Основні засади радіорелейного зв'язку. Радіорелейні лінії зв'язку (ррлс)

Головна Радіорелейний зв'язокРАДІОРЕЛЕЙНИЙ ЗВ'ЯЗОК

1.1. ПРИНЦИПИ РАДІОРЕЛЕЙНОГО ЗВ'ЯЗКУ. КЛАСИФІКАЦІЯ РАДІОРЕЛЕЙНИХ СИСТЕМ

У найзагальнішому вигляді радіорелейну лінію (РРЛ) зв'язку можна визначити як ланцюжок радіостанцій. Приймач кожної станції приймає сигнал, що посилається передавачем попередньої станції, і посилює його. Посилений сигнал надходить на передавач даної станції і далі випромінюється у бік наступної станції. Побудований таким чином ланцюжок станцій забезпечує високоякісну та надійну передачу різних повідомлень на великі відстані.

Залежно від використовуваного виду поширення радіоволі РРЛ можна розділити іа два класи: радіорелейні лінії прямої видимості, в яких існує пряма видимість між антенами сусідніх станцій, і тропосферні радіорелейні лінії, в яких немає прямої видимості між антенами сусідніх станцій.

Найбільш поширені РРЛ прямої видимості, які працюють у діапазонах дециметрових та сантиметрових хвиль. У цих діапазонах можлива побудова широкосмугових приймачів та передавачів. Тому РРЛ забезпечують передачу широкосмугових сигналів і насамперед сигналів багатоканальної телефонії та телебачення. У діапазонах дециметрових і особливо сантиметрових волі можливе застосування гостронаправлених антен, оскільки завдяки малій довжині волі виявляється можливим побудова таких антен прийнятних габаритних розмірів. Використання гостронаправлених антен, що мають великий коефіцієнт посилення (1000-10 000 і більше за потужністю) дозволяє обходитися невеликим потужностями передавачів (від часток ват до 10-20 Вт) і, отже, мати компактну та економічну апаратуру. Для ліній цього класу виділені відповідні смуги частот у діапазонах 2, 4, 6, 8, 11 та 13 ГГц та у більш високочастотних діапазонах.

Необхідність прямої видимості між антенами сусідніх станцій вимагає підняття антен над рівнем землі і, отже, будівництва відповідних антенних опор - бащеї чи щоглів. Висота підвісу антеї визначається відстанню між сусідніми станціями, а також характером рельєфу місцевості між ними. Залежно від цих факторів висота оцор може сягати 100 м, інколи ж і більше. У ряді випадків, при благопринтному рельєфі місцевості, антени можуть розташовуватися на невеликій висоті, наприклад і на крищі будівлі, в якій встановлена ​​апаратура.

Відстань між сусідніми станціями зазвичай перебуває у межах 40-70 км. В окремих випадках ці інтервали скорочуються до 20-30 км через необхідність підведення лінії конкретно заданий пункт, і навіть у разі особливо несприятливого рельєфу місцевості.

За пропускною спроможністю радіорелейні системи прямої видимості поділяються на три основні види:

Радіорелейні системи великої ємності. Місткість радіоствола таких систем становить 600-2700 іноді і більше каналів ТЧ або канал передачі сигналів телебачення з одним або декількома каналами передачі звукових сигналів телебачення і звукового мовлення. Ці системи застосовуються в організацію магістральних радіорелейних ліній великої протилежності.

Побудова радіорелейної лінії. Система резервування

Радіорелейні системи середньої ємності. Місткість радіоствола цих систем становить 60-600 каналів ТЧ або канал передачі сигналів телебачення з одним або декількома каналами передачі звукових сигналів телебачення і звукового мовлення. В окремих випадках системи цього класу не розраховані на передачу сигналів зображення телебачення. Такі системи використовуються для організації внутрішньозонових сполучних ліній.

Малоканальні радіорелейні системи з числом каналів ТЧ у радіостовбурі від 6 до 60. Ці системи не розраховані на передачу телевізійних сигналів, вони використовуються для організації місцевих з'єднувальних ліній.

Наведена класифікація радіорелейних систем і є умовним характером: вона відображає в основному те положення, яке має місце на стаціонарних радіорелейних лініях Міністерства зв'язку СРСР і міністерств зв'язку союзних республік. Радіорелейні системи для технологічних зв'язків (іа залізничному транспорті, газопроводах, лініях електропередач тощо) мають свою специфіку і не завжди вкладаються у вище наведену класифікацію. Те саме стосується і радіорелейних телевізійних систем для репортажних цілей.

При передачі сигналів багатоканальної телефонії радіорелейних системах хворої і середньої ємностей застосовується, зазвичай, апаратура кабельних систем передачі з частотним поділом каналів.

У малоканальних радіорелейних системах застосовується як апаратура з частотним, і з тимчасовим поділом каналів.

У цьому Довіднику розглядаються радіорелейні системи, в яких використовуються апаратура кабельних систем передачі з частотним поділом каналів та частотна модуляція радіосигналу.

1.2. ПОБУДУВАННЯ РАДІОРЕЛЕЙНОЇ ЛІНІЇ. СИСТЕМА РЕЗЕРВУВАННЯ

Вартість бащеї або, щогл, аітеіо-фідерих споруд, технічних будівель і систем електропостачання значно перевищує вартість приймачів. Тому для підвищення економічної ефективності пропускної спроможності радіорелейні системи, як правило, роблять багатоствольні-

"С. 1.1. Структурна схема станцій багатоканальної радіорелейної лінії

МІ, в яких на кожній станції працюють на різних частотах кілька приймачів на загальну антенно-фндерну систему, використовуючи одну в ту ж антену опору, технічний будинок і систему енергопостачання.

Спрощена структурна схема багатоствольної радіорелейної лінії наведена на рис. 1.1. Робота кількох приймачів Пм-Пд на загальну антенну систему здійснюється за допомогою систем НВЧ ущільнення (роздільних фільтрів та пристроїв складання сигналів прийому та передачі).

Для забезпечення високої надійності роботи на РРЛ застосовується резервування обладнання. Розрізняють дві основні системи резервування: постанційну та подільничну.

Постанційна система резервування (рис. 1.2) передбачає на кожен робочий приймач наявність резервного, що має ті ж робочі частоти. При аварії робочого приймача відбувається автоматична заміна його резервним. Система, що управляє автоматичним резервуванням (СУР), працює самостійно на кожній станції.

