Выбор и расчет параметров оборудования
Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники»
Факультет инфокоммуникаций
Кафедрасистем телекоммуникаций
Дисциплина Спутниковые и радиорелейные системы передачи
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту
на тему
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЦИФРОВОЙ РАДИОРЕЛЕЙНОЙ СИСТЕМЫ ПРЯМОЙ ВИДИМОСТИ
БГУИР. КП 1-450101036ПЗ
Студент: гр.560801 Бобрик И.В.
Руководитель:
Муравьев В.В.
Минск 2018
СОДЕРЖАНИЕ
Введение........................................................................................................... 3
1. Выбор и расчет параметров оборудования............................................... 7
2. Построение трассы РРЛ............................................................................ 13
3. Построение продольного профиля интервала......................................... 15
4. Определение высот подвеса антенн на интервале.................................... 17
5. Расчет уровней входных сигналов и построение диаграммы уровней на
интервале....................................................................................................... 19
6. Расчет уровня помех дальнего распространения и уровня помех от передатчиков встречного направления............................................................................... 21
7. Проверка устойчивой работы проектируемой линии по
показателям качества.................................................................................... 23
8. Структурные схемы и принцип функционирования
|
|
|
радиорелейной станции................................................................................ 30
Заключение.................................................................................................... 35
Список литературы....................................................................................... 36
Приложения................................................................................................... 37
ВВЕДЕНИЕ
Стремительный прогресс в области микроэлектроники и информационныхтехнологий способствовал активному переходу от аналоговых форм передачирадиосигналов к цифровым.
Благодаря использованию в цифровых системахпомехоустойчивого кодирования, полосносберегающих методов передачи и сжатиясигналов созданы новые технологии и решения, которые существенно улучшилитехнические и качественные показатели систем телекоммуникаций.
За шесть десятилетий своего развития радиорелейные линии (РРЛ) превратились в эффективное средство передачи разнородного (мультимедийного) трафика на расстояния в тысячи километров, конкурируя с другими средствами связи, в том числе кабельными и спутниковыми, и удачно их дополняя.
Сегодня РРЛ стали важной составной частью цифровых сетей электросвязи - ведомственных, корпоративных, региональных, национальных и даже международных, поскольку имеют ряд важных достоинств, в том числе:
|
|
|
1. возможность быстрой установки оборудования при небольших капитальных затратах (малые габариты и масса РРС позволяют размещать их, используя уже имеющиеся помещения, опоры и всю инфраструктуру сооружений);
2. организация многоканальной связи на участках местности со сложным рельефом (лес, горы, болота и пр.);
3. экономически выгодная, а иногда и единственно возможная;
4. возможность применения для аварийного восстановления связи в случае бедствий, при спасательных операциях и др.;
5. эффективность развертывания разветвленных цифровых сетей в больших городах и индустриальных зонах, где прокладка новых кабелей слишком дорога или невозможна;
6. надежность передачи информации и ее секретность (отсутствует возможность физического подключения к линии связи для прослушивания);
7. дистанционный мониторинг и диагностика оборудования, качество передачи информации по РРЛ практически не уступает ВОЛС и другим кабельным линиям.
Посредством ЦРРСП организуют беспроводные соединения между вычислительными центрами, между узловыми АТС и оборудованием удалённых телефонных станций, используют РРЛ в качестве вставок в линии национальных и международных сетей, а также на интервалах с водными участками.
|
|
|
Заметный удельный вес цифровых РРЛ среди других наземных телекоммуникационных средств доставки информации объясняется высоким качеством передаваемых сигналов, гибкостью решений при организации радиосвязи и значительной рентабельностью при их развертывании.
Строительство и ввод в эксплуатацию одно- и двухпролётных РРЛ осуществляется достаточно быстро, особенно если антенны имеют небольшие размеры, объединены с приёмопередающим блоком и могут располагаться на технических зданиях или существующих антенно-мачтовых опорах. Широкое применение для организации связи между базовыми станциями и центром коммутации получили системы в полосах частот:
10,7-11,7; 12,7-13,2; 14,5-15,35; 17,7-19,7; 21,2-23,6; 25,25-27,5; 37-40 ГГц.
На коротких пролётах, характерных для радиолиний сотовой связи, преимущественное положение заняли простые ЦРРСП с низким потреблением электроэнергии и отсутствием устройств частотного и пространственного разнесения. Необходимость в устройствах разнесения возникает на протяжённых интервалах с недостаточной устойчивостью связи.
