Рис. 1.2 Схема мультиплексування в SDH при формуванні STM-RR

Нижче показана схема переходу від модуля STM-RR до модуля STM-1, зображена на рис. 1.3 Ця схема переходу рекомендується для використання на інтерфейсах мережевих вузлів. Вона здійснює демультиплексування STM-RR до рівня TUG-2 чи С3 та наступне мультиплексування по схемі TUG-2>TUG-3 чи по схемі C3>VC-3>TU-3>TUG-3, а далі в обох випадках по стандартній схемі TUG-3>VC-4>AU-4>AUG>STM-1.

Рис. 1.3 Схема переходу від модуля STM-RR до модуля STM-1

1.2 Резервування в мережах SDH на рівні захисту тракту та з'єднань

Однією із основних переваг технології SDH є можливість такої організації мережі, при якій досягається не тільки висока надійність її функціонування, обумовлена використанням ВОК, а й можливість збереження або відновлення (за дуже короткий час, десятки мілісекунд) працездатності мережі навіть у випадку відмови одного з її елементів або середовища передачі - кабеля. Такі мережі та системи логічно назвати існуючими в нашій літературі по системному аналізу терміном самовідтворюваними.

В принципі існують різні методи забезпечення швидкого відновлення працездатності синхронних мереж, які можуть бути зведені до наступних схем:

– резервування ділянок мережі по схемам 1+1 та 1: 1 по рознесених трасах;

– організація самовідтворюваних кільцевих мереж, резервованих по схемах 1+1 та 1: 1;

– резервування термінального обладнання по схемах 1: 1 та N: 1;

– відновлення працездатності мережі шляхом обходу непрацездатного вузла;

– використання мереж оперативного перемикання.

Вказані методи можуть використовуватися як окремо, так і в комбінації. В першому випадку ділянки між двома вузлами мережі з'єднуються двома рознесеними трасами (стопроцентне резервування), сигнали по яких розповсюджуються одночасно. У вузлі прийому вони можуть оброблятися по двох схемах:

– резервування по схемі 1+1 - сигнали аналізуються та вибирається той, який має найкраще співвідношення параметрів;

– резервування по схемі 1: 1 - альтернативним маршрутам призначаються пріоритети - низький та високий, гілка з низьким пріоритетом знаходиться в режимі гарячого резерву, перемикання на неї відбувається по аварійному сигналу від системи управління.

В другому випадку, найбільш розповсюдженим в мережах SDH, використовується топологія типу "кільце", яке може бути організовано з допомогою двох волокон (топологія "подвійне кільце") або 4-ох волокон (2 подвійних кільця). Не дивлячись на більш високу вартість 4-волоконного варіанта, він став використовуватися останнім часом, так як забезпечує більш високу надійність. Захист маршруту в подвійному кільці, яка відповідає типу 1+1, може бути організована двома шляхами.

Перший шлях - захист використовується зазвичай на рівні трибних блоків TU-n, що передаються одночасно в одному напрямку, але різними кільцями. Якщо в момент прийому мультиплексором блока, що посилається іншими мультиплексорами, відбувається збій в одному з кілець, система управління, що здійснює постійний моніторинг кілець, автоматично вибирає такий же блок з іншого кільця. Цей захист носить розподілений по кільцю характер, а сам метод носить назву метода організації односпрямованого подвійного кільця.

Другий шлях - захист маршруту може бути організований так, що сигнал передається в двох протилежних напрямках (східному та західному), причому один напрямок використовується як основний, другий - як резервний. Такий метод у випадку збою використовує перемикання з основного кільця на резервне та називається методом організації двоспрямованого подвійного кільця. В такому випадку блоки TU-n початково мають доступ тільки до основного кільця. У випадку збою, відбувається замикання основного та резервного кілець на границях дефектної ділянки (рис.1.4 а), що утворює нове кільце. Це замикання відбувається зазвичай за рахунок вмикання петлі зворотнього зв'язку, замикаючий приймач та передавач агрегатного блока на відповідній стороні мультиплексора (східній чи західній). Сучасні схеми управління мультиплексорами зазвичай підтримують обидва методи захисту. Трикутники на рис. 1.4 позначають мультиплексори.

Рис. 1.4 Методи захисту подвійного кільця: а) - шляхом виключення пошкодженої ділянки; б) - шляхом організації обхідного шляху

В 3-му випадку відновлення працездатності здійснюється за рахунок резервування на рівні трибних інтерфейсів. Схема резервування в загальному випадку N: 1, що допускає різну ступінь резервування: від 1: 1 (100%) до меншого ступеня, наприклад, 4: 1 (25%), коли на 4 основних трибних інтерфейсних карт використовується одна резервна, яка автоматично вибирається системою крос-комутації при відмові однієї з основних. Цей метод широко поширений в апаратурі SDH для резервування трибних карт 2 Мбіт/с (4: 1 або 3: 1 для STM-1 чи 16: 1, 12: 1, 8: 1 для STM-4), а також резервування найбільш важливих змінних блоків, наприклад, блоків крос-комутації та систем управління й резервного живлення, час перемикання яких на запасні не перевищує 10 мс.