Недоліки систем: великий обсяг приймально-передавального обладнання (100-відсотковий резерв); відсутність будь-якого захисту від завмирань сигналів; складність пристроїв НВЧ комутації та велике час комутації у разі використання механічних перемикачів. У сучасних радіорелейних системах постанційне резервування не застосовується.

При поучастковій системі резервування кожен напрямок між двома вузловими (або вузловою та кінцевою) станціями звисають в єдину

систему (рис. 1.3). Для цілей ре-

зрвіровуючи виділяється окремий резервний стовбур, що працює на своїх частотах. Апаратура резервного ствола постійно включена. За відсутності аварії у робочих стволах резервний ствол не завантажений передачею. Для коітролі за якістю роботи стволів по них безперервно передаються спеціальні: пілот-сигнали.

Плот-сигпал вводиться в ствол через модулятор першої станції ділянки резервування, а виділяє-

Мал. 1.2. Структурна схема постапцпонного ре- ється спеціальним демодулятом.

зсрвіровапяром з останньої станції цього

дільниці. Виділений пілот-сигнал порівнюється з величиною шуму у спеціальному вимірювальному каналі. Якщо відношення шуму до пілот-сигналу перевищує задану величину або рівень пілот-сигналу падає нижче за норму, то починається процес перемикання на резервний ствол. Для цього на станції, що знаходиться на кінці ділянки, включається генератор аварійних зворотних сигналів (ГОАС). Для кожного робочого ствола є окремий ГОАС, який працює на своїй частоті. Зворотний аварійний сигнал спеціальним каналом у системі службового зв'язку подається на першу станцію ділянки резервування, де він впливає на перемикаючий пристрій, який здійснює підключення резервного ствола паралельно пошкодженому. В результаті цього повідомлення пілот-сигнал починають передаватися також і по резервному стволу. Виділений на виході резервного ствола (на останній станції ділянки резервування) пілот-сигнал перетворюється на сигнал команди, який здійснює подальше перемикання тракту передачі з виходу пошкодженого робочого ствола на вихід резервного ствола. Час перерви зв'язку під час дільничного резервування визначається параметрами апаратури резервування п характером аварії.

При так званій «миттєво")» аварії (наприклад, порушенні контакту або замиканні в приймальному тракті будь-якої станції ділянки резервування) час перерви зв'язку складається з часу пробігу зворотного

Побудова радіореальної лінії. Система резервування

аварійного сигналу від приймального кінця до передавального кінця ділянки, часи пробігу корисного повідомлення по резервному стволу від передавального кінця ділянки до приймального, часу пробігу сигналів, що управляють в апаратурі

Пілош-сигіал

Робочий стШ

пілот-Г*1 сигналу. Аналіз.

Пшт-сигіал

Радот cmSon

Резервний стВолл

сл1/шонШ~ з В'язі

Мал. 1.3. Структурна схема з участкового резервування

резервування та часу спрацьовування перемикаючих пристроїв. Час перерви зв'язку при миттєвій аварії зазвичай знаходиться в межах 10-40 мс.

При так званій «повільній» аварії (наприклад, глибокому завмиранні сигналу), коли параметр, за яким визначається стан аварії (відношення рівня шуму до пілот-сигналу), змінюється зі швидкістю, що не перевищує 100 дБ/с, час перерви зв'язку визначається лише часом , необхідним для спрацьовування перемикаючого пристрою на премному кінці ділянки резервування. Цей час при сучасному рівні техніки може бути зведений до одиниць мікросекунд.

Гідність по дільничній системі резервування - менший, ніж при постійній системі резервування, обсяг приймально-передавального обладнання (один резервний ствол на кілька робочих стволів); мінімальний час перемикання на резерв; визначення захисту від глибоких завмирень сигналу інтерференційного характеру через слабку кореляцію глибоких завмирань сигналу в стовбурах, що працюють на різних частотах. Цей захист тим ефективніший, чим більша різниця між частотами, на яких працюють робочий н резервний стволи. Але ця різниця іноді може бути недостатньою, тому що для роботи радіорелейної системи виділено конкретні смуги частот, виходити за межі яких неприпустимо.

Слід також мати на увазі, що система подільничного резервування дає певний захист від замирань сигналу тільки в той час, коли резервний ствол не використовується для резервування обладнання робочого ствола, що вийшло з ладу.

Систему поучасткового резервування радіорелейних систем прийнято скорочено позначати сумою двох цифр, у тому числі перша позначає кількість робочих стволів, а друга - число резервних стволов. Так, система 3-1-1 означає радіорелейну систему, що має три робочі стволи та одні резервний ствол.

1.3. ПЛАНИ РОЗПОДІЛУ ЧАСТОТ

У РАДІОРЕЛЕЙНИХ СИСТЕМАХ ЗВ'ЯЗКУ ПРЯМИЙ

ВИДИМОСТІ

Двочастотна система (рис. 1.4) економічна з точки зору використання смуги частот, виділеної для радіорелейного зв'язку в даному діапазоні, але вимагає високих захисних властивостей антен від прийому сигналів зі зворотного напрямку. При двох частотній системі використовуються рупорно-параболічні, високоякісні осесиметричні антени та інші типи антен, що мають захисну дію -60-70 дБ.

Чотирьохчастотна система (рис. 1.5) допускає використання більш простих та дешевих антенних систем. Однак кількість дуплексних радіостволів, яка може бути утворена в даній смузі частот при чотиричастотній системі, у 2 рази менше, ніж при двочастотній системі. Як правило, у сучасній радіорелейній апаратурі застосовується двочастотна система. Чотирьохчастотна система зазвичай використовувалася на РРЛ з перископічними антенами в діапазоні 2 ГГц.

Частоти прийому та передачі в одному радіостволі РРЛ чергуються від станції до станції. Станції, у яких прийом складає нижчої частоті, а передача більш високої частоті, позначаються символом «НВ>, а

Передача

Передача

Передача

Мал. 1.4. Двочастотна система

Мал. 1.5. Чотиричастотна система

Плани розподілу частот для багатоствольних РРЛ розроблені таким чином, щоб звести до мінімуму інтерференційні перешкоди, що виникають при одночасної роботі кількох приймачів та передавачів на загальний антеніо-фідерійний тракт.