К настоящему времени разработано и сертифицировано значительное число российских и зарубежных ЦРРСП (около 200). Популярными среди операторов сетей являются цифровые станцииPasolink (компания “NEC”), Mini-Link (“Ericsson”), FlexiHopper (“Nokia”), Natex-Microlink (“Натекс”), Compact-Link (“Nera”), Мик-РЛ (“Микран”), Флокс (“Сеть+Сервис”), Радан (“Радан”), Радиус(“Олимп”).
|
|
|
Предлагаемые этими компаниями станции включают целый ряд моделей, предназначенных для работы в разных полосах частот от 4 до 38 ГГц, с разной пропускной способностью от E1 до STM-1, разной помехоустойчивостью и спектральной эффективностью. Все они отличаются модульностью построения, компактностью, устойчивостью к помехам, возможностью программно изменять частоту настройки, выходную мощность передачи, параметры модуляции и помехоустойчивого кодирования, осуществлять программный мониторинг параметров станций.
Для организации местных сотовых и внутризоновых радиолиний используют ЦРРСП с блочным способом построения станций.
Внешний радиочастотный блок-приёмопередающий, жёстко или с помощью небольшого отрезка гибкого волновода сопряжён с антенной и расположен на верхней части опоры.
Внутренний модемный блок находиться в помещении и служит для цифровой обработки сигналов, модуляции и демодуляции, формирования сигналов телеуправления и служебной связи.
Взаимодействие между блоками организуется с помощью коаксиального кабеля на промежуточной частоте. Двухблочный способ построения позволяет использовать лёгкие конструкции антенных опор, повысить чувствительность приёмных устройств за счёт исключения волноводного тракта, вносящего потери.
Высоты подвеса антенн выбираются в зависимости от длины интервалов, рельефа местности и требований по обеспечению устойчивой связи. С ростом рабочей частоты (начиная с 8 ГГц) протяжённость интервалов приходиться сокращать до значений 10-12 км (на частотах около 40 ГГц), что объясняется ростом потерь радиосигналов в атмосфере и осадках.
Многопролетная РРЛ прямой видимости состоит из оконечных (ОРС), промежуточных (ПРС) и узловых (УРС) радиорелейных станций. ОРС являются обслуживаемыми, располагаются в крайних пунктах РРЛ, обеспечивают ввод и вывод сигналов. ПРС в основном не обслуживаемые, выполняют приём радиосигналов от передающей станции, их усиление и преобразование на новую частоту для передачи на следующую станцию.
УРС- обслуживаемые, осуществляют ретрансляцию, ввод/вывод части сигналов или полную их замену и располагаются через 5-6 ПРС. С ОРС и УРС производится контроль и управление ПРС.
В зависимости от назначения РРЛ используют 2-, 4- или 6-частотную схему организации связи. Двухчастотная схема связи является самой эффективной по использованию плана распределения частот, т.к. для создания одного радиоканала требуется только две частоты. Этот способ принят для построения внутризоновых и магистральных РРЛ. Однако, для его реализации необходимы антенны с высоким ослаблением сигналов с противоположных направлений. Для снижения требований к параметрам антенн используют различную поляризацию радиосигналов с одинаковыми частотами.
Прием и передача СВЧ сигналов на радиорелейной станции производится на различных частотах во избежание возникновения паразитных связей между входом приемника и выходом передатчика и между приемными и передающими антеннами. Следовательно, для передачи сигналов по одному радиостволу в одном направлении связи необходимо использовать две частоты. Для передачи сигналов в обратном направлении могут быть использованы либо те же две частоты (двухчастотная система), либо две другие частоты (четырехчастотная система).
Двухчастотная система экономична с точки зрения использования полосы частот, выделенной для радиорелейной связи в данном диапазоне, но требует высоких защитных свойств антенн от приема сигналов с обратного направления. При двух частотной системе используются рупорно-параболические, высококачественные осесимметричные антенны и другие типы антенн, имеющие защитное действие – 60 - 70 дБ.
Четырехчастотная система допускает использование более простых и дешевых антенных систем. Однако количество дуплексных радиостволов, которое может быть образовано в данной полосе частот при четырехчастотной системе, в 2 раза меньше, чем при двухчастотной системе. Как правило, в современной радиорелейной аппаратуре применяется двухчастотная система.
Частоты приема и передачи в одном радиостволе РРЛ чередуются от станции к станции. Станции, на которых прием осуществляется на более низкой частоте, а передача на более высокой частоте, обозначаются символом «НВ», а станции, на которых прием производится на более высокой частоте, а передача на более низкой, обозначаются «ВН».
Повторение через интервал РРЛ одних тех же частот допустимо, так как в диапазонах дециметровых и сантиметровых волн при отсутствии прямой видимости между антеннами радиорелейных станций, расположенных через три интервала, ослабление сигнала, как правило, достаточно велико. Однако при некоторых условиях распространения радиоволн, например при повышенной рефракции, возможен прием сигнала от станции, отстоящей на три интервала (минуя две станции), что приводит к значительным искажениям передаваемых сигналов. Во избежание этого станции РРЛ должны располагаться на ломаной линии с тем, чтобы паразитный сигнал дополнительно ослаблялся за счет направленных свойств антенн. Планы распределения частот для многоствольных РРЛ разработаны таким образом, чтобы свести к минимуму интерференционные помехи, возникающие при одновременной работе нескольких приемников и передатчиков на общий антенно-фидерный тракт.Во всех современных радиорелейных системах применяются планы радиочастот, в которых частоты приема размещаются в одной половине отведенной полосы частот, а частоты передачи—в другой половине.
