Дипломный проект - Цифровая радиорелейная линия связи

Подождите немного. Документ загружается.

Рисунок 2.16 – Общий вид интерфейса пакета программ "ПИАР"

Рисунок 2.17 – Распределение напряженности поля выбранной РРС

Рисунок 2.18 – Профиль интервала, полученный в ПК "ДИСАП-ЦРРЛ"

частности, графическое изображение профиля интервала при средней и

20%-й рефракции, указаны высоты расположения антенн РРС.

Базы данных, входящих в состав подобных программных комплексов

содержат электронные топографические карты масштабов 1:200000 или

крупнее (с синтезом в промежуточных точках), а также изображения рельефа

местности с дискретом по координатам до 30-50 м.

Следует отметить, что электронных топографических карт крупного

масштаба с возможностью съема характерных высот местности в свободном

доступе практически нет, поэтому стоимость подобных программных ком-

плексов составляет от 50 до 120 тыс. р. при комплектации цифровыми карта-

ми лишь необходимого заказчику района.

РАСЧЕТ РАДИОРЕЛЕЙНОЙ ЛИНИИ СВЯЗИ

3.1 Анализ исходных данных и постановка задачи

Расчет любой радиорелейной линии в первую очередь сводится к вы-

бору трассы и места расположения станций проектируемой сети. Как прави-

ло, проект по строительству РРЛС подразумевает конкретные места распо-

ложения станций. В нашем случае все РРС располагаются вблизи газопрово-

дов (основная их задача – обеспечение технологической связи), а также, по

возможности, как можно ближе к населенным пунктам и проходящим доро-

гам, что облегчает обслуживание РРЛС и подвод необходимых коммуника-

ций. Все внешнее оборудование размещается либо на существующих антен-

ных башнях и опорах, либо на проектируемых. Внутренне оборудование рас-

полагается либо в уже существующих старых зданиях на месте демонтируе-

мого оборудования устаревшей системы связи, либо в специально устанавли-

ваемых контейнерах. Все мультиплексорное оборудование и внутреннее обо-

рудование радиорелейной связи, а также источники питания устанавливают-

ся в шкафы связи.

Общая протяженность РРЛС составляет 275.5 км. Средняя длина ин-

тервала – 35.435 км. Минимальная длина интервала – 14.75 км. Максималь-

ная длина интервала – 46.15 км. Большая часть площадок проектируемой

цифровой РРЛС совпадают со станциями существующей РРЛС. Размещение

новых станций будет произведено рядом с населенными пунктами, ввиду

производственной необходимости.

Трасса проектируемой РРЛС проходит по климатической зоне Западно-

Сибирской низменности через несколько южных районов Томской области.

Величина интенсивности дождей составляет 70 мм/ч.

Параметром аппаратуры цифровых РРЛС, характеризующим помехо-

устойчивость является пороговый уровень сигнала на входе приемника

ПР ПОР

, при котором обеспечивается максимальная нормируемая величина

коэффициента ошибок

ОШ МАКС

(BER). Результаты расчетов каждого пролета

(интервала) трассы получались либо с помощью изложенной выше методики,

наиболее трудоемкие и сложные расчеты проведены с помощью демо-версии

программного комплекса "Территория". Нормы на показатели качества при-

няты как для внутризоновых сетей.

В соответствии с изложенным материалом в подразделе 1.3 для нашего

случая наиболее предпочтительным является диапазон 7 ГГц, поскольку ис-

пользуемая аналоговая РРЛС уже работает на этих частотах, следовательно,

получать разрешение ГРЧК не требуется, а нужно просто подать заявление

на регистрацию нового оборудования и частотного плана. Кроме того, обо-

рудование фирм, рассчитанное на пропускную способность в STM-1 для

данного диапазона, значительно дешевле своих аналогов, работающих на бо-

лее высоких частотах.

