Расчет радиорелейной трассы между удаленными объектами

Расчет радиорелейной трассы между удаленными объектами

Содержание

радиорелейная связь служебная

Аннотация

Список используемых сокращений

Введение

1 Общие принципы построения системы связи в Уголовно- исполнительной системе

1.1 Требования, предъявляемые к системе служебной связи. Система связи ФСИН

.1.1. Назначение системы связи

.1.2 Основные сведения об организации связи во ФСИН

1.2 Способы организации радиосвязи

1.3 Типы связи, применяемых в УИС

1.4 Характеристика радиосвязи как физического процесса

.4.1 Общие сведения, принципы и свойства радиосвязи

.4.2 Особенности распространения радиоволн СВЧ-диапазона

.4.3 Диапазоны СВЧ радиолиний, используемые для радиосвязи

1.5 Характеристики радиопередающих, радиоприемных и антенно-фидерных устройств

1.6 Правовые основания применения средств связи

2 Расчет радиорелейной линии связи между учреждениями ФСИН

2.1 Постановка задачи организации канала связи. Требования, предъявляемые к каналусвязи

2.2 Характеристики РРС АСТРА-СТЭЛ»

2.3 Требования, предъявляемые к радиорелейному каналу связи. Расчет канала связи

.3.1. Проверка дальности прямой видимости

.2.3. Выбор методики расчета РРЛ

2.4 Расчет качественных показателей радиорелейной линии

.4.1 Исходные данные для расчетов

.4.2 Расчет качественных показателей пролетов РРЛ

.4.2 Расчет необходимого запаса на замирание

.4.3 Расчет атмосферных потерь

.4.4 Расчет вероятности нарушения связи из-за многолучевого распространения

.4.5 Расчет вероятности нарушения связи, вызванного дождем

.4.6. Расчет затухания в антенно-фидерной системе

2.5 Разработка математической модели расчета РРТ

2.6 Помехи радиоприему на радиорелейной трассе

.6.1 Классификация источников внешних помех

.6.2. Атмосферные помехи

.6.3. Промышленные помехи

.6.4. Помехи станций

3 Меры для повышения устойчивости работы РРЛ в пределах прямой видимости

4 Безопасность жизнедеятельности. Правила по охране труда при работе на радиорелейных линиях связи

Заключение

Список использованной литературы

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

Приложение Г

Аннотация

радиорелейная связь служебная

Пояснительная записка содержит страниц 88, 8 рисунков, 2 таблицы, 15 источников, четыре приложения.

Ключевые слова: Радиорелейная линия, Радиоэлектронное средство, Телефонная линия общего пользования, Городская телефонная сеть, Автоматическая телефонная станция, антенно-фидерная система.

Объект разработки: организация радиорелейной линии связи между учрежденими ФСИН.

Цель работы:

выбор методики расчета радиорелейной линии связи между двумя объектами;

выбор используемых радиоэлектронных средств, исходя из требований к проектируемому каналу связи,

создание программы, автоматизирующий расчет и оценку количественные показателей радиорелейной трассы.

Список используемых сокращений

АВТ - антенно-волноводный тракт

АМС - антенно-мачтовое сооружение

АТС - автоматическая телефонная станция

АФУ - антенно-фидерные устройства

БОРТ - блок окончания радиотракта

ГКРЧ - государственный комитет по радиочастотам

ГТС - городские телефонные сети

ИК - исправительная колония

КНД - коэффициент направленного действия

КПД - коэффициент полезного действия

КУ - коэффициент усиления

ОВЧ - очень высокие частоты

РРЛ - радиорелейные линии

РРС - радиорелейная станция

РЭС - радиоэлектронные средства

СВ - средние волны

СВЧ - сверхвысокие частоты

ТФоП - телефонная сеть общего пользования

УИС - уголовно-исполнительная система

УКВ - ультракороткие волны

УФСИН - управление федеральной службы исполнения наказания

ФГУ - федеральное государственное учреждение

ФСИН - федеральная служба исполнения наказания

Введение

Связь в уголовно-исполнительной системе (УИС) ФСИН Российской Федерации является основным средством, обеспечивающим управление территориальными органами и учреждениями исполнения наказаний. Схема ее организации обуславливается структурой органов исполнения наказаний, характером выполняемых ими задач и необходимостью взаимодействия со структурными подразделениями Министерства юстиции Российской Федерации, территориальными управлениями юстиции, правоохранительными органами и органами местного самоуправления.

Система связи уголовно-исполнительной системы представляет собой совокупность взаимоувязанных и согласованных по задачам, месту и времени действий узлов, подразделений связи различного назначения, развертываемых или создаваемых по единому плану для решения задач обеспечения управления.

Основной задачей связи является обеспечение непрерывного управления территориальными органами и учреждениями УИС, связи взаимодействия, четкой и бесперебойной передачи сообщений и информационных данных в любых условиях оперативной обстановки.

Актуальность темы дипломной работы состоит в необходимости созданий собственных каналов связи и передачи данных, особенно в местах, удаленных от основных магистралей связи, а также разработка рекомендаций по проектированию и настройке радиорелейных линий (РРЛ) связи с использованием радиоэлектронных средств (РЭС), стоящих на вооружении в ФСИН.

Целью данной работы является выбор методики расчета РРЛ связи между двумя учреждениями, выбор используемых РЭС исходя из требований к проектируемому каналу связи, создание программы облегчающей расчет и оценку количественных показателей радиорелейной трассы (РРТ).

Данная дипломная работа состоит из реферата, списка используемых сокращений, введения, 4 разделов, заключения, списка используемой литературы и четырех приложений.

1 Общие принципы построения системы связи в Уголовно- исполнительной системе

 

.1 Требования, предъявляемые к системе служебной связи. Система связи ФСИН

 

.1.1 Назначение системы связи

В системе ФСИН средства связи служит для управления органами и подразделениями. Основной задачей связи является обеспечение передачи сообщений в любых условиях оперативной обстановки. Средства связи являются важнейшими элементами информационных систем.

Задачи управления требуют, чтобы связь обеспечивала своевременность передачи сообщений, т.е. доведение их от источника до получателя в сроки, обусловленные оперативной обстановкой (в пределах времени, пока содержащаяся в сообщении информация не потеряла ценности для получателя); в зависимости от обстоятельств данное время может принимать значения от нескольких минут до нескольких суток; достоверность передачи сообщений, что означает отсутствие в них искажений, которые могут внесены в процессе всех преобразований на пути от источника к получателю; скрытность передачи сообщений, под которой понимается невозможность для любого неполномочного лица установить факт передачи сообщения и выявить его содержание.

Каждое из перечисленных требований отражает характер деятельности служебных подразделений. В то же время в различных службах и различных обстоятельствах требования могут не столь жесткими. Бессмысленно предъявлять требования скрытности при передаче заявки на канцелярские принадлежности в процессе повседневной деятельности. В то же время любая информация требует соблюдения скрытности и если необходимо соответствующего режима секретности.

Удовлетворить все требования к связи при наличии между абонентами только одной линии связи, позволяющей передать только один вид сообщений (телефонные, телеграфные и др.) достаточно сложная задача. Она может быть решена при создании в подразделениях собственной системы связи.

Система связи подразделений ФСИН - это часть системы управления силами и средствами, привлеченными на мероприятие. Она представляет собой совокупность взаимоувязанных и согласованных по задачам, месту и времени действий подразделений в обеспечение функционирования по единому плану постоянных сетей связи различного назначения, а также дополнительно развертываемых (временных) сетей в целях управления подразделениями ФСИН во всех видах деятельности.

Система связи объединяет разрозненные сети и линии связи, замыкающиеся на конкретное учреждение, в единую централизованно управляемую структуру. Объединяющее начало в системе связи принадлежит узлам связи.

Узел связи представляет собой организационно-техническое объединение сил и средств связи для образования и коммутации каналов, обмена сообщениями с абонентами сети связи и сопряжения различных сетей связи одного вида между собой. Территориально узлы связи развертываются в управлениях ФСИН и обеспечивают управление системы связи этого органа.

На более низких уровнях такую же роль выполняют узлы связи дежурных частей учреждений.

Объединение линий и сетей в единую централизованно управляемую систему связи позволяет:

при выходе из строя каналов связи к отдельным абонентам использовать для передачи сообщений обходные каналы (обеспечивается своевременность связи);

         - наиболее важную информацию передавать в форме сообщений различного вида, дублируя ее (например, в форме телефонного сообщения и факса), тем самым повышая достоверность связи ;

для исключения утечки информации использовать наиболее скрытые виды связи (для перехвата наиболее доступны каналы радиосвязи, наименее - волоконно-оптические) и т.д.

Следовательно, арендованные и собственные каналы, линии и сети связи, объединенные в систему связи, позволяют удовлетворить потребности управления ФСИН в любой обстановке.

1.1.2 Основные сведения об организации связи во ФСИН

Деятельность любого подразделения ФСИН характеризуется частыми изменениями обстановки и стоящих перед ним задач, соответствующими этим изменениям перемещения и расстановкой сил и средств, их наращиванием или свертыванием и т.д. Своевременное управление подразделениями в таких условиях немыслимо без изменения, в соответствии с обстановкой, структуры системы связи, развертывания дополнительных сетей и их свертывания после выполнения задач, а также восстановления вышедших из строя элементов. Поэтому система связи дложна являться гибкой динамичной структурой, которая нуждается в постоянном управлении со стороны руководства ФСИН.

Управление связью заключается в своевременном проведении мероприятий по организации связи, обеспечению исправного функционирования средств связи и их эффективного использования для обмена сообщениями в процессе управления.

Общее руководство связью возлагается на начальника подразделения ФСИН. Непосредственным организатором связи во ФСИН является начальник подразделения связи (управления, учреждения), в других органах - должностное лицо, назначенное приказом начальника.

Руководство связью включает в себя ряд мероприятий, в число которых входят:

планирование организации и развития связи, а также эксплуатация средств связи;

организация работы по поддержанию средств связи в работоспособном состоянии (в постоянной готовности к применению по назначению);

подготовка подразделений связи и других подразделений к выполнению задач по обмену информацией в различных условиях, которые могут складываться на территории.

Организация связи в подразделениях ФСИН обуславливается структурой органа, характером выполняемых им задач и необходимостью воздействия с другими органами при проведении оперативно-розыскных и иных мероприятий, а также наличием сил и средств связи.

Планирование организации и развития связи среди прочих мер предусматривает также разработку ряда схем, отражающих организацию связи в ФСИН. К их числу относятся:

а) структурная схема связи;

б) карта-схема связи;

в) схема радиосвязи.

Перечисленные схемы разрабатываются в подразделениях связи ФСИН и утверждаются руководством Главного управления. В территориальных органах документы разрабатываются инженером оперативной связи, согласовываются с начальником подразделения ФСИН и также утверждаются руководством управления.

Содержание документов соответствует принятым вариантам организации связи.

Организация связи является сложной задачей, правильное решение которой связано с необходимостью учета множества факторов, влияющих на деятельность подразделений ФСИН, принятия мер по оснащению современными техническими средствами связи и подготовки всего личного состава органов в области связи.

Исходя из вышеперечисленных требований и задачам, предъявляемым к системе служебной связи связь должна обладать следующими свойствами:

Своевременность связи - есть ее способность обеспечивать передачу (прием) сообщений в сроки, обуславливаемые оперативной обстановкой.

Своевременность связи обеспечивается:

постоянной готовностью сил и средств связи к обеспечению управления;

правильным выбором способов организации связи;

передачей (приемом) сообщений в установленной очередности с учетом категорий срочности;

высоким уровнем специальной подготовки связистов, подготовкой пользователей работе на средствах связи;

соблюдением дисциплины связи.

Надежность связи - способность обеспечить непрерывное управление в любых условиях оперативной обстановки.

Она достигается:

наличием резервной аппаратуры, обходных и резервных каналов связи;

проведением мероприятий по защите радио и радиорелейной связи от радиопомех и по их электромагнитной совместимости;

применением техники связи в соответствии с ее назначением и требованиями к ее эксплуатации.

Достоверность связи - есть степень точности воспроизведения передаваемых сообщений в пунктах приема, которая достигается:

поддержанием технических параметров каналов и аппаратуры связи в установленных эксплуатационных нормах;

передачей важных сообщений по нескольким независимым каналам связи.

Пропускная способность системы связи - есть возможность передачи информации (сообщений) в единицу времени.

Необходимая пропускная способность достигается:

эффективным использованием каналов и средств связи;

сокращением времени обработки, прохождения и доставки корреспонденции адресатам (секретариатам) на узлах и пунктах связи;

строгим выполнением должностными лицами установленных объемов передаваемой информации.

Скрытность связи - способность обеспечивать в тайне содержание передаваемой информации и факт ее передачи.

Скрытность достигается:

применением способов организации связи, отвечающих требованиям скрытого управления;

соблюдением правил ведения переговоров по открытым каналам связи;

применением аппаратуры засекречивания (шифрования) и маскирования речи;

соблюдением дисциплины связи, умением личного состава пользоваться документами скрытого управления (таблицами сигналов);

проведением мероприятий по пресечению несанкционированного доступа к средствам связи, исключение возможности использования осужденных на работах и должностях, связанных с обслуживанием радио, телефонной, телеграфной и телефаксной связи, аппаратуры передачи данных;

маскировкой местонахождения средств оперативной связи;

проведением работ по защите связи с учетом специальных требований нормативно-технических документов.