Плани розподілу частот

У всіх сучасних радіорелейних системах застосовуються плани радіочастот, у яких частоти прийому розміщуються лише у половині відведеної лінії частот, а частоти передачі - у другій половині.

Станція N-

Станція N°3

Мал. 1.6. Схема ділянки т;) аси РРЛ

Puc. 1.7. Система з рознесеними частотами прийому та передачі

Структурна схема радіорелейної станції, що використовує цей принцип, наведена на рис. 1.7. Для прийому та передачі сигналів використовується одна загальна антена. Система роздільних фільтрів розрахована працювати лише у половині лінії частот, відведеної для радіорелейної системи. Тракти прийому та передачі поєднуються в загальний тракт за допомогою поляризаційного фільтра або феритового циркулятора (УС) (див. рис 17)

План розподілу частот радіорелейної системи кУРС-2М у діапазоні Іц наведено на рис. 1.8. Він відповідає Рекомендації 382-2МККР і забезпечує організацію шести дуплексних стволів за двочастотною системою з дуплексних стволів за чотиричастотною системою). Номінальні за формулою нижній половині діапазону визначаються

/» = /, -208 + 29 п,

а у верхній половині діапазону f„ - no формулі /„«/,+ 5+29 п

25.01.2011

Радіорелейний зв'язок (від радіо та французького relais – проміжна станція), радіозв'язок, що здійснюється за допомогою ланцюжка приймально-передаючих радіостанцій, як правило, віддалених один від одного на відстані прямої видимості їх антен. Таким чином, радіорелейний зв'язок – це особливий вид радіозв'язку на ультракоротких хвилях із багаторазовою ретрансляцією сигналу.

Радіорелейний зв'язок спочатку застосовувалась для організації багатоканальних ліній телефонного та телевізійного зв'язку, в яких повідомлення передавалися за допомогою аналогового електричного сигналу. Одна з перших таких ліній завдовжки 200 км із 5 телефонними каналами з'явилася в США в 1935 році. Вона поєднувала Нью-Йорк і Філадельфію.
У 1932-1934 р.р. в СРСР була розроблена приймально-передавальна апаратура, що працює на метрових хвилях, і створені дослідні лінії зв'язку Москва-Кашира і Москва-Ногінськ. Перше вітчизняне обладнання «Краб», яке використовується на лінії радіорелейного зв'язку через Каспійське море, між Красноводськом та Баку (1953–1954 рр.), працювало у метровому діапазоні.

В ті роки для радіорелейних ліній вважалося найбільш доцільним застосування імпульсної модуляції, техніка якої була добре освоєна радіолокації, одночасно з тимчасовим ущільненням. Здавалося, що за тодішнього рівня розвитку технологій це обіцяє великі переваги. Але цикл теоретичних досліджень та експериментальних опрацювань, проведених у Науково-дослідному інституті радіо, підтвердив думку, що складається в той час у фахівців у галузі радіорелейного зв'язку, що поєднання частотної модуляції з частотним ущільненням дозволить створити лінії, що не поступаються навіть найбільш досконалим коаксіальним кабельним системам. Слід зазначити, що сказане належить до кінця 1940-х – початку 1950-х. А оскільки, як відомо, розвиток суспільства і науки йде спіраллю, то сьогодні сучасні новітні технології дозволили повернутися до цифрових методів передачі на вищому рівні – передача даних, цифрова телефонія та телебачення.

У середині 50-х років минулого століття в Росії було розроблено сімейство радіорелейної апаратури "Стріла", що працювала в діапазоні 1600-2000 МГц: "Стріла П" - для приміських ліній, що забезпечують передачу 12 телефонних каналів; "Стріла Т" - для передачі однієї телевізійної програми на відстань 300-400 км і "Стріла М" - для магістральних ліній ємністю 24 канали і протяжністю до 2500 км. На апаратурі «Стріла» було збудовано низку перших вітчизняних радіорелейних ліній (РРЛ). Ось деякі з них: Москва – Рязань, Москва – Ярославль – Нерехта – Кострома – Іваново, Фрунзе – Джалал Абад, Москва – Воронеж, Москва – Калуга, Москва – Тула.

Наступна технологія для РРЛ – апаратура Р-60/120. Вона дозволяла створювати 3–6-ствольні магістральні лінії завдовжки до 2500 км для передачі 60–120 телефонних каналів та на дальності до 1000 км для передачі телевізійних програм з виконанням рекомендацій МККТ та МККР за якісними показниками. Радіорелейні лінії на базі апаратури Р-60/120 були побудовані в різних районах СРСР. Однією з перших і, мабуть, найдовшою була лінія Москва – Ростов-на-Дону. Устаткування типу Р-60/120, яке працювало в діапазоні 2 ГГц, було призначене для внутрішньозонових РРЛ.

Щоб передавати телевізійні сигнали великі відстані, і навіть сигнали телефонних каналів, потрібно було створити радіорелейне устаткування магістральних РРЛ.

Магістральним РРЛ було виділено відповідні смуги частот у діапазонах 4 та 6 ГГц. У таких діапазонах, при однакових габаритних розмірах антен та інших рівних умовах, потужність, що випромінюється в ефір, збільшується в 2,5-3 рази за рахунок великого коефіцієнта посилення антени. Це було дуже суттєво для досягнення необхідних якісних показників переданих сигналів телебачення та багатоканальної телефонії. Першою вітчизняною радіорелейною системою магістрального радіорелейного зв'язку була система Р-600, що працює в діапазоні 4 ГГц. Перша магістральна радіорелейна лінія Ленінград-Таллін, обладнана апаратурою Р-600, була побудована в 1958, після цього почалося їх серійне виробництво.

Система та апаратура Р-600 послужили основою подальшого вдосконалення радіорелейного обладнання для магістральних РРЛ. У період 1960-1970 р.р. були розроблені, вироблені та впроваджені в експлуатацію нові види обладнання сімейства Р-600: Р-600М, Р-6002М, Р-600-2МВ та «Світанок», що також працюють у діапазоні 4 ГГц. У телевізійному стволі забезпечувалася передача відеосигналу та сигналу звукового супроводу.

