Расчет состава оборудования

Радиосвязь, радиовещание, телевидение

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

ПМ.2 Монтаж и обслуживание направляющих систем радио и оптической связи

МДК.01.02 Технология монтажа и обслуживания оборудования направляющих систем радио и оптической связи

Тема курсового проекта: Разработка трассы радиорелейной системы передачи

Студент: Репухова И.О. Группа: Р-21 Руководитель: Шевченко Н.Н.

Новосибирск, 2015

Новосибирск 2015

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики»

Колледж телекоммуникаций и информатики

Форма утверждена

методическим советом колледжа

Протокол № 5 от 23.01.2013

УТВЕРЖДАЮ

Председатель цикловой комисии

__________ Н. Н. Шевченко

«____» __________20 15 г.

ЗАДАНИЕ

НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

ПМ.2. Монтаж и обслуживание направляющих систем радио и оптической связи

МДК.01.02. Технология монтажа и обслуживания оборудования направляющих систем радио и оптической связи

Студент: Репухова ИринаГруппа: Р-21

Тема курсового проекта: Разработка трассы радиорелейной системы передачи

Исходные данные:

1. Протяженность цифровой радиорелейной линии- 55км.

2. Объем передаваемой информации - 2E1.

3. Длина пролета - 10км.

4. Число выделяемых потоков- 1Е1.

5. Конфигурация системы.

6. Вертикальный градиент- -8,5 1/м.

7. Стандартное отклонение- 7,5 1/м.

8. Индивидуальное задание - ОРС.

9. Высотные отметки точек профиля пролета.

К	0,0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0
h,м

Дата выдачи задания «__»____________2015г.

Дата сдачи курсового проекта «__»____________2015 г.

Руководитель ______________/_____________________/

Задание принял к исполнению «__»____________2015 г.

Студент __________________/_____________________/

Содержание

Введение……………………………………………………………………………….…4

1. Выбор трассы РРСП…………………….……………………………………...……9

1.1 Привязка к местности………………………………………………………...…...11

2. Расчет состава оборудования………………………………………………………12

2.1 Разработка структурной схемы станции…………………………………………12

2.2 Выбор типа оборудования…………………………………………………………14

3. Расчет надежности пролета РРСП…………………………………………………20

3.1 Выбор высот подвеса антенн………………………………………………………23

3.2 Расчет минимально-допустимого множителя ослабления………………………24

4. Расчет качественных показателей……………………………………………….…26

5.Индивидуальное задание…………………………………………………………….31

Заключение……………………………………………………………………………..35

Список литературы………………………………………………………….…………36

Приложение

Введение

Радиорелейная связь (от радио и французского relais – промежуточная станция), радиосвязь, осуществляемая при помощи цепочки приемо-передающих радиостанций, как правило, отстоящих друг от друга на расстоянии прямой видимости их антенн, задача которых принять сигнал, усилить, восстановить и отправить дальше. Таким образом, радиорелейная связь – это особый вид радиосвязи на ультракоротких волнах с многократной ретрансляцией сигнала.

Радиорелейная связь первоначально применялась для организации многоканальных линий телефонной и телевизионной связи, в которых сообщения передавались с помощью аналогового электрического сигнала. Одна из первых таких линий протяженностью 200 км с 5 телефонными каналами появилась в США в 1935 году. Она соединяла Нью-Йорк и Филадельфию.

В 1932–1934 г.г. в СССР была разработана приёмопередающая аппаратура, работающая на метровых волнах, и созданы опытные линии связи Москва–Кашира и Москва–Ногинск. Первое отечественное оборудование «Краб», используемое на линии радиорелейной связи через Каспийское море, между Красноводском и Баку (1953–1954 гг.), работало в метровом диапазоне.