Порядок использования связи определяется распоряжениями по связи. В зависимости от оперативной обстановки (введения оперативных планов) начальниками Центрального и территориальных органов УИС могут вводиться следующие ограничения:

запрещение работы в отдельных радиосетях и радиорелейных направлениях;

запрещение работы радиосредств на определенных частотных каналах;

запрещение работы отдельных радиостанций на передачу;

запрещение сотрудникам пользования транкинговой и сотовой радиосвязью;

отключение абонентов ведомственных телефонных станций от городских телефонных сетей и междугородных каналов связи;

введением лимита денежных средств сотрудникам территориальных органов и учреждений УИС на ведение междугородных переговоров и пользование платными услугами связи.

1.2 Способы организации радиосвязи

Существуют два основных способа организации радиосвязи: радионаправление и радиосеть.

Радионаправление - это способ организации радиосвязи между двумя корреспондентами на выделенных только для них частотах (частотных каналах). Данный способ позволяет обеспечить:

оперативность доведения сообщений до корреспондента (удовлетворяется требование своевременности связи)

достоверность и скрытность связи.

Недостатком способа является большой расход радиосредств (если управление имеет в подчинении 10 подразделений, то для управления ими потребуется 20 радиостанций), большой расход радиочастотного ресурса (на каждое радионаправление необходимо выделить отдельные частоты), необходимость выделения операторов на каждую радиостанцию.

Данный способ организации радиосвязи используется для управления с корреспондентами (подразделениями), выполняющими наиболее важные задачи и располагающими наиболее срочной информацией.

Радиосеть - это способ организации радиосвязи между тремя и более корреспондентами на выделенных частотах, общих для всех корреспондентов. Преимуществами способа являются:

а) экономное расходование радиосредств (одна радиостанция позволяет обеспечить связь со всеми его подразделениями);

б) экономное расходование частотного ресурса и личного состава;

в) возможность одновременного доведения информации до всех корреспондентов (циркулярная передача).

Основным недостатком радиосетей закреплением одной частоты (частотного канала) за всеми корреспондентами является ограниченная пропускная способность, поскольку в этом случае возможна лишь поочередная передача сообщений. Кроме того, корреспонденты могут прослушивать информацию, которая им не адресована. Таким образом, в радиосетях возникают проблемы со своевременностью и скрытностью передачи сообщений. Поэтому данный способ организации радиосвязи используется на менее ответственных информационных направлениях с принятием дополнительных мер по выполнению требований к связи.

Зачастую на территории реальная обстановка не позволяет обеспечить прямую радиосвязь между двумя или несколькими корреспондентами из-за больших расстояний или по условиям распространения радиоволн. В этом случае организуются радиосети или радионаправления с ретрансляцией сигналов.

Ретрансляция - это способ увеличения дальности связи путем использования промежуточных станций-ретрансляторов, обеспечивающих прием сигналов от одного корреспондента, их усиление и передачу другому корреспонденту (или группе корреспондентов). В одном из вариантов ретранслятор представляет собой две радиостанции, выходы приемника каждой из которых соединены со входом передатчика другой. Радиостанции специальным сигналом автоматически или вручную оператором могут переключаться на прием или передачу, причем в каждый момент времени одна радиостанция работает только на прием, а другая - только на передачу.

Способ ретрансляции сигналов широко используется радиорелейной и спутниковой связи. При строительстве линий радиорелейной связи ретрансляторы размещаются в пределах прямой видимости друг от друга. В спутниковых системах связи радиостанция - ретранслятор размещается на борту искусственного спутника Земли, находящегося на определенной орбите в околоземном пространстве.

Наземные ретрансляторы могут устанавливаться на высотах стационарных сооружениях, обеспечивая охват устойчивой радиосвязью значительных территорий. Для временного обеспечения радиосвязи между удаленными корреспондентами могут использоваться подвижные ретрансляторы, развертываемые на базе различных транспортных средств.

1.3 Типы связи, применяемых в УИС

Для решения повседневных и оперативно-служебных задач в управлениях и подразделениях ФСИН применяют проводную, факсимильную, телеграфную, радиосвязи, а также связь посредствам передачи данных.

Проводная связь - это вид электросвязи, обеспечивающий обмен сообщениями посредством электромагнитных волн, распространяющихся вдоль искусственных направляющих линий.

Телефонная связь - это передача речевых сообщений по линиям и каналам сетей электросвязи.

Факсимильная связь - это передача по линиям связи печатных, рукописных графических и других неподвижных изображений плоских оригиналов с воспроизведением в пункте приема их копий-факсимиле. Для данного вида связи используются специальные факсимильные аппараты.

Телеграфная связь - это передача сообщений в виде телеграмм и криптограмм с использованием телеграфных аппартов по линиям и каналам электросвязи.

Обмен данными - это передача сообщений между ЭВМ в информационных, вычислительных системах и автоматизированных системах управления.

Современные системы передачи информации используют множества различных технологий, количество которых стремительно увеличивается. Возрастаемые требования к объемам передачи информации и удаленное расположение учреждений от магистральных линий связи накладывают определенные особенности к организации линий связи. Наиболее подходящими для реализации требований, предъявляемым к каналам связи и системе связи в целом применительно кудаленным учреждениями ФСИН являются радиорелейные линии связи.

Радиорелейная связь применяется при отсутствии или малой пропускной способности проводных линий связи между территориальными органами и учреждениями УИС, производственными объектами, а также для дистанционного управления радиосредствами и создания соединительных линий между АТС и узлами связи.

Радиорелейная связь осуществляется непосредственно или через промежуточные (ретрансляционные) радиорелейные станции. Промежуточные РРС устанавливаются в тех случаях, когда непосредственная связь не обеспечивается из-за значительного расстояния между оконечными станциями или при неблагоприятных условиях рельефа местности, а также при необходимости выделения каналов связи. Каналы радиорелейной связи выделяются на оконечных или промежуточных станциях и передаются на коммутаторы (узлы связи) или отдельным абонентам.

1.4 Характеристика радиосвязи как физического процесса

 

.4.1 Общие сведения, принципы и свойства радиосвязи

Мысль о радио как о средстве связи без проводов была впервые была высказана русским ученым А.С. Поповым весной 1889 г. Выступая в Кронштадтском морском собрании, он говорил: «Человеческий организм не имеет еще такого органа чувств, которой замечал бы электромагнитные волны в эфире. Если бы изобрести такой прибор, который заменил ба нам электромагнитные чувства, то его можно было бы применить к передаче сигналов на расстояние».

Первые опыты по осуществлению беспроводной связи с использованием электромагнитных волн были начаты А. С. Поповым в 1895 г. А уже с февраля по апрель 1900 г. действовала первая линия радиосвязи, обеспечивающая обмен сообщениями в Финском заливе между городом Коткой (Финляндия) и островом Гогланд. По линии протяженностью 46 км было передано 440 радиограмм, содержавших 6300 слов. Это позволило решить практическую задачу спасения броненосца береговой обороны, севшего на камни.

С этого момента популярность радиосвязи начала быстро расти во всем мире. Увеличение числа работающих радиостанций, а также проявившиеся особенности распространения радиоволн вызвала необходимость международного регулирования использования радиосвязи. В 1903 г. в Берлине была созвана первая Международная радиотелеграфия конференция, в которой приняли участие большинство европейских стран, а также Россия и США. На второй конференции, состоявшейся в 1906 г., был принят свод правил ведения радиообмена, названный Служебным регламентом.

В настоящее время радиосвязь получила широкое распространение, в том числе как средство управления в различных организационных структурах современного общества. Она в определенных условиях не имеет конкурентов. Спектр задач, выполняемых ФСИН, и условия их решения требуют широкого применения радиосредств в целях управления, особенно мобильными подразделениями. Поэтому сотрудники должны хорошо знать возможности радиосвязи, а также способы применения для успешного решения конкретных задач.

Радиосвязь - это обмен информацией с помощь радиоволн. Радиоволнами называются электромагнитное излучение с частотами 3∙10¹² Гц и длиной волны не менее 1∙10^-4 м, распространяющееся в среде без искусственных направляющих линий.

Из этого следует, что переносчиками информации в радиосвязи являются электромагнитные волны высокой частоты, способные распространяться в окружающем Землю пространстве (так называемом эфире).

Для передачи сообщений посредством радиоволн необходимо иметь:

а) источник сообщений;

б) модулятор, обеспечивающий наложение электрического сигнала, содержащего сообщение, на электрические колебания высокой частоты;

в) радиопередатчик, генерирующий электрические колебания высокой частоты;

г) передающею антенну, преобразующую электрические колебания высокой частоты в электромагнитные волны, излучаемые в пространство;

д) приемную антенну, преобразующую энергию электромагнитных волн в электрическое напряжение высокой частоты;

е) радиоприемник, обеспечивающий: выделения напряжения с частотой радиопередатчика из совокупности напряжений разных частот, наводимых в приемной антенне; усиление напряжения высокой частоты, подводимого от антенны; выделение полезного сигнала из высокочастотных колебаний;

ж) источник электропитания, обеспечивающий работу радиопередатчика и радиоприемника;

з) оконечное устройство.

Электромагнитные волны характеризуются параметрами: скорость распространения, частотой колебаний и длиной волны.

Скорость распространения электромагнитных волн в околоземном пространстве c равна примерно 3·10⁸м/с.

Частота электромагнитных волн f определяется числом полных колебаний энергии волн за 1 с. Единица измерения частоты является Герц.

Длина волны λ измеряемая в метрах, равна расстоянию, которое волна проходит за время одного полного колебания, называемого периодом колебания.

Перечисленные параметры связаны между собой соотношениями:

Совокупность электромагнитных волн, используемых для радиосвязи, носит название радиочастотного ресурса или радиочастотного спектра. Радиочастотный спектр обладает определенными свойствами.

. Неисчерпаемостью данного ресурса. Потребитель для обеспечения связи занимает определенную совокупность частот, которая после освобождения может использоваться без всякого восполнения другим потребителем;

. Глобальная доступность. В распределении и использовании радиочастотного ресурса учитываются международные интересы. Периодически созываются Всемирные административные конференции по радиосвязи, функционируют специальные международные службы, разрабатываются и принимаются к исполнению документы, регламентирующие использование ресурса, один из них - Международный регламент радиосвязи. Государства - пользователи ресурса в соответствии с международными рекомендациями и правилами разрабатывают собственные нормативные документы. В Росси одним из таких документов является Федеральный закон от 07.07.2003 № 126-ФЗ «О связи».

В статье 12 Закона закреплено исключительное право государства на регулирование использования радиочастотного спектра. Закон предусматривает обязательную регистрацию в порядке, устанавливаемом Правительством Российской Федерации, всех технических средств, являющихся источниками электромагнитного излучения, в том числе средств связи;

. Наличием радиопомех естественного и искусственного происхождения: от грозовых разрядов, электротранспорта, промышленных и бытовых электроустановок, радиостанций, работающих на одних частотах;

. Различие механизма распространения в пространстве электромагнитных волн разной длины. По этому признаку весь радиочастотный ресурс условно разбит на ряд частотных диапазонов (диапазонов волн).

Таблица 1.1. - Диапазоны радиоволн их диазоны волн и частот

Диапазон радиоволн	Граница диапазона волн	Граница диапазона частот	области применения
Сверхдлинные	10-100 км	30-3 кГц	Радионавигация, радиосвязь
Длинные	1-10 км	300-30 кГц	Радиосвязь, радиовещание
Средние	100-1000 м	3-0,3 МГц	Радиовещание, радиосвязь
Короткие	10-100 м	30-3 МГц	Радиосвязь, радиовещание
Метровые	1-10 м	300-30 МГц	Радиосвязь, телевидение
Дециметровые	1-10 дм	3-0,3 ГГц	Радиолокация, радиорелейная связь, радионавигация, телевидение
Сантиметровые	1-10 см	30-3 ГГц	Радиолокация, радиорелейная связь
Миллиметровые	1-10мм	300-30 ГГц	Специальные применения
Децимиллиметровые	Меньше 1 мм	Больше 300 ГГц	для специальных применений

В соответствии с международными и федеральными нормативами документами некоторые участки диапазонов частот используются в интересах радиовещания (148,5... 283,5 кГц в диапазоне ДВ; 526,5...1606,5 кГц в диапазоне СВ; 2,3…22 МГц в диапазоне КВ; 65,8…108 МГц в диапазоне УКВ), наземного телевидения (471,25…888,25 МГц в диапазоне УВЧ), спутниковой радиосвязи и телевидения (1,5 и 0,8 ГГц; 2,55 и 2,45 ГГц; 6,0 и 4,0 ГГц; 14,0 и 11,0 ГГц; 30,0 и 20,0 ГГц), также для других целей.

Региональные управления ФСИН выполняют возложенные на них задачи, как правило, на ограничительных территориях протяженностью от нескольких километров до нескольких десятков километров. При управлении подразделениями, в условиях быстрой смены обстановки, важное значение приобретает оперативность доведения команд до подразделений и получения от них информации об обстановке. Наиболее просто это достигается с помощью радиотелефонной связи. Для обеспечения радиотелефонной связи на относительно небольшие расстояния широко используются диапазоны ОВЧ и УВЧ, что объясняется следующими преимуществами: относительно небольшим уровнем помех в этих диапазонах, возможностью размещения необходимого количества частотных каналов радиотелефонной связи в выделенных участках диапазонов, возможностью использования для обеспечения связи на требуемые дальности маломощных радиостанций с приемлемыми массогабаритными характеристиками ( в том числе носимых).

Организация радиосвязи и практическое использование радиосредств в диапазонах ОВЧ и УВЧ во многом определяются также особенностями распространения радиоволн этих диапазонов.

К ним относятся:

прямолинейное распространение радиоволн по всем направлениям от излучателя (при использовании в направлении на направленного излучателя);

проникновение, огибание и отражение радиоволн при встрече с препятствиями;

ослабление энергии радиоволн при распространении в окружающем воздухе и значительные потери энергии при проникновении через препятствия.