Основными преимуществами цифровых РРЛ прямой видимости по сравнению с другими телекоммуникационными средствами доставки информации, например, кабельными, являются:
- экономическая эффективность организации связи на участках со сложным рельефом местности;
- быстрая установка и демонтаж оборудования с возможностью его повторного использования;
- простота технического обслуживания с определением мест и причин повреждений, благодаря наличию устройств контроля станций.
Недостатки цифровых РРЛ:необходимость получения разрешения на использование частотного ресурса;обеспечение электромагнитной совместимости с другими близко расположенными радиотехническими комплексами и работающими с ними в общем диапазоне частот.
Основной целью курсового проекта является построение РРЛ прямой видимости для заданного направления и исходных данных при условии обеспечения норм на ее качественные показатели. Задачи проекта состоят в разработке общих технических вопросов, касающихся выбора оборудования и построения трассы РРЛ, в расчете системных параметров, оценке качественных показателей связи и описании функционирования оконечной цифровой станции заданного назначения и диапазона частот.В процессе выполнения проекта обосновываются, взятые за основу решения, приводятся необходимые построения, осуществляются расчеты и делаются выводы по полученным результатам. Во внимание принимаются оптимальные решения, способные обеспечить лучшее соотношение между требуемыми техническими характеристиками, затратами на построение РРЛ и качеством связи.
Выбор и расчет параметров оборудования
Выбор оборудования проектируемой радиорелейной линии прямой видимости осуществлялся с учетом заданного направления и исходных данных при условии обеспечения норм на качественные показатели.
На основании этого выбрали цифровую радиорелейную системуNECPASOLINK.
Радиорелейное оборудование Pasolink - семейство цифровых радиорелейных систем производства корпорации NEC (Япония). Комплект состоит из антенны, наружного приемопередатчика и блока внутренней установки, который совмещает функции модема и мультиплексора сигналов с различными интерфейсами.
Простота установки и обслуживания систем PASOLINK позволяет эффективно использовать их для передачи информации в повседневных условиях и чрезвычайных ситуациях.
Оборудование сертифицировано для работы во всех диапазонах частот от 6 до 52 ГГц.
Область применения:
· сотовые сети (GSM / GPRS / UMTS);
· соединения LAN / WAN;
· беспроводные кольцевые сети SDH / ATM;
· соединительные линии «последней мили».
Достоинства оборудования:
· модернизации сети без замены основных блоков системы;
· уменьшение САРЕХ и ОРЕХ затрат на единицу длины сети;
· гибкость настроек и эксплуатационных параметров;
· высокая надежность.
Все оборудование Pasolink совместимо с системой управления PNMS (Pasolink Network Management System, выпускаемой NEC). PNMS позволяет проводить мониторинг происшествий в режиме реального времени на всех элементах в сети, управлять конфигурацией и безопасностью, следить за техническими показателями.
Поставка для ОАО «Мегафон» около 6000 пролетов радиорелейного оборудования Pasolink. Высокая надежность оборудования проверена в суровых условиях Сибири и Дальнего Востока.
Ведущий оператор связи во Вьетнаме выбрал беспроводные системы PASOLINK корпорации NEC
Беспроводные системы связи PASOLINK корпорации NEC выбраны турецкой компанией Avea для поддержки мобильной транспортной сети
NEC представляет гибкую конвергентную платформу iPasolink для транспортных сетей. PASOLINK+ представляет собой новый ряд цифровых систем радиорелейной связи, разработанный NEC Corporation для создания надежных, экономичных и простых в установке региональных линий на основе единой базовой платформы. Серия PASOLINK+ производства NEC включает в себя компактное передающее оборудование радиорелейной связи SDH для диапазона частот от 6 до 38 ГГц. В него также входят узкополосные системы PDH (8 или 16 х 2,048 Мбит/с), STM-0 (51,84 Мбит/с), STM-1/OC3 и узкополосные системы STM-1/OC3 (155 Мбит/с).
Скорость передачи информации составляет 155Мбит/с. Благодаря своей надежности, простоте развертывания, возможности организации связи в тяжелых климатических условиях, а также благодаря малым эксплуатационным расходам, оборудование Pasolink + является отличной альтернативной оптоволоконным линиям.
Системы серии PASOLINK+ могут поддерживать оптический интерфейс STM-1 (S.1-1 или L.1-1), что позволяет им становиться частью оптического SDH-кольца.