В те годы для радиорелейных линий считалось наиболее целесообразным применение импульсной модуляции, техника которой была хорошо освоена в радиолокации, одновременно с временным уплотнением. Казалось, что при тогдашнем уровне развития технологий это сулит большие преимущества. Но цикл теоретических исследований и экспериментальных проработок, проведенных в Научно-исследовательском институте радио, подтвердил складывающееся в то время у специалистов в области радиорелейной связи мнение, что сочетание частотной модуляции с частотным уплотнением позволит создать линии, не уступающие даже наиболее совершенным коаксиальным кабельным системам.

Надо подчеркнуть, что сказанное относится к концу 1940-х– началу 1950-х годов. А поскольку, как известно, развитие общества и науки идет по спирали, то сегодня современные новейшие технологии позволили вернуться к цифровым методам передачи на более высоком уровне – передача данных, цифровая телефония и телевидение.

В середине 50–х годов прошлого века в России было разработано семейство радиорелейной аппаратуры «Стрела», работавшей в диапазоне 1600-2000 МГц.

Следующая разработка для РРЛ – аппаратура Р-60/120. Она позволяла создавать 3–6-ствольные магистральные линии длиной до 2500 км для передачи 60–120 телефонных каналов и на дальности до 1000 км для передачи телевизионных программ с выполнением рекомендаций МККТ и МККР по качественным показателям. Радиорелейные линии на базе аппаратуры Р–60/120 были построены в различных районах СССР.

Большое внимание уделялось вопросам внутрисистемной электромагнитной совместимости (ЭМС), учитывались все возможные паразитные продукты преобразования частот в смесителе передатчика и каналы помех в смесителе приемника. Аппаратура работала в диапазоне 1600–2000 МГц. Мощность передатчика была доведена до 3 Вт. Была предусмотрена система телеобслуживания промежуточных станций, совершенно изменена конструкция стоек.

Магистральным РРЛ были выделены соответствующие полосы частот в диапазонах 4 и 6 ГГц. В таких диапазонах, при одинаковых габаритных размерах антенн и прочих равных условиях, излучаемая в эфир мощность увеличивается в 2,5–3 раза за счёт большого коэффициента усиления антенны. Это было весьма существенно для достижения необходимых качественных показателей передаваемых сигналов телевидения и многоканальной телефонии.

Первой отечественной радиорелейной системой магистральной радиорелейной связи была система Р-600, работающая в диапазоне 4 ГГц.

Система и аппаратура Р-600 послужили основой дальнейшего совершенствования радиорелейного оборудования для магистральных РРЛ. В период 1960—1970 г.г. были разработаны, произведены и внедрены в эксплуатацию новые виды оборудования семейства Р-600: Р-600М, Р-6002М, Р-600-2МВ и «Рассвет», также работающие в диапазоне 4 ГГц. В телевизионном стволе обеспечивалась передача видеосигнала и сигнала звукового сопровождения.

Важнейшей разработкой, проводившейся в СССР в середине 60-х годов, было создание магистральной радиорелейной системы большой ёмкости «Восход». Она предназначалась, в первую очередь, для РРЛ Москва – Дальний Восток. Разработка системы связи, радиоаппаратуры, источников гарантированного электропитания, системы резервирования и методов контроля качества работы аппаратуры проводилась с учётом обеспечения высокой надёжности линии.

Все активные элементы аппаратуры «Восход» были выполнены на полупроводниковых приборах, исключение составляли СВЧ выходные ступени передатчиков и гетеродинных трактов, где использовались лампы бегущей волны (ЛБВ).

Для обеспечения высокой надежности в системе «Восход» было предусмотрено применение разнесенного по высоте приёма с быстродействующей системой автоматического выбора и параллельная работа передатчиков. Система разнесенного приёма, весьма эффективно решая задачу борьбы с замиранием сигналов на интервалах РРЛ, одновременно позволяла автоматически резервировать приёмники станции. Параллельная работа передатчиков обеспечивала их автоматическое резервирование и удвоение выходной мощности передатчиков, которая в аппаратуре «Восход» составляла 10 Вт.

