Радиолинии. Частотные диапазоны, используемые для передачи данных

В радиолиниях связи средой распространения электромагнитных волн в подавляющем большинстве случаев (за исключением случая связи между космическими аппаратами) является атмосфера Земли. На Рис.1 приведено упрощенное строение атмосферы Земли.

Рис.1. Строение атмосферы Земли

Реально строение атмосферы более сложно и приведенное деление на тропосферу, стратосферу и ионосферу достаточно условно. Высота слоев приведена приблизительно и различна для разных географических точек Земли. В тропосфере сосредоточено около 80% массы атмосферы и около 20% - в стратосфере. Плотность атмосферы в ионосфере крайне мала, граница между ионосферой и космическим пространством является условным понятием, так как следы атмосферы встречаются даже на высотах более 400 км. Считается, что плотные слои атмосферы заканчиваются на высоте около 120 км.

Классификация и способы распространения радиоволн приведены в Табл.1 и Табл.2. Деление радиоволн на диапазоны установлено Международным регламентом радиосвязи МСЭ-Р.

Таблица 1

Вид радиоволн	Тип радиоволн	Диапазон радиоволн (длина волны)	Номер диапазона	Диапазон частот	Вид радиочастот
Мириаметровые	Сверхдлинные	10..100 км		3..30 кГц	Очень низкие (ОНЧ)
Километровые	Длинные	1..10 км		30..300 кГц	Низкие (НЧ)
Гектометровые	Средние	100..1000 м		300..3000 кГц	Средние (СЧ)
Декаметровые	Короткие	10..100 м		3..30 МГц	Высокие (ВЧ)
Метровые		1..10 м		30..300 МГц	Очень высокие (ОВЧ)
Дециметровые	Ультракороткие	10..100 см		300.3000 МГц	Ультравысокие (УВЧ)
Сантиметровые		1..10 см		3..30 ГГц	Сверхвысокие (СВЧ)
Миллиметровые		1..10 мм		30..300 ГГц	Крайневысокие (КВЧ)
Децимиллиметровые		0.1..1 мм		300..3000 ГГц	Гипервысокие (ГВЧ)

Таблица 2

Вид радиоволн	Основные способы распространения радиоволн	Дальность связи
Мириаметровые и километровые (сверхдлинные и длинные)	Дифракция Отражение от Земли и ионосферы	До тысячи км Тысячи км
Гектометровые (средние)	Дифракция Преломление в ионосфере	Сотни км Тысячи км
Декаметровые (короткие)	Преломление в ионосфере и отражение от Земли	Тысячи км
Метровые и более короткие	Свободное распространение и отражение от Земли Рассеяние в тропосфере	Десятки км   Сотни км

Радиоволны, излучаемые передающей антенной, прежде чем попасть в приемную антенну, проходят в общем случае сложный путь. На величину напряженности поля в точке приема оказывает влияние множество факторов. Основные из них:

· отражение электромагнитных волн от поверхности Земли;

· преломление (отражение) в ионизированных слоях атмосферы (ионосфере);

· рассеяние на диэлектрических неоднородностях нижних слоев атмосферы (тропосфере);

· дифракция на сферической выпуклости Земли;

Напряженность поля в точке приема зависит также от длины волны, освещенности земной атмосферы Солнцем и ряда других факторов. Радиолинии, используемые в компьютерных сетях, должны иметь достаточно высокую скорость передачи, т.е. занимать часть диапазона частот, обеспечивающую передачу спектра соответствующего сигнала. Потребная полоса частот радиолинии определяется энергетическими параметрами радиолинии, т.е. мощностью передатчика, чувствительностью приемника, коэффициентами усиления приемной и передающей антенн, а также уровнем помех на трассе распространения сигнала.

Диапазон частот для сетей ЭВМ выбирают из следующих соображений:
1) Он должен иметь достаточный частотный ресурс для обеспечения создания высокоскоростных каналов,
2) Иметь необходимую дальность распространения,
3) Соответствовать требованиям "Регламента радиосвязи" - международного стандарта, разрабатываемого Международным Союзом электросвязи. Регламент определяет распределение частот для различных служб, использующих радиочастоты, на всех континентах и в акваториях Земного шара.
С этой точки зрения для сетей ЭВМ подходят диапазоны волн с длинами от 1.0 метра и короче, вплоть до миллиметровых волн. Они имеют достаточно высокую емкость и наименее подвержены промышленным и естественным помехам.

Радиолинии наземные

Наземные радиолинии делятся на два вида - радиолинии прямой видимости или однопролетные радиолинии (точка - точка), и радиорелейные линии. Необходимость создания радиорелейных линий объясняется тем, что радиоволны длиной от 1 метра и короче не огибают Земной шар и не отражаются от ионосферы. Поэтому максимальная дальность такой радиолинии определяется прямой видимостью между приемо-передающими антеннами радиостанций.
Определить дальность прямой видимости можно по формуле:

D_пр = 3,55(Sq h1 + Sq h2),

где: D_пр - дальность прямой видимости в километрах,
h1 и h2 - высоты подвеса антенн радиостанций в метрах.
Для увеличения дальности действия радиолиний строят радиорелейные линии.