Для расчета статистики глубины сравнительно медленных рефракци-

онных замираний с учетом нелинейного изменения диэлектрической прони-

цаемости воздуха



с высотой, вводится понятие эффективного вертикально-

го градиента диэлектрической проницаемости воздуха

. Под величиной

понимают постоянный по высоте градиент

n





, при котором напряжен-

ность поля в точке приема будет такой же, как и в случае реального измене-

ния



на трассе. Климатический район проектирования РРЛС характеризует-

ся средним значением градиента диэлектрической проницаемости воздуха

10 10g



  

и дисперсией диэлектрической проницаемости воздуха

9 10





 

В проекте предусмотрено выполнение ряда задач по реконструкции

РРЛС на указанной трассе: выбор типа оборудования, проведение расчетов

по техническим параметрам (построение профилей пролетов с выбором вы-

сот расположения антенн РРС, расчета показателей качества, обусловленных

замираниями, влиянием дождей и т.д.), разработку мероприятий по обеспе-

чению безопасности жизнедеятельности.

3.2 Обоснование выбора аппаратуры РРЛС

Размещение оборудования РРС производится исходя из следующих

двух принципов:

1) антенны размещаются на мачте и с оборудованием их соединяют

волноводы; герметичность антенно-волноводного тракта обеспечивается ус-

тановкой дегидраторов – устройств, обеспечивающих избыточное давление в

волноводах; оборудование находится на уровне земли в помещении, где под-

держивается необходимый микроклимат;

2) размещение приемопередающего высокочастотного (ВЧ) оборудова-

ния рядом с антенной (на мачте), а остального оборудования – внизу в поме-

щении; соединение между модулятором и ВЧ трактом выполняется коакси-

альным кабелем, по которому также подается питание на передатчики и при-

емники; при использовании разнесенного приема дополнительное оборудо-

вание также размещается на мачте возле приемной антенны.

Если в недавнем прошлом все оборудование РРС размещалось на уров-

не земли, то в настоящее время в связи с миниатюризацией элементной базы

имеет место тенденция к размещению радиооборудования рядом с антенной.

Однако, как правило, современные производители стараются резервировать

обе возможности размещения оборудования, а заказчик уже сам выбирает,

как ему удобно.

Исполнение с размещением оборудования рядом с антенной имеет свои

достоинства и недостатки. К достоинствам следует отнести следующее:

- отсутствует затухание в волноводном тракте, которое на ВЧ достигает

довольно больших величин; например, на частоте 7 ГГц затухание в стан-

дартном волноводе марки Е65 – 0,06 дБ/м, что на 100 метров длины волново-

да дает затухание на прием и на передачу порядка 6 дБ; компенсация потерь

на затухание требует увеличения мощности передатчика или применения ан-

тенн большего диаметра для компенсации уровня принимаемого сигнала, что

приводит к удорожанию системы;

- стоимость соединительного коаксиального кабеля существенно ниже

стоимости волновода;

- отпадает проблема поддержания герметичности волноводного тракта.

Существуют и недостатки:

- при размещении СВЧ оборудования на мачте затруднен доступ к нему

для настройки, обслуживания, профилактики или устранения неисправно-

стей, что значительно замедляет профилактические и ремонтные работы;

- оборудование должно быть рассчитано на работу в большом диапазо-

не температур наружного воздуха;

- необходимо применять дополнительны меры грозозащиты, предот-

вращающие выход из строя ВЧ оборудования в радиочастотном блоке;

- затруднено, а то и невозможно наращивание количества стволов при

использовании одной антенны.

Использование аппаратуры в благоприятных условиях аппаратной по-

зволяет увеличить срок ее эксплуатации, что немаловажно при необходимо-

сти обеспечения беспрерывности технологической связи.

Основными параметрами для выбора аппаратуры в нашем случае яв-

ляются длина пролета и скорость передачи (стандарта SDH – не менее 155

Мбит/с). Для заданной трассы максимальная длина пролета составляет более

46 км. Другими, не менее важными критериями, которые следует учитывать

при выборе поставщика радиорелейного оборудования, являются:

- положительные отзывы ведущих операторов связи;

- опыт эксплуатации в неблагоприятных климатических условиях;

- наличие сервисных центров;

- перспективы производства оборудования на ближайшее десятилетие;

- экономическая целесообразность внедрения;

- стоимостные характеристики.