Вся система автоматического резервирования приёмопередающего оборудования замыкалась в пределах каждой станции, поэтому в «Восходе» не было необходимости передавать по служебным каналам какие-либо сигналы для управления работой системы резервирования (как это имеет место в радиорелейных системах с поучастковой системой резервирования стволов). Таким образом, особенностью системы «Восход» являлось отсутствие специального резервного ствола, что позволяло сделать все радиостволы рабочими и, следовательно, лучше использовать отведенную для системы полосу радиочастот.
В системе «Восход» было предусмотрено 8 широкополосных рабочих стволов, из которых 4 предназначались для работы на основном магистральном направлении и 4 – на ответвлениях или пересекающих магистралях.

Все стволы универсальны, одинаково пригодны как для передачи сигналов многоканальной телефонии, так и для передачи сигналов телевизионных программ.

Телефонный ствол системы обеспечивал передачу сигналов 1920 каналов ТЧ в случае, когда аппаратура промежуточных станций размещалась в кабинах наверху башни (т. е. при коротких волноводах), а аппаратура узловых и оконечных станций – в наземных помещениях.

Пропускная способность телефонного ствола при размещении аппаратуры в наземных помещениях на всех станциях составляла 1020 каналов ТЧ. В нижней части группового спектра телефонного ствола обеспечивалась передача сигналов служебной связи и дистанционного обслуживания (телеобслуживания).

Система телеобслуживания позволяла иметь до 16 автоматизированных промежуточных станций между соседними узловыми станциями.
Телевизионный ствол системы давал возможность передавать видеосигнал и четыре канала тональных (звуковых) частот, организованных на поднесущих частотах и расположенных выше спектра видеосигнала. Эти тональные звуковые каналы использовались как для передач сигналов звукового сопровождения телевидения, так и радиовещания.

Следующим важным этапом в развитии техники радиорелейной связи стала разработка в 1970 году комплекса унифицированных радиорелейных систем связи «КУРС».

Комплекс охватывал четыре системы связи, работающие в диапазонах 2, 4, 6 и 8 ГГц. Аппаратура в диапазонах 4 и 6 ГГц предназначалась для магистральных радиорелейных линий (РРЛ), а в диапазонах 2 и 8 ГГц – для зоновых РРЛ.

В приёмопередающей аппаратуре различных диапазонов частот широко использовались унифицированные узлы и блоки (УПЧ, умножители частоты и т. п.). Все они были выполнены на наиболее совершенных для того времени полупроводниковых приборах и других комплектующих изделиях отечественного производства.
Аппаратура КУРС-4 и КУРС-6 отличалась от предыдущих разработок и своей компактностью.

К середине 70-х годов в стране была построена уникальная радиорелейная линия, протяженность которой составляла около 10 тыс. км, емкостью каждого ствола, равной 14 400 каналов тональной частоты. В эти годы суммарная протяженность радиорелейных линий в СССР превысила 100 тыс. км.
Последней разработкой в СССР для магистральной радиорелейной связи было создание нового поколения оборудования «Радуга».

В его состав вошли: приёмопередающее оборудование, работающее в диапазоне 4 ГГц – «Радуга- 4»; приёмопередающее оборудование, работающее в диапазоне 6 ГГц – «Радуга- 6»; оборудование резервирования «Радуга».
Для «Радуги» было разработано новое поколение унифицированного оборудования «Рапира-М», включающего: оконечную аппаратуру телефонных и телевизионных стволов; ЧМ-модемы; аппаратуру служебной связи и телеобслуживания.
Магистральная радиорелейная система «Радуга-Рапира-М» позволяла создавать магистральные РРЛ в двух диапазонах частот: 4 ГГц (в полосе частот 3400–3900 МГц) и 6 ГГц (в полосе частот 5670–6170 МГц).