Найважливішою розробкою, що проводилася СРСР у середині 60-х років, було створення магістральної радіорелейної системи великої ємності «Схід». Вона призначалася, насамперед, для РРЛ Москва – Далекий Схід. Розробка системи зв'язку, радіоапаратури, джерел гарантованого електроживлення, системи резервування та методів контролю якості роботи апаратури проводилася з урахуванням забезпечення високої надійності лінії. Розрахунковий коефіцієнт справної дії лінії протяжністю 12500 км становив 0,995, а втрата достовірності при передачі бінарної інформації без кодового захисту - не більше. Надвисокочастотна (НВЧ) приймально-передавальна апаратура «Схід» працювала в смузі частот 3400-3900 МГц. Всі активні елементи апаратури «Схід» були виконані на напівпровідникових приладах, виняток становили НВЧ вихідні ступені передавачів і гетеродинних трактів, де використовувалися лампи хвилі, що біжить (ЛБВ).

Для забезпечення високої надійності в системі «Схід» було передбачено застосування рознесеного за висотою прийому з швидкодією автоматичного вибору та паралельна робота передавачів. Система рознесеного прийому, дуже ефективно вирішуючи завдання боротьби із завмиранням сигналів на інтервалах РРЛ, одночасно дозволяла автоматично резервувати приймачі станції. Паралельна робота передавачів забезпечувала їхнє автоматичне резервування та подвоєння вихідної потужності передавачів, яка в апаратурі «Схід» становила 10 Вт. Вся система автоматичного резервування приймального обладнання замикалася в межах кожної станції, тому у «Сході» не було необхідності передавати по службових каналах будь-які сигнали для управління роботою системи резервування (як це має місце в радіорелейних системах з дільничною системою резервування стволів). Таким чином, особливістю системи «Схід» була відсутність спеціального резервного ствола, що дозволяло зробити все радіостволи робітниками і, отже, краще використовувати відведену для системи смугу радіочастот.

У системі «Схід» було передбачено 8 широкосмугових робочих стволів, з яких 4 призначалися для роботи на основному магістральному напрямку та 4 – на відгалуженнях або магістралях, що перетинають. Усі стволи універсальні, однаково придатні як передачі сигналів багатоканальної телефонії, так передачі сигналів телевізійних програм.

Телефонний ствол системи забезпечував передачу сигналів 1920 каналів ТЧ у разі, коли апаратура проміжних станцій розміщувалася в кабінах зверху вежі (тобто при коротких хвилеводах), а апаратура вузлових та кінцевих станцій – у наземних приміщеннях. Пропускна здатність телефонного ствола при розміщенні апаратури у наземних приміщеннях на всіх станціях становила 1020 каналів ТЧ. У нижній частині групового спектру телефонного ствола забезпечувалася передача сигналів службового зв'язку та дистанційного обслуговування (телеобслуговування). Система телеобслуговування дозволяла мати до 16 автоматизованих проміжних станцій між сусідніми вузловими станціями.

Телевізійний стовбур системи давав можливість передавати відеосигнал і чотири канали тональних (звукових) частот, організованих на частотах, що піднесуть, і розташованих вище спектру відеосигналу. Ці тональні звукові канали використовувалися як передачі сигналів звукового супроводу телебачення, і радіомовлення.

Наступним важливим етапом у розвитку техніки радіорелейного зв'язку стала розробка в 1970 комплексу уніфікованих радіорелейних систем зв'язку «КУРС». Комплекс охоплював чотири системи зв'язку, що працюють у діапазонах 2, 4, 6 та 8 ГГц. Апаратура у діапазонах 4 та 6 ГГц призначалася для магістральних радіорелейних ліній (РРЛ), а в діапазонах 2 та 8 ГГц – для зонових РРЛ.

У приймально-передавальної апаратурі різних діапазонів частот широко використовувалися уніфіковані вузли та блоки (УПЧ, помножувачі частоти тощо). Всі вони були виконані на найбільш досконалих для того часу напівпровідникових приладах та інших виробах вітчизняного виробництва.

Апаратура КУРС-4 та КУРС-6 відрізнялася від попередніх розробок та своєю компактністю. Наприклад, у системі КУРС-4 в одній стійці шириною 600 мм розміщувалося 4 приймачі або 4 передавачі.

До середини 70-х років у країні було побудовано унікальну радіорелейну лінію, довжина якої становила близько 10 тис. км, ємністю кожного ствола, що дорівнює 14 400 каналів тональної частоти. У роки сумарна протяжність радіорелейних ліній у СРСР перевищила 100 тис. км.

Останньою розробкою в СРСР для магістрального радіорелейного зв'язку було створення нового покоління обладнання «Райдуга». До його складу увійшли: приймальне обладнання, що працює в діапазоні 4 ГГц – «Райдуга-4»; приймальне обладнання, що працює в діапазоні 6 ГГц – «Райдуга-6»; обладнання резервування «Райдуга».

Для «Райдуги» було розроблено нове покоління уніфікованого обладнання «Рапіра-М», що включає: кінцеву апаратуру телефонних та телевізійних стволів; ЧС-модеми; апаратуру службового зв'язку та телеобслуговування.

Магістральна радіорелейна система «Райдуга-Рапіра-М» дозволяла створювати магістральні РРЛ у двох діапазонах частот: 4 ГГц (у смузі частот 3400–3900 МГц) та 6 ГГц (у смузі частот 5670–6170 МГц).

У кожному діапазоні можлива організація до семи робочих стволів та одного резервного ствола. По кожному з робочих стволів забезпечувалася:
у режимі передачі багатоканальної (аналогової) телефонії – передача сигналів 1920 каналів ТЧ та за необхідності додатково – 48 каналів ТЧ у спектрі 60–252 кГц, а також передача в одному з телефонних стволів сигналів службового зв'язку у спектрі 0,3–52 кГц, які необхідні нормальної роботи РРЛ;
у режимі передачі телебачення – передача відеосигналу та сигналів 4 каналів звукового супроводу та мовлення.

Технічні параметри обладнання системи «Райдуга-Рапіра-М» забезпечували високі якісні показники та надійність роботи каналів та трактів РРЛ, оснащених цим обладнанням.

Таким чином, у Росії з часів СРСР існує широко розвинена мережа аналогових магістральних та внутрішньозонових радіорелейних ліній, що робить економічно доцільним використання існуючих радіорелейних станцій для організації цифрових трактів. В даний час процес модернізації аналогових радіорелейних ліній у цифрові називають цифровізацією.

