5384

Технология цифровых радиорелейных линий

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Технология цифровых радиорелейных линий в настоящее время достигла высокого качественного и количественного развития. Сегодня радиорелейные линии являются необходимым звеном телекоммуникационного пространства России и успешно конкурируют с ...

Русский

2012-12-08

260.5 KB

121 чел.

Введение

Технология цифровых радиорелейных линий в настоящее время достигла высокого качественного и количественного развития. Сегодня радиорелейные линии являются необходимым звеном телекоммуникационного пространства России и успешно конкурируют с другими средствами связи, в том числе кабельными и спутниковыми.

К основным достоинствам ЦРРЛ можно отнести:

-возможность быстрой установки оборудования при небольших капитальных затратах;

-экономически выгодная, а зачастую и единственная, возможность организации связи на участках местности со сложным рельефом;

-возможность применения для аварийного восстановления связи в случае бедствий, при спасательных операциях и т.п.;

-эффективность развертывания разветвленных цифровых сетей в больших городах и индустриальных зонах, где прокладка новых кабелей слишком дорога или невозможна;

-высокое качество передачи информации по ЦРРЛ.

Различают цифровые радиорелейные плезиохронной цифровой иерархии (ПЦИ) и синхронной цифровой иерархии (СЦИ).

В настоящее время радиорелейные линии связи прямой видимости занимают одно из важнейших мест в системах средств передачи информации. Как бы ни были привлекательны оптические технологии, в России с ее географическими и климатическими особенностями РРЛ будут востребованы еще долгое время для организации каналов связи на огромных и слабо обеспеченных связью территориях. На магистральных направлениях, где нелегко развернуть полноценную кабельную инфраструктуру, а еще сложнее поддерживать и развивать ее в соответствии с требованиями рынка, традиционно использовались и будут широко использоваться радиорелейные линии.

Задание на курсовой проект

1. Определить число пролетов ЦРРЛ, рассчитать их длины, составить структурную схему радиорелейной линии.

2. Выбрать радиотехническое оборудование.

3. Разработать схему организации связи на проектируемой ЦРРЛ.

4.  Выбрать высоты подвеса антенн на пролетах ЦРРЛ и рассчитать устойчивость связи.

5. Оценить полученные результаты.

Исходные данные варианта.

Длина РРЛ =80 км;

Объем информации (каналы тч или цифровые потоки) – 480;  

Длина пролета R0 = 15км;

Число выделяемых каналов (потоков) – 2Е1;  

Конфигурация системы – выбирается после проведения расчета качественных показателей;

Тип АТС – электронная;  

Число вводимых каналов – равно числу выделяемых каналов (потоков).

Таблица 1 – Параметры тропосферы

Вертикальный градиент ,1/м

Стандартное отклонение

,1/м

Номер климатического района

-8

9,5

2

Таблица 2 – Высотные отметки точек профиля пролета

Относительные координаты  и высоты профиля, м

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

45

60

40

30

40

55

60

70

60

40

35

1.    Разработка структурной схемы ЦРРЛ

По заданной длине пролета и протяженности ЦРРЛ определим общее число пролетов. Один из пролетов должен иметь длину R0=50 км. Так как общая длина линии 260 км, то число пролетов:

                                  ,

где  Lмаг – общая длина ЦРРЛ;

      Lпрол – длина пролета.

Принимаем следующие длины пролетов:

Первый пролет: L1 прол = 15 км;

Второй пролет: L2 прол = 15 км;

Третий пролет: L3 прол = 15 км;

Четвертый пролет: L4 прол = 15 км;

Пятый пролет: L5 прол = 15 км;

Шестой пролет: L6 прол = 5 км.

Составляем структурную схему магистрали (рисунок 1).

Рисунок 1- Структурная схема ЦРРЛ

Таким образом, проектируемая линия включает в себя две оконечные станции и четыре промежуточные. На ПРС 1 необходимо выделить два цифровых потока  Е1. Количество пролетов на линии – 5. Оконечные станции обычно располагаются в населенных пунктах, промежуточные станции располагаются вдоль автомобильных или железных дорог для обеспечения удобного подъезда к станциям.

