Лекція №1. Вступна лекція

Результатом бурхливого розвитку радіозв’язку за останні десятиріччя являється синтез окремих областей: цифрової техніки, інформаційних технологій, мікроелектроніки.

Цей синтез привів до швидкого розвитку телекомунікаційних систем серед яких провідне місце займають радіоелектронні системи зв’язку.

Радіорелейні системи передачі (РРС) стали основою еволюційного процесу в галузі національного і міжнародного електрозв’язку.

В галузі мобільних засобів зв’язку проходить інтенсивне розгортання РРС для забезпечення зв’язку між базовими станціями.

Однією з перших РРС була розроблена в 1953 – 1958 рр. система Р60/120 призначена для організації телефонного зв’язку і передачі телевізійних програм.

Вже в 60-ті роки перші магістральні радіорелейні лінії (РРЛ) появилися в Україні. В 1997р. в Україні був створений і випробуваний експериментальний взірець апаратури "Електроніка – зв'язок" в діапазоні частот 3,4-3,9 ГГц для нового покоління магістральних радіорелейних ліній зв’язку (підприємство,,Са-

турн”).

Габарити, маса і енергоспоживання цієї апаратури в 50-100 раз менше апар. "Курс – 4" і "Рассвет". В Україні розроблені і виготовлені аналогові і цифрові станції в діапазоні частот від 4 ГГц до 40 ГГц такі, як: "Екліптика", "Елара", "Еврика", "Енергетик", "Геліос – РРС".

За відносно короткий проміжок часу змінились декілька поколінь обладнання і зараз використовується аналогові (Р-600 2МВ) до сучасних цифрових систем сімейства SDH зарубіжного і вітчизняного виробництва.

Основним навантаженням для аналогових РРЛ в Україні являється передача програм телебачення, а цифрових РРЛ – передача телефонії. При тому потреба в цифрових каналах зростає швидкими темпами.

Основними напрямками розвитку цифрових РРЛ в Україні являється:

• реконструкція існуючих РРЛ з заміною аналогового обладнання на цифрове;

• доукомплектація існуючих аналогових РРЛ цифровими стовбурами (штативами);

• використання аналогових стовбурів для передачі цифрових потоків;

• впровадження нових методів формування і обробки сигналів.

Формування і обробка сигналів відіграють важливу роль. Використовуючи сучасні методи кодування і декодування можна підвищити енергетичні витрати в системі. Це дозволяє працювати з більш низькими рівнями вихідної потужності передавача. Це зменшує зону завад для інших РРЛ.

Частотний діапазон тепер розширився до 100 ГГц.

На КВЧ значно збільшується об’єм інформації, що передається і зменшується розмір антенних систем. Для передачі сигналів потрібна менша потужність випромінювання, тому, що інформація може передаватися вузьким концентрованим променем.

Всі РРЛ працюють на частотах вище 2 ГГц. Це системи прямої видимості, або тропосферні системи.

Тропосферні системи використовують розсіювання і відбивання електромагнітних коливань від неоднорідностей тропосфери.

В залежності від швидкості передачі в стовбурі апаратура цифрових РРЛ розділяється на наступні типи:

• високошвидкісні >100 Мбіт/с в одному стовбурі;

• середньошвидкісні >10 Мбіт/с в одному радіостовбурі;

• низькошвидкісні >1 Мбіт/с в одному радіостовбурі;

Застосовуються наступні три типи розміщення апаратури радіорелейних станцій:

1. Вся апаратура, крім антенного пристрою, розміщується в приміщенні. Зниження енергетичних затрат досягається застосуванням хвилеводів, або спеціальних кабелів з малими втратами. Вона використовується в нижній частині діапазонів частот, що виділені для радіорелейного зв’язку.

2. Все обладнання радіорелейної станції розміщується безпосередньо біля антени в контейнері, який захищений від атмосферних опадів. Використовується рідко, в основному в верхній частині діапазонів частот.

3. Апаратура складається з двох частин: радіочастотного блоку, що розміщений біля антени і решти обладнання, що розміщене в приміщенні. Ці частини з’єднуються на проміжних частотах звичайними коаксіальними кабелями. Їх довжина може становити до 300 м. Цей варіант широко використовується для всіх діапазонів частот.

Структурна схема РРЛ показана на наступному малюнку.

Антени встановлюються на верху телевізійних веж, або на власних вежах.

Вони повинні знаходитися в межах прямої видимості. Якщо ця відстань є великою то використовуються проміжні станції:

КС – кінцева станція;

ПРС – пасивна ретрансл. станція

Пасивні ретранслятори можуть за допомогою плоского дзеркала відбивати сигнали без підсилення.

Зв'язок може бути симплексним (одностороннім) і дуплексним (двохстороннім).

Симплексний використовують для передачі телевізійних сигналів між студією і передавачем.

Дуплексний зв'язок використовують для телефонного зв’язку. При цьому використовують одні і тіж антени, які працюють на прийом і передачу.

Структура радіосистем передачі інформації

Більшість РРЛ являються багатоканальними. При цьому використовується частотне, або часове розділення каналів. Основні принципи побудови РСП є спільними.

1, 7 – каналоутворююче і групове обладнання;

2, 6 – з’єднуюча лінія;

3, 5 – кінцеве обладнання стовбура;

4 – радіостовбур.