До радіорелейних станцій (РРС) цифровізація яких можлива, відносяться: «Схід-М», «Курс-4», «Курс-6», «Курс-4М», «ГТТ-70/4000», «ГТТ-70/ 8000», «Ракіта-8», «Райдуга-4», «Райдуга-6», «Райдуга-АЦ», «Комплекс» та ін. Крім того, можливий варіант додаткової передачі цифрового сигналу Е1 (2048 кбіт/с) без порушення аналогової роботи РРЛ.

Наприкінці минулого століття було розроблено різні варіанти цифрових модемів на швидкості від 2 до 34 Мбіт/с. В результаті було створено сімейство цифрових модемів для аналогових РРЛ на швидкостях: 2,048 Мбіт/с, 8,448 Мбіт/с, 17 Мбіт/с та 34,368 Мбіт/с.

Для організації передачі різної цифрової інформації зі швидкостями 8448 Мбіт/с, 17 Мбіт/с або 34368 Мбіт/с використовувалися вільні від аналогової інформації стволи. Модеми на ці швидкості можуть комплектуватися мультиплексною апаратурою і таким чином забезпечувати передачу відповідно 4, 8 або 16 цифрових потоків по 2,048 Мбіт/с, що добре узгоджується з принципами побудови синхронної цифрової ієрархії (SDH).

У всіх типах цифрових модемів забезпечувався контроль вхідного та вихідного сигналів, виявлення та генерація сигналів індикації аварійного стану (СІАС) та контроль коефіцієнта помилок без перерви та з перервою зв'язку. Було організовано виробництво всіх названих цифрових модемів, і вони знайшли своє застосування на мережі РРЛ, що діє.

Основні принципи радіорелейного зв'язку

Структура радіорелейної системи передачі. Основні поняття та визначення. Радіорелейний ствол. Багатоствольні РРСП. Діапазони частот, які використовуються для радіорелейного зв'язку. Плани розподілу частот.

Під радіорелейним зв'язкомрозуміють радіозв'язок, засновану на ретрансляції радіосигналів дециметрових і коротших хвиль станціями, розташованими лежить на Землі. Сукупність технічних засобів та середовища поширення радіохвиль для забезпечення радіорелейного зв'язку утворює радіорелейну лінію зв'язку.

Земнийназивають радіохвилю, що розповсюджується поблизу земної поверхні. Земні радіохвилі коротші 100 см добре поширюються лише в межах прямої видимості. Тому радіорелейну лінію зв'язку на великі відстані будують у вигляді ланцюжка приймально-передаючих радіорелейних станцій (РРС), в якій сусідні РРС розміщують на відстані, що забезпечує радіозв'язок прямої видимості, і називають її радіорелейною лінією прямої видимості(РРЛ).

Рисунок 1.1 – До пояснення принципу побудови РРЛ

Узагальнена структурна схема багатоканальної РСП показано на рис. 1.3.

Мал. Узагальнена структурна схема багатоканальної радіосистеми передачі:

1,7 - каналоутворювальне та групове обладнання;

2,6 – сполучна лінія;

3, 5 - кінцеве обладнання ствола;

4 - радіоствол

Проліт (інтервал) РРЛ- це відстань між двома найближчими станціями.

Ділянка (секція) РРЛ- це відстань між двома найближчими станціями, що обслуговуються (УРС або ОРС).

Каналоутворююче і групове обладнання забезпечує формування групового сигналу з безлічі підлягають передачі первинних сигналів електрозв'язку (на передаючому кінці) і зворотне перетворення групового сигналу безліч первинних сигналів (на приймальному кінці). Зазначене обладнання розташовується зазвичай на мережевих станціях та вузлах комутації первинної мережі ЄАСС.

Станції РСП, у тому числі ті, на яких проводяться виділення, введення і транзит сигналів, що передаються, як правило, територіально віддалені від мережевих станцій і вузлів комутації, тому до складу більшості РСП входять провідні сполучні лінії.

Для формування радіосигналу та передачі його на відстань за допомогою радіохвиль використовуються різні радіосистеми зв'язку. Радіосистема зв'язку є комплексом радіотехнічного обладнання та інших технічних засобів, призначений для організації радіозв'язку в заданому діапазоні частот з використанням певного механізму поширення радіохвиль. Разом із середовищем (трактом) поширення радіохвиль радіосистема зв'язку утворює лінійний трактабо ствол.Стовбур РСП складається з кінцевого обладнання стовбура та радіоствола. Обладнання ствола розташовується на кінцевих та ретрансляційних станціях.

В кінцевому обладнанні ствола на передаючому кінці формується лінійний сигнал,що складається з групового та допоміжних службових сигналів (сигналів службового зв'язку, пілот-сигналів та ін), яким модулюються високочастотні коливання. На приймальному кінці проводяться зворотні операції: демодулюється високочастотний радіосигнал і виділяються груповий, і навіть допоміжні службові сигнали. Кінцеве обладнання стовбура розташовується на кінцевих станціях РСП та спеціальних ретрансляційних станціях.

Призначенням радіоствола є передача модульованих радіосигналів на відстань за допомогою радіохвиль. Радіоствол називається простим, якщо його склад входять лише дві кінцеві станції і один тракт поширення радіохвиль, і складовим, якщо крім двох кінцевих радіостанцій він містить одну або кілька ретрансляційних станцій, що забезпечують прийом, перетворення, посилення і повторну передачу радіосигналів. Необхідність використання складових радіостволів обумовлена ​​низкою факторів, основними з яких є довжина РДЦ, її пропускна здатність та механізм поширення радіохвиль.


Структурна схема стовбура двосторонньої РСП зображена малюнку

Мал. 1.4. Структурна схема ствола двосторонньої радіосистеми передачі:

1-кінцеве обладнання;

2 - передавальне обладнання;

3 - приймальне обладнання;

4-передавач;

5 – приймач;

6-фідерний тракт;

7-антена;

8 - тракт поширення радіохвиль;

9 - перешкоди (внутрішньосистемні та зовнішні)


