553_Innovatsii_i_nauchno-tekhnicheskoe_2013_

медленными. Быстрые замирания имеют длительность от долей секунды до нескольких десятков секунд и вызываются в основном интерференцией волн. Медленные замирания связаны с ослаблением амплитуды волн за счет поглощения либо рассеяния электромагнитной энергии.

Связь между замираниями в двух пространственно разнесенных точках описывается пространственной корреляционной функцией, которая убывает по мере увеличения разноса. Замирания можно характеризовать временной и частотной корреляцией. Пространственная некоррелированность замираний используется для повышения устойчивости работы радиолиний при использовании двух приемных антенн, разнесенных на расстояние, превышающее радиус корреляции. Наличие частотной некоррелированности может быть также использовано для повышения устойчивости работы радиолиний за счет передачи информации на двух, разнесенных на величину, превышающую радиус частотной корреляции, частотах. Частотная корреляция определяет полосу частот, которую можно передавать без искажений.

Приведѐнные рассуждения используются в инженерных методиках расчѐта устойчивости связи на пролѐтах радиорелейных линий. Знание физических основ распространения радиосигналов позволит проектировать системы радиосвязи добиваясь выполнения требований к качественным показателям.

ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ АДАПТИВНЫХ РАДИОРЕЛЕЙНЫХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ

Бобров А.В., Синявская А.С. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель - Кокорич М.Г., доцент СибГУТИ

Несмотря на активное распространение волоконно-оптических систем передач, РРЛ до сих пор широко востребованы. Главными преимуществами РРСП являются: возможность обеспечения связи в местностях со сложным рельефом и суровыми погодными условиями, быстрота монтажа оборудования, относительно небольшие капитальные затраты. Одним из распространѐнных вариантов применения РРЛ является организация транспортной подсистемы между базовыми станциями сотовой связи и центром коммутации. На данный момент большинство сетей сотовой связи имеют приоритетным направлением организацию IP-трафика, в связи с этим РРЛ должны иметь большую полосу пропускания и возможность постоянно наращивать скорость передачи.

Существенной проблемой при проектировании и эксплуатации РРЛ можно считать чувствительность к осадкам, особенно в диапазоне свыше 8 ГГц, причѐм в зависимости от погодных условий затухание на пролѐте колеблется в широких пределах и без обеспечения дополнительного запаса на замирания связь может прерываться на время осадков.

Наиболее выгодным и эффективным методом решения проблемы затухания в осадках является использование адаптивной модуляции сигнала,

21

которая позволяет значительно сократить затраты, необходимые для соответствия требованиям, наложенным на качество связи.

Алгоритм адаптивной модуляции позволяет улучшить помехоустойчивость системы связи на время осадков путѐм уменьшения позиционности модуляции сигнала. В случае увеличения затухания в канале алгоритм переключает систему на модуляцию с меньшей позиционностью, в результате чего уменьшается скорость передачи, но при этом увеличивается коэффициент системы. Таким образом, он даѐт возможность обеспечить качественную связь при любых погодных условиях без изменения диаметра антенн и длины пролѐтов. Дальнейшее исследование данной темы имеет два перспективных направления:

1.Определение экономического эффекта за счѐт применения адаптивных РРСП. Здесь речь идѐт об увеличении длины пролѐтов и уменьшении диаметров антенн за счѐт использования алгоритма адаптивной модуляции, а, следовательно, об уменьшении затрат на строительство линии передачи.

2.Исследование эффективности применения алгоритма адаптивной модуляции для борьбы с замираниями различного происхождения. Это направление подразумевает оценку целесообразности применения этого алгоритма для тех или иных условий построения РРЛ на основании эффективности данного метода для решения конкретных задач.

ОБОРУДОВАНИЕ РРЛ СЕМЕЙСТВА NATEKS-MICROLINK

Болелова Н.В. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Быстрова О.А., ст.преподаватель СибГУТИ

В современном мире, при нынешних темпах жизни, большое значение имеет бесперебойная и качественная связь. Возрастают требования к объемам и скорости передачи информации, времени развертывания сети. Всем этим запросам удовлетворяют радиорелейные линии (РРЛ). По ним возможна передача сигналов многоканальной телефонии, трафика данных, телевизионных сигналов, сигналов вещания. Время развертывания РРЛ составляет (при наличии прямой видимости) считанные часы.

