Дипломный проект - Цифровая радиорелейная линия связи

Подождите немного. Документ загружается.

(факультет)

Кафедра

Специальность

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Тема Радиорелейная линия связи

Пояснительная записка

Разработал

(подпись, дата) (инициалы, фамилия)

Зав. кафедрой

(подпись, дата) (инициалы, фамилия)

Руководитель

(подпись, дата) (инициалы, фамилия)

Консультанты:

(подпись, дата)

(инициалы, фамилия)

(подпись, дата)

(инициалы, фамилия)

(подпись, дата) (инициалы, фамилия)

Нормоконтроль провел

(подпись, дата) (инициалы, фамилия)

Городок

2011

(факультет)

Кафедра

Специальность

Студент группы

(индекс группы)

(фамилия, имя, отчество)

ЗАДАНИЕ

на выпускную квалификационную работу

1 Тема дипломного проекта (работы) Радиорелейная линия связи

утверждена распоряжением по факультету № от 2010 г.

2 Технические условия: тип РРЛС – цифровая иерархии SDH; трасса – от

пункта А (58

03' c.ш., 82

50' в.д.) до пункта И (56

30' c.ш., 85

00' в.д.); коли-

чество пролетов – не более 8; высота башен – не более 120 м; максимальная

длительность пролета – не более 50 км; оборудование должно быть сертифи-

цировано для применения в РФ.

3 Содержание (разделы, графические работы, расчеты и проч.)

Обзор радиорелейных линий связи (принципы построения, цифровые тех-

нологии, используемые частоты). Методика проектирования радиорелейных

линий связи (показатели качества и готовности, методика расчета показате-

лей качества). Особенности проектирования радиорелейных линий связи в

современных условиях. Использование программных комплексов для анали-

за трасс и оценки качественных показателей линии связи. Обоснование вы-

бора аппаратуры для линии связи. Расчет показателей качества радиорелей-

ной линии связи. Анализ факторов производственной опасности при работе

на РРЛС и разработка требований безопасности при их эксплуатационно-

техническом обслуживании. Оформление пояснительной записки. Подготов-

ка доклада и презентации.

4 План выполнения дипломного проекта (работы)

с "15" октября 2010 г. по "31" января 2011 г.

Название элементов работы % Сроки

% выполн.

Подпись рук.,

консул.

Обзор радиорелейных линий связи 10 01.11.10

100

Методика проектирования радиоре-

лейных линий связи

25 20.11.10

100

Обзор программных комплексов для

анализа линий связи

10 30.11.10

Обоснование выбора аппаратуры 10 10.12.10

100

Расчет показателей качества

радиорелейной линии связи

30 10.01.11

Безопасность жизнедеятельности 5 15.01.11

100

Оформление пояснительной записки

5 20.01.11

100

Подготовка доклада и презентации 5 25.01.11

100

Руководитель

(подпись) (фамилия, имя, отчество)

5 Дипломный проект (работа) закончен(а)

" " 2011 г.

(подпись дипломника)

6 Пояснительная записка и все материалы просмотрены.

Оценка руководителя

Консультанты:

(подпись) (фамилия, имя, отчество)

7 Допустить дипломника

(фамилия, инициалы)

к защите дипломного проекта (работы) в Государственной аттестационной

комиссии (протокол заседания кафедры № ____ от " " 2011 г.)

8. Назначить защиту на " " 2011 г.

Заведующий кафедрой

(подпись) (инициалы, фамилия)

Декан факультета

(подпись) (инициалы, фамилия)

СОДЕРЖАНИЕ

Введение ......................................................................................................... 5

1 Краткий обзор радиорелейных линий связи.............................................. 8

1.1 Общие принципы построения РРЛС .............................................. 8

1.2 Цифровые технологии в РРЛС ........................................................ 13

1.3 Частотный диапазон РРЛС .............................................................. 16

2 Методика проектирования радиорелейных линий связи.......................... 21

2.1 Показатели качества и готовности................................................... 21

2.2 Методика расчета качественных показателей

радиорелейной линии связи................................................................... 25

2.3 Разработка плана распределения частот РРЛС............................... 38

2.4 Особенности проектирования РРЛС в современных условиях .. 41

2.5 Программные комплексы для анализа трасс и оценки

показателей РРЛС ................................................................................. 44

3 Расчет радиорелейной линии связи ........................................................... 53

3.1 Анализ исходных данных и постановка задачи .......................... 53

3.2 Обоснование выбора аппаратуры РРЛС ....................................... 55

3.3 Расчет качественных показателей РРЛС ....................................... 64

4 Безопасность жизнедеятельности............................................................... 76

4.1 Факторы производственной опасности при работе на РРЛС ........ 76

4.2 Требования безопасности при эксплуатационно-техническом

обслуживании......................................................................................... 77

4.3. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы ............... 80

Заключение .................................................................................................... 84

Список использованной литературы ............................................................ 86

ВВЕДЕНИЕ

Наземные микроволновые телекоммуникации получают всё большее

развитие, успешно конкурируя с кабельными и волоконно-оптическими сис-

темами связи. Непрерывное совершенствование электронных компонентов

СВЧ, появление новых принципов и технологий привело к созданию новых

поколений устройств для беспроводной связи, отличающихся высокой на-

дёжностью, малыми габаритами, низкой энергоёмкостью и стоимостью. Во

многих регионах мира внедрение беспроводных технологий идёт опережаю-

щими темпами. Одним из видов беспроводной технологии является радиоре-

лейная связь.