В каждом диапазоне возможна организация до семи рабочих стволов и одного резервного ствола. По каждому из рабочих стволов обеспечивалась:

• в режиме передачи многоканальной (аналоговой) телефонии – передача сигналов 1920 каналов ТЧ и при необходимости дополнительно – 48 каналов ТЧ в спектре 60–252 кГц, а также передача в одном из телефонных стволов сигналов служебной связи в спектре 0,3–52 кГц, которые необходимы для нормальной работы РРЛ;

• в режиме передачи телевидения – передача видеосигнала и сигналов 4 каналов звукового сопровождения и вещания.

Технические параметры оборудования системы «Радуга-Рапира-М» обеспечивали высокие качественные показатели и надежность работы каналов и трактов РРЛ, оснащенных этим оборудованием.

Сегодня в связи с бурным развитием цифровых технологий в области телекоммуникаций происходит слияние каналов передачи речи и данных, и полный переход их на цифровую основу. Основой современной системы связи становится цифровая сеть. Современная первичная сеть строится на основе технологий цифровой передачи, при этом основной цифровой аппаратурой первичной сети передачи с использованием в качестве среды радиоканала являются радиорелейные линии связи (РРЛ).

В настоящий момент РРЛ связи строятся на основе двух основных технологий: PDH и SDH. Технология PDH является самой ранней, и большинство РРЛ, использующиеся на территории нашей страны, принадлежат к средствам, реализующим эту технологию.

Сегодня скоростей предлагаемых решениями на основе PDH технологий зачастую становится недостаточно для работы цифровых сетей. Потоки, предлагаемые РРЛ с такой технологией, считаются средне - и низкоскоростными.

В связи с этим РРЛ этого класса применяются для зональных решений, то есть для ответвления необходимого количества потоков из более высокоскоростного магистрального потока и распределения его по зональным потребителям.

Помимо невысокой скорости к недостаткам этой технологии можно отнести:

• Затрудненный ввод-вывод потоков на промежуточных пунктах;
• Отсутствие средств сетевого автоматического контроля и управления;
• Большие затраты времени на восстановление синхронизма первичных потоков Е1 при их мультиплексировании/демультиплексировании.

Однако РРЛ этого класса остаются весьма популярными в нашей стране в силу нескольких причин:

• Все еще небольшая потребность в высокоскоростных потоках данных (малый трафик)
• Отсутствие полностью развитой зональной первичной цифровой сети
• Относительная дешевизна РРЛ этого класса
• Большой парк РРЛ такого класса, требующий технической поддержки в эксплуатационном состоянии, и невозможность смены всего оборудования на новое.

Второй, более развитой технологией, реализуемой в РРЛ, является технология SDH. Эта технология создана для организации высокоскоростных потоков и в большей степени устраняет все недостатки, присущие РРЛ на PDH технологии. С учетом широкого применения сетей на базе PDH, используемое оборудование на основе этой технологии должно обеспечивать совместимость и возможность ввода-вывода потоков PDH. Скорости передачи SDH (синхронной иерархии) представлены ниже:

• STM-1 - 155,520 Мбит/с
• STM-4 - 622, 08 Мбит/с
• STM-8 - 1244,16 Мбит/с
• STM-12 - 1866,24 Мбит/с
• STM-16 - 2487,32 Мбит/с

Технология SDH предусматривает:

• Синхронную передачу и мультиплексирование потоков
• Прямой ввод-вывод потоков PDH (отсутствие пошагового мультиплекса/ демультиплекса)
• Объединение иерархий европейского и американского PDH
• Лучшее управление и диагностику первичной цифровой сети
• Стыки ко всем существующим средам (оптика, кабель)

Сегодня технология SDH рассматривается как первичная технология для создания магистральных сетей РРЛ.

Кроме того, обеспечивая малый трафик, РРЛ с PDH технологией останутся оптимальным решением для производственных нужд и решения малых задач по передаче данных.