2. Выбор радиотехнического оборудования

Исходя из заданного объема передаваемой информации, длин пролетов и энергетических параметров оборудования выбираем для проектируемой ЦРРЛ аппаратуру “МИК–РЛ8”.

Основные параметры аппаратуры:

Диапазон частот, ГГц

Скорость передачи

Конфигурация системы

Излучаемая мощность, дБВт

Рпор, дБВт (BER=10-3)

Диаметр антенны, м

8

Е1;Е2; Е3

1+0; 1+1; 2+0

0

-118

0,4; 0,6; 1,0

3. Разработка схемы организации связи

Схема организации связи на проектируемой ЦРРЛ на участке ОРС1 –ПРС1- В приведена на рисунке 2.

Так как на оконечных и промежуточных станциях имеются электронные АТС, то надобность в установке первичных мультиплексоров отпадает, так как электронные АТС работают с цифровыми потоками Е1. Тогда 16 каналов от электронной АТС подаются на вторичные мультиплексоры типа ЕNE 6020, на выходе которых формируются 4 цифровых потока Е2, поступающих на третичный мультиплексорй ENE 6055, на выходе которого формируется поток Е3, поступающий на внутреннее оборудование IDU, где он подвергается операции преобразования кода, скремблирования и далее по соединительному кабелю цифровой сигнал поступает на оборудование наружного размещения ODU, где восстанавливается, преобразуется в код NRZ и поступает на фазовый модулятор ОФМ. В направлении приема производятся обратные операции. Для выделения двух потоков Е1 на промежуточной станции устанавливаются третичный и вторичные мультиплексоры. На данной промежуточной станции предусмотрен ввод каналов равных числу выделяемых каналов – 2Е1.

Схема организации связи на участках ПРС 1-В – ПРС 2 – ОРС 2 приведена на рисунке 5.3.

На промежуточной станции ПРС 2 производится активный переприем радиосигналов. Регенерация сигналов на этой станции не производится. При регенерации сигналов необходима установка оборудования IDU. На оконечной станции ОРС 2 при помощи соответствующего мультиплексорного оборудования формируются потоки Е1, поступающие на электронную АТС.

Рисунок 2 – Схема организации связи на участке ОРС – 1 – ПРС 1-В

Рисунок 3 – Схема организации связи на участке ПРС-5 – ОРС-1

4. Расчет устойчивости связи на ЦРРЛ

4.1. Построение профиля пролета

Расчеты производим для самого длинного пролета на ЦРРЛ.

Рассчитываем условный нулевой уровень (УНУ) по формуле:

где R0 – длина пролета, км,

     Rз – геометрический радиус Земли (6370 км),

     Ki – текущая относительная координата заданной точки,

                                                  

где Ri – расстояние до текущей точки от левого конца пролета,

Ki=0,0; 0,1; 0,2; … 1,0,

R0 = 15 км.

Для K0=0,0   

      K1=0,1   

      K2=0,2   

      K3=0,3   

      K4=0,4   

      K5=0,5   

      K6=0,6   

      K7=0,7   

      K8=0,8   

      K9=0,9   

      K10=1,0   

Рассчитываем профиль интервала по формуле:

y = yi + y2.

Результаты расчетов заносим в таблицу 3.

Таблица 3

ki

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

Ri, км

0

1,5

3

4,5

6

7,5

9

10,5

12

13,5

15

yi, м

0

1,6

2,8

3,7

4,2

4,4

4,2

3,7

2,8

1,6

0

y2, м

45

60

40

30

40

55

60

70

60

40

35

y, м

45

61,6

42,8

33,7

44,2

59,4

64,2

73,7

62,8

41,6

35

По результатам расчетов строим профиль пролета (рис.4).