Особенности распространения радиоволн ОВЧ и УВЧ в земных условиях приводят к появлению теневых зон, в которых сигнал передатчика корреспондента настолько слаб, что не принимается адресатом. Эти особенности определяют дальность связи в рассматриваемых диапазонах.

Над ровной земной поверхностью и над водными пространствами дальность прямой видимости, которая зависит от кривизны Земли и высоты (поднятия) антенн радиостанций корреспондентов (рисунок 1.1.).

где Д - дальность связи, км;

h1, h2-высоты антенны радиостанций над уровнем Земли, м.

Рисунок 1.1 - Дальность прямой видимости

На пересеченной местности и в населенных дальность связи уменьшается и зависит от ряда факторов:

мощности радиопередатчиков корреспондентов;

чувствительности радиоприемников;

высоты антенн;

уровня помех;

количества и характера препятствий на пути распространения радиоволн.

 

.4.2 Особенности распространения радиоволн СВЧ-диапазона

Частоты СВЧ, УВЧ широко применяются в наземных системах связи и вещания. Большинство таких систем работает на земной волне. Исключения составляют лишь линии связи, работающие на волнах, рассеянных в тропосфере и ионосфере.

В рассматриваемых частотных диапазонах устойчивая работа на земной волне ограничена расстоянием прямой видимости. В то же время широко распространены магистральные линии протяженностью до нескольких тысяч километров, использующие дециметровые и сантиметровые волны. Эти линии представляют цепочку приемопередающих радиорелейных станций (РРС). Соседние РРС отстоят друг от друга на расстояние, превышающее «радиовидимость» между передающей и приемной антеннами в условиях средней рефракции. На каждой промежуточной РРС принимаемый сигнал усиливается и передается на следующую станцию. Участок линии между соседними станциями называется ретрансляционным интервалом. Линии, построенные по такому принципу, называются радиорелейными линиями (РРЛ) с интервалами в пределах прямой видимости.

Существующие РРЛ, работающие в диапазонах СВЧ и УВЧ, предназначены для передачи многоканальной телефонии и телевидения в аналоговой (непрерывной) форме. Цифровые РРЛ должны иметь настолько широкие полосы пропускания, что они будут работать в основном на частотах выше 10 ГГц (волны короче 3 см).

Системы телевизионного и звукового вещания работают на волнах метрового диапазона. Для телевизионного вещания выделены также полосы в дециметровом диапазоне. Устойчивый радиус действия вещательных передатчиков в этих диапазонах ограничивается также расстоянием порядка прямой видимости. Для увеличения радиуса действия станций стараются поднимать антенну на передаче по возможности выше как за счет естественного рельефа, так и за счет башни, на которой устанавливается антенна.

Широкое распространение радиосвязи обусловлено следующими эксплуатационными преимуществами:

возможностью обмена информацией между стационарными объектами, стационарными и подвижными, а также между подвижными объектами на земле, в воздухе, космосе и на акваториях в любых природных условиях;

доступностью связи с объектами, местонахождение которых неизвестно;

возможностью обмена информацией через неосвоенные территории;

возможностью одновременного доведения информации до большого количества корреспондентов (циркулярная передача);

простой организации и развертывания сетей радиосвязи;

мобильностью, т.е. возможностью быстрой перестройки состава и структуры сетей радиосвязи.

В то же время радиосвязь имеет и ряд недостатков, которые необходимо учитывать при её использовании:

наличие во всех диапазонах частот непреднамеренных помех различного происхождения (космическое излучение, атмосферное электричество, промышленные и транспортные электроустановки, взаимные помехи радиостанций и др.), ведущих к снижению дальности и качества связи;

влияние на дальность и качество связи в некоторых диапазонах естественного и искусственного рельефа местности;

вероятность перехвата сообщений, передаваемых по радиоканалам, особенно при использовании ненаправленных излучателей;

возможность ввода ложных сообщений в радиоканалы под маской одного из корреспондентов;

реальность постановки преднамеренных помех с целью недопущения передачи сообщений по радиоканалу;

возможность определения местоположения радиостанций работающих корреспондентов путем пеленгования с использованием специальной аппаратуры;

Указанные недостатки могут быть частично компенсированы реализацией организационных, организационно-технических и технических мероприятий в процессе развертывания радиосвязи и ведения радиообмена.

 

.4.3 Диапазоны СВЧ радиолиний, используемые для радиосвязи

Диапазон 7 ГГц (7.25-7.55 ГГц) освоен в настоящее время достаточно хорошо [15]. В нем работает большое количество радиорелейных систем средней емкости (порядка 300-700 ТЛФ каналов в стволе для аналоговых систем и до 55 Мбит/с - для цифровых). Существует и аппаратура большой емкости, предназначенная для передачи потоков STM-1. В этом диапазоне на распространение сигнала начинают оказывать влияние гидрометеоры (дождь, снег, туман и пр.). Кроме того, влияет атмосферная рефракция, приводящая к закрытию трассы или к интерференции волн.

Средняя протяженность пролета РРЛ составляет 30-40 км. Антенны имеют высокий коэффициент усиления при диаметрах порядка 1.5 - 2.5 м.

Число радиосредств в России, использующих этот диапазон, пока относительно невелико, и, следовательно, электромагнитная обстановка благополучна. Однако необходимо учитывать помехи от соседних радиорелейных линий, работающих в данном диапазоне частот.

Диапазоны 11 и 13 ГГц (10.7-11.7, 12.7-13.2 ГГц) перспективны с точки зрения эффективности систем РРЛ [15]. При протяженности пролета 15-30 км, высокоэффективные антенны имеют небольшие габариты и вес, что обеспечивает относительную дешевизну антенных опор.

Доля влияния атмосферной рефракции на устойчивость работы систем уменьшается, но увеличивается влияние гидрометеоров. В этих диапазонах, в основном, строятся цифровые радиорелейные системы связи на скорости до 55 Мбит/с, хотя, есть примеры передачи цифровых потоков со скоростями до 155 Мбит/с.

Но эти диапазоны используют большое количество радиосредств. Спутниковые системы связи, различные радиолокаторы и пеленгаторы, охранные системы создают неблагоприятную электромагнитную обстановку, что затрудняет работу в данных диапазонах.

Интенсивное развитие систем связи привело к бурному освоению диапазонов частот 15 и 18 ГГц (14.5-15.35, 17.7-19.7 ГГц) [15]. Средняя протяженность пролетов достигает 20 км для зон с умеренным климатом. Аппаратура выполняется в виде моноблока. Типовые параболические антенны имеют диаметры 0.6, 1.2 или 1.8 м при коэффициентах усиления от 38 до 46 дБ. В ряде регионов России диапазон 15 ГГц уже перегружен радиосредствами. Диапазон 18 ГГц пока более свободен.

На распространение сигналов сильное влияние оказывают гидрометеоры и интерференция прямых и отраженных волн. Ослабление в дожде может составлять 1-12 дБ/км (при интенсивности дождей 20-160 мм/час). Некоторое влияние оказывает и сама атмосфера (атомы кислорода и молекулы воды), ослабление в которой достигает 0.1 дБ/км.

Согласно рекомендациям МСЭ-Р в диапазоне 23 ГГц (21.2-23.6 ГГц) разрешено строить системы аналоговой и цифровой связи любой емкости. Средняя протяженность пролетов меньше 20 км, так как на распространение сигналов сильное влияние оказывают гидрометеоры и ослабления в атмосфере. Желательно использовать вертикальную поляризацию радиоволн, хотя разрешено использование любой поляризации. Типовые параболические антенны имеют диаметры 0.3, 0.6 и 1.2 м.

Ослабление в дождях может быть от 2 до 18 дБ/км, а в атмосфере достигает 0.2 дБ/км. Диапазон разрешено использовать в спутниковых системах связи. Поэтому при расчетах необходимо учитывать возможность помех.

1.5 Характеристики радиопередающих, радиоприемных и антенно-фидерных устройств

Рассмотрим характеристики и основные парамерты радиоприемных и радиопередающих устройств.

Антенной называется радиотехническое устройство, предназначенное для излучения или приема электромагнитных волн. Антенна является одним из важнейших элементов любой радиотехнической системы, связанной с излучением или приемной радиоволн.

В конструктивном отношении антенна представляет собой провода, металлические поверхности, диэлектрики, магнитодиэлектрики. Назначение антенны поясняется упрощенной схемой радиолинии (Рисунок. 1.2)

Рисунок 1.2 - Упрощенная схема радиолинии

Электромагнитные колебания высокой частоты, модулированные полезным сигналом создаваемые генератором, преобразуются передающей антенной в электромагнитные волны и излучаются в пространство. Обычно электромагнитные колебания подводят от передатчика к антенне не непосредственно, а с помощью линии питания (линия передачи электромагнитных волн, фидера).

При этом вдоль фидера распространяются связанные с ним электромагнитные волны, которые преобразуются антенной в расходящиеся в электромагнитные волны свободного пространства.

Приемная антенна улавливает свободные радиоволны и преобразует их в связанные волны, подводимые с помощью фидера к приемнику. В соответствии с принципом обратимости свойства антенны, работающей в режиме передачи, не изменяются при работе этой антенны в приемном режиме.

Способность антенны излучать электромагнитные волны с различной интенсивностью в разных направлениях характеризуется её направленными свойствами. Антенны, обладающие этими свойствами, позволяют без увеличения мощности передатчика увеличивать напряженность электромагнитного поля в необходимом направлении в сотни тысяч и даже миллионы раз путем концентрации электромагнитных волн в узкие пучки.

Наличие направленных свойств у приемных антенн, т.е. различная эффективность приема волн, приходящих с различных направлений (пространственная избирательность), ведет к ослаблению приема различных внешних помех, т.е. к повышению качества приема и улучшению помехозащищенности приемного устройства. Необходимо иметь в виду, что в ряде случаев к антеннам предъявляют требования всенаправленности. Направленные свойства являются настолько важными, что принято говорить о двух функциях, выполняемых антенной:

) преобразование электромагнитных колебаний в свободные электромагнитные волны;

) излучение этих волн в определенных направлениях.

Коэффициент направленного действия (КНД) характеризует способность антенны концентрировать излученное электромагнитное поле в каком-либо определенном направлении. Коэффициент направленного действия называется отношение среднего значения за период высокой частоты плотности потока мощности, излучаемого антенной в данном направлении (Ө₁, φ₁), к усредненному по всем направлениям значению плотности потока мощности П _уср:

Коэффициент направленного действия можно выразить с помощью еще одного параметра, называемого действующей длиной или действующей высотой антенны. Этот параметр иногда используют при анализе приемных антенн, а также проволочных длинноволновых и средневолновых антенн и антенн-матч. В случае линейной антенны ток по её длине распределен неравномерно. Однако данную данную реальную антенну можно заменить воображаемым вибратором с равномерным распределением тока, создающим в направлении максимального излучения поле, равное полю данной антенны в главном направлении. При этом ток в точке питания реальной антенны считается равным току, текущему по воображаемому вибратору.

Коэффициент направленного действия не учитывает потерь подводимой энергии в проводниках антенны, в изоляторах, окружающих антенну предметах и в земле. В связи с этим вводится параметр, учитывающий эти потери, называемый коэффициентом усиления (КУ) антенны, равный отношению среднего значения плотности потока мощности, излучаемой антенной в данном направлении, к среднему значению плотности потока мощности, создаваемого воображаемым абсолютно ненаправленным излучателем. При этом предполагается, что точка наблюдения находится на одинаковом расстоянии от обеих антенн; мощности, подводимые к той и другой антеннам, равны и КПД ненаправленной антенны равен единице. Таким образом, КУ:

Отличие КУ от КНД состоит в том, что при определении КУ исходят из равенства мощностей, подводимых к исследуемой и эталонной (ненаправленной) антеннам Р₀, а не из равенства мощностей излучения этих антенн.

Радиовещательные станции, работающие в разных диапазонах, имеют значительные мощности. При больших мощностях существенное значение имеет коэффициент полезного действия антенны.

Как указывалось выше, кпд антенны оказывается высоким,если сопротивление потерь антенны значительно меньше её сопротивления излучения. Сопротивление потерь складывается из потерь в проводах антенны, изоляторах, элементах настройки, оттяжках матч, окружающих предметах и заземлении.

Сопротивление потерь в проводах антенны можно определить через погонное сопротивление, которое для цилиндрического проводника с учетом поверхностного эффекта равно:

 ,

где r - радиус проводника, м;

м’ - относительная магнитная проницаемость материала проводника.

Токонесущие части антенн могут выполняться из стали, меди, алюминия или оцинковонной стали. В технике передающих антенн находят широкое применение биметаллические провода со стальной сердцевиной и медной или алюминиевой оболочкой.

На высоких частотах глубина погружения тока в проводник мала, поэтому при расчете сопротивления биметаллических проводов потери в сердцевине провода не учитывают. Это относится также и оцинкованным канатам, если толщина их покрытия равна или больше 0,1 мм. Биметаллические провода с медным внешним слоем, обладая в диапазоне радиочастот параметрами медного провода, имеют большую механическую прочность, меньший вес и меньшую стоимость.

Погонное сопротивление потерь обычно пересчитывают к пучности тока или к току на зажимах антенны. К потерям следует отнести также ту часть мощности, которая тратится на нагрев изолятора антенны. Нагрев изоляторов обусловлен диэлектрическими потерями. В рационально сконструированных антеннах диэлектрические потери малы и ими можно пренебречь.

Важную роль в работе антенного устройства играет линия питания (фидерный тракт), которая передает электромагнитную энергию от генератора к антенне (или от антенны приемнику). Фидер не должен излучать электромагнитные волны и должен минимальные потери. Его необходимо согласовывать с выходной цепью передатчика (или с входной цепью приемника) и с входным сопротивлением антенны, т.е. в фидере должен существовать режим бегущей волны или близкой к нему. В зависимости от диапазона радиоволн применяют различные типы фидеров: двухпроводные или многопроводные воздушные фидеры, несимметричные экранированные (коаксиальные) линии, различные типы волноводов и др.

Рассмотрим важнейшие характеристики радиостанций, влияющие на дальность, качество связи и условия применения.

1.       Диапазон рабочих частот радиостанции - участок диапазона радиоволн, на частоты которого могут настраиваться приемник и передатчик радиостанции. Обычно диапазона рабочих частот указывается по начальной и конечной частотам участкам, обозначенным в МГц.

.        Количество частотных каналов - это то количество в пределах диапазона, на которое могут настраиваться передатчик и приемник радиостанции. Как правило, номиналы частот каналов кратны 50, 25 или 12,5 кГц. В некоторых радиостанциях количество частотных каналов равно 40, в других может быть меньшим или большим.

.        Мощность радиопередатчика - количество энергии электрических колебаний высокой частоты, подводимой от радиопередатчика к передающей антенне за одну секунду,- измеряется в ваттах. Чем больше энергии подводится в единицу времени к антенне, тем большей энергией обладают излучаемые электромагнитные волны.

.        Чувствительность радиоприемника - величина номинального напряжения, наведенного в приемной антенне сигналом радиопередатчика и подведенного ко входу радиоприемника, при котором на выходе этого приемника разборчиво воспроизводится принимаемое сообщение. Измеряется в микровольтах.

.        Вид питания. От источника электропитания зависит возможность использования радиостанции в стационарных или полевых условиях. Как правило, стационарные радиостанции питаются от сети переменного тока 220 или 380 В, причем время непрерывной работы на передачу этих радиостанций не ограничивается. Возимые радиостанции получают электропитание от бортовой сети того транспортного средства, на котором установлены. Обычно это сеть постоянного тока с напряжением 12 или 24 В. Электропитание носимых радиостанций осуществляется от аккумуляторов или сухих батарей.

.        Массо-габаритные показатели. Они во многом зависят от используемого источника электропитания, тогда как приемопередатчики современных маломощных радиостанций могут быть выполнены малогабаритными и достаточно легкими.

.        Дальность радиосвязи. На даннуя характеристику линии связи оказывают влияние большое количество составляющих. Так диапазон рабочих частот радиостанции определяет возможные потери энергии распространяющихся радиоволн на препятствиях. От мощности радиопередатчика зависит энергия электромагнитных волн, излучаемых антенной. Чем выше мощность, тем на большее расстояние будут распространятся радиоволны. Причем дальность, на которой будет принят сигнал передатчика, зависит еще и от чувствительности приемника. Чем меньше напряжение должно подводиться ко входу радиоприемника от антенны для нормального воспроизведения принимаемого сигнала, тем на большем удалении от передатчика этот сигнал может принят.

Дальность радиосвязи во многом зависит от наличия препятствий между корреспондентами. Причем одни преграды, например металлические конструкции, полностью отражают или поглощают энергию электромагнитных волн, другие - частично. Наличие нескольких препятствий на трассе распространения радиоволн может привести к понижению уровня принимаемого сигнала до величины менее пороговой, когда радиоприемник не в состоянии воспроизвести этот сигнал. Наличие или отсутствие преград часто зависит от высоты антенны корреспондентов. Дальность связи уменьшается при наличии помех радиоприему. Таким образом, дальность и качество связи во многом определяются выбором радиостанций.

За корреспондентом сохраняется возможность влияния на качество и дальность связи путем регулировки мощности радиопередатчика, изменяя чувствительности радиоприемника и высоты антенны, а также выбор трассы распространения радиоволн с минимальным количеством естественных и искусственных препятствий.

1.6 Правовые основания применения средств связи

В настоящее время возрастает роль технических средств вообще и средств связи. Накопленный положительный опыт применения специальной технике создал предпосылки к совершенствованию правовых основ её использования в борьбе с преступностью.

В широком смысле правовыми основаниями применения техники связи в ФСИН можно считать содержащиеся в законах и подзаконных актах правила и предписания, которые определяют цели применения этой техники, задачи и методы их решения.

Сети электросвязи, действующие в ФСИН согласно статье 8 Закона «О связи», относятся к ведомственным сетям связи, созданным для обеспечения стоящих перед ними задач. Причем следует различать сети электросвязи в ФСИН, имеющие выход в сеть общего пользования (статья 7), и сети электросвязи, созданные для управлениями подразделениями ФСИН, не имеющими выхода на сеть связи общего пользования (статья 8).

Для нужд ФСИН может использоваться правительственная связь, обеспечиваемая специально уполномоченными на то органами, определяемые Президентом Российской Федерации.

Ряд нормативных документов регламентируют использование радиочастотного спектра, а также порядок производства и эксплуатации радиоэлектронных средств (РЭС).

.        Для выделения полосы радиочастот, необходимой той или иной службе (подразделению), ФСИН РФ получает разрешение на пользование полосы частот от Государственного комитета по радиочастотам (ГКРЧ) России («Положения о порядке выделения полос (номиналов) радиочастот», утвержденное решением ГКРЧ России 14.10.96 г., протокол № 40/5)

.        Согласование и назначение частот осуществляется начальником связи Вооруженных Сил России га территории Московского военного округа и штабами военных округов соответствующих регионов согласно Положению о порядке назначения рабочих частот для РЭС федеральных органов, министерств и ведомств РФ, находящиеся не частном обеспечении Министерства обороны РФ, утвержденному начальником Генерального штаба ВС РФ и согласованному с заместителем председателя ГКРЧ России.

Для согласования и назначения частот РЭС ФСИН РФ управления связи соответствующих регионов обязаны направлять заявки в штаб военного округа со следующими данными:

а) тип РЭС и назначение;

б) принадлежность РЭС

в) номиналы частот;

г) мощность передатчика и чувствительность приемника;

д) место, координаты размещения РЭС;

е) тип и высота антенны, класс излучения;

ж) временной режим и срок работы РЭС;

з) схема (трассы) для радио, радиорелейных и тропосферных линий связи на картах масштаба 1:200000 и крупнее с указанием полос (номиналов частот).

2. Расчет радиорелейной линии связи между учреждениями ФСИН

 

.1 Постановка задачи организации канала связи. Требования, предъявляемые к каналусвязи

ГУФСИН России по Республике Коми состоит из Главного Управления ФСИН по Республике Коми из десяти исправительных колоний, одной колонии особого режима, одного лечебно-исправительного учреждения, двух лечебно-профилактических учреждений, двенадцати колоний поселения и трех следственных изоляторов.

Главное Управление по Республике Коми и все учреждения связаны между собой проводной связью. При этом связь управления с учреждениями осуществляется через телефонную сеть общего пользования (ТФоП), тем самым, арендуя канал (линию) связи у ГТС.

С ростом объема информации, передаваемой между учреждениями, необходимостью вывода видеоинформации с видеокамер на пульт оперативного дежурного по управлению, увеличением электронного документооборота, развитием цифровой техники возникла необходимость увелечения пропускной способности между учреждениями. Также, в связи с оптимизацией расходов на настройку и функционирование канала связи, вновь организуемые каналы передачи данных должны быть собственностью ГУФСИН, а не принадлежать поставщикам телекоммуникационных услуг.

Для расширения канала связи возможно арендовать дополнительные линии связи, тем самым увеличиваются затраты за использования услуг связи. Вторым вариантом увеличения пропускной способности каналов связи является построение линии или сети связи с использованием РРС.

В качестве примера создания радиорелейной линии связи (РРЛ) рассмотрим два учреждения: ФБУ ИК-31 и КП-3 ГУФСИН России по Республике Коми,

Проектируемый канал связи должен обеспечивать:

·        телефонную связь и (со скоростью передачи 64 кбит/сек) - передача речевых сообщений;

·        факсимильную связь (со скоростью передачи 64 кбит/сек) - передача по линиям связи печатных, рукописных, графических неподвижных изображений плоских оригиналов с воспроизведением в пункте приема их копий - факсимиле;

·        передачу видеосигнала (со скоростью передачи 512 кбит/сек) - передача по линиям связи, подвижных изображений полученных с видеокамер;

·        резервный канал - канал со скоростью передачи 64 кбит/сек.

Между указанными объектами имеется проложенная 32 года назад проводная телефонная линия связи на основе медного кабеля, использование которой для передачи данных большого объема нецелесообразно ввиду низкой надежности канала связи и высокой стоимости аренды цифрового канала.

Линия передачи данных на основе технологии мобильной связи GPRS не отвечает заданным требованиям по пропускной способности.

Учитывая невозможность организации проводного канала связи и использование технологии GPRS, для выполнения всех перечисленных требований для канала связи ИК-31 - КП-3 по техническим характеристикам необходимо установление радиорелейного канала связи с использованием комплекта РРЛ типа «АСТРА-СТЭЛ», стоящего на вооружении ФСИН РФ. С учетом возможного увеличения объема передаваемых данных будем использовать цифровой поток Е1, состоящий из 32 канальных интервалов по 64 кбит/сек, нумеруемых от 0 до 31. Тридцать канальных интервалов (1-15 и 17-31) используются для передачи трафика, а два - нулевой и шестнадцатый - для передачи служебной информации.

Примерная схема связи между ИК-31 - КП-3 представлена на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 - Схема канала связи на основе РРС «Астра-СТЭЛ»

2.2 Характеристики РРС АСТРА-СТЭЛ»

Семейство РРС «АСТРА-СТЭЛ» предназначено для создания радиорелейных линий и систем многостанционного радиодоступа и используется для сетей телефонии, передачи данных и телевидения в том числе:

.        Связь между двумя АТС по цифровым потоком Е1, Е2, Е3;

.        Связь между центральной АТС и несколькими выносными (абонентскими) АТС по цифровым потокам Е1, Е2, Е3;

.        Организация высокоскоростного доступа с сети «Интернет» (выделенные линии) по цифровым потокам Е1, Е2 и Ethernet 10 BASE-T;

.        Подключение базовых станций DECT к центральным контроллерам по цифровым потокам Е1, Е2, Е3;

.        Организация каналов телевидения и радиовещания;

.        Организация сетей дистанционного видеонаблюдения, телеметрии, управления, связи на объектах энергетики, нефтяной и газовой промышленности, транспорта, сельского хозяйства, МЧС и т.п.

Внешний вид РРС «АСТРА-СТЭЛ» представлен на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2. - РРС «Астра СТЭЛ»

РРС «АСТРА-СТЭЛ» имеет следующие модификации.

Для радиорелейных линий:

«АСТРА-СТЭЛ-У» - узловая;

«АСТРА-СТЭЛ-О» - оконечная;

«АСТРА-СТЭЛ-Р» - - ретранслятор.

Для систем многостанционного доступа:

«АСТРА-СТЭЛ-У базовая» - базовая;

«АСТРА-СТЭЛ-О абонетская» - абонетская.

Общие сведения

.        РРС «АСТРА-СТЭЛ» выпускаются для работы в частотных диапазонах 10.38 - 10.68 ГГц и 10.7 - 11.7 ГГц.

.        РРС «АСТРА-СТЭЛ» обеспечивают прием/передачу стандартных цифровых потоков со скоростями 2,048 Мбит/сек, 8,448 Мбит /сек, 17,184 Мбит/сек; 34,368 Мбит/ сек; Ethernet 10 BASE-T.

.        Типовое значение длины одного пролета:

до 35 км по потоку Е1 (2,048 Мбит/сек)

до 25 км по потоку Е2 (8,448 Мбит /сек) и Ethernet 10 BASE-T;

до 20 км по потоку Е3 (34,368 Мбит/ сек).

. РРС « АСТРА-СТЭЛ» предназначены для эксплуатации в различных климатических зонах при условиях:

воздействия повышенной температуры среды до 50˚С;

воздействия пониженной температуры среды до 50˚С;

воздействия повышенной влажности до 98% при температуре до 25˚С;

воздействия на оборудование верхнего расположения конденсированных осадков (инея, росы).

. РРС «АСТРА-СТЭЛ» могут транспортироваться всеми видами транспорта на расстоянии до 10000 км в штатной упаковке.

. Срок службы РРС «АСТРА-СТЭЛ» при круглосуточном режиме работы - 10 лет.

. Гарантийный срок - 1 год.

. Технические данные:

Основные характеристики РРС «АСТРА-СТЭЛ» приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1. - Основные характеристики РРС «АСТРА-СТЭЛ»

Параметр	Значение
Диапазон рабочих частот, ГГц	10,38-10,68  10,7-11,7
Минимальный разнос частот между соседними передатчиками или приемниками при работе в одном направлении с ортогональной поляризацией, МГц, при скорости передачи 2,048 Мбит/сек	10,5
Продолжение таблицы 2.1
8,448 Мбит /сек  17,184 Мбит/ сек 34,368 Мбит/ сек Ethernet 10 BASE-T	20 40 70 20
План частот для РРС «АСТРА-СТЭЛ-10» и АСТРА-СТЭЛ-11»	Приложение А, таблицы А.1, А.2
Скорость передачи информации, кбит/сек	2048 8448 17184 34368 10500
Коэффициент усиления системы при BER=10-3 , дБ, не менее, при скорости 2,048 Мбит/сек 8,448 Мбит/сек 34,368 Мбит/сек 10500 Мбит/ сек	95 90 80 90
Номинальное затухание на трассе, дБ	70
Остаточный коэффициент ошибок, RBER	<10-10
Вид модуляции/демодуляции	ЧМ
Параметры стыка с каналообразующим оборудованием	G.703 МСЭ-Т
Электропитание РРС от сети постоянного тока, В переменного тока, В	-36 - 72 ~ 200-250
Мощность, потребляемая РРС, Вт	не более 25
Среднее время наработки на отказ,	50000
Основные типы антенн, используемые в РРС « АСТРА-СТЭЛ»:	офсетные антенны диаметром 0,6, 0,9 м, 1,2; плоские секторные антенны; плоские узконаправленные антенны.
Масса, кг: модуля приемопередающего СВЧ, не более блока окончания радиотракта (БОРТ) нижнего размещения БОРТ верхнего размещения	1,5 не более 1,5 не более 1,2
Характеристики передающего канала МПП СВЧ
Мощность излучаемого сигнала на выходе, дБм	14- 17
Ширина спектра излучения	Приложение А, таблица А.3.
Характеристики приемного канала МПП СВЧ
Минимальный уровень сигнала на входе приемника для различных типов сигналов	Приложение А, таблица А.4.
Допустимое значение перегрузки по входному сигналу, дБм	10
Избирательность по зеркальному каналу,дБ	60
Избирательность по соседнему каналу, дБ	40
Характеристики оборудования основной полосы
Цифровой поток, Кбит/сек	2048, 8448
2Скорость цифрового потока на входе/выходе, кбит/сек	2048- 8448
Код стыка	HDB3
Входное и выходное сопротивление, Ом для Е1 для Е2	120 75
Форма импульса соответствует	G.703
Характеристики антенно-фидерного тракта
Параметры типовых антенн РРС «АСТРА-СТЭЛ»	Приложение А, таблица А.5
Уровень первых боковых лепестков	-17
Развязка по кроссполяризации, дБ, не менее	-15

2.3 Требования, предъявляемые к радиорелейному каналу связи. Расчет канала связи

Для обеспечения РРЛ связи необходимо выполнения следующих условий:

а) обеспечение прямой видимости между передающей и приемной антеннами;

б) выбор методики расчета радиорелейной линии связи;

в) оценка воздействия помех на трассе распространения.

2.3.1 Проверка дальности прямой видимости

Для проверки прямой видимости необходимо рассмотреть рельеф между двумя точками, где расположены передающая и приемная антенны. По топографической карте местности расстояние между антеннами по прямой составляет 15,4 км. На данном расстоянии встречаются мелкие жилые и производственные постройки и здания, смешанный лес, мелкие речушки.

Используя карту Google при помощи программы «Google Планета Земля» строится разрез рельефа (Приложение Б):

Анализируя разрез рельефа и учитывая, что антенны радиорелейных станций расположены на мачтах высотой 22 метра можно сказать, что прямая видимость обеспечивается, нет препятствий мешающих установки данного оборудования.

 

.3.2 Выбор методики расчета РРЛ

В настоящее время существует достаточно большое количество методик расчета радиорелейных трасс. Выбор той или иной методики зависит, как правило, от следующих двух факторов:

доступности методики;

соответствие методики техническим требованиям на расчет радиорелейной линии.

Были оценены следующие методики расчета:

) Методика расчета трасс аналоговых и цифровых РРЛ прямой видимости, Москва, 1987 г., 243 с.[9];

) Мордухович Л.Г., Степанов А.П. Системы радиосвязи. Курсовое проектирование: Учеб. Пособие для вузов. - М.: Радио и связь, 1987.-192 с.[10];

) Проектирование радиорелейных линий прямой видимости: Ингвар Хенне, Пер Торвальдсен - Берген: Nera Telecommunications, 1994г. 153с.[14];

) Справочник по цифровым радиорелейным системам, Международный союз электросвязи, Бюро радиосвязи, г. Женева, 1996 г.[15]

Первые две методики не были взяты для проектирования по следующим причинам:

методики были составлены в 1987 году и уже морально устарели;

нет полного представления о методах расчета цифровых РРЛ, хотя относительно аналоговых РРЛ дается вполне достаточно информации;

в большинстве случаев приводится слишком полный расчет, отсутствие моделей упрощённого расчёта;

отсутствие экспериментальных данных.

Среди двух оставшихся наиболее приемлемая методика фирмы NERA NETWORKS AS, Норвегия. автора Ингвар Хенне, Пер Торвальдсен. Работа довольно подробная, содержащая предварительную и детальную часть расчётов. Учитывает возможность проектирования во всех возможных частотных диапазонах, практически на любой аппаратуре. Последний из перечисленных документов нельзя полностью использовать в расчетах, поскольку, прежде всего, - это справочная литература, хотя некоторые расчеты приводятся достаточно подробно и обоснованно.

Таким образом, в качестве основной методики расчетов мной была выбрана методика фирмы NERA NETWORKS, как общедоступная и отвечающая критерию достоверности расчетов. В качестве дополнительной справочной информации было решено использовать Справочник по цифровым радиорелейным системам международного союза электросвязи [].

2.4 Расчет качественных показателей радиорелейной линии

Расчет любой радиорелейной линии в первую очередь сводится к выбору трассы и места расположения станций проектируемой сети. Как правило, любой проект по строительству РРЛ подразумевает конкретные места расположения станций. В нашем случае все радиорелейные станции располагаются в населенных пунктах что облегчает обслуживание РРЛ и подвод необходимых коммуникаций. Все внешнее оборудование размещается либо на существующих мачтах Внутренне оборудование располагается в специально устанавливаемых контейнерах.

2.4.1 Исходные данные для расчетов

Радиорелейная трасса проходит по лесистой местности с небольшим количеством рек и озер Величина интенсивности дождей в регионе составляет 70 мм/ч.

Параметром аппаратуры цифровых РРЛ, характеризующим помехоустойчивость является пороговый уровень сигнала на входе приемника , при котором обеспечивается максимальная нормируемая величина коэффициента ошибок  (BER). Результаты каждого пролета трассы производились при помощи двух методов. Как основной метод расчета использовалась методика фирмы Nera, для проверки результатов была использована специализированная программа Territories. Нормы на показатели качества приняты как для внутризоновых сетей.

Для расчета статистики глубины сравнительно медленных рефракционных замираний с учетом нелинейного изменения диэлектрической проницаемости воздуха замирания  с высотой, вводится понятие эффективного вертикального градиента диэлектрической проницаемости воздуха . Под величиной  понимают постоянный по высоте градиент  , при котором напряженность поля в точке приема будет такой же, как и в случае реального изменения  на трассе. Климатический район проектирования ЦРРЛ характеризуется средним значением градиента диэлектрической проницаемости воздуха  и дисперсией диэлектрической проницаемости воздуха . Рабочая частота аппаратуры составляет f_p=11 ГГц.

2.4.2 Расчет качественных показателей пролетов РРЛ

В качестве качественных показателей пролета любой радиорелейной линии используют два параметра, которые необходимо рассчитать:

Коэффициент неготовности;

Коэффициент секунд со значительным количеством ошибок.

Коэффициент неготовности линии  складывается из следующих величин.

Кнг= Р_сум+Р_дож                                                                                (2.1)

где Р_сум - общая вероятность нарушения радиосвязи, вызванная многолучевым замиранием;

Р_дож - вероятность нарушения радиосвязи, вызванная дождем;

Прежде, чем приступать к расчету вероятностей нарушения связи, рассмотрим такое понятие, как запас на замирание.

2.4.3 Расчет необходимого запаса на замирание

Атмосферные возмущения оказывают влияние на условия передачи на радиорелейных линиях прямой видимости. Уровень принимаемого сигнала изменяется во времени и характеристики системы определяются вероятностью того, что уровень сигнала упадёт ниже порогового значения, или спектр принимаемого сигнала будет сильно искажён [3,11].

Рассмотрим упрощенную структурную схему интервала радиолинии и соответствующую диаграмму уровней сигнала представленную на рисунке 2.3. Очевидно, что качество работы линии связи, определяется уровнем сигнала на входе приемника Р_пр и возможными отклонениями этого уровня при замираниях.

Рисунок 2.3 - Диаграмма уровней сигнала на пролете РРЛ

На диаграмме уровней видно, что сигнал излучается передатчиком с уровнем Р_пд, проходит через разделительный фильтр (РФ), в котором уровень упадет за счет внутренних потерь и поступает через фидерную линию в передающую антенну с коэффициентом усиления G₁. За счет потерь в фидерной линии L_ф1 уровень сигнала еще уменьшиться, а в передающей антенне увеличится на величину G₁.

При распространении сигнала по интервалу РРЛ (протяженностью R₀, на рабочей частоте f) уровень сигнала упадет за счет ослабления свободного пространства, потерь в газах атмосферы и некоторых дополнительных потерь. Общее ослабление сигнала за счет этих причин может достигнуть 130-140 дБ и больше.

В приемной антенне уровень сигнала увеличится на величину G₂, затем уменьшится в приемной фидерной линии, в разделительном фильтре и поступит на вход приемника с уровнем Р_пр. Это значение получается в отсутствии замираний сигнала на пролете РРЛ.

Запас на замирания M является разницей между уровнем сигнала на входе приемника Р_пр и его пороговым значением Р_{пр пор}, которое определяется из параметров конкретной аппаратуры цифровых РРЛ для заданной величины k_ош (10^-3 или 10^-6).

Уровень сигнала на входе приемника можно определить по следующей формуле:

,                  (2.2)

где Р_пд - уровень мощности передатчика, дБм;

G₁, G₂ - коэффициенты усиления передающей и приемной антенн;

L_ф1, L_ф2 - ослабление сигнала в фидерных линиях (Ф1, Ф2), дБ;

При отсутствии фидера (когда приемопередатчики объединены с антенной в виде моноблока) необходимо учитывать конструктивные особенности устройства объединения, как правило, в этих случаях потери в фидерах можно принять равными 0 дБ. При больших диаметрах антенн соединение проводится коротким отрезком гибкого волновода, потери в котором L_ф1= L_ф2=0.5 дБ;

L_РФ - определяется из параметров аппаратуры. Обычно значение ослабления в разделительных фильтрах соответствует сумме потерь в передающем и приемном устройствах. При моноблочной конструкции, данные на уровень мощности передатчика и пороговые значения уровня сигнала на входе приемника, часто относятся к точкам, соответствующим уровням на антенном волноводном соединителе (другими словами, в значения уровней уже заложены потери в разделительных фильтрах). В этих случаях величина потерь L_РФ=0. При разнесенной конструкции приемопередатчиков и антенн, потери в РФ составляют 4 - 5 дБ в зависимости от типа и длины фидера.

L_ДОП - дополнительные потери, складывающие из потерь в антенных обтекателях L_AO и потерь от перепада высот приемной и передающем антенн. Исходя из конструкции выбранной РРС у которой отсутствует обтекатель L_ДОП=0

L₀ - ослабление радио волн при распространении в свободном пространстве рассчитывается по следующей формуле:

,                                                 (2.3)

где R₀ - протяженность интервала РРЛ, км;

f - рабочая частота, ГГц.

L_Г - атмосферные потери (потери в газах) рассчитываются по формуле:

,                                                    (2.4)

где γ₀ и γ₀ - погонные затухания в водяных парах и атомах кислорода атмосферы, которые рассчитываются как указано ниже.

2.4.3 Расчет атмосферных потерь

Атмосферные потери, в основном, складываются из потерь в атомах кислорода и в молекулах воды. Практически полная непрозрачность атмосферы для радиоволн наблюдается на частоте 118.74 ГГц (резонансное поглощение в атомах кислорода), а на частотах больше 60 ГГц погонное затухание превышает 15 дБ/км. Ослабление в водяных парах атмосферы зависит от их концентрации и весьма велико во влажном теплом климате и доминирует на частотах ниже 45 ГГц [4,18].

Погонные потери в атомах кислорода (дБ/км):

,                (2.5)

где f - рабочая частота, ГГц.

Эта формула справедлива для рабочих частот ниже 57 ГГц, при нормальном атмосферном давлении и при температуре воздуха +15 градусов С.

Погонные потери в водяных парах (дБ/км)рассчитываются по формуле (2.6):

(2.6)

где ρ - концентрация водяных паров в атмосфере, г/м³ (обычно ).

Суммарные погонные потери (дБ/км) при температуре, отличной от 15 градусов С:

,                     (2.7)

где t - температура воздуха в градусах С.

Таким образом, расчет запаса на замирания можно провести по следующей формуле:

,                                                                     (2.8)

где Р_{пр пор} - минимально-допустимый уровень мощности сигнала на входе приемника (чувствительность приемника).

2.4.4 Расчет вероятности нарушения связи из-за многолучевого распространения

Метеорологические условия в пространстве, разделяющем передатчик и приёмник, могут иногда оказывать вредное воздействие на принимаемый сигнал. Лучи, которые обычно затухают в тропосфере, могут преломляться и попадать в приёмную антенну и в приёмник, где они суммируются с полезным сигналом. Амплитудно-фазовые соотношения между этими сигналами определяют результирующий сигнал на выходе приёмника.

При этом возникают два эффекта, влияющих на качество передачи сигналов. В одних случаях все компоненты полезного сигнала уменьшаются в равной степени. Это так называемые «плоские» замирания [8].

В других случаях подавляются только некоторые компоненты спектра, вызывая его искажения. Это так называемые «селективные» замирания. Эти два эффекта проявляются раздельно.

Плоские замирания

В отчёте 338-6 МСЭ-Р и в рекомендации 530 даются два различных метода для расчёта вероятности появления замираний для худшего месяца. Эти методы называются метод 1 и метод 2. Метод 1 используется для проектирования на начальном этапе, метод 2 - для более детального проектирования. Несмотря на то, что профиль нам известен, расчёт первым методом.

Измерения, проведённые в различных частях мира (отчёт 336-8 МСЭ-Р и рекомендация 530), показали, что вероятность снижения уровня принимаемого сигнала на М дБ по сравнению с уровнем сигнала в свободном пространстве (вероятность нарушения связи), равна [8]:

 %,                                                                (2.9)

где М - запас на замирание, дБм;

Р₀ - вероятность появления замирания, %, которая находится по следующей формуле:

, %                                                (2.10)

где E_h - наклон пролёта (миллирадиан):

 мрад,                                                                       (2.11)

Где h₁, h₂ - абсолютные высоты подвеса антенн, м;

К - геоклиматический коэффициент, его можно оценить по данным замираний для среднего худшего месяца.

При отсутствии таких данных можно использовать следующие эмпирические соотношения для сухопутных трасс:

                                                                 (2.12)

где P_L - это процент времени, в течении которого средний коэффициент преломления в самых нижних 100 м атмосферы меньше, чем - 100 N/км. В методике Nera приведены значения P_L для четырёх различных месяцев. Выбирается месяц, имеющий наибольшее значение P_L. По рисункам в находим значение P_L = 5. М=10-0,2 этот коэффициент используется при сильно изрезанных профилях пролётов, когда не имеет смысла определять среднее значение угла касания. В нашем случае М=1.

Селективные замирания

Характеристики радиорелейных линий прямой видимости могут быть серьёзно ухудшены селективными замираниями из-за амплитудных и фазовых искажений в полосе сигнала. Эти многолучевые (или селективные) замирания могут появиться в результате отражений от поверхности или аномалий в атмосфере, например, большого градиента в атмосферном волноводе [8].

При неизменной во времени горизонтально расслоенной атмосфере вертикальный градиент преломления в атмосфере вызывает появление нескольких лучей распространения между передатчиком и приёмником на линии прямой видимости, как показано на рисунке 2.3. Но это лишь упрощенная модель, на самом деле в приемник приходит множество отраженных сигналов на один переданный.

Рисунок 2.3 - Упрощённая двулучевая модель селективных замираний

Если через τ обозначить относительное время задержки между двумя путями распространения радиоволн, то относительная фаза между двумя сигналами будет равна 2πfτ, являясь функцией частоты f. Т.е. амплитуда и фаза принятого сигнала изменяется с частотой. Такое изменение сигнала на радиолинии в зависимости от частоты называется селективным замиранием.

Влияние селективного замирания на цифровую радиорелейную линию можно кратко описать следующим образом:

уменьшается отношение сигнал/шум и, следовательно, увеличивается вероятность ошибки (BER);

искажается форма импульса, увеличивая межсимвольную интерференцию и вероятность ошибки;

увеличиваются взаимные помехи между ортогональными несущими, потоками I и Q и, следовательно, увеличивается BER.

Имеется целый ряд различных методов прогноза нарушений связи, вызванных селективными замираниями. Фирма «Nera» выбрала использование метода сигнатур, описанных в отчёте 784-3 МСЭ-Р.

Этот метод достаточно хорошо согласуется с результатами измерений и ясно показывает способность радиоаппаратуры противостоять селективным замираниям.

Вероятность появления селективного замирания равна:

 %,                                                         (2.13)

Где sf=1.8∙10^-3 - коэффициент сигнатуры оборудования;

τ_m - типовое значение задержки отражённого сигнала на пролёте, нс, определяется по следующей формуле:

                                                                             (2.14)

τ₀ - время задержки отражённого сигнала во время измерения кривых сигнатуры; τ₀ =6,3 нс;

η - коэффициент активности замирания, находится по следующей формуле:

                                                                 (2.15)

Общая вероятность нарушения радиосвязи, вызванная многолучевым замиранием, равна сумме вероятностей нарушений, вызванных плоским и селективным замиранием:

 %,                                                                (5.16)

 

.4.5 Расчет вероятности нарушения связи, вызванного дождем

Передача СВЧ-сигнала подвержена влиянию осадков. Дождь, снег, частички льда и град ослабляют и рассеивают СВЧ-сигнал, что определяет готовность системы с точки зрения качества передачи. Энергия ослабляется из-за переизлучения (рассеяние) и поглощения (нагревания).

Так как радиоволны представляют собой переменное во времени электромагнитное поле, оно наводит в дождевой капле дипольный момент. Диполь дождевой капли изменяется во времени так же, как и радиоволна и поэтому действует как антенна, переизлучающая энергию. Дождевая капля представляет собой антенну с очень небольшой направленностью и какая-то доля энергии переизлучается по различным направлениям, что приводит к частым потерям энергии. Когда длинна волны меньше размера дождевых капель, большая часть энергии уходит на нагревание капель. Напряжённость поля радиоволны сильно меняется из-за наведения дипольного момента [18].

Увеличение дождевых капель приводит к изменению их формы, они приобретают форму отличную от сферической. Это отклонение от сферической формы вызывает их растяжение в горизонтальном направлении. Следовательно, капли будут ослаблять горизонтально поляризованную волну больше, чем вертикально поляризованную. Это значит, что вертикальная поляризация предпочтительней на высоких частотах, где доминирует «простой» радиолинии, вызванный дождём.

Поскольку дождь имеет тенденцию идти зарядами (особенно дожди с высокой скоростью), только часть пролёта радиолинии будет подвержена влиянию дождя.

Эффективная длина пролёта, содержащего дождевые заряды, определяется выражением:

 км,                                                     (2.17)

где  - интенсивность дождя (значение было приведено в исходных данных, выбирается в зависимости от региона).

Затухание на пролёте, вызванное дождём, может быть найдено по формуле:

                                                                        (2.18)

где k = 0.00454, α = 1.327 - коэффициенты регрессии для данного частотного диапазона, как функции частоты и поляризации (взяты из методики фирмы Nera). Расчёт неготовности, вызванной дождём, будет вестись для горизонтальной поляризации, т.к. в этом случае затухание в осадках электромагнитной волны выше.

Неготовность, вызванная дождём, может быть найдена по формуле:

                                    (2.19)

Чтобы избежать мнимых значений, необходимо использовать округленное значение , если .

2.4.6 Расчет затухания в антенно-фидерной системе

Кроме проведения предварительных расчетов на трассе необходимо оценить затухания в подводящем коаксиальном кабеле. С целью уменьшения затухания в кабеле для соединения БОРТа с антенной системой будем использовать коаксиальный кабель с низкими потерями LMR-600.

Данный кабель используется в переходных кабельных узлов систем радиосвязи, Антенных фидеров малой длины, а также предназначен для любого применения, (например, в WLL, PMR, PCS, пейджинговой, сотовой связи) требующего легко прокладываемого коаксиального кабеля с низкими потерями

Отличительными особенностями кабеля являются:

а) гибкость - с минимальным радиусом изгиба 1 и 1/2 дюйма, кабель LMR600 может быть легко проложен в труднодоступных местах без образования изломов и перегибов. Использование наружного экрана из алюминиевой ленты обеспечивает великолепную гибкость LMR по сравнению с кабелями, экранированными гофрированным или гладким медным листом.

б) низкие потери - LMR600 имеет более низкие потери, чем любой кабель типа superflex. Это достигается благодаря использованию вспененного диэлектрика с закрытыми порами и сплошному экранированию алюминиевой лентой. Использование наружного экрана из алюминиевой ленты обеспечивает потери, сравнимые с вспененным диэлектриком низкой плотности и много ниже, чем потери для супергибкого кабеля экранированного гофрированным медным листом.

в) защита от неблагоприятных погодных условий - внешняя оболочка из стойкого к ультрафиолету черного полиэтилена делает кабель прочным и устойчивым к любым воздействиям окружающей среды. Версия DB содержит внутри оплетки специальный водозащитный материал, предохраняющий кабель от проникновения влаги и коррозии в неблагоприятных условиях окружающей среды даже при повреждении оболочки. Кабель выпускается с различными типами наружной оболочки, что позволяет использовать его внутри и вне заданий.

в) экранировка - сплошной наружный экран из приваренной к вспененному диэлектрику алюминиевой ленты обеспечивает экранировку более 90 дБ (взаимная изоляция совместно проложенных кабелей более 180 дБ) и великолепную помехоустойчивость (на входе и на выходе).

г) фазовая стабильность - монолитная структура и вспененный диэлектрик кабелей серии LMR обеспечивает хорошую стабильность фазового сдвига как при изменении температуры, так и при изгибе. Использование вспененного диэлектрика обеспечивает стабильность, сравнимую с твердым диэлектриком и диэлектриком с воздушной прослойкой.

Характеристики кабеля приведены в Приложении Б.

Внешний вид кабеля LMR-600 представлен на рисунке 2.4.

Рисунок 2.4. - Кабель LMR-600

 

2.5 Разработка математической модели расчета РРТ

Для облегчения расчета РРТ в математической среде «Mathcad» была создана программа, иллюстрирующая методику «Nera». В качестве математической среды Mathcad был выбран из-за того, что он является математическим редактором, позволяющим проводить разнообразные научные и инженерные расчеты, начиная от элементарной арифметики и заканчивая сложными реализациями численных методов. Благодаря простоте применения, наглядности математических действий, обширной библиотеке встроенных функций и численных методов, возможности символьных вычислений, а также превосходному аппарату представления результатов (графики самых разных типов, мощных средств подготовки печатных документов и Web-страниц), Mathcad стал наиболее популярным математическим приложением.

Mathcad построен в соответствии с принципом WYSIWYG («What You See Is What You Get» - «что Вы видите, то и получите»). Поэтому он очень прост в использовании, в частности, из-за отсутствия необходимости сначала писать программу, реализующую те или иные математические расчеты, а потом запускать ее на исполнение. Вместо этого достаточно просто вводить математические выражения с помощью встроенного редактора формул, причем в виде, максимально приближенном к общепринятому, и тут же получать результат.

В качестве исходных данных пользователь вводит следующие параметры:

высоты поднятия антенн;

мощность и чувствительность РРС;

рабочая частота

затухание в АФС и фильтрах;

характеристики радиолинии (интенсивность дождя, коэффициенты регрессии частотного диапазона);

характеристики оборудования (коэффициент сигнатуры оборудования).

Листинг программы приведен в приложении В.

Для обеспечения возможности анализа свойств радиолинии в программе реализована зависимость ключевых параметров расчета от расстояния.

В качестве конечного результата расчета рассматривается зависимость коэффициента неготовности линии от длины радиорелейной трассы. Результаты выводятся в числовом и графическом виде.

Таким образом, для оценки радиорелейной трассы пользователю необходимо ввести параметры РЭС, характеристики радиолинии, высоты поднятия антенн. Результат расчета выводится наглядно, в графическом виде (рисунок 2.5).

Рисунок 2.5. Результат расчета РРЛ в графическом виде.

2.6 Помехи радиоприему на радиорелейной трассе

 

.6.1 Классификация источников внешних помех

Работа любой радиолинии проходит в условиях, когда на вход приемного устройства кроме полезного сигнала всегда воздействуют и внешние помехи. К внешним помехам обычно относят:

.        Шумы космического происхождения;

.        Шумы, вызванные радиоизлучением атмосферных газов и гидрометеоров;

.        Шумы, обусловленные радиоизлучением поверхности Земли;

.        Атмосферные помехи, возникающие в результате разрядов молний;

.        Промышленные помехи, обусловленные излучением различных промышленных и бытовых электрических установок;

.        Помехи станций при работе радиолиний на одинаковых или близких частотах.

Названные виды помех имеют свои особенности, основной из которых является различная зависимость интенсивности от частоты. Поэтому при расчете конкретных радиолиний обычно учитывают не все, а лишь преобладающие в данном диапазоне виды внешних помех.

По своей пространственной протяженности внешние помехи можно разделить на дискретные и протяженные. К источникам дискретных шумов относят такие, угловые размеры которых меньше ширины диаграммы направленности приемной антенны.

Интенсивность источников внешних помех можно оценивать различными параметрами. На частотах выше примерно 100 МГц основным параметром, используемым для этой цели, является яркостная температура. Яркостной температурой источника шума называется температура абсолютно черного тела, создающего в пункте приема такую же спектральную плотность излучения, как и реальный источник.

Уровень шума на выходе приемной антенны зависит от направленных свойств приемной антенны. Кроме внешних на вход приемного устройства воздействуют и внутренние шумы, обусловленные тепловым движением электронов в материала фидера и элементах приемника, которое также характеризуются шумовой температурой.

2.6.2 Атмосферные помехи

Атмосферные помехи обусловлены электромагнитным излучением, возникающим при грозовых разрядах. Разряд молнии является мощным источником излучения с широким непрерывным спектром частот. Максимальная интенсивность излучения соответствует области звуковых частот. В диапазоне радиоволн интенсивность излучения убывает примерно обратно пропорционально частоте и, следовательно, атмосферные помехи оказывают тем меньше влияния на работу радиолиний, чем выше частота.

Атмосферные помехи вызываются не только местными, но и удаленными грозами. Поэтому уровень атмосферных помех в разных районах земного шара существенно зависит от условий распространения на пути от грозового разряда до места приема.

2.6.3 Промышленные помехи

Промышленные помехи обусловлены излучением промышленных, транспортных, бытовых и других электрических установок. В городах они лимитируют условия приема на частотах 1-100 МГц. Поэтому, как правило, приемные пункты различных радиосистем, работающих на таких частотах, выносят за пределы больших городов.

Уровень индустриальных помех меняется в зависимости от насыщенности того или иного района электрическими установками, принятых мер по экранировке излучений и пр. Поэтому желательно в каждом конкретном случае иметь измеренные уровни промышленных помех.

2.6.4 Помехи станций

В настоящее время количество радиосредств различного назначения настолько велико, что многие из них вынуждены работать на одинаковых или близких частотах, в результате чего возникают помехи. Несмотря на применение организационных и технических мероприятий, направленных на улучшение электромагнитной обстановки, помехи станций весьма существенны, а в некоторых диапазонах они являются преобладающими.

Методы количественной оценки уровня помех станций различны в различных диапазонах частот.

В диапазонах ОВЧ, УВЧ и СВЧ вследствие особенностей распространения этих волн радиус действия мешающих станций ограничен. Поэтому имеется возможность оценить уровень расчетным путем, учитывая условия распространения, пространственное расположение и технические характеристики мешающих станций. Расчет может производиться теми же методами, что и расче6т уровня полезного сигнала. Однако необходимо иметь в виду, что если уровень полезного сигнала обычно рассчитывается для наиболее неблагоприятных условий, когда он минимален то уровень мешающего сигнала необходимо оценить при таких условиях, когда он максимален.

В ходе проделанной работы можно пояснить, что помехи на распространение радиоволн радиорелейной станции особого влияния не оказывают.

3. Меры для повышения устойчивости работы РРЛ в пределах прямой видимости

На РРЛ применяют различные меры для повышения устойчивости работы, что особенно характерно для плоских сухопутных и морских трасс, где наиболее резко выражены интерференционные замирания, обусловленные сложением прямой волны с волной, отраженной от Земли или от слоистых неоднородностей.

Следует различать два пути при решении этого вопроса. Первый сводится к устранению причин, вызывающих глубокие замирания; второй - к применению систем передачи и приема, которые ослабляют влияние замираний на условия работы линии.

Устранение причин, вызывающих глубокие замирания за счет противофазного сложения прямой и отраженной от Земли волн сводится в основном к ослаблению поля отраженной волны путем выбора трассы, которая обходит равнинные или водные поверхности, или такого расположения ретрансляционной станции, при котором путь, отраженный волны экранируется каким- либо препятствием, и др. Кроме того, в некоторых случаях применяют специальные устройства для ослабления поля отраженной волны. Например, используют антенну с очень узкой диаграммой направленности в вертикальной плоскости и путем соответствующей ориентации диаграммы значительно ослабляют поле в направлении распространения отраженной волны. В некоторых случаях вблизи отражения сооружают специальные экраны и др.

На линиях, где часто возникают субрефракционные замирания, их глубину и продолжительность можно уменьшить за счет увеличения просвета на линии.

На линях, для которых характерны интерференционные и субрефракционные замирания, рекомендуют повышать устойчивость созданием оптимального просвета, что достигается выбором соответствующей высоты антенных опор. В некоторых климатических районах при работе на частотах выше 10 ГГц компенсация ослабления в дожде является определяющим фактором для обеспечения устойчивости работы. В таких условиях рекомендуют сооружение сети линий, в которых из-за пространственной неравномерности сильных дождей можно найти такие направления, где ослабление не превышает допустимой величины.

Ко второй группе методов относится, как и в других частотных диапазонах, разнесенный прием по пространству и по частоте. В условиях РРЛ разнесенный прием используют часто на равнинных и морских трассах, где интерференционные замирания, обладающие пространственной и частотной избирательностью, являются доминирующими.

Стоит отметить, что в случае превышения норм на качественные параметры связи РРЛ, применяют следующие технические решения:

поднимают антенны станций на большую высоту, что сопряжено с рядом трудностей: как с ограниченностью самой башни (мачты), так и возможной сложной э/м обстановкой с уже имеющимся оборудованием;

выбор другого места положения радиорелейной станции;

применение другого оборудования (более чувствительный приемник, более мощный передатчик, антенны с большим диаметром);

еще один очень часто используемый способ - применение разнесенного приема, который бывает двух видов - пространственный (разнос антенн) и частотный (передача на двух частотах), также может использоваться комбинация этих методов. Частотный метод в терминологии радиорелейной связи более известен как метод выбора «систем резервирования». Поскольку систем резервирования известно несколько, а не все радиорелейное оборудование поддерживает все из них, то наша задача также будет заключаться в выборе наиболее оптимального из этих способов для применения в нашем случае.

4. Безопасность жизнедеятельности. Правила по охране труда при работе на радиорелейных линиях связи

Основная цель мероприятий по охране труда - ликвидация травматизма и профессиональных заболеваний. Проведение мероприятий по улучшению условий труда дает ощутимый экономический эффект - повышается производительность труда, снижаются затраты на восстановление утраченной трудоспособности. Охрана труда в Российской Федерации представляет собой систему мероприятий, направленных на сохранение жизни и здоровья трудящихся, обеспечение безопасных и безвредных условий труда.

Меры безопасности труда должны предусматриваться при проектировании, изготовлении и вводе в действие объектов и оборудования. Все мероприятия по охране труда проводятся с целью защиты участников трудового процесса от воздействия опасных и вредных факторов, характеризующих условия его проведения.

Для производственных процессов на РРС характерны следующие опасные и вредные производственные факторы [7]:

повышенное значение напряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека;

повышенный уровень электромагнитных излучений;

повышенный уровень шума на рабочем месте;

повышенная температура воздуха рабочей зоны;

пониженная влажность воздуха;

пониженная ионизация воздуха;

отсутствие или недостаток естественного света;

недостаточная освещенность рабочей зоны;

прямая и отраженная блесткость;

повышенная пульсация светового потока;

расположение рабочего места на значительной высоте относительно поверхности земли (пола);

химические вещества.

Уровни шума, микроклимат, уровни ионизации воздуха в производственных помещениях должны удовлетворять требованиям санитарных норм.

В производственных помещениях, в которых работа на видеодисплейных терминалах (ВДТ) и персональных электронно-вычислительных машинах (ПЭВМ) является основной, должны обеспечиваться оптимальные параметры микроклимата.

Все ВДТ должны иметь гигиенический сертификат. Измерения уровней факторов производственной среды выполняются в соответствии с методиками, приведенными в соответствующих нормативных документах.

На рабочих местах и в местах возможного нахождения персонала, связанного профессионально с воздействием электромагнитных полей (ЭМП), значения плотности потока энергии (ППЭ) ЭМП в диапазоне частот 300 МГц-300 ГГц в зависимости от времени их воздействия не должны превышать предельно допустимых значений по действующим санитарным нормам и правилам [7].

На рабочих местах, в зоне обслуживания высокочастотных установок необходимо не реже 1 раза в год производить измерения интенсивности излучения. Измерения должны выполняться при максимально используемой мощности излучения и включении всех одновременно работающих источников высокой частоты.

Измерения интенсивности излучения должны также производиться при вводе в действие новых, при реконструкции действующих СВЧ-установок, после ремонтных работ, которые могут оказать влияние на интенсивность излучения. Подобные измерения делаются и на рабочих местах аварийно-профилактической группы (АПГ) и в лабораториях, где проводится ремонт и настройка СВЧ-генераторов, других элементов и узлов СВЧ-аппаратуры.

Если при очередном измерении обнаруживается превышение предельно допустимых значений плотности потока энергии, то персонал, производящий измерения, докладывает об этом руководству, которое обязано принять меры к доведению интенсивности излучения до нормы (экранировка тракта СВЧ и т.п.). Места, где имеется превышение предельно допустимых значений плотности потока энергии, должны быть обозначены предупреждающими плакатами.

Персонал, обслуживающий технологическое оборудование РРС, относится к электротехнологическому персоналу.

Электротехнологический персонал РРС в отношении выполняемых работ, квалификации и предоставляемых прав подразделяется на: оперативный персонал - персонал, осуществляющий оперативное управление и обслуживание оборудования РРС (осмотр, оперативные переключения, подготовку рабочего места, допуск и надзор за работающими, выполнение работ в порядке текущей эксплуатации); оперативно-ремонтный - ремонтный персонал, специально обученный и подготовленный для оперативного обслуживания в утвержденном объеме закрепленного за ним оборудования; ремонтный - персонал, обеспечивающий техническое обслуживание и ремонт, монтаж, наладку и испытание оборудования РРС.

Работники оперативного персонала, обслуживающие технологическое оборудование РРС, должны иметь группу III. Вид оперативного обслуживания оборудования РРС, число работников из числа оперативного персонала в смене определяется руководством организации и закрепляется соответствующим распоряжением.

Единоличное обслуживание оборудования допускается при следующих условиях: а) наличие резервного оборудования, включаемого взамен неисправного; б) наличие в помещениях, где размещены технические средства, телефонов для вызова АПГ и возможности передачи других экстренных сообщений; пожарной сигнализации.

Работники, не обслуживающие оборудование РРС, могут допускаться в помещение станций в сопровождении лица оперативного персонала, имеющего III группу, либо работника, имеющего право единоличного осмотра. Сопровождающий работник должен следить за безопасностью людей, допущенных в помещение станции, и предупреждать их о запрещении приближаться к токоведущим частям.

Единоличный осмотр оборудования РРС может выполнять работник, имеющий группу не ниже III, из числа оперативного персонала, находящегося на дежурстве, либо работник из числа административно-технического персонала, имеющий группу IV и право единоличного осмотра на основании письменного распоряжения руководителя организации.

Снимать и устанавливать предохранитель следует при снятом напряжении. Допускается снимать и устанавливать предохранители, находящиеся под напряжением, но без нагрузки.

При снятии и установке предохранителей под напряжением в оборудовании до 1000 В необходимо пользоваться изолирующими клещами или диэлектрическими перчатками и средствами защиты лица и глаз.

Работы, производимые на действующем оборудовании РРС, в отношении мер безопасности подразделяются на: работы со снятием напряжения; работы без снятия напряжения на токоведущих частях и вблизи них.

К работам со снятием напряжения относятся работы, когда с токоведущих частей оборудования, на котором будут проводиться работы, отключением коммутационных аппаратов, отсоединением шин, кабелей, проводов снято напряжение и приняты меры, препятствующие подаче напряжения на токоведущие части к месту работы.

К работам без снятия напряжения на токоведущих частях или вблизи них относятся работы, выполняемые с прикосновением к токоведущим частям, находящимся под напряжением (рабочим или наведенным).

Профилактический осмотр, чистку и ремонт оборудования РРС разрешается производить только после снятия напряжения на силовом щите с данного оборудования. Во избежание случайного включения напряжения необходимо применять изолирующие накладки в рубильниках и т.п. При этом на рукоятках выключенных коммутационных аппаратов вывешиваются плакаты с надписью "Не включать! Работают люди". Производить ремонт и чистку аппаратуры, находящейся под напряжением, запрещается.

Обслуживание и ремонт антенно-мачтовых сооружений (АМС) и антенно-волноводных трактов (АВТ) должны производиться в соответствии с требованиями настоящих Правил, проектом обслуживания или инструкцией, утвержденной главным инженером организации.

К работам по сооружению и обслуживанию АМС и АВТ допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие медицинский осмотр, обученные безопасным методам работы, прошедшие проверку знаний требований по безопасности труда, имеющие соответствующую квалификацию согласно тарифно-квалификационному справочнику.

Все работы, связанные с подъемом на АМС, должны вестись по наряду-допуску. Окраска мачт и башен должна производиться специально обученными лицами с обязательным выполнением требований безопасности, изложенных в нормативных документах для этого вида работ на высоте.

Опасной зоной вокруг мачт и башен при их эксплуатации считается зона, граница которой находится от центра основания опоры на 1/3 ее высоты. При работах в опасной зоне разрешается находиться только лицам, непосредственно связанным с этими работами, при обязательном использовании защитных касок. Защитные каски применяются также при любых работах на опорах. Защита обслуживающего персонала, находящегося в опасной зоне, при возможном падении льда и снега с АМС должна, кроме того, осуществляться:

а) обозначением опасной зоны с установкой предупреждающих знаков;

б) составлением инструкций и проведением инструктажа о гололедной опасности;

в) защитой проходов, находящихся в опасной зоне навесами или сооружениями постоянной или съемной конструкции (для РРС, работающих в обслуживаемом режиме).

Обслуживающему персоналу запрещается при включенном оборудовании и подаче мощности в антенную систему проводить какие-либо работы на АМС и АВТ в условиях превышения нормативов.

Все работы по обслуживанию АМС и АВТ производятся только по разрешению узловой или оконечной станции. При этом должны быть точно определены объем, время начала и окончания работ, назначены все ответственные за производство работ лица.

Работы на высоте и верхолазные работы по монтажу (демонтажу), техническому обслуживанию и ремонту АМС и АВТ должны производиться не менее чем двумя лицами. При производстве верхолазных работ бригадой антеннщиков-мачтовиков из их числа должен быть назначен наблюдающий, который обязан с земли непрерывно следить за работающими (работающим) и иметь на себе монтерский пояс и каску, чтобы при необходимости оказать немедленную помощь работникам, выполняющим верхолазные работы. Перед началом работ на АМС старший смены РРС или старший АПГ (для автоматизированых РРС) обязан выполнить предписанные нарядом мероприятия по обеспечению безопасного проведения работ, в т.ч. при необходимости отключить питание, подогрева верхних герметизирующих вставок и др. и вывесить на соответствующих рубильниках и выключателях плакаты "Не включать! Работают люди".

Запрещается находиться на открытых площадках мачт и башен во время грозы и при ее приближении, а также при силе ветра более 12 м/с, гололеде, дожде и снегопаде.

Работы на мачтах и башнях в темное время разрешаются во время аварий и при отключениях для проведения профилактических работ на РРЛ. В этом случае рабочее место освещают аккумуляторным фонарем, прикрепленным к люльке антенщика-мачтовика и обеспечивающим достаточную освещенность рабочего места. Подъемный механизм также должен быть освещен.