В 4-му випадку резервування як таке не використовується, а працездатність системи в цілому (на рівні агрегатних блоків) відновлюється за рахунок виключення пошкодженого вузла зі схеми функціонування. Так, системи управління SDH-мультиплексорів зазвичай дають можливість організувати обхідний шлях, що дозволяє пропускати потік агрегатних блоків повз мультиплексор в разі його відмови (рис.1.4 б).

В п'ятому випадку, характерному для мереж загального вигляду чи коміркових мереж, у вузлах мережі встановлюються крос-комутатори систем оперативного перемикання, які здійснюють у випадку відмови, викликаного чи розривом з'єднувального кабеля, чи відмовою вузла послідовного лінійного ланцюга, реконфігурація прилеглих ділянок мережі та відповідну крос-комутацію потоків. Процедура такої реконфігурації може бути централізованою чи розподіленою. В першому випадку вона здійснюється мережевим центром управління, що може бути реалізовано досить просто, в другому - спільне рішення про реконфігурацію повинно вироблятися групою прилеглих систем оперативного перемикання. Можуть застосовуватися і комбіновані методи.

Використання систем оперативного перемикання по принципу організації захисту нагадує схему резервування 1: 1 метода резервування по рознесених трасах. Різниця, однак, полягає в тому, що в останньому випадку фізичний чи віртуальний канал вже існує, тоді як в першому, він формується в момент оперативного перемикання.

1.3 Вибір обладнання для організації радіорелейного зв'язку

При проектуванні РРЛ визначається топологія та конфігурація лінії, кількість і протяжність інтервалів, схема розподілу каналів і стволів на всіх кінцевих, проміжних та вузлових станціях. Все це, а також такі системні характеристики, як вимоги щодо якості зв'язку, надійності, стійкості та ін., безпосередньо пов'язані з вибором апаратури. При виборі апаратури радіорелейного зв'язку керуються такими критеріями:

– відповідністю апаратури умовам експлуатації за температурними обмеженнями, стійкістю до дії гідрометеорів (дощ, сніг, іній, роса), за вітровими навантаженнями, габаритно-ваговими характеристиками, можливим віддаленням антени від апаратного приміщення;

– надійністю, забезпеченням гарантійного та післягарантійного ремонту, ремонтоспроможністю в умовах експлуатації;

– відповідністю апаратури вимогам до системи телеобслуговування: можливість управління всією лінією з одного пункту, дистанційний контроль стану апаратури, якісних характеристик передачі інформації в реальному режимі часу, пошук несправності, наявність службових і сервісних каналів;

– наявністю вільного частотного ресурсу для РРЛ у заданому регіоні.

Вибираючи апаратуру, необхідно враховувати також реальну ситуацію з приводу електромагнітної сумісності радіозасобів, що працюють поблизу конкретної траси РРЛ. Більш зайнятими є "нижні" діапазони - 2, 4, 6, 8 ГГц і меншою мірою діапазони 11, 13, 15 ГГц. Тому перед ухваленням остаточного рішення про вибір апаратури необхідно провести оцінку ЕМС, яка виконується виключно спеціалізованою організацією.

Подальший аналіз і вибір апаратури відповідно до названих вище критеріїв доцільно здійснювати на основі таких основних характеристик, які в сукупності досить повно відображають можливості обладнання:

– обсяг і вид передаваної інформації;

– частотний діапазон і можливість ефективного використання всієї відведеної смуги частот;

– енергетичні характеристики станції;

– надійність обладнання;

– властивості системи телеобслуговування.

Додаткові сервісні функції:

– вимоги до системи електроживлення.

Такі початкові характеристики багато в чому визначають вибір обладнання в процесі проектування. Системи, які ще розробляються, призначені, як правило, для передачі інформації тільки в цифровому вигляді. РРС для передачі телевізійних сигналів мають свою специфіку. Виходячи зі швидкості передачі інформації, цифрові РРЛ можна поділити на дві основні групи: низькошвидкісні та високошвидкісні.

Низькошвидкісні РРС. Подібні РРС розраховані на трафік до 16Е1 (або Е3).

Високошвидкісні РРС. Ці РРС на сьогодні створюються практично тільки на основі SDH-технології та мають швидкість передачі в одному стовбурі 155,52 Мбіт/с (STM-1). Є розробки РРЛ із швидкістю передачі 622,08 Мбіт/с в одному стовбурі.

Раніше до високошвидкісних відносили РРС для передачі потоків Е4 (тобто 139,264 Мбіт/с) в мережі PDH, але потребу в них можна вважати вичерпаною, і нові РРЛ будуються вже на базі SDH-технології, тобто зі швидкістю передачі 155,52 Мбіт/с, хоча й забезпечують можливість передачі 140 Мбіт/с.

Високошвидкісні РРЛ застосовуються для побудови магістральних і зонових ліній, а також для резервування ВОЛЗ, як радіовставки у ВОЛЗ на ділянках зі складним рельєфом, для сполучення ВОЛЗ (STM-4 або STM-16) з супутніми локальними цифровими мережами тощо.