Nateks-Microlink – это цифровая радиорелейная система, разработанная в соответствии с требованиями ведомственных и публичных сетей с учетом специфических требований операторов сетей специального назначения. Качество оборудования гарантируется сертификатами соответствия Минсвязи, опытом эксплуатации и применением комплектующих ведущих мировых производителей. Серия цифровых радиорелейных систем Nateks-Microlink имеет в своем составе модели, принадлежащие к семейству плезиохронной цифровой иерархии PDH и синхронной цифровой иерархии SDH. РРС предназначены для организации цифровых сетей различной топологии (однопролетные, «точка – многоточка», многопролетные) при широком

22

разнообразии климатических условий. Эти системы обладают высокой пропускной способностью (до 155 Мбит/с) с подключением на уровне трибутарных потоков Е1 и Ethernet 10/100, или по скоростному интерфейсу STM-1 155 Мбит/с (электрический или оптический) к любым SDHмультиплексорам. Диапазон возможностей РРС покрывает частотные диапазоны 7,8,13,15,18,23,38 ГГц и битовые скорости от 2х2,048 Мбит/с до 16х2,048 Мбит/с в PDH и 155,52 Мбит/с в SDH-семействах. Оборудование Nateks-Microlink рассчитано на строительство как сетей с разделением каналов (TDM – интерфейсы Е1/STM-1), так и пакетных сетей (IP

– интерфейс Ethernet).

Современная радиорелейная линия и сопряженное с ней оборудование – это сложный технический комплекс, состоящий из большого количества различных блоков и модулей оборудования. Для качественной работы сети необходима полная совместимость всех устройств на интерфейсном и программном уровнях. Встроенный SNMP-агент, реализованный в системе Nateks Microlink, дает возможность объединить управление под единой универсальной платформой FlexGain View. Система NMS позволяет в реальном масштабе времени отображать состояние устройств, осуществлять мониторинг качественных показателей с ведением статистики, выполнять сбор и регистрацию аварийных сообщений.

ПРОЕКТ СЕТИ НАЗЕМНОГО ЦИФРОВОГО ТВ ВЕЩАНИЯ БИЙСКА

Боярищев К.И. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель - Воинцев Г.А., доцент СибГУТИ

Телевизионное вещание является одним из самых распространенных средств информационного обслуживания и находит широкое применение в различных сферах деятельности общества. Данный доклад посвящен проектированию цифровой ТВ сети в г. Бийске, а значит и анализу комплекса важных проблем создания цифрового ТВ вещания и связанных с ним методов кодирования, формирования, преобразования, передачи и приема объединенных цифровых потоков.

В данной сети используется стандарт DVB-T2. На основе обзора передающего оборудования выбран передатчик ООО «Триада», произведен расчет зоны обслуживания, зоны помех проектируемой ТВ станции, описывается спутниковый канал подачи мультиплекса.

23

ПРОБЛЕМА ДОСТУПА К СЕТИ В УДАЛЁННЫХ РЕГИОНАХ

Бражников М.В. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель - Носкова Н.В., доцент СибГУТИ

На сегодняшний день человек должен владеть большим объѐмом информации, если он хочет быть современным и не отставать от жизни. Новостные сводки, новые технологии, прогноз погоды и многое другое – всѐ это доступно во всемирной информационной паутине, доступ к которой есть не у каждого.

Проводные сети составляют основу телекоммуникационной инфраструктуры, но скорость развития таких сетей не велика, прокладка линии может оказаться очень трудоѐмкой в некоторых районах нашей страны.

Альтернативу проводным сетям составляют активно развивающиеся беспроводные технологии – сети радиодоступа. Они дают возможность использовать как стационарное оборудование, так и мобильные станции. Радиодоступ даѐт возможность получить доступ в сеть там, где построение проводной сети может оказаться достаточно трудоѐмким или экономически нецелесообразным, например, в сельских районах. Население в таких районах довольно невелико, и срок окупаемости проводной сети будет очень велик. Но тем не менее в селах так же есть школы, органы управления, для развития и функционирования которых необходима сеть интернет.

Для построения полнофункциональной радиосети необходимы как направленные так и всенаправленные линии связи. Технологии радиодоступа включают в себя большое количество стандартов, совместное использование и позволит добиться создания такой сети.

В качестве направленных линий наиболее развитыми являются радиорелейные линии связи, а для подключения мобильных абонентов целесообразно использование сетей стандарта 802.11 и 802.16.

Появление таких сетей в удалѐнных регионах может поспособствовать развитию этих регионов, сельского хозяйства и малого бизнеса, что в конечном итоге приведѐт к увеличению количества и качества продукции на рынке нашей страны.

