Лекция 16 Построение радиорелейных и спутниковых линий передачи Основные понятия и определения. Классификация радиорелейных линий передачи. Принципы многоствольной передачи

Радиолиния передачи, в которой сигналы электросвязи переда­ются с помощью наземных ретрансляционных станций, называется радиорелейной линией передачи. Радиорелейная линия передачи (РРЛП) представляет собой цепочку приемопередающих радио­станций (оконечных, промежуточных, узловых), которые осуществ­ляют последовательную многократную ретрансляцию (прием, пре­образование, усиление и передачу) передаваемых сигналов.

Радиорелейная линия передачи, соседние станции которой раз­мещаются одна от другой на расстоянии прямой видимости между антеннами этих станций, называется РРЛП прямой видимости (рис. 1). Здесь приняты следующие обозначения:

ОРС - оконечная радиорелейная станция, обеспечивающая преобразование отдельных подлежащих передаче сигналов в диа­пазоне частот радиосигнала, объединения их в общий радиосигнал и передачу его в среду распространения, а также прием встречного радиосигнала, разделение его на отдельные принимаемые сигналы, их преобразования и выдачу потребителю; ПРС - промежуточная радиорелейная станция, обеспечивающая прием, преобразование, усиление или регенерацию и последующую передачу радиосигнала; УРС - узловая радиорелейная станция, обеспечивающая разветв­ление и объединение потоков сообщений, передаваемых по разным РРЛП, на пересечении которых и располагаются УРС. К УРС отно­сятся также станции РРЛП, где осуществляется ввод и вывод теле­фонных, телевизионных и других сигналов.

На ОРС и УРС всегда имеется технический персонал, который обслуживает не только эти станции, но и осуществляет контроль и управление с помощью специальной системы телеобслуживания ближайшими ПРС. Участок РРЛП (300...500 км) между ОРС (УРС) делится примерно пополам так, что одна часть ПРС входит в зону телеобслуживания одной ОРС (УРС), а другая часть ПРС обслужи­вается другой УРС (ОРС).

Рис. 1. Радиолинейная линия передачи прямой видимости

Радиорелейная линия передачи, в которой используется рассея­ние и отражение радиоволн в нижней области тропосферы при взаимном расположении соседних станций, называется тропо­сферной радиорелейной линией передачи (ТРРЛП) (рис. 2).

Рис. 2. Тропосферная радиорелейная линия передачи

Радиолиния передачи, в которой используются космические станции, пассивные спутники или иные космические объекты, назы­вается космической линией передачи.

Космическая линия передачи, осуществляющая электросвязь между земными станциями этой линии с помощью установленных на искусственных спутниках Земли ретрансляционных станций или пассивных спутников, называется спутниковой линией передачи (СЛП) (рис. 3). Здесь приняты такие обозначения: ЗС - земная станция, т.е. станция спутниковой линии передачи, расположенная на земной, водной поверхностях или в основной части земной атмосферы и предназначенная для космической линии передачи; КС - космическая станция, расположенная на объекте, который находится за пределами основной части земной атмосферы; ИСЗ -искусственный спутник Земли.

Рис. 3. Спутниковая линия передачи

Под космической линией передачи понимается радиолиния, в ко­торой используются космические станции, пассивные спутники или иные космические объекты.

При использовании одного ИСЗ, расположенного на геостацио­нарной или вытянутой орбите, максимальная дальность радиосвязи СЛП около 15 000 км.

Радиорелейные линии прямой видимости, тропосферные радио­релейные линии и спутниковые линии передачи в большинстве своем работают в диапазонах дециметровых и сантиметровых волн (в диапазонах УВЧ и СВЧ).

Однако отметим, что имеются малоканальные радиорелейные системы передачи (РРСП), работающие в диапазоне метровых волн (на ОВЧ). Использование этих диапазонов обусловлено, главным образом, возможностью передачи широкополосных сигналов (теле­видения, первичных, вторичных, третичных широкополосных кана­лов и трактов, первичных, вторичных, третичных, четверичных потоков и потоков синхронной цифровой иерархии).