Рисунок 4 – Профиль пролета

4.2. Расчет величины просвета H(0)

Находим величину просвета без учета рефракции по формуле:                  

                                 

                                      ,

где H(0) - величина просвета без учета рефракции радиоволн,

     H0 – критический просвет, определяемый как

                                  

где R0 – длина пролета,

     - рабочая длина волны;

     КТР = 0,7 – относительная координата наивысшей точки профиля пролета;     

                      

Приращение просвета, обусловленное явлением рефракции:

,

где =-810-8 1/м - среднее значение вертикального градиента диэлектрической проницаемости тропосферы;

             .

Тогда просвет равен   

                                

При вычерчивании профиля пролета для удобства построений начало отсчета высот размещено в точке 30 м. От наивысшей точки профиля вертикально вверх откладываем величину просвета без учета рефракции радиоволн Н (0) = 5,3м. Через нижний конец этого отрезка проводим линию прямой видимости АВ. Вертикально вниз от наивысшей точки профиля откладываем отрезок, равный критическому просвету Н0 = 6,3м. Через нижний конец этого отрезка проводим линию CD, параллельную линии прямой видимости таким образом, чтобы высоты подвеса левой и правой антенн получились примерно одинаковыми. По точкам пересечения этой линии с профилем пролета определяем величину параметра s, характеризующего протяженность препятствия на пролете. Находим, что высоты подвеса обеих антенн равны 41м.

4.3. Расчет минимально-допустимого множителя ослабления

Расчет Vмин производится по формуле:

 

где Рпор - пороговая мощность сигнала на входе приемника, дБВт

     Рпд – мощность сигнала на выходе передатчика, дБВт

     Асв – затухание сигнала в свободном пространстве, дБВт:

                         

     Gпд, Gпр – коэффициенты усиления передающей и приемной антенны, дБ.

Величина G рассчитывается по формуле

                                                 ,

где  – площадь раскрыва антенны;

     λ = 0,0375м – длина волны;

     К1 = 0,6 – коэффициент использования поверхности раскрыва (апертуры) антенны.

                                     

Тогда                                   

Суммарную величину потерь в антенно-фидерном тракте принимаем равной 1 дБ.

.

4.4. Расчет устойчивости связи на пролете при одинарном приеме Tпр(Vмин)

В общем случае:

 

где Т0(Vмин) – процент времени, в течение которого множитель ослабления меньше минимально-допустимого за счет экранирующего действия препятствий на пролете РРЛ,

       Тn(Vмин) – процент времени, в течение которого множитель ослабления меньше минимально-допустимого за счет интерференции прямой волны и волн, отраженных от земной поверхности,

       Ттр(Vмин) – процент времени, в течение которого множитель ослабления меньше минимально-допустимого за счет интерференции прямой волны и волн, отраженных от неоднородностей тропосферы,

       Тд(Vмин) – процент времени, в течение которого множитель ослабления меньше минимально-допустимого за счет деполяризационных явлений в осадках.

4.4.1. Расчет составляющей T0(Vmin)

Величина T0(Vmin) зависит от протяженности интервала, длины волны, величины просвета, рельефа местности.

На пролетах, где препятствия на трассе удовлетворительно аппроксимируются выпуклой сферой, расчет T0(Vmin) проводят по профилям, построенным при g=0.

При этом T0(Vmin) определяется в зависимости от параметра

                                ,

где ,

где  - стандартное отклонение градиента диэлектрической проницаемости тропосферы;

λ = 0,0375м – длина волны;

R0 = 15км – длина пролета;

К = 0,7 – относительная координата наивысшей точки профиля.

                      .

- относительный просвет на пролете при  вычисляется с учетом выбранного значения Н(0)  и приращения просвета за счет рефракции радиоволн,

                        ;

- относительный просвет, при котором V=Vmin. Эту величину найдем из методического пособия в зависимости от параметра μ, характеризующего препятствия на пролете:

 

                                     ;

где К – относительная координата наивысшей точки профиля.   

                                         .

где s = 1,83км – нормированная величина (найденная путем геометрических построений на профиле пролета)

При Vмин = -55дБ и = 2,9 определяем: Р(g0) = -6.

.

Итак, Т0 (Vмин) найдем по графику из методического пособия: Т0(Vмин)<<10-5%, то есть этим значением можно пренебречь Т0(Vмин) = 0%.

