Тоискин В.С., Петренко В.И., Бибарсов М.Р., Мишин Д.Ю. Системы радиосвязи

Подождите немного. Документ загружается.

211

8.3 Совершенствование тропосферных радиорелейных систем

связи

Роль тропосферных систем передачи в ВСС как средства магистраль-

ной связи в отдаленных и труднодоступных районах в последние годы силь-

но понизилась в связи с развитием спутниковых систем, обеспечивающих

большую пропускную способность. Поэтому основным направлением разви-

тия является создание малоканальных аналого-цифровых и цифровых тропо-

сферных систем небольшой протяженности (примерно до 400 км), имеющих

1 - 3 пролета и предназначенных для внутризоновой и местной связи, а также

ответвлений от магистральных линий, особенно в новых отдаленных и труд-

нодоступных районах. Пропускная способность таких систем не превышает

30 каналов тональной частоты, а качество связи несколько понижено по

сравнению с магистральной связью.

Рассмотрим

основные перспективы развития тропосферной связи.

Переход от аналогового способа передачи электрических сигналов

к цифровому. Примером цифровой тропосферной станции является станция

Р-423-2А. Она обеспечивает работу на 2 направления связи цифровыми по-

токами информации со скоростями до 240 кбит/с и на одно направление на

скорости 480 кбит/с с организацией до 9 телефонных каналов. Рабочий диа-

пазон 4435...4555 и 4630...4750 МГц. Дальность

связи на одном интервале до

210 км. Вид разнесения сигналов - частотный (8 частот через 2,6 МГц). Мощ-

ность излучения 200 Вт. Станция располагается на автомобиле КамАЗ-43101,

комплектуется автономным источником питания мощностью 20 кВт.

Создание автоматизированных систем (сетей) связи, неотъемлемой

частью которых являются сети тропосферной связи, составляющие основу

“сетки” с крупным шагом. Создание АСС должно обеспечивать:

возможность любому абоненту сети устанавливать связь с требуемым

корреспондентом за короткое время;

обеспечение приоритетности в овладении каналами;

автоматическое отыскание и подключение каналов в случае выхода из

строя прямых

направлений связи.

Создание новых и модернизация существующих ТРСт с целью

обеспечения их работы как в режиме тропосферного рассеяния, так и в ре-

жиме прямой видимости (создание тропосферно-радиорелейных станций).

Снижение вероятности радиоперехвата:

Микроминиатюризация (полупроводниковые антенные усилители

с суммарной мощностью 1 кВт о более), модульный принцип построения

ТРСт.

Высокоскоростная передача цифровых потоков В = 4,8МБит/сек.

Адаптивный прием сигналов.

Создание искусственных неоднородностей на трассах ТРЛ для

увеличения устойчивости связи (Япония).

Сжатие речевых сообщений с последующей передачей в цифровом

виде.

212

10. Создание унифицированного модема для ЦТРСт, позволяющего

передавать информацию 192 цифровых речевых сигналов (дальность до

270км) или 96 каналов (

L=450км) со скоростями от 1,544МБит/сек до 12,56

МБит/сек.

11.

Создание устройств для поддержания оптимальности значения ин-

декса модуляции (работает на принципе непрерывного автоматического из-

мерения уровней переходных помех и тепловых шумов), что позволяет реа-

лизовать аппаратуру адаптивного управления шириной полосы пропускания

ПРМ ТРСт, что обеспечивает снижение порогового уровня ЧМ, уменьшения

вероятности ошибок за счет уменьшения отношения с/ш.

12.

Система автоматического поиска оптимальной рабочей частоты.

13.

Аппаратура ретрансляции на аэростате (h=3...5км) масса 1600кг,

емкость аэростата 112850м

, при h=3км обеспечивается зона до 80450км

=4,6ГГц, антенна ретранслятора параболическая диаметром 0,9м (Англия).

14.

Возможность автоматического регулирования потока информации

позволяет увеличивать пропускную способность при работе на малые рас-

стояния, либо увеличивать дальность связи станции при сокращении потока

информации (работа в сети через один узел).