Серед високошвидкісних РРС можна виділити дві групи, відмінні за призначенням, властивостями, конфігурацією, конструкцією тощо.

По-перше, це багатостовбурні РРС, які розраховані на передачу до 6-7 потоків STM-1 по паралельних радіостовбурах, з яких 1 або 2 - резервні (конфігурація обладнання "3 + 1", "7 + 1" або 2 Ч (3 + 1)). Протяжність РРЛ, як правило, велика - сотні кілометрів і більше.

По-друге, РРС призначені для відгалужень від магістральних ліній, необхідних при створенні зонових мереж і дрібних локальних відомчих мереж, а також для передачі потоків STM-1 (155 Мбіт/с) в умовах великих міст. Для цих відгалужень, як правило, використовуються діапазони 7, 8, рідше 11 ГГц, а для зв'язку у великих містах - діапазони 15, 18, 23 ГГц.

За конфігурацією це зазвичай двостовбурні РРЛ на швидкість STM-1, один із стовбурів - резервний за схемою "1+1". Апаратура - компактна, малогабаритна; приймач-передавач (блок ODU - Outdoor Unit) розташований біля антени в пиловологозахищеному контейнері і з'єднується з "нижнім" обладнанням (блок IDU - Indoor Unit) одним або двома коаксіальними кабелями довжиною до 100-300 м.

До цієї групи високошвидкісних РРС, де використовується технологія SDH, можна віднести РРС зі швидкістю передачі інформації 51,84 Мбіт/с (SТМ-0), які іноді називають середньошвидкісними. Вони спрощують реалізацію відгалужень від синхронних ліній передачі, дозволяють значно збільшити можливості побудови мереж SDH різної конфігурації, відгалужувати від ВОЛЗ або РРЛ інформацію до мереж доступу користувача, підключати до мереж SDH до 21 потоку Е1, а також потоків Е3.

Більшість існуючих зразків РРС в основному розраховані на організацію одноінтервальних РРЛ, зокрема за системою телеобслуговування та ін.

Як наслідок, надалі доцільно проаналізувати радіорелейне обладнання сімейства ф. ALCOMA (Чехія), що усуває зазначене обмеження.

ALCOMA - це компактна, проста в розгортанні радіорелейна система, яка призначена для побудови магістральних ліній зв'язку та побудови мереж LAN, MAN, WAN та організації дуплексних цифрових систем передачі інформації.

За областю застосування обладнання відноситься до класу апаратури, призначеної для використання на місцевих та внутрішньо-зонових первинних мережах, а також для організації технологічних ліній передачі.

За швидкістю переданої інформації обладнання дозволяє створювати низькошвидкісні (не більше 10 Мбіт/с в одному радіостовбурі), середньошвидкісні (більше 10 Мбіт/с, але менше 100 Мбіт/с в одному радіостовбурі) та високошвидкісні (більше 100 Мбіт/с) системи зв'язку.

Обладнання забезпечує передачу інформації в первинних, вторинних і третинних трактах плезіохронної цифрової ієрархії (PDH). Крім цього обладнання може застосовуватися при створенні мереж передачі даних, що використовують технологію Ethernet (стандарти 10BASE-T і 100BASE-TX).

Радіорелейне обладнання ф. ALCOMA має такі відмінні характеристики:

– можливість побудови ліній як малої, так і великої протяжності, при цьому кількість прольотів - практично не обмежена;

– можливість роботи обладнання в режимах 1+0 і 1+1;

– розвинена система контролю та діагностики, що має можливість, як автономної світлодіодної індикації стану обладнання, так і широкі можливості управління через оригінальне програмне забезпечення, що входить в комплект поставки;

– установка номіналів частот приймача та передавача здійснюється синтезатором у всьому діапазоні частот;

– можливість включення технологічних петель в НВЧ-тракті, у внутрішніх ланцюгах модему та у вхідних ланцюгах абонентських закінчень;

– використання кодів виявлення та виправлення помилок (надлишкове кодування);

– використання антен з високим захисним відношенням;

– низька споживана потужність.

Обладнання ALCOMA може застосовуватися для вирішення наступних завдань:

створення з'єднувальних ліній при організації корпоративних мереж передачі даних (рис. 1.5);

створення з'єднувальних ліній між АТС і центрами комутації телефонної мережі загального користування. Реалізація середньошвидкісних транспортних мереж (рис. 1.6);

організація резервних з'єднань для волоконно-оптичних та/або кабельних ліній зв'язку (рис. 1.7);

створення з'єднувальних ліній між елементами цифрових стільникових систем рухомого радіозв'язку, включаючи центри комутації, контролери базових станцій і приймально-передавальні базові станції (рис.1.8).

Обладнання ALCOMA складається з наступних основних частин.

1. Внутрішній блок (модем) з необхідними абонентськими інтерфейсами. Модем забезпечує мультиплексування та демультиплексування інформаційних потоків, модуляцію та демодуляцію сигналів на проміжних частотах вироблення вторинних напруг живлення та діагностику обладнання всієї радіорелейної мережі.