ТЕЛЕФОНИЗАЦИЯ КОТТЕДЖНЫХ ПОСЕЛКОВ

Букин П.А. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель - Носкова Н.В., доцент СибГУТИ

В последние годы стремительно развивается малоэтажное строительство, участки под которое выделяются в стороне от существующих и обжитых районов и коммуникационной инфраструктуры.

24

Такие поселки рассчитаны на небольшое количество жителей и прокладка

кним проводной сети является экономически не целесообразной.

Всвязи с этим рассматриваются возможности использования беспроводных технологий: спутниковые сети и радиодоступ.

Большее предпочтение отдается именно сетям радиодоступ из-за их: мобильности, гибкости проектирования, быстроте развертывания, практически сравнимой скорости передачи с проводными сетями, небольшими затратами.

И, как правило, в качестве стандарта и используют стандарт семейства

IEEE802.11.

НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ СОВРЕМЕННЫХ ЦРРЛ

Бурцева Л.В. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Кокорич М.Г., доцент СибГУТИ

Радиорелейные линии получили широкое распространение благодаря возможности оперативного развѐртывания мультисервисных сетей в регионах со сложными географическими и климатическими условиями. Тяжело найти альтернативу радиорелейным линиям связи, когда необходимо организовать цифровые каналы связи через заболоченную местность, территорию вечной мерзлоты, неохраняемую территорию или территорию, находящуюся в чужой собственности. Более того, в ряде случаев РРЛ могут очень качественно дополнять волоконно-оптические линии связи в качестве резерва. Поскольку они не подвержены длительным простоям, вызванным, например, обрывом кабеля, то их использование в качестве резервного канала является оптимальным решением. Занимая своѐ законное место в телекоммуникационных сетях, технология РРЛ постоянно развивается. Основными направлениями совершенствования радиорелейных систем связи можно считать:

Использование многопозиционных методов модуляции для повышения эффективности использования спектра

Использование корректирующих кодов для повышения помехоустойчивости системы связи или снижения требований к энергетическим параметрам.

Использование адаптивных частотных и временных эквалайзеров для борьбы с частотно-селективными замираниями.

Переход на адаптивные методы кодирования и модуляции.

Развитию РРЛ даѐт новый скачок распространение цифрового ТВ, поскольку для организации вещания DVB-T, особенно в одночастотном режиме, такие линии могут оказаться идеальным решением по качеству связи, стоимости и быстроте развертывания. Такое развитие будет требовать от РРЛ определенных возможностей, которые обеспечат дополнительные преимущества их использования.

25

Другой предпосылкой совершенствования РРЛ можно определить развитие мобильных сетей LTE. Основным требованием к РРЛ будет качественное Ethernet-функционирование, включающее в себя механизмы QoS, Ethernet OAM CFM. Также следует отметить интеграцию в радиорелейную систему новейших методов помехоустойчивого кодирования, для улучшения бюджета радиоканала на 3,5 - 4 дБ по сравнению с традиционными системами.

Вопреки сложившемуся мнению, что волоконно-оптические линии связи могут вытеснить РРЛ, современные радиорелейные линии продолжают обеспечивать качественную и надѐжную связь в любое время года с предельно допустимым количеством ошибок в канале, не уступающим оптическим линиям связи.

ОРТОГОНАЛЬНОЕ ЧАСТОТНОЕ РАЗДЕЛЕНИЕ С МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИЕ (OFDM) В WIMAX и LTE

Васильев В.Я. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Носов В.И., профессор СибГУТИ

Применение в современных стандартах IEEE 802.11a/g, 802.16-2001, DVB и внедряемом четвертом поколении сотовой связи (LTE) технологии OFDM обеспечивает не только высокую скорость передачи данных в условиях частотно-избирательных затуханий, вызванных многолучевым характером распространения, но и защиту от флуктуационных и сосредоточенных по спектру узкополосных помех, создаваемых соседними работающими радиосредствами.

Формирование и обработка радиосигналов OFDM реализуется цифровыми методами, при этом весь доступный частотный диапазон разбивается на множество поднесущих, которые модулируются посредством квадратурной амплитудно-фазовой модуляции: 2-, 4-, 16- и 64-позиционной BPSK, QPSK, 16QAM и 64-QAM соответственно. В общем смысле можно считать, что OFDMсигнал представляет собой множество медленно модулируемых узкополосных сигналов, который передается одновременно на всех поднесущих частотах с возможностью их (поднесущих) динамического перераспределения в ходе работы

К положительным качествам использования OFDM в WiMax и LTE относятся высокая эффективность использования радиочастотного спектра, объясняемая почти прямоугольной формой огибающей спектра при большом количестве поднесущих, простая аппаратная реализация: базовые операции реализуются методами цифровой обработки, хорошее противостояние межсимвольным помехам и интерференции между поднесущими. Как следствие — лояльность к многолучевому распространению, возможность применения различных схем модуляции для каждой поднесущей, что позволяет адаптивно варьировать помехоустойчивость и скорость передачи информации.

