование: поток E3 получается непосредственно в обход E2 и объединяет 16 потоков E1. Новое поколение РРЛ напрямую подключается к потребителю через стык E1.

Трафик новой РРС с PDH в принципе меньше, чем у E3 (в пределах одной загрузки), и ориентирован на передачу N потоков E1. В то же время РРС может значительно расширить возможности и области применения PDH, включая широкий спектр приложений и радиорелейных сетей любой конфигурации, в диапазоне трафика, не превышающего E3.

Принцип SDH, стандарт скорости и сигнализации, был утвержден сравнительно недавно, в 1988 году, но еще до этого давно велись поиски оптимального способа реализации.

Основные проблемы синхронных сетей - необходимость строгой синхронизации цифровых сигналов, генерируемых различными источниками информации в географически разнесенных точках сети.

Преимущества SDH - принципиальная возможность обхода процедуры последовательного мультиплексирования и прямого доступа к любому из сигналов, передаваемых в составе группового потока.

Первичный пакет структуры SDH - модуль STM-1 обеспечивает стыковку практически всех существующих в мире сигналов PDH и позволяет создавать цифровые сети любой конфигурации.

622 Мбит/с - из всех уровней SDH в РРЛ только первичный всегда использует скорость 155 Мбит/с и очень редко вторичный. Потоки более высокого уровня в основном предназначены для передачи в ВОЛС.

Однако трафик RRL, передаваемый в формате STM-1, часто не нужен, например, при отклонении от магистральной части информации в зонах или местных локальных сетях. Таким образом, для передачи по RRL в SDH так называемый "субсигнал STM-1" (STM-0) обеспечивает общую скорость передачи 51,84 Мбит/с, равную 1/3 скорости основного модуля. Структура этого субмодуля позволяет упаковать в него один поток E3, до 21 потока E1 и сигналы в североамериканском формате.