Совокупная ширина полосы частот дециметрового и сантимет­рового диапазонов в сотни раз превышает ширину полосы частот всех более длинноволновых диапазонов, вместе взятых. Это позво­ляет организовать совместную работу большого числа широкопо­лосных РРСП, передавать любые виды сообщений, а также стро­ить многоканальные РРСП с высокой пропускной способностью (до нескольких тысяч каналов тональной частоты или основных цифро­вых каналов с эквивалентной скоростью передачи, соответствую­щей нескольким сотням мегабит в секунду).

Широкополосность систем позволяет применять эффективные помехоустойчивые методы передачи сигналов такие, как частотная модуляция, импульсно-кодовая модуляция, дельта-модуляция и их разновидности, а также использовать эффективные методы коди­рования.

Кроме того, в диапазонах УВЧ и СВЧ довольно просто создать антенны с узконаправленным излучением и приемом радиоволн.

Применение таких антенн, имеющих относительно небольшие габариты, позволяет получить энергетический выигрыш по сравне­нию с ненаправленным излучением (приемом) примерно 30...50 дБ. Это недостижимо для антенн более длинноволновых диапазонов и дает возможность упростить приемо-передающую аппаратуру (уменьшить необходимые мощности передатчиков и чувствитель­ность приемников), а также облегчить электромагнитную совмести­мость различных систем радиосвязи. Наконец, в этих диапазонах мало влияние промышленных и атмосферных помех.

Для повышения пропускной способности, надежности и эконо­мичности при построении РРСП и спутниковых систем передачи (ССП) широко используется принцип многоствольной передачи. При этом на каждой станции устанавливается несколько комплектов оборудования ствола - линейного тракта.

На рис. 4 приведена структурная схема четырехствольной ра­диолинии связи, содержащей три радиосистемы передачи (РСП): аналоговую телефонную, цифровую, аналоговую телевизионную и отдельный резервный ствол.

На рис. 4 приняты следующие обозначения: АКГ_{пер (пр)} - аналого­вое каналообразующее оборудование и оборудование формирова­ния типовых групп каналов (обычно оборудование систем передачи с частотным разделением) тракта передачи (приема); ЦКГ_{пер (пр)} -цифровое каналообразующее оборудование и оборудование фор­мирования типовых цифровых потоков (обычно оборудование цифровых систем передачи на основе импульсно-кодовой модуля­ции с временным разделением каналов) трактов передачи (приема); СЛ _{пер (пр)} ) - соединительные линии; ОТФ _{пер (пр)}, ОЦ _{пер (пр)} и ОТВ _{пер (пр)} -оконечное оборудование, соответственно, телефонного, цифрового и телевизионного стволов передачи (приема); каналы ТЧ, ТВ, ЗС, ЗВ - каналы тональной частоты, телевидения, сигналов звукового сопровождения телевидения и сигналов звукового вещания; R (R^'), Т (Т^') точки подключения к соединительным линиям различного оборудования.

Рис. 4. Структурная схема четырехствольной радиолинии связи

Совокупность нескольких однотипных или разнотипных РСП и от­дельных стволов, имеющих общие тракты распространения радио­волн, оконечные и ретрансляционные станции, а также устройства их обслуживания, образуют многоствольную радиолинию связи (РЛС), а совокупность стволов, входящих в состав радиолинии связи, образу­ет многоствольную радиолинию передачи (РЛП). В многоствольных РЛП с резервированием каждый из стволов включает в себя радио­ствол, оконечное оборудование и аппаратуру резервирования, обес­печивающую переключение на резервный ствол при выходе из строя основного радиоствола. В некоторых РЛП предусмотрен отдельный ствол служебной связи, содержащий упрощенное оборудование. Использование общих антенн, фидерных трактов, источников электро­снабжения, систем служебной связи и телеобслуживания, сооружений для размещения оборудования значительно повышает экономичность многоствольных РЛП.