Рис. 1.5 Застосування обладнання ALCOMA при створенні корпоративних мереж передачі даних

Рис. 1.6. Застосування обладнання ALCOMA на телефонних мережах загального користування

2. Зовнішній блок, здійснює перенесення сигналів проміжної частоти трактів прийому та передачі на робочі номінали частот в необхідному діапазоні, а також взаємодію з внутрішнім блоком в системі контроля та діагностики.

3. Антенний блок, який включає в себе власне антену, вузол кріплення зовнішнього блоку та опорно-поворотний пристрій.

Рис. 1.7 Застосування обладнання ALCOMA при створенні резервних з'єднань

Рис. 1.8 Застосування обладнання ALCOMA при організації мобільної мережі зв'язку

Внутрішній блок (модем) конструктивно виконаний у вигляді 19" шасі висотою 3U, в якому розміщені крос-плата із загальною шиною та функціональні вузли та модулі. Крос-плата містить дев'ять 64-х контактних роз'ємів. На першу позицію завжди встановлюється джерело живлення. Інші позиції є електрично еквівалентними. Функціональні вузли та модулі можна розділити на дві частини. Перша частина - незмінна, яка присутня в усіх конфігураціях і не залежить від типу й швидкості переданої інформації. Друга частина - варійована, склад її визначається типом і швидкістю переданої інформації.

Перша частина внутрішнього блоку складається з таких елементів.

1. Джерело живлення, виробляє вторинні напруги живлення (+5В, ±15В), що необхідні для роботи обладнання внутрішнього блоку, а також напругу живлення зовнішнього блоку +24/28В. Джерело живлення має два варіанти виконання: для мережі змінного струму 220 В і для мережі постійного струму 36ч72 В.

2. Модуль грозозахисту, містить роз'єм для підключення кабелю зниження та служить для введення напруги живлення зовнішнього блоку (+24/28 В), а також забезпечує захист обладнання від перенапруг, викликаних грозовими розрядами, виходом з ладу джерел живлення.

3. Плата службового зв'язку (службового каналу), формує дуплексний цифровий канал передачі мовного сигналу з смугою частот 200ч3400 Гц. До плати підключається мікротелефонна трубка.

4. Плата контролю та діагностики, здійснює збір та обробку контрольних сигналів обладнання радіорелейної лінії (як на місцевій, так і на віддаленій стороні). За допомогою цієї плати здійснюється видача керуючих сигналів по командам програми контролю та діагностики.

5. Плата RS-232, реалізує електричний інтерфейс стику RS-232 для підключення до обладнання персонального комп'ютера з програмою контролю та діагностики.

6. Плата RS-232 з функцією управління по протоколу TCP/IP, виконує функції попередньої плати, а також надає можливість організації контролю та діагностики обладнання через мережу Ethernet.

Друга частина внутрішнього блоку містить:

1. Модулятор 4FSK, формує проміжні частоти тракту передачі та системи контролю й управління. В тракті передачі модуляція проводиться методом чотирьох рівневої частотної маніпуляції частоти 575 МГц. В якості інформаційного сигналу використовується цифровий потік зі швидкістю 8960 кбіт/с, формований мульдекс 1Е2+5х64 кбіт/с.

2. Демодулятор 4FSK, перетворює модульований методом чотирьох рівневої частотної маніпуляції сигнал проміжної частоти 70 МГц в інформаційний потік зі швидкістю 8960 кбіт/с, який надходить для подальшої обробки в мульдекс 1Е2+5х64 кбіт/с.

3. Модулятор QPSK, формує проміжні частоти тракту передачі та системи контролю й управління. В тракті передачі модуляція проводиться методом квадратурної фазової маніпуляції частоти 575 МГц. В якості інформаційного сигналу використовується цифровий потік зі швидкістю 37120 кбіт/с, формований мульдекс 1Е3+1Е1+5х64 кбіт/с.

4. Демодулятор QPSK, перетворює модульований методом квадратурної фазової маніпуляції сигнал проміжної частоти 70 МГц в інформаційний потік зі швидкістю 37120 кбіт/с, який надходить для подальшої обробки в мульдекс 1Е3+1Е1+5х64 кбіт/с.

5. Плати абонентських інтерфейсів (1Е2, 4Е1, 1Е3+1Е1, 10BASE-T, 100BASE-TX+1Е1) забезпечують фізичне підключення до каналоутворюючого обладнання користувача та містять ланцюги первинного захисту від підвищеної напруги та перемички для установки типу входу/виходу.

6. Мульдекс 1Е2+5х64 кбіт/с, по тракту передачі, об'єднує потік Е2 (8448 кбіт/с) і п'ять потоків даних по 64 кбіт/с у вихідний потік 8960 кбіт/с в коді NRZ, а по тракту прийому, виробляє поділ вхідного потоку 8960 кбіт/с на потік Е2 та 5 потоків даних по 64 кбіт/с.

7. Мульдекс 1Е3+1Е1+5х64 кбіт/с, по тракту передачі, об'єднує потік Е3 (34368 кбіт/с), потік Е1 (2048 кбіт/с) та п'ять потоків даних, по 64 кбіт/с кожен, у вихідний потік 37120 кбіт/с в коді NRZ. А по тракту прийому, виробляє поділ вхідного потоку 37120 кбіт/с на потоки Е3, Е1 та п'ять потоків даних по 64 кбіт/с.