4.4.2. Расчет составляющей, обусловленной интерференцией прямой волны и волн, отраженных от земной поверхности  

Вероятность того, что множитель ослабления будет меньше  за счет интерференции прямой и отраженных от земной поверхности волн, определяем по формуле:

.

где  при   и А = 2,4 (по графику 3.3 методического пособия)

     Ф = 1 согласно методическим указаниям;

     .

Вычисляем:                                    .

4.4.3. Расчет замираний, обусловленных интерференцией прямой волны и волн, отраженных от неоднородностей тропосферы ТТР(Vмин)

Вероятность того, что множитель ослабления будет меньше  за счет интерференции прямой и отраженной от тропосферы волны, определяем по формуле:

где  – параметр, учитывающий вероятность возникновения многолучевых замираний, обусловленных отражениями радиоволн от слоистых неоднородностей тропосферы с перепадом диэлектрической проницаемости воздуха (∆ε).

где Q – климатический коэффициент, в расчетах принимают Q = 1;

     R0 = 15км – длина пролета;

     F = 8ГГц – рабочая частота.

Получим:                               ,

4.4.4. Расчет замираний, обусловленных потерями энергии в осадках Тд(Vмин)

По рисунку 3.4 методических указаний определим минимально-допустимую интенсивность дождей Iдоп от величины Vмин:

при Vмин = -55дБ и R0 = 15км  Iдоп (Vмин) получается много больше максимального значения (190мм/час), указанного на рисунке 3.4.

Тогда (по рисунку 3.5) в зависимости от значения Iдоп определим

Tд(Vмин) = 0,0001%.

Таким образом, суммарный процент времени замираний на пролете равен:                     .

4.4.5. Расчет замираний для всей ЦРРЛ Тож(Vмин)

Расчет производим по формуле:

где n = 5 – число пролетов на линии.

Полученное значение не превышает допустимую величину замираний (таблица 3.1 методических указаний) Тдоп(Vмин)=0,01% .

Так как норма на устойчивость связи на проектируемой ЦРРЛ выполняется без резервирования, выбираем конфигурацию системы (1 + 0).

4.5. Расчет диаграммы уровней на пролетах ЦРРЛ

При проектировании ЦРРЛ рассчитывают средние мощности сигнала на входах приемников всех интервалов линии. Средние значения уровней сигналов рассчитываются для оценки качества настройки аппаратуры и антенно-волноводного тракта; для проверки правильности построения профилей пролетов; для оценки точности юстировки антенн; для определения и поддержания в заданных пределах при эксплуатации ЦРРЛ энергетического запаса аппаратуры на замирания сигнала, определяемого как:

где Рср – средний уровень сигнала, дБВт,

     Рпор – пороговый уровень сигнала, дБВт

Средняя мощность сигнала на входе приемника:

,

где Р0 – мощность сигнала на входе приемника для случая свободного пространства, определяемая как:

где   – затухание радиоволн в свободном пространстве;

      апрд + апрм = 1дБ – потери энергии в антенно-волноводных трактах;

      Рпд = 0дБВт – уровень мощности сигнала на выходе передатчика,

      Gпд = Gпр = -36дБ – коэффициенты усиления передающей и приемной антенн;

;

     

В курсовом проекте необходимо рассчитать диаграмму уровней для одного (самого длинного) интервала. Результаты расчета приведены в табл.4.

Таблица 4 – Расчет диаграммы уровней

p(g) = 1,0 ; Vср = 0,0 дБ (свободное пространство )

Рпрд, дБ

Рвх.ант.прд., дБ

Рвых.ант..прд, дБ  

Рвх.ант.пр, дБ  

Рвых.ант.пр., дБ

Рср., дБ

Vз, дБ

0

-0,5

35,5

-171,5

-135,5

-136

-18

V = Vмин = - 55дБ

0

-0,5

35,5

-226,5

-190,5

-191

-73

Рисунок 5 – Диаграмма уровней сигнала на пролете ОРС1 – ПРС 1-В

Заключение

Анализируя полученный результат, приходим к выводу, что высота подвеса антенн была выбрана верно. В результате значение замираний на ЦРРЛ , что не превышает допустимую величину Тдоп(Vмин) = 0,01% при величине относительного просвета 5,3 м и высоте подвеса антенн 41м. Необходимости в резервировании нет, поэтому была выбрана конфигурация оборудования 1+0.