Оборудование воплощает концепцию общей платформы для создания масштабируемых конфигураций и позволяет гибко реагировать на растущие потребности рынка.
Системы разработаны на основе новой технологии с использованием метода изготовления сверхтонких кремниевых ИС и новейшей схемы обработки сигналов.
Основные параметры выбранной аппаратуры NEC Pasolinkприведены в таблице 1.1.
Технические характеристики данной аппаратуры приведены в приложении А.
Таблица 1.1
| Фирма-производитель | F, ГГц | Рпд, дБм | Вид модуляции | Скорость, Мбит\с | Рпор, дБм |
| NEC (Япония) | 17.7-19.7 | 23 | QPSK | 4 | - 93 |
Находим ширину полосы радиотракта 
по формуле:
∆Fвч=B0*bp/(log2M)*Rck=4*106*1,2/(log24*2/3) = 3,6МГц, (1.1)
где B0– информационная скорость передаваемых данных, бит/с;
Rck – относительная кодовая скорость,
bp– коэффициент расширения полосы, равный отношению требуемой полосы ΔFвч к полосе, занимаемой радиосигналом ΔFС. Коэффициент bp = 1,2.
Выбираем минимальный частотный разнос ΔFр между соседними каналами приема или передачи. Величина 
ΔFРравна 7 МГц.
Спектральная эффективность, которая характеризует меру использования полосы ЦРРСП для передачи требуемого объема данных, составляет:
γc=B/ΔFр= 4*106/7*106 = , (бит/с)/Гц (1.2)
где B – общая скорость передачи информационных и вспомогательных данных, бит/с.
Находим максимальное усиление параболической антенны по формуле:
g0=20lgdA+20lgfp+10lgkи+20,4, дБ (1.3)
где kи – коэффициент использования поверхности зеркала антенны.
Для диаметраdА =0,85 м и рабочей частоты fР =18 ГГц, Kи=0,7 максимальное усиление антенны равно 41 дБ:
Мощность передатчика 
в точке соединения с фидером (антенный порт) составляет 20 дБм для диапазона частот 17.7-19.7ГГц (из спецификации оборудования).
Пороговая чувствительность приемника Pпорхарактеризует минимальный уровень входного сигнала, при котором на его выходе обеспечивается допустимая вероятность битовых ошибок 
, где 
– число ошибочных бит за время 
.
Пороговая чувствительность приемника:
Коэффициент ошибки 10-3:
Pпор=-93 дБм (из спецификации оборудования);
Коэффициент ошибки 10-6:
Pпор=-87,5 дБм (из спецификации оборудования).
Рассчитываем типовые значения ошибок по формуле:
, дБ; (1.4)
ОНШ для коэфициента:
Коэффициент ошибки 10-3– 3,42дБ
Коэффициент ошибки 10-6– 5,59дБ
Рассчитываем требуемое отношение мощности сигнала на частоте несущей к мощности шума (ОНШ) по формуле:
, дБ, (1.5)
Коэффициент ошибки 10-3 – 13,68 дБ
Коэффициент ошибки 10-6– 15,85 дБ
Коэффициент системы Ксис (или коэффициент её усиления) характеризует способность приемопередающего оборудования компенсировать потери на интервале радиолинии при условии обеспечения заданных значений РОШ и определяется по формуле:
Kсис=10lgPпд-pпор, дБ (1.6)
где 10lgPПД – уровень мощности радиосигнала на выходе передатчика, дБм.
Коэффициент ошибки 10-3:
Kсис=110дБ (из спецификации оборудования)
Коэффициент ошибки 10-6:
Kсис=107 дБ (из спецификации оборудования)
Допустимый уровень одиночной помехи 
, под действием которой ОНШ падает на установленную нормами величину при условии обеспечения требуемого значения 
, определяется по формуле:
, дБ, (1.7)
где 
– защитное отношение, дБ(характеризует отношение сигнал-помеха).
Величина = 10-6. При оценке действия помехи на совпадающей частоте 
дБ, если ОНШпод действием помехи падает на 1 дБ и 
если ОНШснижается на 3 дБ.
Если ОНШпод действием помехи падает на 1:
Рпом=110дБм
Если ОНШпод действием помехи падает на 3:
Рпом=105дБм
Критерием эффективного исправления ошибок на приеме является энергетический выигрыш от кодирования (ЭВК), величина которого рассчитывается по формуле:
, дБ (1.8)
Коэффициент ошибки 10-3:3,5дБ Коэффициент ошибки 10-6:5,1 дБ
Исходя из расчетных данных, высокая надежность решения, гибкость и оперативность развертывания NECPASOLINKпозволяют эффективно использовать его при создании или расширении сетей связи в городах и пригородах.
| № п/п | Параметр | Значение
 Мы поможем в написании ваших работ! | |||