8.4 Совершенствование спутниковых систем связи

Основными тенденциями развития являются: использование диапазо-

нов более высоких частот и увеличение пропускной способности спутнико-

вых

ретрансляторов, совершенствование и более широкое использование

многостанционного доступа с временным различением стволов (МДВР) и

цифровых методов передачи, применение остронаправленных антенн на

спутниках, широкое использование непосредственного приема программ те-

левизионного вещания, внедрение вычислительной и микропроцессорной

техники.

Как отмечалось ранее, для целей спутниковой связи выделены сле-

дующие основные диапазоны частот: 4/6 ГГц, 11/14 ГГц, 20/30 ГГц

. При этом

в диапазонах 4/6 ГГц и 11/14 ГГц для передачи в каждом из направлений вы-

делены полосы частот шириной 500 МГц, а в диапазоне 20/30 ГГц — шири-

ной 2500 МГц. В настоящее время хорошо освоен только диапазон 4/6 ГГц,

осваивается диапазон 11/14 ГГц (а также диапазон 12 ГГц для целей телеви-

зионного вещания) и совершенно не освоенным

остается диапазон 20/30 ГГц.

Освоение диапазонов частот выше 10 ГГц, наряду с увеличением мощности

передатчиков спутниковых ретрансляторов, позволит увеличить пропускную

способность спутниковых систем более, чем на порядок. Во-первых, за счет

увеличения числа высокочастотных стволов, а во-вторых, за счет сужения

диаграмм направленности спутниковых антенн, которое позволяет повысить

степень совмещенного использования частот стволов

в системах многостан-

ционного доступа за счет пространственной развязки земных станций, при-

меняемой в сочетании с поляризационной развязкой. В результате возрастает

число земных станций, с которыми работает спутниковый ретранслятор. Су-

213

жение же диаграмм направленности антенн земных станций позволяет

уменьшить допустимый угловой разнос между спутниками связи и тем са-

мым увеличить их число. Это весьма важно с точки зрения более эффектив-

ного использования геостационарной орбиты. Пропускную способность

спутниковых ретрансляторов предполагается также увеличивать путем со-

вместного использования в них основных диапазонов, приведенных выше

С другой стороны, увеличение направленности антенн и мощности

передатчиков, устанавливаемых на спутниках, позволяет снизить требования

к направленности антенн и чувствительности приемников земных станций,

что обеспечивает возможность создания недорогих и компактных земных

станций с небольшими по размеру антеннами.

Однако использование частот выше 10 ГГц имеет и отрицательную

сторону, так как на работу

линии значительное влияние оказывают гидроме-

теоры, в особенности дождь. Поэтому для обеспечения высоконадежной свя-

зи требуется использовать разнесенный прием и увеличивать энергетический

потенциал аппаратуры. Кроме того, из-за сужения диаграммы направленно-

сти антенн на спутнике возрастают требования к точности удержания спут-

ника на орбите и ориентации бортовых антенн.

Использование остронаправленных бортовых

антенн с коммутацией

луча в сочетании с коммутацией сигналов позволит перейти к системам мно-

гостанционного доступа с пространственно-временным различением кана-

лов, что повысит эффективность использования спутниковых систем.

Интенсивное развитие спутниковых систем связи с МДВР и цифро-

выми методами передачи обусловлено многими достоинствами: простота

коммутации каналов и сигналов, простота объединения

и преобразования

цифровых сигналов, высокая помехоустойчивость, возможность представле-

ния всех видов информации в единой форме, широкое использование инте-

гральных микросхем и некоторые другие. Совершенствование этих систем

развивается в основном по двум направлениям - увеличение скорости пере-

дачи (до 140 Мбит/с и более), коммутация обработка сигналов на спутнике. В

частности, предполагается использование помехоустойчивых

кодов с обна-

ружением и исправлением ошибок на борту. В настоящее время реализуется

максимальная скорость передачи 40 Мбит/с (аппаратура МДВУ-40), которая

при использовании обычной ИКМ недостаточна для передачи телевидения.

Телевидение передается только в аналоговой форме с помощью ЧМ ввиду -

сложности и высокой стоимости цифрового оборудования, а также необхо-

димости расширения

полосы передаваемых частот. Передача телефонной

информации осуществляется как в аналоговой, так и цифровой формах. В

дальнейшем скорость передачи цифрового потока будет увеличиваться по

мере освоения более высоких частот, увеличения направленности антенн и

мощности бортовых передатчиков, а также пользования помехоустойчивого

кодирования и многопозиционных методов модуляции. Наряду с этим разра-

батываются цифровые методы

передачи вещательного телевидения с пони-

женной скоростью (34 Мбит/с и менее) путем оптимального уменьшения из-

214

быточности в телевизионном сигнале. Однако пока они заметно уступают

аналоговым в качественном отношении.