Поэтому можно сделать вывод, что разработанная ЦРРЛ будет соответствовать нормам качества, рекомендованным МККР.

                          Список используемой литературы

  1.  Радиорелейные и спутниковые системы передачи: Учебник для вузов/ А. С. Немировский, О.С. Данилович, Ю.И. Маримонт и др. Под ред. А.С. Немировского. – М.: Радио и связь, 1986. – 392 с.
  2.  Маглицкий Б. Н. , Кокорич М.Г.  Спутниковые и радиорелейные системы передачи: Методические указания по выполнению курсового проекта. – СибГУТИ, 2003 г.
  3.  Лекционный материал по курсу «Космические и наземные средства связи».  


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

11215. Учение о фонеме. Различные трактовки понятия фонемы фонологическими школами 120.5 KB
  ЛЕКЦИЯ 5. Учение о фонеме. Различные трактовки понятия фонемы фонологическими школами. Генеративная фонология. Английская фонетическая школа. Московская фонологическая школа. Копенгагенский структурализм. Ленинградская фонетическая фонологическ
11216. Учение о фонеме. Основные направления в рамках учения о фонеме 100.5 KB
  ЛЕКЦИЯ 4 Учение о фонеме. Основные направления в рамках учения о фонеме психологическое функциональное абстрактное физикалистское. Различные трактовки понятия фонемы фонологическими школами пражский структурализм американский структурализм. Ос
11217. Фонетика и фонология изучаемого языка. учение о фонеме 57.5 KB
  ЛЕКЦИЯ 3. Фонетика и фонология изучаемого языка. учение о фонеме Теория фонемы. Абстрактный материальный и смыслоразличительный аспекты фонемы. Фонема и аллофоны. Функции фонемы. 1.Теория фонемы. Основные направления в рамках учения о фонеме.
11218. Фонемный состав английского языка. Гласные 131 KB
  ЛЕКЦИЯ 7 Фонемный состав английского языка. Гласные. Релевантные и нерелевантные признаки в системе английских гласных фонем. Система фонологических оппозиций и принципы классификации английских гласных фонем. Фонологический статус английских дифтонго...
11219. Фонемный состав английского языка. Согласные 130 KB
  ЛЕКЦИЯ 6 Фонемный состав английского языка. Согласные: Релевантные и нерелевантные признаки в системе английских согласных фонем. Принципы классификации английских согласных фонем. Система английских согласных фонем. Различные трактовки английских аффр
11221. Фонетическое слово, синтагма, фраза, фоноабзац, текст. СЛОГ 93.5 KB
  Лекция 9 Фонетическое слово синтагма фраза фоноабзац текст. СЛОГ На предыдущей лекции мы выяснили что слог представляет собой симбиозную фонетикофонологическую единицу. Просодические единицы такие как например ударение и тон влияют в большей степени на сло
11222. Фоностилистическая дифференциация речи. Предмет и задачи фоностилистики 121 KB
  ЛЕКЦИЯ 14. Фоностилистическая дифференциация речи. Предмет и задачи фоностилистики. Как мы убедились в предыдущих лекциях произношение не может быть однородным. Оно меняется под воздействием многочисленных факторов. Поскольку эти факторы никак не влияют на переда...
11223. Discuss different opinions of the threat of population growth on our planet 24 KB
  Discuss different opinions of the threat of population growth on our planet. From the very start I want to admit that population growth as well as other global problems in the world is an urgent one. For decades the population explosion has been giving people nightmares. The worlds population increases by 3 every second and by a billion every decade. With figures such as these the gloom is understandable. There school of thought that the battle to feed all the humanity is over....