Совместная работа нескольких стволов в одной РЛП обеспечи­вается путем их частотного разделения. При многоствольной рабо­те частоты передачи и приема стволов должны быть выбраны таким образом, чтобы свести к минимуму влияние трактов передачи на тракты приема в отдельных стволах и взаимные помехи между ними. Для этого в многоствольных РЛП применяется группирование частот передачи и приема, в соответствии с которым частоты пере­дачи всех стволов размещаются в одной половине отведенной полосы частот, а частоты приема - в другой. В стволах РЛП могут использоваться двух- и четырехчастотные планы. На рис. 5, а и б изображены, соответственно, двухчастотный и четырехчастотный планы для трехствольной РЛП (см. рис. 4). Двухчастотные планы обычно применяются на радиорелейных линиях (РРЛ) и спутнико­вых линиях передачи (СЛП), работающих в сантиметровом диапа­зоне. На РРЛ дециметрового диапазона, мобильных РРЛ, а также на тропосферных радиорелейных линиях (ТРРЛ) применяются четырехчастотные планы. При этом ТРЛЛ содержит не более двух стволов. Для сигналов разных стволов используются различные несущие частоты.

Рис. 5. Двух- и четырехчастотные планы для трехствольной РЛП

Все системы многоствольной РРЛ организуются таким образом, чтобы все стволы работали независимо один от другого, были бы взаимозаменяемы.

К уже рассмотренной классификации РРЛ добавим их классифи­кацию еще по ряду наиболее важных признаков и характеристик.

1. По назначению различают: междугородные магистральные, внутризоновые и местные РРЛ. Магистральные РРЛ обычно явля­ются многоствольными.

2. По диапазону рабочих (несущих) частот РРЛ подразделяются на линии дециметрового и сантиметрового диапазонов. В этих диапазонах в соответствии с Регламентом радиосвязи для органи­зации РРЛ выделены полосы частот, расположенные в области 2, 4,

6, 8, 11 и 13 ГГц. В настоящее время осваивается область частот 18 ГГц и выше. Однако использование столь высоких частот за­труднено из-за сильного ослабления энергии радиоволн во время атмосферных осадков.

3. По способу разделения каналов и виду модуляции несущей можно выделить:

а) РРЛ с частотным разделением каналов (ЧРК) и частотной мо­дуляцией (ЧМ) гармонической несущей;

б) РРЛ с временным разделением каналов (ВРК) и аналоговой модуляцией периодической последовательности импульсов, кото­рые затем модулируют несущую ствола;

в) цифровые РРЛ на основе импульсно-кодовой или дельта-модуляций и их разновидностей, цифровые сигналы которых затем модулируют несущую ствола.

4. По принятой в настоящее время классификации РРЛ разде­ляют на системы большой, средней и малой емкости.

К РРЛ большой емкости принято относить системы, позволяю­щие организовать в одном стволе 600 и более каналов тональной частоты (КТЧ), что соответствует пропускной способности более 100 Мбит. Стационарные РРЛ большой емкости используются для организации магистральных связей. Если РРЛ позволяет организо­вать 60...600 КТЧ, то такие системы относятся к РРЛ средней емко­сти, а если менее 60 КТЧ - РРЛ малой емкости. Пропускная спо­собность РЛ средней и малой емкости равна соответственно 10... 100 Мбит/с и менее 10 Мбит/с.

Стационарные РРЛ средней емкости используются для органи­зации зоновой связи. Это линии протяженностью до 500... 1500 км. Подобные РРЛ в большинстве рассчитаны на передачу телевизи­онных сигналов и сигналов звукового вещания. Часто эти линии являются многоствольными и ответвляются от магистральных.

РРЛ малой емкости применяются на местных сетях связи и, кро­ме того, широко используются для организации технологических линий передачи на железнодорожном транспорте, в системе энер­госнабжения, в газо- и нефтепроводах и др.

В настоящее время на телекоммуникационных сетях все боль­шее распространение получают цифровые РРЛ с большой пропуск­ной способностью на основе синхронной цифровой иерархии.