Важнейшей задачей на ближайшие годы является развитие спутнико-

вой сети телевизионного вещания в диапазоне 12 ГГц с использованием гео-

стационарных спутников, остронаправленных бортовых антенн и группы вы-

сокочастотных стволов. Прием будет осуществляться на недорогие коллек-

тивные станции с антеннами

, имеющими диаметр зеркала около 2 м с после-

дующей передачей сигналов абонентам по кабельным линиям связи. Внедре-

ние сети ожидается в девяностые годы. Это потребует дальнейшего увеличе-

ния мощности спутниковых пере датчиков и создания недорогих приемников

и антенн, работающих

Е диапазонах спутниковой связи: 4, 11 и 20 ГГц. Ре-

шение этой проблемы сильно упрощается благодаря созданию в последние

годы дешевых малошумящих усилителей СВЧ на туннельных диодах.

Внедрение вычислительной и микропроцессорной техники позволяет

эффективнее решать задачи контроля и управления на земных станциях (в

том числе оперативного переключения на резерв), поиска неисправностей,

адаптации к изменяющимся условиям

распространения радиоволн и др. Ши-

рокая автоматизация спутниковых систем на базе этой техники позволит в

будущем перейти к необслуживаемых земных станций.

8.5 Цифровые сети общего пользования

Цифровые радиосети общего пользования являются следующим эта-

пом развития систем радиосвязи. Необходимостью их возникновения яви-

лись следующие:

потребности в расширенном перечне услуг, предоставляемых поль-

зователям;

необходимость объединить в единой системе различные виды пере-

даваемой информации (речевая, данные);

повышение требований к качеству передачи разнородных видов

информации;

ужесточение требований к оперативности установления связи;

появление потребности в создании глобальных сетей связи и др.

Научными и материальными предпосылками создания цифровых ра-

диосетей общего пользования явились:

развитие теории и практики цифровых систем связи вообще;

опыт унификации схемно-конструктивных решений;

широкое внедрение в системы связи новой элементной базы: циф-

ровых и аналоговых интегральных микросхем, в том числе микропроцессо-

ров;

применение средств вычислительной техники для выполнения ши-

рокого спектра задач по управлению, контролю, формированию и обработке

сигналов и др.

В простейшем случае цифровые радиосети отличаются от аналоговых

тем, что любые сообщения преобразуются в единую цифровую форму вне

215

сети, а сеть является только переносчиком информации между другими сис-

темами. Для переноса используются стандартные телефонные каналы. Но

существующие и проектируемые цифровые радиосети не ограничиваются

лишь этими функциями.

Интеллектуальная сеть - это архитектурная концепция для создания

и предоставления новых услуг связи, для которых характерны:

широкое применение современных способов обработки информа-

ции;

эффективное использование сетевых ресурсов;

модульность сетевых функций с возможностью их многократного

использования;

единовременное создание и внедрение услуг посредством модуль-

ных и повторно используемых сетевых функций;

возможность перемещения сетевых функций по различным физиче-

ским объектам;

стандартизованное взаимодействие сетевых функций через незави-

симые от конкретных услуг интерфейсы;

предоставление абоненту и пользователю услуги возможности

управлять рядом ее специфических атрибутов;

стандартизованное управление логикой услуг.

На первых порах подвижная связь предназначалась для абонентов,

использующих транспортные средства. Позже сфера действия подвижной

связи распространилась на пешеходов и абонентов, находящихся внутри по-

мещения. В результате сформировались два новых вида систем подвижной

связи общего пользования; персонального радиовызова (пейджинговые) и

бесшнурового телефона.

8.6 Системы персонального вызова

Система

персонального вызова - это однонаправленная система связи,

предназначенная для вызова абонента на двухстороннюю связь по принципу

«в любое время, в любое место, любому человеку».