8. Мульдекс 4Е1, по тракту передачі, об'єднує чотири потоки Е1 в загальний потік Е2 в коді NRZ, а по тракту прийому, виробляє поділ потоку Е2 на чотири потоки Е1.

9. Мульдекс 10BASE-T/100BASE-TX+1Е1, по тракту передачі, об'єднує один потік Е1 з даними Ethernet 10BASE-T/100BASE-TX в загальний потік Е2 в коді NRZ, а по тракту прийому, виконує розподіл потоку Е2 на один потік Е1 і дані 10BASE-T/100BASE-TX. Мульдекс підтримує функцію моста (hub).

10. Мульдекс 10BASE-T/100BASE-TX+1Е1+5х64 кбіт/с, по тракту передачі, об'єднує один потік Е1, дані Ethernet 10BASE-T/100BASE-TХ і 5 потоків даних, по 64 кбіт/с кожен, до загального потоку 37120 кбіт/с в коді NRZ. По тракту прийому, виконує розподіл потоку 37120 кбіт/с на потік Е1, 5 потоків даних по 64 кбіт/с і дані 10BASE-T/100BASE-TХ. Мульдекс підтримує функцію 2-портового інтелектуального моста (hub).

11. Плата службового асинхронного каналу дозволяє організувати додатковий асинхронний канал зі швидкістю передачі інформації від 1,2 до 38,4 кбіт/с по стику RS-232/RS-422.

12. Плата розширення каналу керування використовується для організації наскрізного каналу керування та діагностики багатопрольотної лінії зв'язку. На платі реалізований електричний інтерфейс стику RS-422/RS-485.

Зовнішній блок конструктивно виконаний у вигляді циліндричного корпусу, забезпечуючи захист від атмосферної взаємодії, що входять в склад блоку вузлів та включають в себе наступні частини.

1. Модуль преселектора та грозозахисту, містить роз'єм для підключення кабеля зниження та виконує функції поділу/складання сигналів ПЧ (70 та 575 МГц), сигналів телеметрії та управління, виділення напруги живлення (+24/28 В), а також забезпечує захист обладнання від перенапруг, що викликаються грозовими розрядами, виходом з ладу джерел живлення.

2. Вторинне джерело живлення виробляє необхідні для роботи зовнішнього блоку номінали напруг +5, +6, +9 і +12 В.

3. Модуль управління та контролю, виробляє сигнали управління, що надходять із внутрішнього блоку, виробляє керуючі команди, проводить збір контрольної інформації від вузлів зовнішнього блоку, її кодування і видачу у внутрішній блок.

4. Блок ПЧ, в тракті передачі, здійснює основну фільтрацію та підтримку постійного рівня сигналу частотою 575 МГц для видачі його в блок НВЧ. У тракті прийому, блок виробляє перенос сигналу першої ПЧ (841 МГц), що надходить з блоку НВЧ, на частоту 70 МГц, фільтрацію та видачу його у внутрішній блок. Крім цього, в блоці ПЧ формується частота з номіналом дуплексного розносу, використовувана для організації вимірювальної петлі в НВЧ тракті.

5. Блок НВЧ, в тракті передачі здійснює перенесення сигналу частоти 575 МГц в діапазон робочих частот та підсилення цього сигналу до номінального вихідного рівня. У тракті прийому блок забезпечує підсилення вхідного сигналу та перенесення його з діапазону робочих частот на частоту першої ПЧ - 841 МГц. В якості опорного сигналу для перенесення, як в тракті передачі, так і в тракті прийому, використовується один і той же сигнал від НВЧ синтезатора, розташованого в блоці НВЧ.

Антенний блок з антеною діаметром 650 мм представлений на рис. 1.9.

Рис. 1.9 Антенний блок обладнання ALCOMA

З'єднання зовнішнього і внутрішнього блоків здійснюється радіочастотним кабелем з хвильовим опором 50 Ом. Тип кабелю визначається виходячи з необхідної довжини з'єднання та допустимих втрат. Критерії вибору кабелю наступні:

– сумарне загасання на частоті 575 МГц не повинно перевищувати 17 дБ;

– опір внутрішнього провідника кабелю по постійному струму не повинно перевищувати 10 Ом/км.

По радіочастотному кабелю передаються такі сигнали:

– сигнал проміжної частоти передачі 575 МГц;

– сигнал проміжної частоти прийому 70 МГц;

– напруга живлення зовнішнього блоку +24/28 В;

– сигнали контролю зовнішнього блоку на частоті 10,52 МГц;

– сигнали управління зовнішнім блоком на частоті 10,7 МГц.

Антена виконана за схемою Кассегрена, вхід антени хвилевідний, з круглим фланцем.

Вузол кріплення зовнішнього блоку являє собою пластину з двома центральними отворами для кріплення зовнішнього блоку. До пластини кріпиться фланець опромінювача. Пластина встановлена на L-рамі опорно-поворотного пристрою, яка з'єднана болтами для кріплення з піддзеркальником антени.