Від кінцевого передавального обладнання 2 стволи ^ 1 на вхід радіоствола надходить високочастотний радіосигнал, модульований лінійним сигналом. У радіопередавачі 4 потужність радіосигналу збільшується до номінального значення, яке частота перетворюється для перенесення спектра в заданий діапазон частот. По фідерному тракту 6передавані радіосигнали направляються в антену 7, яка забезпечує випромінювання радіохвиль у відкритий простір у потрібному напрямку. При цьому в більшості сучасних двосторонніх РСП для передачі та прийому радіосигналів протилежних напрямків використовується загальний антенно-фідерний тракт. У відкритому просторі (тракті поширення 8) радіохвилі поширюються зі швидкістю, близькою до швидкості світла =3*10 8 м/с. Частина енергії радіохвиль, що надходять від радіостанції 1, уловлюється антеною 7, що знаходиться на кінцевій радіостанції 2. Енергія прийнятого радіосигналу від антени 7 фідерним трактом 6 направляється в радіоприймач 5, де здійснюються частотна селекція радіосигналів, що приймаються, зворотне перетворення частоти і необхідне посилення. З виходу радіоствола прийнятий радіосигнал надходить на кінцеве обладнання ствола 1. Аналогічно радіосигнали передаються у протилежному напрямку від кінцевої радіостанції 2 до радіостанції. 1. Як видно із рис. 1.4 радіостовбур двосторонньої РСП складається з двох радіоканалів, кожен з яких забезпечує передачу радіосигналів в одному напрямку. Таким чином, обладнання радіоствола (що включає радіопередавачі, радіоприймачі та антенно-фідерні тракти) є по суті обладнанням сполучення кінцевого обладнання стовбура РСП з трактом поширення радіохвиль.

Діапазони частот

Плани розподілу частот

Для роботи РРЛ виділені смуги частот шириною 400 МГц у діапазоні 1.2 ГГц (1,7...2,1 ГГц), 500 МГц у діапазонах 4 (3,4...3,9), 6 (5,67.. .6,17) та 8 (7,9... 8,4) ГГц і шириною 1 ГГц в діапазонах 11 і 13 ГГц і більш високочастотних. Ці смуги розподіляють між ВЧ стовбурами радіорелейної системи за певним планом, який називається планом розподілу частот. Плани частот складають так, щоб забезпечити мінімальні взаємні перешкоди між стволами, що працюють на загальну антену.

У смузі 400 МГц може бути організовано 6, у смузі 500 МГц - 8 та в смузі 1 ГГц-12 дуплексних ВЧ стовбурів.

У плані частот (рис. 1.3) зазвичай вказують середню частоту f0. Частоти прийому стволів розташовують в одній половині виділеної смуги, а частоти передачі - в іншій. При такому розподілі отримують досить велику частоту зсуву, ніж забезпечують достатню розв'язку між сигналами прийому і передачі, оскільки РФ прийому (або передачі РФ) будуть працювати тільки в половині всієї смуги частот системи. При цьому можна використовувати загальну антену для прийому та передачі сигналів. У разі необхідності одержують додаткову розв'язку між хвилями прийому та передачі в одній антені за рахунок застосування різної поляризації. На РРЛ використовують хвилі з лінійною поляризацією: вертикальною чи горизонтальною. Застосовують два варіанти розподілу поляризацій. У першому варіанті на кожній ПРС та УРС відбувається зміна поляризації так, що приймають та передають хвилі різної поляризації. У другому варіанті у напрямку "туди" використовують одну поляризацію хвиль, а в напрямку "назад" - іншу.

Малюнок 1.3. План розподілу частот для радіорелейної системи КУРС для станції типу НВ у діапазонах 4 (f0=3,6536), 6(f0=5,92) та 8(f0=8,157)

Станцію, де частоти прийому розташовані в нижній (Н) частини виділеної смуги, а частоти передачі у верхній (В) - позначають індексом "НВ". На наступній станції частота прийому виявиться вищою за частоту передачі і таку станцію позначають індексом "ВН".

Для зворотного напряму зв'язку даного ствола можна взяти ту ж пару частот, що й прямого, чи іншу. Відповідно говорять, що план частот дозволяє організувати роботу з двочастотної (рис. 1.4) або чотиричастотної (рис. 1.5) систем. На цих малюнках через f1н, f1в, f5н, f5впозначені середні частоти стволів. Індекси частот відповідають позначенням стволів на рис. 1.3. При двочастотній системі на ПРС і PC для прийому з протилежних напрямків обов'язково повинна бути взята однакова частота. Антена WA1 (рис. 1.4,а) прийматиме радіохвилі на частоті f1нз двох напрямків: головного А та зворотного В. Радіохвиля, що приходить з напрямку В, створює перешкоду. Ступінь ослаблення цієї антеної перешкоди залежить від захисних властивостей антени. Якщо антена послаблює хвилю зворотного напряму щонайменше, ніж 65 дБ проти хвилею, що надходить із головного напрями, то таку антену можна використовувати при двухчастотной системі. Двочастотна система має ту перевагу, що дозволяє у виділеній смузі частот організувати в 2 рази більше ВЧ стовбурів, ніж чотиричастотна, проте вона вимагає дорожчих антен.

На магістральних РРЛ зазвичай застосовують двочастотні системи. У плані частот не передбачено захисні частотні інтервали між сусідніми стовбурами прийому (передачі). Тому сигнали сусідніх стволів важко поділити за допомогою РФ. Щоб уникнути взаємних перешкод між сусідніми стволами, на одну антену працюють або парні, або непарні стволи. У плані частот вказують мінімальне частотне рознесення між стовбурами прийому і передачі, підключеними до однієї антени (98 МГц на рис. 1.3). Як правило, парні стволи використовуються на магістральних РРЛ, а непарні - на відгалуженнях від них. У такому разі частоти прийому та передачі між стовбурами магістральної РРЛ розподіляють згідно з рис. 1.4,в, а між стволами зонової РРЛ при чотиричастотній системі - згідно з рис. 1.5, ст.

Насправді план частот, реалізований на РРЛ з урахуванням двочастотної (чотирьохчастотної) системи, називають двочастотним (чотирьохчастотним) планом.

На РРЛ має місце повторення частот передачі через проліт (див. рис. 1.1). При цьому для того, щоб знизити взаємні перешкоди між РРС, що працюють на однакових частотах, станції мають в своєму розпорядженні зигзагоподібно щодо напрямку між кінцевими пунктами (рис. 1.6). За нормальних умов поширення сигнал від РРС1 на відстані 150 км сильно ослаблений і практично не може бути прийнятий на РРС4. Однак у окремих випадках виникають сприятливі умови для era поширення. З метою надійного ослаблення такої перешкоди використовують спрямовані властивості антен. На трасі між напрямом максимального випромінювання передавальної антени РРС1,т. е. напрямом на РРС2, і напрямом на РРС4 (напрямок АС на рис. 1.6) передбачають захисний кут вигину траси a1 в кілька градусів, так щоб у напрямку АС коефіцієнт посилення передавальної антени на РРС1 був досить малий.