Под радиорелейной связью понимают радиосвязь, основанную на ре-

трансляции радиосигналов дециметровых и более коротких волн станциями,

расположенными на поверхности Земли. Совокупность технических средств

и среды распространения радиоволн для обеспечения радиорелейной связи

образует радиорелейную линию связи (РРЛС). В РРЛС используется земная

радиоволна, распространяющаяся вблизи земной поверхности. Земные ра-

диоволны длиной менее 1 м хорошо распространяются только в пределах

прямой видимости. Поэтому РРЛС на большие расстояния строят в виде це-

почки приёмно-передающих радиорелейных станций (РРС), в которой сосед-

ние станции или радиовышки размещают на расстоянии, обеспечивающем

радиосвязь прямой видимости и называемом радиорелейной линией прямой

видимости (РРЛ). Подобные системы связи широко распространены и ис-

пользуются для передачи сигналов многоканальных телефонных сообщений,

радиовещания, телевидения, фототелеграфных сигналов, передачи данных

для технологических нужд газодобывающей промышленности и железнодо-

рожного транспорта. Радиорелейные линии связи относятся к широкополос-

ным системам телекоммуникаций.

Простейшая топология РРЛС представляет собой две станции, обеспе-

чивающие передачу информацию между двумя пунктами. В более сложных

случаях строятся ответвления от основной линии или создаются сети распре-

деления информации между регионами, населёнными пунктами и непосред-

ственно между потребителями, в качестве которых чаще выступают подраз-

деления крупных компаний.

Международными рекомендациями МСЭ-Т (Международный союз

электросвязи - сектор телекоммуникации) выделено несколько диапазонов

частот СВЧ, в каждом из которых определены частотные планы для работы

РРЛ; при этом полоса частот радиоканала не превышает 40 МГц.

Для повышения пропускной способности РРЛ, часто применяется мно-

гоствольная работа, заключающаяся в том, что организуется несколько па-

раллельных радиоканалов, использующих общие станции.

В структуре радиорелейной связи различают оконечные, узловые и

промежуточные станции. Узловые и промежуточные станции выполняют

функции ретрансляторов, но на узловых станциях можно выделять или вво-

дить информацию в канал связи, а также ответвлять сигналы на другие на-

правления.

Развитие современной техники привело к необходимости быстрого и

точного решения задач управления и координации с учетом событий, проис-

ходящих на больших расстояниях от центров управления. При этом резко

возросла роль связи не только в схеме «человек-человек», но и для передачи

данных в схеме, соединяющей между собой два или несколько компьютеров.

Характер в этом случае обуславливает особые требования к тракту: во-

первых, повышение пропускной способности систем связи, и, во-вторых,

увеличение требований к надежности и качеству передачи.

Особенностью радиорелейной связи является использование УКВ диа-

пазона. Как известно, в диапазоне УКВ имеется возможность применения ан-

тенн с большой направленностью (усилением порядка 40 дБ) и малыми габа-

ритами. Это позволяет уменьшить взаимные помехи между станциями и дает

возможность использовать передатчики малой мощности (от нескольких мВт

до единиц Вт). Кроме того, в диапазоне УКВ может быть передан достаточно

широкий спектр частот. Это дает возможность передавать на одной несущей

частоте сигналы большого числа каналов, например, до нескольких тысяч те-

лефонных сообщений. Важным преимуществом диапазона УКВ по сравне-

нию с более низкими частотами является весьма малое влияние различного

рода помех. Действительно, с одной стороны, вероятность появления инду-

стриальных или атмосферных помех в этом диапазоне меньше, а с другой

стороны направленность антенн выше а, следовательно, меньше вероятность

проникновения помехи в приемник.

По характеру линейного сигнала РРЛС разделяются на аналоговые и

цифровые. Существуют и смешанные системы, работающие с теми и други-

ми сигналами. В настоящее время широкое развитие получили цифровые

системы РРЛ, обеспечивающие передачу цифровой формы информации.

Цифровые РРЛ решают одну из главных задач создания помехоустойчивых

каналов связи, позволяющих передавать информацию с высокой скоростью и

требуемой достоверностью. Продолжается дальнейшее усовершенствование

систем, которое предполагает повышение эффективности использования

РРЛ, увеличение дальности, повышение качества и надежности связи.