Опорно-поворотний пристрій забезпечує установку антенного блоку на трубу діаметром 90ч120 мм і плавне регулювання положення антенного блоку по азимуту (в межах ±8°) та куту місця (в межах ±10°). На опорно-поворотному пристрої є болт заземлення.

Зовнішній блок (рис. 1.10) кріпиться безпосередньо до антенного блоку. Для кріплення є дві шпильки з центральною гайкою. Приєднання до випромінювача антени здійснюється через круглий хвилевідний фланець. Роз'єм N-типу (розетка) призначений для підключення кабелю зниження. На роз'єм BNC (розетка) виведений сигнал АРУ, використовуваний при юстуванні антен радіолінії. На блоці є болт заземлення.

Варіант виконання внутрішнього блоку не залежить від діапазону і номіналу робочої частоти та визначається лише типом абонентського інтерфейсу й швидкістю переданої інформації.

Варіант виконання зовнішнього блоку не залежить від швидкості переданої інформації й визначається лише діапазоном робочих частот.

Обладнання підтримує наступні режими роботи:

– 1+0, до складу РРС входить один внутрішній блок та один зовнішній;

– 1+1, до складу РРС входить два внутрішніх блоки, два зовнішніх блоки та пристрій автовибору.

Радіорелейне обладнання може підтримувати зіркоподібну, деревоподібну та кільцеву структуру мереж передачі.

Основні технічні параметри радіотехнічного обладнання ALCOMA наведено в табл. 1.1 Основні технічні характеристики антен представлені в табл. 1.2.

Рис. 1.10 Зовнішній блок обладнання ALCOMA

В радіорелейних системах дуже широко поширений метод підвищення пропускної здатності за рахунок використання поляризаційної розв'язки на одному частотному каналі (Co-channel Dual Polar system - CCDP). Ефективність даного методу в основному визначається коефіцієнтом крос-поляризаційної розв'язки (XPD) та ефективністю системи придушення крос-поляризаційної завади (XPIC).

Таблиця 1.1

Основні параметри обладнання ALCOMA

Таблиця 1.2

Основні параметри антен ALCOMA

Крос-поляризаційна завада виникає в каналі внаслідок подачі на одній частоті двох рівних за потужністю сигналів, що промодульовані різним чином. Внаслідок множинних відбивань по трасі розповсюдження сигналів виникає зростання крос-поляризаційної перешкоди. По суті, крос-поляризаційна компонента є завадою для прийому корисних сигналів і повинна ретельно контролюватися. Проблема мінімізації крос-поляризаційних перешкод вирішується за допомогою введення до складу апаратури спеціальної системи придушення крос-поляризаційної завади (XPIC).

Застосування компенсатора XPIC (рис. 1.11) дозволяє використовувати одну й ту ж частоту для піднесучих в обох поляризаціях, що подвоює пропускну спроможність лінії зв'язку.

Рис. 1.11 Підвищення пропускної здатності за рахунок поляризаційного ущільнення XPIC

1.4 Вимоги та рекомендації щодо вибору траси радіорелейної лінії

При виборі траси РРЛ повинна бути передбачена "зигзагоподібність", що виключає завади від станцій, які розташовані через три прольоти. При неможливості виконання цієї вимоги для виключення взаємних завад на прямих ділянках необхідно застосовувати чергування планів частот.

Максимальна відстань між РРС визначається задачами організації зв'язку, а також розрахунком в залежності від типу апаратури, рельєфу місцевості та допустимої висоти підвісу антен.

По можливості слід поєднувати станції проектованої РРЛ з існуючими станціями та вузлами зв'язку.

При виборі траси РРЛ повинна бути забезпечена електромагнітна сумісність проектованої РРЛ з існуючими та проектованими супутниковими та наземними радіозасобами.

Вибирати площадки РРС необхідно так, щоб щільність потоку потужності, що створюється РРС на території населених пунктів, не перевищувала гранично-допустимих значень для населення, що визначена санітарними нормами.

Площадки РРС необхідно розміщувати на домінуючих висотах при максимальному наближенні до населених пунктів, автомобільних трас і залізниць, з урахуванням наявності під'їзних колій та лінії електропередачі, а також загальний рельєф місцевості та ін.

В цілому, це досить тривалий та неоднозначний процес, тому що необхідно проводити вибір з множини можливих варіантів проектування траси РРЛ. Крім того, вдалий вибір місць розташування станцій для одного прольоту може бути неприйнятним для сусідніх прольотів.

Під час розрахунку цифрових РРЛ необхідно будувати профілі кожного прольоту при нульовій атмосферній рефракції, нормальній рефракції для даного кліматичного району та субрефракції.

При виборі траси РРЛ повинні бути передбачені заходи цивільної оборони по вимогах відповідних нормативних документів. Після попереднього вибору направлення траси повинні бути побудовані поздовжні профілі прольотів (вертикальні розрізи місцевості по лінії, що з'єднує центри опор двох сусідніх РРС).