Анализ возможностей отечественного аппаратуры показывает, что, не-

смотря на растущее число производителей отечественного оборудования

цифровых РРС уровня STM-1 (M-Link, «Пламя», Nateks Microlink SDH), оно

не вполне удовлетворяет первым двум критериям. Кроме того, в большинст-

ве случаев данное оборудование собрано из отдельных узлов производства

зарубежных фирм, в том числе малоизвестных на телекоммуникационном

рынке, а используемое программное обеспечение часто конфликтует со ста-

рыми версиями. Опыта их использования на линиях связи практически нет.

Из зарубежного оборудования внимания заслуживает, прежде всего,

продукция, имеющая положительные отзывы российских операторов и удов-

летворяющая перечисленным выше требованиям (таблица 3.1).

Таблица 3.1 – Радиорелейное оборудование зарубежных производителей

Тип РРС Диапазон, ГГц Производитель Система

TRuepoint 6-38 Harris SDH STM-1 и PDH

MegaStar 5,6,7,8,11 Harris SDH STM-1

Pasolink+ 6-38 NEC SDH STM-1

DMR 3000S 4-11 NEC SDH STM-1

Mini-

Link High

Capacity

18 Ericsson SDH STM-1

Altium MX 6-38 Stratex Networks SDH STM-1

Eclipse 7, 15, 18 Stratex Networks SDH STM-1

SRT1F 4-13 Siemens SDH STM-1

SRA4 6-38 Siemens SDH STM-1

CityLink 5-38 NERA SDH STM-1 и PDH

InterLink 5-38 NERA SDH STM-1

Среди них выделяются три производителя – NEC (ЦРРС DMR 3000S),

Nera (CityLink, Interlink) и Harris (MegaStar); на их оборудовании остановили

свой выбор наиболее крупные телекоммуникационные операторы; это обо-

рудование имеет длительный и положительный срок эксплуатации.

Поиск в Internet позволил выяснить, что фирма Harris не имеет в России

своего представительства и, соответственно, сервисного центра. В дополне-

нии можно отметить, что в России очень малое количество дилеров работает

с их продукцией. Таким образом, следует остановиться на аппаратуре фирм

NEC или NERA, имеющих свои представительства, как в России, так и в

странах СНГ. В этом несложно убедиться, посетив их сайты [15,16]. Кроме

того, оборудование этих фирм более дешевое.

Для DMR 3000S и MegaStar характерно нижнее расположение радио-

модулей с эффективной и надежной системой дегидрации волноводных трак-

тов. По оценкам операторов связи, оборудование хорошо себя зарекомендо-

вало в эксплуатации. В обеих станциях применены специальные схемы кор-

рекции дисперсионных искажений, а также эквалайзеры для компенсации

потерь и борьбы с замираниями сигналов. РРС DMR 3000S обеспечивает

увеличение пропускной способности до 16 потоков по 155,52 Мбит/с,

MegaStar – до 7 потоков уровня STM-1.

Поскольку объектом нашего проекта является внутризоновая линия (ее

протяженность – 275.5 км), то использование оборудования, способного пе-

редавать до нескольких потоков STM-1 нецелесообразно.

Для применения на внутризоновых цифровых РРЛ и линиях относи-

тельно небольшой протяженности представляют интерес РРС Pasolink+

(NEC), TRuepoint (Harris), InterLink и CityLink (NERA). Пропускная способ-

ность аппаратуры составляет 155 Мбит/с синхронной цифровой иерархии

уровня STM-1 с возможностью увеличения до 4 потоков 155,52 Мбит/с. На-

личие встроенного мультиплексора и единой системы управления позволяет

минимизировать затраты на создание транспортной инфраструктуры. Кроме

того, оборудование допускает как нижнее, так и верхнее расположение ра-

диомодулей. Для компенсации дисперсионных искажений, возникающих

вследствие замираний в волноводной части, используются высокоэффектив-

ные корректоры.