В настоящее время помимо строительства новых РРЛС на магистраль-

ных линиях, эксплуатирующихся десятки лет, идет активный процесс модер-

низации: устанавливается радиорелейное оборудование PDH нового поколе-

ния, осуществляется переход с PDH на SDH-оборудование, которое имеет

высокую пропускную способность и позволяет наиболее полно удовлетво-

рить возросшие требования потребителей информации.

Настоящий проект посвящен реконструкции существующей РРЛ,

предназначенной для организации технологической связи на участке газо-

провода (южная территория западной Сибири), с учетом современных циф-

ровых технологий.

КРАТКИЙ ОБЗОР РАДИОРЕЛЕЙНЫХ ЛИНИЙ СВЯЗИ

1.1 Общие принципы построения РРЛС

Радиорелейная связь первоначально применялась для организации мно-

гоканальных линий телефонной связи, линий, в которых сообщения переда-

вались с помощью аналогового электрического сигнала. Первая такая линия с

5-ю телефонными каналами появилась в США в 1935 году. Она соединяла го-

рода Нью-Йорк и Филадельфию и имела протяженность 200 км.

Благодаря научным достижениям в 50-х годах XX века стало возмож-

ным создание комплексов унифицированной приемо-передающей аппарату-

ры, использующих диапазон сверхвысоких частот и методы частотного и/или

временного разделения каналов – многоканальные радиорелейные станции. К

началу 70-х годов во всех развитых странах была создана густая сеть много-

канальных линий радиорелейной связи с несколькими тысячами типовых ка-

налов в каждой линии. Появляются РРС на автомобильной платформе (в ос-

новном военного назначения), обеспечивающие оперативное развертывание

сети радиорелейной связи в районах боевых действий или в районах стихий-

ных бедствий.

За шесть десятилетий своего развития радиорелейные линии преврати-

лись в эффективное средство передачи огромных массивов информации на

расстоянии в тысячи километров, конкурируя с другими средствами связи, в

том числе кабельными и спутниковыми, удачно дополняя их.

Сегодня РРЛС стали важной составной частью цифровых сетей элек-

тросвязи – ведомственных, корпоративных, региональных, национальных и

даже международных, поскольку имеют ряд важных достоинств [2,3]:

- возможность быстрой установки оборудования при небольших капи-

тальных затратах (малые габариты и масса РРС позволяют размещать их, ис-

пользуя уже имеющиеся помещения, опоры и инфраструктуру сооружений);

- экономически выгодная, а иногда и единственная, возможность орга-

низации многоканальной связи на участках местности со сложным рельефом;

- возможность применения для аварийного восстановления связи в слу-

чае бедствий, при спасательных операциях и др.;

- эффективность развертывания разветвленных цифровых сетей в боль-

ших городах и индустриальных зонах, где прокладка новых кабелей слишком

дорога или невозможна;

- высокое качество передачи информации по РРЛ, практически не ус-

тупающее ВОЛС и другим кабельным линиям.

Радиорелейные линии связи основываются на принципах многократной

ретрансляции сигнала, что иллюстрируется упрощенной структурной схемой,

показанной на рисунке 1.1. В составе РРЛС имеются оконечные (ОС), про-

межуточные (ПС) и узловые (УС) станции.

Рисунок 1.1 – Структурная схема одного направления РРЛС

Оконечные станции устанавливаются в крайних пунктах линии связи и

содержат модуляторы и передатчики в направлении передачи сигналов и

приемники с демодуляторами в направлении приема. Для приема и передачи

применяется одна антенна, соединенная с трактами приема и передачи при

помощи антенного разветвителя. Модуляция и демодуляция сигналов прово-

дится на одной из стандартных промежуточных частот (70-1000 МГц). При

этом модемы могут работать с приемопередатчиками, использующими раз-

личные частотные диапазоны. Передатчики предназначены для преобразова-

ния сигналов промежуточной частоты в рабочий диапазон СВЧ, а приемни-

ки – для обратного преобразования и усиления сигналов промежуточной час-

тоты. Упрощенная структурная схема ОС показана на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 – Структурная схема оконечной станции РРЛС

Промежуточные станции (рисунок 1.3) располагаются на расстоянии

прямой видимости и предназначаются для приема сигналов, усиления их и

дальнейшей передачи по линии связи. Прием и передача сигналов на проме-

жуточных станциях должна проводится на разных частотах для устранения

паразитных связей в приемопередатчиках, возникающих за счет влияния об-

ратного излучения близко расположенных антенн. Разница между частотами

приема и передачи называется частотой сдвига (f

СДВ

Рисунок 1.3 – Структурная схема промежуточной станции РРЛС

Узловые станции (рисунок 1.4) выполняют функции промежуточных

станций, а также функции ввода и вывода информации. Они устанавливают-

ся в крупных населенных пунктах или в точках пересечения (ответвления)

линий связи.

В тех случаях, когда РРЛС предназначена для передачи большого чис-

ла сигналов, станция образуется несколькими приемопередающими комплек-

сами, работающими в одном направлении на различных частотах. Каждый из

таких комплексов СВЧ приемопередатчиков принято называть стволом.