Відповідно до норм технологічного проектування споживачі електроенергії на радіорелейних станціях відносяться до 2-ох основних категорій: 1а і 1б. До категорії 1а відноситься вся радіорелейна апаратура та апаратура ущільнення. Цей вид споживачів електроенергії не допускає перерв у електроживленні, короткочасних стрибків і коливань напруги більш ніж на ± (2ч3%). До категорії 1б відноситься другорядне технологічне обладнання, електродвигуни вентиляторів, аварійне освітлення та ін. Такі споживачі електроенергії, як освітлювальна мережа приміщень, електроопалення відноситься до категорії 3.

На майданчиках вузлових і кінцевих РРС звичайно розміщають наступні будівлі та споруди: технічний будинок, антенну опору, дизельну (можна також розміщати в технічному будинку), трансформаторну підстанцію, інші споруди.

1.5 Особливості застосування програми "Radio Mobile"

"Radio Mobile" являє собою програму комп'ютерного моделювання, яка використовується для розрахунку зон охоплення базової станції, ретранслятора або інших радіомереж для розповсюдження радіохвиль в діапазоні частот від 20 МГц до 20 ГГц. Програма створена на основі моделі розповсюдження радіохвиль ITS (Лонглі-Райса). Вона надає можливість створювати карти конкретних районів, використовуючи введені в пам'ять дані SRTM від служби радіолокаційного картографування місцевості з космічних кораблів багаторазового використання, з подальшим додаванням рельєфу місцевості та доріг. Потім в підібраних місцях можна встановити станції. Всі радіоканали між станціями можна проаналізувати з точки зору профілю траси і параметрів сигналу. При необхідності для кожної окремої станції можна визначити зону охоплення. Можна також визначити Best Sites (найкраще місцерозташування), щоб забезпечити зони охоплення для декількох певних станцій.

Програма використовує наступні параметри для створення карт з відображення зон впевненого прийому:

– місцезнаходження передавача;

– вихідна потужність передавача;

– частота;

– тип антени;

– діаграма спрямованості антени;

– коефіцієнт підсилення антени;

– загасання в лінії, включаючи фільтри та багатоканальні розгалужувачі;

– дані про місцевість та висоти.

"Radio Mobile" використовує дані висот місцевості з баз даних SRTM або DTED, які вільно доступні в Інтернеті. Є також й інші формати даних по висотах, але частіше за все використовуються вище вказані бази даних.

Програма створює кольорову схему зони охоплення однієї або кількох базових станцій з показом прогнозованих рівнів прийнятих сигналів.

Контур зони охоплення може відображатися з використанням критеріїв "пройшов чи не пройшов" (вище або нижче рівня сигналу, визначеного користувачем). Зона охоплення може також відображатися з використанням багатоколірного стилю оформлення з показом рівнів сигналів в різному кольорі.

Програма може об'єднувати карту та зображення зони охоплення з дорожньою або будь-якою іншою географічною картою. Створена схема може використовуватися для швидкого визначення можливості комунікацій з конкретного місця розташування.

1.6. Загальна постановка задачі

Кінцевою метою дипломної роботи є розробка резервної РРЛ SDH на базі обладнання ALCOMA за допомогою відкритого програмного забезпечення "Radio Mobile". Проектована РРЛ має кінцеві радіорелейні станції (КРС), які розташовані в пунктах:

1. м. Полтава, Першотравневий просп., 26а;

2. Полтавська обл., м. Гребінка, вул. Миру, 42.

Для досягнення цієї мети використовувались наступні вихідні дані:

– схема лінії: "схід/захід";

– конфігурація 1+0;

– швидкість передачі: 2хSTM-1;

– технологія XPIC;

– BER = 10^-6;

– діапазон робочих частот: 11-13 ГГц;

– висота підвісу антен: до 60 м.

При цьому, основною задачею дипломної роботи є:

– визначення параметрів радіорелейної лінії в умовах впливу гідрометеорів;

– конфігурація КРС і ретрансляторів (ПРС);

– обґрунтування специфікації обладнання;

– побудова системи управління РРЛ.

Таким чином, використання обладнання SDH ф. ALCOMA для організації РРЛ дозволить виконати резервування мережі SDH на рівні 2хSTM-1. Для підвищення пропускної здатності РРЛ можливо використовувати додаткове обладнання для інших частотних діапазонів та варіантів поляризаційного ущільнення того ж виробника.

Висновок

Синхронна цифрова ієрархія дає змогу організувати універсальну транспортну систему, яка охоплює всі ділянки мережі й виконує функції передавання інформації, контролю та керування. Застосування SDH дозволяє створювати надійні транспортні мережі та гнучко формувати цифрові канали в широкому діапазоні швидкостей. Мережі SDH складають фундамент первинних мереж операторів зв'язку.