Каналоутворююче обладнання забезпечує формування групового сигналу на передаючому кінці і обернене перетворення групового сигналу в множину первинних сигналів на прийомному кінці.

Станції РСП як правило віддалені від вузлів зв’язку тому в їх склад входять провідні з’єднувальні лінії.

Призначенням радіостовбура являється передача модульованих радіосигналів на віддаль за допомогою радіохвиль.

Структурна схема стовбура двосторонньої радіосистеми передачі показана на наступному малюнку.

1 – кінцеве обладнання;

2 – передавальне обладнання;

3 – приймальне обладнання;

4 – передавач;

5 – приймач;

6 – фідерний тракт;

7 – антена;

8 – тракт поширення радіохвиль;

9 – завади (внутрішньосистемні і зовнішні).

Розказати як працює.

С=3∙10⁸ м/с → в відкритому просторі.

Від 2 на вхід радіостовбура приходить в ВЧ сигнал, модульований лінійним сигналом. В 4 потужність радіосигналу збільшується до номінального і частота перетворюється для переносу спектра в заданий діапазон частот. По 6 сигнали передаються в 7.В кінці радіостовбура 2 аналогічно.

Лекція №2 Принципи побудови радіорелейних ліній

Необхідно ввести аналіз обладнання РРЛ станцій по наступних характеристиках :

• об'єм інформації, що передається;

• частотний діапазон;

• енергетичні характеристики станції;

• надійність обладнання;

• властивості системи телеобслуговування;

• вимоги до електроживлення.

Цифрові РРЛ можна розділити на три основні групи; виходячи з швидкості передачі інформації: низькошвидкісні, середньошвидкісні і високошвидкісні.

В світі широко використовується два стандарти – Півнвчно-американський зі швидкістю передачі первинного потоку 1544 кбіт/с і стандарт Європейської конференції адміністрації пошти і зв'язку (Conference of Europen Postal and Telecomunication Operators) (CEPTO) зі швидкістю передачі первинного потоку 2048 кбіт/с (позначається Е1).

В Україні використовується лише стандарт СЕРТО. Вторинний потік утворюється асинхронним об'єднанням 4-х потоків 2048 кбіт/с.

Е2 → 2048 кбіт/с ∙ 4 = 8048 кбіт/с → Е2

Е3 → Е2 ∙ 4 = 8048 кбіт/с ∙ 4=34 368 кбіт/с

Е4 → Е3 ∙ 4 = 34 368 кбіт/с ∙ 4=139 264 кбіт/с

Для скорочення ці швидкісті передачі часто позначають як:

Е1 – 2 Мбіт/с

Е2 – 8 Мбіт/с

Е3 – 34 Мбіт/с

Е4 – 140 Мбіт/с

Низькошвидкісні РРС. До них відносяться всі вітчизняні РРС і переважна більшість зарубіжних РРС, що пропонуються в Україні.

Подібні РРС розраховані на трафік до 16Е1 (Е3) в сітках плезисинхронної цифрової ієрархії (Plesiochronik Digital Hierarchi) → (PDH).

Необхідно відмітити, що декілька років тому такі станції були середньошвидкісними. Стало тепер невигідно випускати станції для передачі потоку Е1.

Середньошвидкісні РРС. До них слід віднести лише обладнання для передачі сигналів STM-0, або Sub STM-1, зі швидкістю передачі в стовбурі 51,84 Мбіт/с, або 55,296 Мбіт/с. (STM) → (Synchronose Transport Modul level).

Це лінії «зв'язки», які дозволяють значно збільшити можливості побудови сіток SDH (Synchronose Digital Hierarchi). Відгалужувати від ВОЛС або РРЛ інформацію до сіток доступу користувача.

Нові РРС данного класу мають конструктивно типове рішення: прийомопередавач розміщений біля антени і з'єднується з нижнім обладнанням одним, або двома коаксіальними кабелями.

Високошвидкісні РРС. Ці РРС в даний час створюються практично на основі синхронної цифрової ієрархії (SDH) і мають швидкість передачі в одному стовбурі 155,52 Мбіт/с.

Раніше до високошвидкісних РРЛ відносили сітки PDH для передачі потоку Е3. Але можна вважати, що потреба в таких станціях для України вже вичерпана. Нові РРЛ будуються вже на базі SDH технології. Вони використовуються для побудови магістральних і зонових ліній, а також для резервування ВОЛС, в якості радіо вставок в ВОЛЗ на участках зі складним рельєфом, для спряження ВОЛЗ з локальними цифровими сітками.

Серед високошвидкісних РРС можна виділити дві групи, які відрізняються по призначенню, властивостях, конструкції і т. д.

1. Багатостовбурові РРЛ розраховані на передачу до 6 потоків STM-1 по паралельних радіостовбурах, з яких 1 або 2 резервні. Конфігурація обладнання «3+1», «7+1» і т. д. Довжина РРЛ – сотні кілометрів.

2. РРС призначені для відгалуження від магістральних ліній, необхідних для створення зонових сіток і локальних відомчих сіток. Для таких відгалужень використовуються діапазони 7, 8 рідше 11 ГГц. Для зв'язку у великих містах – 15, 18, 23 ГГц. По конфігурації – це двостовбурові РРЛ на швидкість STM-1. Один із стовбурів – резервний. Схема «1+1». Апаратура компактна, малогабаритна, з виносним радіомодулем, що встановлюється безпосередньо біля антени.