2.2.3 Расчет характеристик функционирования радиосети: оперативности и эффективности функционирования радиосвязи

Задано: Нагрузка в радиосети мин-зан.;

число радиостанций в радиосети ;

время переговоров в радиосети мин;

непроизводительные затраты времени мин.

Оперативность радиосвязи характеризуется вероятностью того, что информация от одного абонента к другому будет передана в течение времени, не более заданного:

,

- время "чистого" переговоров;

- непроизводительные затраты времени на коммутацию абонента, установку соединения и т.п.;

- заданная величина времени, определяющая оперативность связи (критерий оперативности).

В случае, когда надежность и качество радиоканала идеальны, оперативность радиосвязи оценивается по формуле

где - вероятность того, что радиоканал свободен и ожидающих нет;

- вероятность того, что радиоканал занят, но ожидающих нет.

Эффективность функционирования радиосети может быть оценена математическим ожиданием случайной величины ее состояния , которое является показателем целесообразности использования радиосети для выполнения заданных функций.

В случае, когда надежность и качество радиоканала идеальны, эффективность функционирования радиосети оценивается по следующей формуле:

где - соответственно время переговоров и непроизводительные затраты времени в радиосети. Определение необходимых высот подъема антенн стационарных радиостанций.

Дальность действия ОВЧ (УКВ) радиосвязи зависит от следующих основных факторов:

· качественных характеристик приемника (чувствительности приемника);

· параметров антенно-фидерного тракта радиостанций (его длины и затухания);

· величины излучаемой мощности передатчика;

· высот подъема приемо-передающих антенн;

· закономерностей распространения радиоволн ОВЧ диапазона в условиях пересеченной местности и городской застройки;

· видов модуляции;

· рельефа местности и др.

Вариант организации радиосети гарнизона представлен на рис. 2.4.

Рис. 2.4 Вариант организации трех радиосетей гарнизона пожарной охраны на частотах F1-F3

При определении высот подъема антенн стационарных радиостанций ЦУС и ПЧ, необходимых для обеспечения требуемой дальности радиосвязи с самой удаленной ПЧ, пользуются графическими зависимостями изменения напряженности поля (, дБ) полезного сигнала от расстояния (d, км) между антеннами для различных значений произведения высот подъема передающей и приемной антенн (h₁·h₂, м²). Эти графические зависимости приведены на рис.2.5 и представляют собой медианные значения напряженности поля, превышаемые в 50% мест на границе зоны обслуживания. Кривые напряженности электромагнитного поля приведены для вертикальной поляризации антенн и построены для условий распространения радиоволн метрового диапазона (ОВЧ диапазона) в полосе частот 148-174 МГц.

Рис. 2.5 Зависимость средних значений напряженности поля от расстояния между антеннами

Графики построены для мощности излучения передатчика =10 Вт и расстояний между антеннами от 1 до 60 км. В случае отличия мощности излучения передатчика от 10 Вт необходимо пользоваться графиком, приведенным на рис. 2.6 Этот график представляет собой значения поправочного коэффициента дБ, учитывающего изменение мощности передатчика Вт от 1 до 100 Вт, в зависимости от типа применяемых радиостанций.

Рис. 2.6 Поправочный коэффициент, учитывающий отличие мощности передатчика от 10 Вт

Графики напряженности поля приведены для среднепересеченной местности (параметр рельефа местности Дh=50 м). Среднепересеченной считается такая местность, на которой среднее колебание отметок высот не превышает 50 м.

В случае отличия рельефа местности от среднепересеченного необходимо ввести дополнительный коэффициент ослабления сигнала , значения которого для полосы частот 148-174 МГц приведены в табл. 2.5.

Таблица 2.5

Значения коэффициента ослабления сигнала в зависимости от условной меры неровности рельефа

При расчете условий обеспечения заданной дальности радиосвязи минимальное значение уровня напряженности поля полезного сигнала на входе приемного устройства при котором обеспечивается высокое качество радиосвязи, принимается равным 20 дБ (10 мкВ/м).

При одновременной работе близко расположенных радиостанций, работающих в различных радиосетях (на разных несущих частотах), возникает проблема обеспечения их электромагнитной совместимости, т.е. проблема обеспечения совместной работы радиостанций без взаимных мешающих влияний. Под мешающими влияниями, прежде всего, понимается влияние передатчика одной радиостанции на приемник другой радиостанции, разнесенных между собой территориально и по частоте. Мешающие влияния должны учитываться, в первую очередь, в части блокирования полезного сигнала мешающим. Результаты экспериментальных исследований приемопередатчиков стационарных и возимых радиостанций показали, что для обеспечения заданного качества и надежности радиосвязи (требуемого отношения сигнал/шум на входе низкочастотного тракта приемника) в случае превышения допустимого уровня мешающего сигнала требуется пропорциональное увеличение уровня полезного сигнала на входе приемника. Таким образом, для обеспечения радиосвязи с требуемым качеством и надежностью необходимо минимальную величину напряженности поля принимаемого сигнала увеличить на , дБ.

Определение дальности радиосвязи необходимо проводить исходя из минимального значения уровня напряженности поля с учетом влияния рельефа местности, выходной мощности передатчика, затухания антенно-фидерных трактов передатчика () и приемника (), коэффициентов усиления передающей и приемной антенн, величены превышения допустимого уровня мешающего сигнала ().

Таким образом, с учетом вышеизложенного, величина напряженности поля полезного сигнала на входе приемного устройства определяется по формуле:

,

где - коэффициент погонного затухания фидерного тракта передатчика и приемника соответственно;

и - длина фидерного тракта передатчика радиостанции ЦУС и приемника радиостанции ПСЧ соответственно, м;

- коэффициенты усиления антенн передатчика и приемника соответственно;

- поправочный коэффициент, величина которого принимается равной 0 дБ при использовании радиостанций типа "МОТОROLA GM640", имеющих мощность излучения передатчика 10 Вт.

По полученной величине напряженности поля полезного сигнала на входе приемника и заданному удалению пожарной части от ЦУС с помощью графиков (рис. 2.5) определяется произведение высот подъема антенн . Из полученного произведения высот выбираются необходимые высоты стационарных антенн ЦУС и удаленной пожарной части .

Пользуясь изложенным выше алгоритмом расчета, можно определить максимальную дальность радиосвязи между ЦУС и пожарными автомобилями. В этом случае высота установки антенны на пожарном автомобиле принимается равной 2м.