Для організації радіорелейного зв'язку існує досить велика кількість обладнання різних виробників, але однією із зарекомендованих фірм є обладнання Чеської республіки ALCOMA. ALCOMA - це компактна та проста в розгортанні РРС, яка призначена як для організації каналів останньої милі, так і для організації магістральних ліній зв'язку. Використання обладнання РРС ALCOMA при побудові первинної мережі зв'язку дозволяє вирішити одне з найважливіших питань - підвищення надійності мережі. Надійність роботи мережі зв'язку побудованої на РРЛ з використанням обладнання РРС ALCOMA, забезпечуються як технічними характеристиками обладнання так і способом побудови мережі. Технічні можливості РРС ALCOMA дозволяють здійснювати резервування обладнання РРС, проводити централізований моніторинг стану всіх РРС в лінії з видачею аварійної сигналізації на диспетчерський пункт. Модульність побудови РРС дозволяє в короткий термін здійснювати розгортання РРЛ, швидко відновлювати обладнання, що відмовило, оперативно, при необхідності, змінювати конфігурацію РРС.

Для побудови траси радіорелейної лінії та розташування на ній радіорелейних станцій з дотримання всіх вимог, найкращим рішенням є застосування програмного середовища "Radio Mobile".

Розділ 2. Розрахунок основних параметрів радіорелейної лінії

2.1 Розташування кінцевих та проміжних станцій

Основне завдання, яке доводиться вирішувати при моделюванні РРЛ зв'язку, є такий вибір місць установки радіорелейних станцій, при якому забезпечується високий і стабільний рівень високочастотних сигналів на входах приймачів всіх станцій. При цьому надійність і якість зв'язку змодельованої РРЛ цілком повинні задовольняти заданим нормам на її якісні показники.

Першим етапом процесу проектування є вибір оптимальної траси, кількості та місця розташування проміжних станцій на карті. Слід відзначити, що трасою називається розташування РРЛ зв'язку на місцевості, або на карті. Вибір траси - визначення місця розташування вузлових і проміжних станцій, а отже, визначення числа інтервалів лінії та їх протяжності при заданих кінцевих пунктах РРЛ.

Всі станції РРЛ залежно від їх місць розташування, призначення і комплектації підрозділяються на:

– проміжні (ПРС);

– кінцеві (КРС);

– вузлові (ВРС).

Проміжні радіорелейні станції призначаються для прийому від попередньої станції модульованих НВЧ сигналів, підсилення їх і передачі на подальшу станцію. Ці станції оснащені автоматизованою апаратурою і є в основному не обслуговуючими. Управління і спостереження за роботою апаратури не обслуговуючих ПРС проводяться з КРС, або ВРС автоматично, чи дистанційно за допомогою спеціальної системи телеобслуговування.

Кінцеві радіорелейні станції розташовані на кінцях магістральної лінії або на кінцях ліній, відгалужених від магістральної. На КРС проводяться введення і виділення повідомлень, переданих по РРЛ. На КРС завжди є обслуговуючий технічний персонал, що забезпечує справність апаратури не тільки даної КРС, але і підлеглих їй декількох ПРС на ділянці резервування.

Вузлові радіорелейні станції, так само як і КРС, мають обслуговуючий технічний персонал. Встановлюються ВРС в тих пунктах траси РРЛ, де потрібно проводити виділення і введення телефонних повідомлень, виділення або заміну програм телебачення. Виділені телефонні, телевізійні або інші повідомлення далі подаються до відповідних споживачів.

Проектована РРЛ має кінцеві радіорелейні станції (КРС), які розташовані в пунктах:

1. КРС-1 - м. Полтава, Першотравневий просп., 26а з координатами (49°34'33'' пн. ш., 34°35'01'' сх. д.);

2. КРС-2 - Полтавська обл., м. Гребінка, вул. Миру, 42 з координатами (50°07'07'' пн. ш., 32°25'54'' сх. д.).

Між кінцевими станціями РРЛ пряма відстань складає - 164 км.

Радіорелейне обладнання ф. ALCOMA на частоті 13 ГГц, дозволяє організувати зв'язок на відстані до 35 км. Тому, застосовуючи програму "Radio Mobile" визначено кількість і місця розташування ПРС (рис. 2.1). Загалом, поверхня землі, де проходить РРЛ лежить в межах 84ч152 м над рівнем моря. Структура РРЛ наведена на рис. А.1 (ДОДАТОК А).

Рис. 2.1 Розташування станцій РРЛ на трасі

При проектуванні РРЛ в програмному середовищі "Radio Mobile" визначалось кілька варіантів траси. Однак, найбільш оптимальне розташування ПРС, що задовольняє вимогам п.1.6., є наступні географічні координати:

1. ПРС-1 - Полтавська обл., Решетилівський р-н, с. Піщане з координатами (49°44'47'' пн. ш., 33°41'30'' сх. д.);

2. ПРС-2 - Полтавська обл., Великобагачанський р-н, с. Довгалівка з координатами (49°43'12'' пн. ш., 34°10'22'' сх. д.);

3. ПРС-3 - Полтавська обл., Хорольський р-н, с. Новачиха з координатами (49°56'01'' пн. ш., 33°20'38'' сх. д.);

4. ПРС-4 - Полтавська обл., Лубенський р-н, с. Михнівці з координатами (49°54'54'' пн. ш., 32°50'15'' сх. д.).

Таким чином, схема організації радіорелейного зв'язку наведена на рис. А.2 (ДОДАТОК А).