В ходе поиска характеристик радиорелейного оборудования вышеука-

занных фирм-производителей выяснено, что ни один из официальных диле-

ров или представительств не дает полную и подробную информацию о своем

оборудовании и его применении в конкретных случаях. В связи с этим реали-

зацию РРЛС решено производить на оборудовании отечественной фирмы

«Микран», хотя, по имеющимся сведениям, опыт эксплуатации данного ра-

диорелейного оборудования достаточно скромный. Кроме того, оборудова-

ния фирмы «Микран» не позволяет нижнее размещения высокочастотного

оборудования, что также является большим минусом при его эксплуатации.

Тем не менее, определившись с производителями оборудования и представ-

ляемыми ими линейками, проведем сравнительный анализ и представим ре-

зультаты в таблице 3.2.

Аппаратура цифровых радиорелейных станций SDH иерархии «МИК-

РЛххС» работает в диапазоне частот от 4 до 40 ГГц со скоростью передачи

информации 155.52 Мбит/с и позволяет в пределах пропускной способности

передавать 1 поток STM-1 или 63 потока Е1 или 42 потока Е1 + трафик

Ethernet (50 Мбит/с) или 21 поток Е1 + трафик Ethernet (100 Мбит/с) [14].

Высокоскоростные цифровые РРС «МИК-РЛ4…6С» предназначены

для организации магистральных линий связи в диапазонах частот 4, 5, 6 ГГц.

Высокоскоростные РРС «МИК-РЛ7…15С» предназначены для организации

внутризоновых, местных и технологических линий связи в диапазонах частот

7…15 ГГц, РРС «МИК-РЛ18…40С» – для организации мест и технологиче-

ских линий связи в диапазонах частот 18…40 ГГц.

Станции МИК-РЛ4…40С представляют собой функционально закон-

ченные системы передачи, позволяющие строить синхронные сети связи

произвольной топологии. В состав РРС входят: приёмопередающая аппара-

тура, мультиплексоры уровня STM-1 (терминальные и ввода-вывода), источ-

ники гарантированного электропитания и система управления сетью (рису-

нок 3.1). В традиционном для систем МИК-РЛ раздельном исполнении воз-

можна реализация конфигураций 1+0; 1+1 и 2+0. Станция в конфигурации

Таблица 3.2 – Сравнительный анализ радиорелейного оборудования

№ Параметр

МИКРАН

МИК-

РЛ7…15С

NERA

Interlink

NEC

DMR 3000S

NEC

Pasolink+

Диапазон

частот, ГГц

7-15 3-11 4-11 6-38

Пропускная

способность

STM-1

от STM-1 до

16 STM-1

от STM-1 до

16 STM-1

от STM-0 до

2 STM-1

Разнос

каналов, МГц

28-56 30-40 30-40 28-56

4 Тип модуляции

16 QAM,

64 QAM,

128 QAM

64 QAM,

128 QAM

64 QAM,

128 QAM

32 QAM,

128 QAM

Выходная мощ-

ность передатчи-

ка, дБм

21-27 26-29 30-33 10.5-25

Порог

приемника, BER

-6

, дБм

-(65-76) -(68-72) -(67-77) -(67-68)

Система

резервирования

1+0; 1+1;

2+0; 2+1;

3+0; 3+1

от 1+0 до

8+0 без ре-

зерва, от 1+1

до 7+1 с ре-

зервом

до 11+1

1+0; 1+1;

2+0

9 Служебная связь

2 х 64 кбит/с

3 х 64 кбит/с

4 х 64 кбит/с

2 х 64 кбит/с

Управление

сетью

ПО «Маги-

страль»

Nera

NMS/LCT

MS3201

PNMS /

PNMT

Расположение

аппаратуры

верхнее

верхнее и

нижнее

верхнее и

нижнее

верхнее и

нижнее

1+1 состоит из двух выносных приемопередатчиков и приемников канала

пространственного разнесения, устанавливаемых непосредственно на антен-

нах, и оборудования внутреннего исполнения – модуля доступа МД1-6. При

нижнем расположении приёмопередатчиков возможна реализация конфигу-