По сети могут быть переданы различные виды сообщений: тональные,

цифровые, буквенно-цифровые и речевые. Тональное сообщение использует-

ся вместе с другими видами для привлечения внимания вызываемого абонен-

та. Вызовы могу поступать по телефонной сети непосредственно на пей-

джинговый терминал, если это вызов от компьютера, подключенного к сети

через телефонный модем, или от телефонного аппарата с многочастотным

набором номера, или через оператора бюро обслуживания, который прослу-

шивает сообщение и вводит его в компьютер, подключенный к пейджинго-

вому терминалу.

8.7

Системы бесшнуровой телефонной связи

И еще одна радиосеть общего пользования: бесшнуровой телефон.

Вызывная система строится на основе излучения электромагнитных волн ин-

216

дуктивной петлей. Вокруг одного или нескольких зданий, если они располо-

жены недалеко друг от друга, прокладывается кабель, на который подается

колебание с частотой ниже 150 кГц. Это колебание модулируется вызывны-

ми сигналами. Для приема используются карманные приемники. Например,

выпускаемая в СССР в 60-х годах петлевая система персонального вызова

работала на частоте 39 кГц

, использовались приемники RC20.

Внедрение цифровой технологии, обеспечивающей получение удов-

летворительных массогабаритных характеристик оборудования, требуемых

функциональных возможностей и высоких качественных показателей пре-

доставляемых услуг, позволило за последние 3-4 года выдвинуть системы

бесшнурового по степени охвата рынка сбыта на первое место. По сравнению

с сотовыми эти системы оказались более способными к насыщению рынка

массовой продукцией, поскольку

они представляют собой не сети, а скорее

средства доступа к существующим сетям. Их реализация не требует дорого-

стоящих специализированных параллельно функционирующих сетей, поэто-

му они обходятся оператору и пользователям существенно дешевле.

К началу последнего десятилетия ХХ века на рынке услуг подвижной

связи появилось большое количество различных несовместимых друг с дру-

гом

систем: сотовые системы для подвижных объектов; системы персональ-

ного вызова; системы бесшнурового телефона для локального использования

на работе (в пределах делового центра), в местах общественного пользования

(торговые центры, вокзалы, аэропорты), дома (в пределах жилого массива).

Стало очевидно, что требования рынка и достижения науки и промышленно-

сти позволяют ставить на повестку

дня создание универсальной системы

подвижной связи, работающей по принципу обеспечения связи «где угодно,

когда угодно, с кем угодно» с использованием абонентского терминала кар-

манного типа на экономически приемлемой основе.

Среди двух конкурирующих кандидатов многостанционного доступа -

с временным и кодовым различением - последний представляется более гиб-

ким в различных условиях применения, особенно

для работы в канале с по-

мехами.

Вопросы контроля

1. Перечислите основные направлениями развития систем радиосвязи.

2. Перечислите частные тенденции развития средств связи.

3. Перечислите основные тенденции развития РРЛ.

4. Перечислите основные тенденции развития ТРЛ.

5. Перечислите основные тенденции развития спутниковых систем

связи.

217

Литература

1. Тоискин В.С. Основы построения телекоммуникационных систем и

сетей. Учебник. УМО. ФРВИ РВ, 2003.

2. Гладских В.Н., Тоискин В.С. Введение в специальность: Учебное

пособие. ФРВИ РВ, 2000.

3. Булгаков О.Ю. и др. Учебник специалиста войск связи. МО РФ.

ФРВИ РВ, 2001.

4. Пашинцев В.П. Принципы построения трактов радиоприемников

систем военной

связи. МО РФ, 1998.

5. Бибарсов М.Р., Красильников В.В., Еремин А.М., Коленко Ю.В. Ра-

диостанции УКВ связи метрового диапазона. Учебное пособие. УМО. СВИС

РВ 2005.

6. Красильников В.В., Петренко В.И., Бибарсов М.Р., Еремин А.М.

Тропосферная станция «Торф-2». Учебное пособие. Ставрополь, 2001.

7. Системы радиосвязи. Учебник для вузов.

Под ред. Н.И. Калашни-

кова – М.: “Радио и связь”, 1988.

8. Петренко В.И. Радиорелейные станции Р-409М, Р-415, Р-419.

-Ставрополь: СВИС РВ, 2009. -106 с.: