Телекомунікаційні системи та мережі. Том 1. Структура й основні функції.  /  Зміст  /  Розділ 4. Лінії зв’язку   /  Тема 4.11. Особливості радіоліній, радіорелейних і супутникових ліній зв’язку

Зміст:

4.11.5. Особливості побудови радіоліній зв’язку

У літературі існує відповідна термінологія. Наведемо деякі визначення і терміни.

Мобільний зв’язок — зв’язок між кореспондентами, коли один або декілька їх переміщуються в просторі при організації сеансів. Зв’язок у сотових, транкінгових, пейджингових системах і САРД організується, як правило, між рухомим об’єктом і базовою станцією або точкою доступу. При цьому персональний комп’ютер, обладнаний відповідно радіокартою, що розміщується на робочому столі користувача, також вважається рухомим об’єктом. Детальному розгляду мобільних ліній зв’язку присвячено окремі підрозділи цього видання.

Радіорелейною лінією (РРЛ) протяжністю Rл називається лінія зв’язку (рис. 4.11.7), утворена рядом станцій, які передають радіосигнали на інтервалах завдовжки Ri, від попередньої до наступної.

Рис. 4.11.7. Схема побудови n-інтервальної радіорелейної лінії зв’язку

Інтервали РРЛ, як правило, відкриті, їх протяжність сягає 50...70 км, хоча на практиці зустрічаються і відмінні, значно коротші і довші інтервали. Максимальна довжина відкритого для світла інтервалу з урахуванням рефракції обмежується розмірами зони прямого бачення:

(4.11.20)

де h1 і h2 — висоти підвісу антен, які обслуговують цей інтервал, вимірюються метрами. Очевидно, зі збільшенням підвісу hi однієї або іншої антен протяжність інтервалу зв’язку зростає. На практиці висоти антенних опор рідко перевищують 50…70 м, хоча в окремих випадках виникає необхідність підіймати їх до 100 м і вище. Протяжність РРЛ Rл може сягати декількох тисяч кілометрів, проте існує поняття стандартної довжини РРЛ (Rст = 2 500 км). На практиці зустрічається багато одноінтервальних ліній, особливо в міських умовах, де ці лінії використовуються для міжстанційних з’єднань і для прив’язки вузлових і базових станцій.

Радіорелейні станції (РРС) можуть перебувати в одному з трьох режимів: кінцевому, проміжному або вузловому. Очевидно, на РРЛ дві крайні станції перебувають у кінцевому режимі. Проміжним називається режим, коли РРС передає, ретранслює всі прийняті сигнали далі наступним станціям. Вузловим називається режим РРС, коли ця станція не тільки ретранслює, а й обслуговує певний вузол зв’язку, коли частина або всі канали РРЛ передаються на цей вузол зв’язку, а з вузла, замість тих, що передані та виділені, передаються в РРЛ наступним станціям.

Промисловість випускає дві основні комплектації РРС, до складу яких входять один або два напівкомплекти. За допомогою одного напівкомплекту можуть виконуватися функції кінцевих РРС, а два напівкомплекти РРС можуть використовуватися в проміжному або у вузловому режимах.

Сигнали по РРЛ передаються (ретранслюються) від однієї РРС до іншої у різний спосіб. Існує декілька схем ретрансляції. Розглянемо ці схеми.

Ретрансляція сигналів за високою частотою (рис. 4.11.8). Така ретрансляція використовується на практиці переважно в аварійних випадках, коли відсутня можливість використовувати інші схеми.

Рис. 4.11.8. Структурна схема РРС у режимі ретрансляції за високою частотою: Д — дуплексер, РПУ — радіопередавач, РПрУ — радіоприймач, А — антени

У цій схемі використовуються лише високочастотні тракти приймачів і передавачів.

Ретрансляція сигналів за проміжною частотою без демодуляції сигналів (рис. 4.11.9). Така схема ретрансляції є основною і використовується на практиці в проміжному режимі.

Рис. 4.11.9. Структурна схема РРС у режимі ретрансляції за проміжною частотою: ТПЧ — тракт проміжної частоти fпр = 70 МГц

Ретрансляція сигналів за груповим спектром. У вузловому режимі в РРС ретрансляція може відбуватися або за проміжною частотою (частиною спектра) і груповим спектром, або тільки за низькою частотою (повністю груповим спектром). При цьому для організації режиму використовується каналоутворювальне обладнання. Схему такої ретрансляції зображено на рис. 4.11.10.

Рис. 4.11.10. Структурна схема РРС у вузловому режимі (ГС — груповий сигнал)

Розглянемо, яким чином у РРЛ використовуються виділені для зв’язку частоти. Існують дво- та чотиричастотні плани використання частот. При двочастотному плані кожна з РРС приймає сигнали від сусідніх РРС на одній частоті прийому f1 і передає їм на іншій частоті передачі f2, відмінній від першої.

На рис. 4.11.10 показано принцип побудови двочастотного плану. Це досить вдалий план, хоча існує небезпека, яка виникає за особливих умов поширення радіохвиль, коли можливі аномальні траєкторії їх розповсюдження. Схеми виникнення цих умов показано на рис. 4.11.11, траєкторії променів позначені штриховою лінією. У такому разі в лінії зв’язку можуть виникнути завади, які дуже складно передбачити і врахувати. Для розв’язки від таких завад і виключення небажаних таких випадків існує декілька рішень. Так, можна використовувати чотиричастотний план (рис. 4.11.12). Іншим рішенням може служити побудова РРЛ за принципом зигзага. В цьому разі РРС3, яка могла б створити заваду для РРС5, своє випромінювання спрямує повз РРС5 (рис. 4.11.13).

Рис. 4.11.11. Приклад реалізації двочастотного плану на ділянці РРЛ

Рис. 4.11.12. Приклад реалізації чотиричастотного плану на ділянці РРЛ

Рис. 4.11.13. Побудова РРЛ за принципом зигзагу

Враховуючи те, що в РРС коефіцієнти підсилення антен G сягають величин 1 000…10 000 або ж відповідно 30…40 дБ, ширина головної пелюстки антени дорівнюватиме 1…2°. Таким чином, для того щоб пелюстки антени РРС3 і РРС5 не перетиналися, кути зустрічі зигзага РРЛ достатньо взяти дещо більше 1°.

РРЛ рідко створюють так, щоб вони передавали який-небудь один груповий сигнал каналотвірної апаратури. Частіше зустрічаються РРЛ з передачею 2, 3, 4 і більше групових або телевізійних сигналів. Така передача одного із цих сигналів відбувається на окремій частоті, окремими приймачами та передавачами. Комплект апаратури, який забезпечує передачу окремого групового або телевізійного сигналу на окремій частоті, формує окремий стовбур. Таким чином, РРС можуть бути як одно-, так і багатостовбурними. По суті, кожний стовбур формується одним комплектом апаратури каналоутворення. Проте для всіх стовбурів спільними залишаються антени й антенні опори, вузол живлення, пульт управління і деякі інші блоки й елементи.

При багатостовбурній передачі, як правило, виділяють один з наявних стовбурів для гарячого резерву. При неполадках в одному з робочих стовбурів автоматично відбувається перехід на резервний стовбур. Автоматика, яка забезпечує цей перехід, реагує на зникнення контрольних пілот-сигналів, що передаються в загальному спектрі разом з груповим сигналом. Іншими ознаками, за якими може спрацьовувати автоматика, використовуються такі чинники, як зникнення самого групового сигналу або різке зростання рівня шуму. Існують такі схеми резерву: 1 + 1, 2 + 1, 3 + 1 (на один, два або три робочих стовбури — один резервний).

РРС можуть бути пристосовані для передачі аналогових або цифрових сигналів, хоча існує варіант і загального використання цих сигналів у межах одного стовбура, наприклад, з використанням фільтрів ОЦФ. У сучасних технологіях РРС випускаються як цифрові, з підтримкою відповідних задач щодо сигналізації й управління.