Класифікація РРС, склад устаткування кінцевих станцій. Склад обладнання та схеми побудов проміжних станцій. Обладнання та особливості схемних побудов вузлових радіорелейних станцій.

Поділ (ущільнення) каналів.

Види радіозв'язку

Лекція 4. Радіорелейні та тропосферні лінії зв'язку.

Радіозв'язок по довжинах хвиль поділяють на радіозв'язок c застосуванням ретрансляторів :

Радіорелейний зв'язок,

Супутниковий зв'язок,

Стільниковий зв'язок;

без застосування ретрансляторів:

СДВ-зв'язок,

ДВ-зв'язок,

СВ-зв'язок,

КВ-зв'язок земною (поверхневою) хвилею,

КВ-зв'язок іоносферною (просторовою) хвилею,

УКХ-зв'язок,

Тропосферний зв'язок.

Канал зв'язкуможе бути:

симплексний- тобто, що допускає передачу даних тільки в одному напрямку (радіотрансляція, телебачення);

напівдуплексний - по черзі;

дуплексним -тобто допускає передачу даних в обох напрямках одночасно(телефон).

Створення декількох каналів на одній лінії зв'язку забезпечується за допомогою рознесення їх за частотою, часом, кодами, адресою, довжиною хвилі.

- Частотний поділ каналів(ЧРК, FDM) - поділ каналів за частотою, кожному каналу виділяється певний діапазон частот;

- тимчасовий поділ каналів (ВРК, TDM) – поділ каналів у часі, кожному каналу виділяється квант часу;

- кодовий поділ каналів(КРК, CDMA) - поділ каналів за кодами, кожен канал має свій код накладання якого груповий сигнал дозволяє виділити інформацію конкретного каналу;

- Спектральний поділ каналів(СРК, WDM) – поділ каналів по довжині хвилі.

Можливо комбінувати методи: ЧРК + ВРК.

Радіорелейний зв'язок- радіозв'язок по лінії (радіорелейна лінія, РРЛ), утвореним ланцюжком приймально-передавальних (ретрансляційних) радіостанцій. Наземний радіорелейний зв'язок здійснюється зазвичай на деці - І сантиметрових хвилях (від сотень мегагерц до десятків гігагерц).

РРЛ стали важливою складовою мереж електрозв'язку – відомчих, корпоративних, регіональних, національних і навіть міжнародних, оскільки мають низку переваг:

Можливість швидкого встановлення обладнання за невеликих капітальних витрат;

Економічно вигідна, котрий іноді єдина, можливість організації багатоканального зв'язку на ділянках місцевості зі складним рельєфом;

Можливість застосування для аварійного відновлення зв'язку у разі лиха при рятувальних операціях;

Ефективність розгортання розгалужених цифрових мереж у великих містах та індустріальних зонах, де прокладання нових кабелів занадто дороге або неможливе;

Висока якість передачі інформації по РРЛ, що практично не поступаються ВОЛЗ та іншим кабельним лініям.



РРЛ зв'язку дозволяють передавати телевізійні програми та одночасно сотні та тисячі телефонних повідомлень. Для таких потоків інформації потрібні смуги частот до кількох десятків, а іноді й сотень мегагерц і відповідно несуть не менше кількох гігагерц. Радіосигнали цих частотах ефективно передаються лише в межах прямої видимості . Тому для зв'язку на великі відстані у земних умовах доводиться використовувати ретрансляцію радіосигналів. На радіорелейних лініях прямої видимості переважно застосовують активну ретрансляцію , у процесі якої сигнали посилюються.

Протяжність прольотів R між сусідніми станціями залежить від профілю рельєфу місцевості та висот установки антен. Зазвичай її вибирають близькою до відстані прямої видимості R 0 км. Для гладкої сферичної поверхні Землі та без урахування атмосферної рефракції:

де h 1 і h 2 - Висоти підвісу передавальної та приймальної антен (в метрах). У реальних умовах у разі мало пересіченої місцевості R 0 = 40…70 км, а h 1 і h 2 становлять 50…80 м.

Залежно від використовуваного механізму поширення радіохвиль розрізняють :

- радіорелейну лінію прямої видимості РРЛ (за рахунок земної радіохвилі);

- тропосферну радіорелейну лінію ТРЛ (за рахунок тропосферної радіохвилі).

Земнийназивають радіохвилю, що розповсюджується поблизу земної поверхні. Земні радіохвилі коротші 100 смдобре поширюються лише у межах прямої видимості. Тому радіорелейну лінію зв'язку на великі відстані будують у вигляді ланцюжка приймально-передаючих радіорелейних станцій (РРС ), в якій сусідні РРС розміщують на відстані, що забезпечує радіозв'язок прямої видимості ( радіорелейною лінією прямої видимості(РРЛ))).

Тропосферна радіохвиляпоширюється між точками земної поверхні траєкторією, що лежить цілком у тропосфері. (Тропосфера (др.-грец. Τροπή - «поворот», «зміна» та σφαῖρα - «куля») - нижній шар атмосфери, висотою в полярних областях 8-10 км, в помірних широтах до 10-12 км, на екваторі - 16-18 км У тропосфері зосереджено понад 80% всієї маси атмосферного повітря, сильно розвинені турбулентність і конвекція, зосереджена переважна частина водяної пари, виникають хмари, формуються і атмосферні фронти, розвиваються циклони та антициклони, а також інші процеси, .При підйомі через кожні 100 м температура в тропосфері знижується в середньому на 0,65 ° і досягає 220 К (-53 ° C) у верхній частині).

Енергія тропосферної радіохвилі коротше 100 см розсіюється на неоднорідності тропосфери. При цьому частина енергії, що передається, потрапляє на приймальну антену РРС, розташованої за межами прямої видимості на відстані 250...350 км . Ланцюжок таких РРС утворює тропосферну радіорелейну лінію (ТРЛ).

За призначеннямрадіорелейні системи зв'язку поділяються на три категорії:

- місцеві лінії зв'язку від 0,39 ГГц до 40,5 ГГц,

- внутрішньозонові лінії від 1,85 ГГц до 15,35 ГГц,

- магістральні лінії від 3,4 ГГц до 11,7 ГГц.