При подъеме на мачты и башни по лестнице необходимо выполнять следующие требования:

а) на антеннщике-мачтовике должны быть каска и исправный монтерский пояс, которым во время работы он должен прикрепляться к элементам конструкций мачты или башни;

б) подниматься по лестницам без ограждений, удовлетворяющих требованиям настоящих Правил, можно лишь в аварийных случаях и каждый раз по письменному распоряжению технического руководителя или главного инженера организации, эксплуатирующей РРЛ, или под непосредственным наблюдением одного из них;

в) при подъеме одного человека по стволу мачты люки секций должны закрываться по мере подъема;

г) подниматься по вертикальной лестнице разрешается только в обуви с нескользящей подошвой, в кожаных рукавицах. Одежда поднимающегося должна быть плотно подогнана;

д) если по вертикальной лестнице поднимается группа людей, то подъем очередного работника разрешается лишь при закрытом люке вышерасположенной площадки;

е) если на решетчатую башню поднимается несколько человек, то по каждому пролету лестницы должен поочередно подниматься только один человек;

ж) запрещается подъем по стволу круглой мачты на лифте или по аварийной лестнице, если мачта внутри не освещена (за исключением случаев устранения аварии внутреннего освещения мачт).

Во время подъема и спуска антеннщика-мачтовика его рабочий инструмент и мелкие детали должны находиться в сумке с замком, не допускающим самопроизвольного ее открывания. При подъеме и спуске антеннщика-мачтовика по лестнице сумка должна крепиться ремнями к нему, а при подъеме и спуске в люльке - к последней. Класть на конструкции мачты инструменты, гайки и другие предметы запрещается.

Поднимать и опускать антеннщика-мачтовика необходимо только по его команде. При работах на большой высоте антеннщик-мачтовик должен быть снабжен мегафоном или переносной радиостанцией. Команду на подъем и опускание грузов и конструкций дает только одно ответственное лицо.

Крыши зданий РРС, используемые для проверки состояния антенно-волноводного тракта, следует ограждать по периметру металлическим ограждением высотой не менее 1,0 м.

Обеспечение защиты работающих от неблагоприятного влияния ЭМП осуществляется путем проведения организационных, инженерно-технических и лечебно-профилактических мероприятий.

Владельцы (или уполномоченные лица) ПРТО, зданий, территорий и сооружений, где расположены ПРТО, обязаны пройти обучение по вопросам обеспечения санитарно-эпидемиологических требований электромагнитной безопасности работающих и населения.

Территории (участки крыш), на которых уровень ЭМП превышает ПДУ для населения и на которые возможен доступ лиц, не связанных непосредственно с обслуживанием ПРТО, должны быть ограждены и/или обозначены предупредительными знаками. При работе на этих участках (кроме персонала ПРТО) передатчики ПРТО должны отключаться.

Заключение

Система связи УИС ФСИН Российской Федерации является общей для всех служб и подразделений исполнения наказаний, строится на базе узлов связи с учетом возможности комплексного использования средств связи и передачи информационных данных, обеспечения централизованного управления и взаимодействия.

Система связи УИС должна отвечать требованиям единой технической политики, установленного порядка частотно-территориального планирования, нормативов Государственного комитета Российской Федерации по связи и информатизации, взаимодействующих правоохранительных органов и других операторов связи по сопряжению каналов связи и их технической эксплуатации.

Для организации связи, как правило, используются сети связи общего пользования. При отсутствии возможности аренды каналов допускается строительство на отдельных направлениях собственных линий и каналов связи (кабельных, воздушных, радиорелейных и др.) с применением аппаратуры уплотнения.

Как уже было сказано, связь в уголовно-исполнительной системе (УИС) ФСИН Российской Федерации является основным средством, обеспечивающим управление территориальными органами и учреждениями исполнения наказаний. Схема ее организации обуславливается структурой органов исполнения наказаний, характером выполняемых ими задач и необходимостью взаимодействия со структурными подразделениями Министерства юстиции Российской Федерации, территориальными управлениями юстиции, правоохранительными органами и органами местного самоуправления.

Система связи уголовно-исполнительной системы представляет собой совокупность взаимоувязанных и согласованных по задачам, месту и времени действий узлов, подразделений связи различного назначения, развертываемых или создаваемых по единому плану для решения задач обеспечения управления.

Основной задачей связи является обеспечение непрерывного управления территориальными органами и учреждениями УИС, связи взаимодействия, четкой и бесперебойной передачи сообщений и информационных данных в любых условиях оперативной обстановки.

Большое распространение в качестве основного канала связи получила радиорелейная связь, применяемая при отсутствии или малой пропускной способности проводных линий связи между территориальными органами и учреждениями УИС, производственными объектами, а также для дистанционного управления радиосредствами и создания соединительных линий между АТС и узлами связи.

Радиорелейная связь осуществляется непосредственно или через промежуточные (ретрансляционные) радиорелейные станции. Промежуточные РРС устанавливаются в тех случаях, когда непосредственная связь не обеспечивается из-за значительного расстояния между оконечными станциями или при неблагоприятных условиях рельефа местности, а также при необходимости выделения каналов связи. Каналы радиорелейной связи выделяются на оконечных или промежуточных станциях и передаются на коммутаторы (узлы связи) или отдельным абонентам.

В данной дипломной работе были отработаны навыки самостоятельного решения инженерной задачи такой, как организация радиорелейной связи между двумя учреждениями. Например, ФБУ ИК-31 ГУФСИН России по Республике Коми, находящийся по адресу Республика Коми, п. Айкино, улица Промышленная 2 и КП-3 ГУФСИН России по Республике Коми: место расположения Республика Коми, п. Черный Яр д.15.

Для обоснования возможности существования радиорелейной трассы была выбрана соответствующая методика фирмы «Nera», которая позволяет упростить расчет радиорелейной линии связи. Применение Google «Планета земля» позволило проверить прямую видимость на трассе и оценить подстилающую поверхность.

Для автоматизации и упрощения расчеты в математической среде Mathcad была разработана программа, иллюстрирующая примененную методика. Результат расчетов представлен в графическом виде.

Список использованной литературы

1.       Антиликаторов А.Б., Ковалев С.В. Системы средства связи в учреждениях уголовно-исполнительной системы. Учебное пособие. Воронеж 2006.

.        Гигиенические требования к размещению и эксплуатации передающих радиотехнических объектов - СанПиН 2.1.8/2.2.4.1383-03.

.        Ченрнышов В.П., Шейман Д.Н. Распространение радиоволн и антенно-фидерные устройства. Учебник для техников связи. М., «Связь», 1972.

.        Евсеенко Г. Н. Цифровые системы передачи: Учебное пособие. - Ростов-на-Дону: РКСИ, 2005. - 100 с.

.        Черенкова Е.Л., Чернышев О.В. Распространение радиоволн: Учебник для вузов связи.- М.: Радио и связь, 1984.-272 с., ил.

.        Маковеева М.М., Шинаков Ю.С., Системы связи с подвижными объектами: Учеб. Пособие для вузов - М.: Радио и связь, 2002 - 440 с.

.        Кочержевский Г.Н. и др. Антенно-фидерные устройства: Учебник для вузов/ Г.Н. Кочержевский, Г.А. Ерохин, Н.Д. Козырев.-М.: Радио и связь, 1989. - 352 с.: ил.

.        Методика расчета трасс аналоговых и цифровых РРЛ прямой видимости, Москва, 1987 г., 243 с.

.        Хван Т.А., Хван П.А. Безопасность жизнедеятельности. Серия «Высшее образование». Ростов н/Д: «Феникс», 2004.-416 с.

.        Мордухович Л.Г., Степанов А.П. Системы радиосвязи. Курсовое проектирование: Учеб. пособие для вузов. - М.: Радио и связь, 1987. - 192с.

.        Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов/ С.В. Белов, А.В. Ильницкая, А.Ф. Козьяков и др.; Под общ. ред. С.В. Белова. 5-е изд., испр. и доп.- М.: Высш. шк., 2005.-606 с.,

.        Правила по охране труда при работах на радиорелейных линиях связи - ПОТ РО-45-010-2002;

.        РРС «АСТРА-СТЭЛ» (Краткое техническое описание и руководство по монтажу, ПНР и эксплуатации)

.        Проектирование радиорелейных линий прямой видимости: Ингвар Хенне, Пер Торвальдсен - Берген: Nera Telecommunications, 1994г. 153с.

.        Справочник по радиорелейным системам; Международный союз электросвязи, - Бюро радиосвязи, 1996 г., Женева 354 с.

.        Телекоммуникационные системы и сети. Т1: Учеб. Пособие/ Крук Б. И., Попантонопуло В.Н., Шувалов В.П., - Изд. 2-е, испр и доп., - Новосибирск: Сиб. предприятие «Наука» РАН, 1998 г. 523 с.

.        Приказ Минестерства юстиции Российской Федерации от 16.09.99 №196 «Об утверждении наставления по связи в уголовно-исполнительной системе Министерства юстиции Российской Федерации»

.        Система сигнализации ОКС №7 - М.: Радио и связь. 2002. 368 с.

Приложение А

Таблица А.1 - План частот РРС «АСТРА-СТЭЛ-10»

№ствола	fн ,МГц	fв,МГц	№ ствола	Fн ,МГц	Fв,МГц
1	10385	10532	12	10462	10609
2	10392	10539	1 3	10469	10616
3	10399	10546	14	10476	10623
4	10406	10553	15	10483	10630
5	10413	10560	16	10490	10637
6	10420	10567	17	10497	10644
7	10427	10574	18	10504	10651
8	10434	10581	19	10511	10658
9	10441	10588	20	10518	10665
10	10448	10595	21	10525	10672
11	10455	10602

Таблица А.2 - План частот РРС «АСТРА-СТЭЛ-11»

№ ствола	fн ,МГц	fв,МГц	№ ствола	Fн ,МГц	Fв ,МГц
1	10715	11245	13	10955	11485
2	10735	11265	14	10975	11505
3	10755	11285	15	10995	11525
4	10775	11305	16	11015	11545
5	10795	11325	17	11035	11565
6	10815	11345	18	11055	11585
7	10835	11365	19	11075	11605
8	10855	11385	20	11095	11625
9	10875	11405	21	11115	11645
10	10895	11425	22	11135	11665
11	10915	11445	23	11155	11685
12	10935	11465

Таблица А.3 - Ширина спектра излучения

Уровень отсчета, дБ	Вид передаваемого сигнала
	Цифровой поток 2048 Кбит/сек	Цифровой поток 8448 Кбит/сек
Минус 3	4	16
Минус 30	8	20
Минус 60	16	60

Таблица А. 4. - Минимальный уровень сигнала на входе приемника для различных типов сигналов

Вид передаваемого сигнала		Минимальный уровень, дБм
Цифровой поток 2048 Кбит/сек	BER=10-3	Минус 84
	BER=10-6	Минус 81
Цифровой поток 8448 Кбит/сек	BER=10-3	Минус 78
	BER=10-6	Минус 75

Таблица А.5. - Параметры типовых антенн РРС «АСТРА-СТЭЛ»

Тип антенны	Коэф. усиления, дБ	Ширина главного лепестка ДН, град.		Поляризация
		Е-плоск.	Н-плоск.
Офсетная, 0,6м	33	5	5	Вер/гор
Офсетная,0,9м	36	3,5	3,5	Вер/гор

Приложение Б

Таблица Б.1 Характеристики коаксиального кабеля LMR-600

Механические характеристики
Минимальный радиус изгиба		38,1 мм
Изгибающий момент		3,73 Н - м
Вес		0,20 кГ/м
Усилие на разрыв		158,9 кГ
Раздавливание на плоской плите		1,07 кГ/мм
Конструкция
Элемент	Материал	Диаметр, мм
Внутренний проводник	Сплошная BCCAI	4.47
Диэлектрик	Вспененый полиэтилен	11,56
Наружный проводник	Алюминиевая лента	11,71
Оплетка	Луженная медь	12,45
Стандартная оболочка	Черный полиэтилен	14,99
Температурный диапазон
Установки		-40°C ... +85°C
Хранения		-70°C ... +85°C
Эксплуатации		-40°C ... +85°C
Электрические характеристики
Граничная частота		15.3 ГГц
Скорость распространения сигнала		87 %
Выдерживаемое напряжение (пост. ток)		4000 В
Пиковая мощность		40,0 кВт
Сопротивление постоянному току
Внутренний проводник ом/км		1,74
Наружный проводник ом/км		3,94
Пробойное напряжение на оболочку (переменный ток)		8000 В
Емкость		76,8 пФ/м
Индуктивность		0,19 микроГ/м
Уровень экранирования		> 90 dB
Стабильность фазы		< 10 ppm/°C
Частотные характеристики
Частота МГц	Затухание dB/100 м	Передаваемая мощность кВт
30	1,4	5,50
50	1,8	4,20
	Продолжение таблицы Б.1
150	3,2	2,40
220	3,9	2,00
450	5,6	1,35
900	8,2	0,93
1500	10,9	0,70
1800	12,1	0,63
2000	12,8	0,59
2500	14,5	0,52
5000	16,8	0,47
7500	22,6	0,42
10000	29,8	0,34
12500	35,1	0,28

Приложение В

Схема организации связи

 

Приложение Г

 

Листинг программы

Программа расчета РР линии связи

Высота первой антенны, м                                        

Высота второй антенны, м                                                  

Мощность РРС, дБ                                                              

Чувствительность приемника PPC                            

Коэффициент усиления антенны РРС, дБ                          

Рабочая частота, ГГц                                                 

Дальность связи                                                                 

Длина РК кабеля (БОРТ-Облучатель ПРД),м                     

Длина РК кабеля (БОРТ-Облучатель ПРМ),м                    

Затухание РК кабеля, дБ/м                                          

Затухание в разделительных фильтрах, дБ                         

Затухание в из-за перепада высот, дБ                       

Процент времени когда ср коэф. преломления ниже

N/км, дБ                                                                      

Коэффициент изрезанности                                       

Коэффициент сигнатуры оборудования                   

Интенсивность дождя, мм/ч                                      

Концентрация водяных паров в атмосфере, г/м3               

коэффициенты регрессии                                                    

                                                                                             

Расчет запаса на замирание и атмосферных потерь

Расчет вероятности нарушения связи из-за многолучевого распространения

Расчет вероятности нарушения связи из-за дождя