26

Отрицательные качества: необходима высокая синхронизация частоты и времени, чувствительность к эффекту Доплера, ограничивающая применение OFDM в мобильных системах, неидеальность современных приѐмников и передатчиков вызывает фазовый шум, что ограничивает производительность системы, защитный интервал, используемый в OFDM для борьбы с многолучевым распространением, снижает спектральную эффективность сигнала.

Несмотря на все недостатки, OFDM является отличным решением для архитектур современных сетей, работающих в условиях мегаполиса. В результате появляются устройства, использующие в своей основе различные модификации OFDM. Однако ядро и заложенные в него принципы остаются те же.

СВЯЗЬ В УСЛОВИЯХ КРАЙНЕГО СЕВЕРА

Горин Р.А. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Носкова Н.В., доцент СибГУТИ

Телекоммуникационный рынок отечественного Крайнего Севера находится практически в зачаточном состоянии. Этот очевидный факт признают и крупные операторы федерального масштаба, и профильное Министерство Российской Федерации. Коммуникация сегодня идет, в основном, через спутниковые каналы, мощности которых явно не хватает для того, чтобы качественно обслужить немногочисленную клиентскую базу в северных регионах.

Сегодня федеральные власти пытаются разработать альтернативные решения этих проблем.

По мнению чиновников краевых профильных министерств, потенциальный ресурс существующих спутников используется не полностью, что необходимо учитывать операторам. Кроме того, к 2015 году для покрытия полуострова Таймыр планируется запустить 10 спутников связи, что сделает сигнал более устойчивым в любую погоду.

Одновременно рассматривается возможность проведения в районы Крайнего Севера оптоволоконной линии. Речь идет о необычной коммуникации, поскольку проходить она будет в вечной мерзлоте. В городах проблема прокладки кабелей решается их размещением в коллекторе, а не в кабельной канализации, как в других регионах, что невозможно сделать при подводке оптоволокна с «материка».

В рамках программы, которая предусматривает ежегодное подключение 5 млн. абонентов в сети Интернет, Минкомсвязь проведет аукционные торги на обеспечение школ региона высокоскоростным Интернетом в течение 5 лет. Такую льготу получит инвестор, согласившийся провести оптоволоконную линию в Норильск. Стоимость проекта на данном этапе оценивается в 2 млрд.

27

рублей, при этом половина этой суммы будет покрыта бюджетными ассигнованиями. Таким образом, удастся заинтересовать крупных федеральных операторов, а если оставить право проведения Интернета в частные квартиры местным провайдерам, то будут соблюдены правила честной конкурентной борьбы. В городе будет работать минимум 3 провайдера, и их конкуренция позволит непрерывно улучшать качество предоставляемых услуг. При этом стоимость Интернета существенно снизится, даже с учетом того, что прокладка и содержание оптоволоконной линии связи в условиях вечной мерзлоты дело достаточно дорогостоящее, климатические особенности им не помеха, а с 2015 года минимальная скорость подключения составит 100 Мбит/с.

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ПРИМЕНЕНИЯ KA-ДИАПАЗОНА ДЛЯ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ НА ТЕРРИТОРИИ РФ

Дегтярѐв С.С. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – доцент Кокорич М.Г.

Целями данной работы являются:

рассмотрение особенностей систем спутниковой связи в Ka-диапазоне; исследование принципов функционирования и характеристик

существующей на данный момент спутниковой группировки;

определение возможностей применения данного диапазона в спутниковой связи РФ.

Для этого был проведен обзор состояния спутниковой группировки диапазона Ka. Рассмотрены различные типы спутников, использующие Ка диапазон в настоящее время, их назначение, скорости передачи информации и методы формирования сигнала, энергетические характеристики (эффективная излучаемая мощность, добротность приѐмной системы). Кроме того, исследованием затронут наземный сегмент сетей: приемные и передающие земные станции, их параметры.

Рассмотрены основы энергетического расчета систем спутниковой связи вещания. Для этого произведены вычисления геометрических соотношений для различных точек стояния спутников и координат земных станций. Далее, для различных значений углов места, рассчитаны потери энергии сигнала при распространении по спутниковой линии связи. На основании результатов вычисления потерь найдены мощности сигнала на входе приемников, расположенных на разных широтах на территории РФ. Затем рассчитаны мощности шумов на входе приемников.