Выбор трассы РРСП

Стоимость строительства проектируемой РРЛ, а также ее последующей эксплуатации в значительной степени зависит от правильного выбора трассы. Поэтому при выборе трассы проводят большую работу по экономическому обоснованию оптимального ее направления. Для выполнения этих требований необходимо, чтобы станции РРЛ располагались в пунктах, удобных для их эксплуатации: были бы хорошие подъездные дороги; близко расположенные линии электропередачи для питания электроэнергией аппаратуры станций; станции располагались недалеко от населенных пунктов, что позволит легко обеспечить радио и ТВ вещанием отдельные населенные пункты, через которые проходит трасса РРЛ. Прежде всего собирают материалы, характеризующие экономику и природно-географические условия районов прохождения проектируемой РРЛ, пути сообщения и основные местные строительные ресурсы, перспективы обеспечения электроэнергией радиорелейных станций. Затем предварительно выбирают трассу по топографическим картам масштаба 1:1000000 или 1:1500000, намечая ее общее направление. После этого предварительного выбора направления трассы ее более подробно намечают уже по мелкомасштабным картам, отмечая места предполагаемого размещения площадок РРЛ. Далее строят продольные профили пролетов-вертикальные разрезы местности по линии, соединяющей две соседние РРС с учетом леса, существующих строений и других местных предметов, могущих служить препятствием для прохождения радиолуча от одной станции к другой.

В общем случае, рассматривают несколько вариантов трассы проектируемой РРЛ, для каждого из которых строят продольные профили пролетов и проводят основные расчеты. Из нескольких вариантов трассы выбирают оптимальный, т.е. наиболее дешевый и удобный с точки зрения эксплуатации, с меньшим числом станций, наибольшей средней длиной пролета, наименьшими высотами антенных опор и наибольшим числом РРС, расположенных вблизи крупных населенных пунктов. Выбранный вариант трассы согласовывают с заинтересованными ведомствами и заказчиком, а также с эксплуатационным предприятием и строительной организацией (подрядчиком).

Одним из важных условий, которое необходимо соблюдать при выборе трассы РРЛ, является условие «зигзагообразности». При выполнении его четыре станции нельзя размещать на одной прямой. Их размещают зигзагообразно. Это позволяет исключить помехи от станций, расположенных через три - пять пролетов, поскольку при существующих планах распределения радиочастот на каждой четвертой станции возможен прием сигналов не только от соседней РРС, но и от первой, так как частота передачи первой станции совпадает с частотой приема четвертой станции. Ослабление мешающего сигнала при зигзагообразном расположении РРС достигается за счет направленного действия антенн.

Выполняя условие «зигзагообразности», необходимо также следить за тем, чтобы площадки РРС были размещены на доминирующих высотах, а также были максимально приближены к населенным пунктам, трассам автомобильных и железных дорог. Максимальные расстояния между РРС определяются задачами организации связи, а также рельефом местности, типом используемой аппаратуры и допустимыми высотами подвеса антенн. Там, где требование к «зигзагообразности» не выполнено ( из-за особенностей рельефа местности или для обеспечения требований организации связи), применяют частотные планы, исключающие совпадение частот передатчика первой РРС и приемника третьей РРС.

Привязка к местности

Определение числа пролётов:

По заданной длине пролёта и протяженности РРЛ определим общее число пролетов на магистрали по следующей формуле:

= = =2,75км.

Из полученных расчетов получилось 2 пролета по 20км и 1 укороченный по 15км.

Построим структурную схему трассы:

ОРС г.Пронск ПРС+В «Чижово» ПРС+В «Иваньково» ОРС г. Ряжск

20км 20км 15км

55км

Исходя из задания данного проекта организуем РРСП между населенными пунктами «г.Пронск» и «г.Ряжск».

Линия состоит из двух ОРС и двух ПРС, одна из которых с выделением.

В городе Пронск и Ряжск установим станцию ОРС, так как она является началом и концом тракта передачи.

В населенных пунктах «Чижово» и «Иваньково» ставим ПРС с выделение, т.к. в них стоят базовые станции.

Карта местности с обозначенными на ней станциями приведена в

[приложение 1]

Масштаб карты: 1см. – 10км.

Расчет состава оборудования