Результат проделанных вычислений – значение отношения сигнал/шум на входе приемника, являющееся основным критерием качества систем радиосвязи, в частности сетей спутниковой связи DVB-S и DVB-S2. На основании расчѐтов сделан вывод о возможности работы сетей диапазона Ka в географических условиях северных широт РФ.

28

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЙ КОРРЕЛЯЦИИ В СИСТЕМАХ С РАЗНОСОМ ПЕРЕДАЧИ

Дроговоз А.И. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель - Носов В.И., профессор СибГУТИ

Вдокладе проводится исследование пространственно-временной корреляционной модели для радиосистем с разносом передачи.

Вслучае, когда коэффициент корреляции сигналов в соседних антеннах на

передающем конце равен rTX и на приемном конце равен rRX, определяются матрицы коэффициента корреляции RTX и RRX

Вслучае системы типа MISO (множественная передача, одиночный

прием), результирующая корреляционная матрица равна RTX. Пространственная взаимная корреляция для приемных антенн является

важным параметром для разработчиков приемников, использующих пространственный разнос. Пространственная взаимно-корреляционная функция p(d) (где d – расстояние) определяет насколько далеко должны отстоять антенны друг от друга для того, чтобы замирания сигналов в них были декоррелированы. В связи с этим, функцию p(d), с учетом усреднения по всем возможным азимутальным направлениям, можно вычислять приближенно:

p(d ) exp 23 2 d 2 ,

где λ – длина волны.

Замирания считаются достаточно декоррелированы, если p(d) = 0.3, что определяет статистическую длину корреляции.

Степень корреляции между передаваемыми сигналами в пространственновременном коде зависит от степени разноса между передаваемыми кодовыми словами (векторами сигналов). Наименьшая корреляция сигналов достигается при использовании ортогональных способов передачи. Согласно определению, ортогональными называются сигналы, которые изменяются независимо и имеют нулевую корреляцию.

Ортогональность кода достигается при использовании техники кодирования Аламоути, которая применяет 2 передающие антенны. При использовании большего количества передающих антенн, используются другие ортогональные коды, в т.ч. с и задержкой по времени. Ортогональность обеспечивается за счет снижения скорости кода.

29

СЕТИ ШИРОКОПОЛОСНОГО ДОСТУПА WIMAX

Есипчук М.Ю. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель - Кокорич М.Г., доцент СибГУТИ

WiMAX – стандарт радиосвязи, разработанный с целью предоставления универсальной беспроводной связи абонентам на большие расстояния для широкого спектра мобильных и фиксированных устройств.

С помощью сетей, построенных с использованием оборудования стандарта WiMAX, решается главная проблема сетей, основанных на протоколе IP, - это качество обслуживания, связанное с задержками передачи пакетов данных. В общем виде WiMAX сети состоят из следующих основных частей: базовых и абонентских станций, а также оборудования, связывающего базовые станции между собой, с поставщиком сервисов и с Интернетом.

Всетях WiMAX впервые объединены следующие технологии, основанные на отраслевых стандартах: эффективная поддержка нескольких одновременно работающих пользователей с различными приоритетами и предоставляемыми скоростями передачи; адаптивные методы формирования радиосигнала, позволяющие частично компенсировать изменение параметров радиоканала; метод OFDM, применяемый для борьбы с многолучевым распространением. Эти технические меры и позволили увеличить пропускную способность и дальность действия. Так, в высокочастотных диапазонах от 1,5 до 11 ГГц, в идеальных условиях скорость обмена данными с абонентами может достигать 70 Мбит/с.

Вдокладе рассмотрены основные технические решения, использованные в стандарте WiMAX - IEEE 802.16e и на примерах показана эффективность этих методов с точки зрения итоговой помехоустойчивости, пропускной способности системы, возможной дальности связи.

ИССЛЕДОВАНИЕ СЕТЕВЫХ ПАРАМЕТРОВ ОВЧ ЦИФРОВОГО РАДИОВЕЩАНИЯ RAVIS

Зайцев В.В. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель - Воинцев Г.А., доцент СибГУТИ

Одним из вариантов организации радиовещательной ОВЧ сети в России предлагается отечественный цифровой стандарт RAVIS, который соответствует всем современным тенденциям цифрового радиовещания и н в чем не уступает зарубежным аналогам, например, DRM+.

В докладе приводятся особенности стандарта, даны технические параметры передающего оборудования и принципы его построения.

30