(За діапазоном робочих частот РРЛ поділяють лінії дециметрового діапазону і сантиметрового діапазонів. У цих діапазонах, рішенням ДКРЧ від квітня 1996 року нових РРЛ визначено діапазони 8 (7.9-8.4); 11 (10.7-11.7); 13 (12.75-13.25) 15 (14.4-15.35); 18 (17.7-19.7); 23 (21.2-23.6); 5.6-6.4 ГГц Нові РРС використовуються також у діапазоні 2.3-2.5 ГГц Проробляється можливість використання діапазонів 2.5-2.7 та 7.25-7.55 ГГц.

Даний поділ пов'язаний із впливом середовища поширення на забезпечення надійності радіорелейного зв'язку. До частоти 12ГГц атмосферні явища мають слабкий вплив на якість радіозв'язку, на частотах вище 15ГГц цей вплив стає помітним, а вище 40ГГц визначальним (втрати в атомах кисню та молекулах води).

Практично повна непрозорість атмосфери для радіохвиль спостерігається на частоті 118.74 ГГц (Резонансне поглинання в атомах кисню), а на частотах більше 60 ГГц погонне згасання перевищує 15 дБ/км. Ослаблення у водяних парах атмосфери залежить від їхньої концентрації і дуже велике у вологому теплому кліматі.

Негативно на радіозв'язок впливають гідрометеори до яких належать краплі дощу, сніг, град, туман. Вплив гідрометеорів помітно вже при частотах більше 6 ГГц, а в несприятливих екологічних умовах (за наявності в атмосферних опадах металізованого пилу, смогу, кислот або лугів) і значно нижчих частотах.

Чим нижче діапазон, тим більшу дальність зв'язку можна забезпечити за тих же енергетичних характеристик обладнання, але перехід на високі діапазони дозволяє підвищити пропускну здатність систем.

Антени сусідніх станцій мають у своєму розпорядженні в межах прямої видимості (за винятком тропосферних станцій). Для збільшення довжини інтервалу між станціями антени встановлюють якнайвище - на щоглах (вежах) заввишки 10-100 м (Радіус видимості - 40-50 км ) та на високих будинках. Станції можуть бути як стаціонарними, і рухливими (на автомобілях).

В залежності від способу , прийнятого на формування сигналу, розрізняють:

Аналогові РРЛ(ТРЛ);

Цифрові РРЛ(ТРЛ).

АналоговіРРЛзв'язку в залежності від методу модуляції несучої:

РРЛ з частотним поділом каналів (ЧРК) та частотною модуляцією (ЧМ) гармонійною несучою,

РРЛ з тимчасовим поділом каналів (ВРК) та аналоговою модуляцією імпульсів, які потім модулюють несучу частоту.

В залежності від числа організованих каналів (N):

Малоканальні - N = 24;

З середньою пропускною здатністю - N=60...300;

З великою пропускною спроможністю - N=600...1920.

Цифрові радіорелейні лінії (ЦРРЛ), імпульси (відліки повідомлення) квантуються за рівнями та кодуються.

Цифрові РРЛкласифікують за способом модуляції несучої:

В залежності від швидкості передачі двійкових символів:

З малої - В<10 Мбит/с,

Середній - В = 10 ... 100 Мбіт / с,

Високою->100 Мбіт/с пропускною здатністю.

Високошвидкісні РРС створюються практично тільки на основі SDH-технології та мають швидкість передачі в одному стволі 155.52 Мбіт/с (STM-1 ) та 622.08 Мбіт/с в одному стволі ( STM-4 ). Застосовуються для побудови магістральних та зонових ліній, як радіовставок у ВОЛЗ на ділянках зі складним рельєфом, для сполучення ВОЛЗ (STM-4 або STM-16) з супутніми локальними цифровими мережами, а також для резервування ВОЛЗ.

(Синхронна цифрова ієрархія (англ. SDH - Synchronous Digital Hierarchy) – це технологія транспортних телекомунікаційних мереж. Стандарти СЦІ визначають характеристики цифрових сигналів, включаючи структуру кадрів (циклів), метод мультиплексування, ієрархію цифрових швидкостей та кодові шаблони інтерфейсів.

Стандартизація інтерфейсів визначає можливість з'єднання різного обладнання різних виробників. Система SDH забезпечує стандартні рівні інформаційних структур, тобто набір стандартних швидкостей. Базовий рівень швидкості - STM-1 155,52 Мбіт/с. Цифрові швидкості вищих рівнів визначаються множенням швидкості потоку STM-1, відповідно, 4, 16, 64 і т.д.: 622 Мбіт/с (STM-4), 2,5 Гбіт/с (STM-16), 10 Гбіт/с (STM-64) та 40 Гбіт/с (STM-256)).

Принциповою відмінністюрадіорелейної станції від інших радіостанцій є дуплексний режим роботи, тобто прийом та передача відбуваються одночасно (На різних несучих частотах).

Протяжність наземної лінії радіорелейного зв'язку - до 10000 км, ємність - до кількох тисяч каналів тональної частоти в аналогових лініях зв'язку, та до 622 мегабіт у цифрових лініях зв'язку. У випадку, протяжність і ємність (швидкість передачі) перебувають у зворотному пропорційної залежності друг від друга: зазвичай, що більше відстань, то нижче швидкість.

У Російській Федерації для нововведених магістральних радіорелейних ліній зв'язку визначено швидкості передачі, рівні 155 Мбіт/с (Потік STM-1 синхронної цифрової ієрархії, SDH) або 140 Мбіт/с (Потік Е4 плезіохронної цифрової ієрархії, PDH, що передається у складі сигналу STM-1).

У СРСР початок розвитку радіорелейної промисловості було покладено у середині 50-х років . Причина - дешевизна радіорелейного зв'язку порівняно з кабельними лініями, особливо в умовах величезних просторів із нерозвиненою інфраструктурою та складною геологічною структурою місцевості. Перша магістральна радіорелейна система Р-600 створена у 1958 році. 1970 року з'явився комплекс уніфікованих радіорелейних систем «КУРС» . Все це дозволило у 60-70-ті роки розвинути мережу зв'язку країни, забезпечити якісну телефонію та налагодити передачу програм центрального телебачення. До середини 70-х років у країні було побудовано унікальну радіорелейну лінію, протяжність якої становила близько 10 тис. км ємністю кожного стовбура рівною 14400 каналів тональної частоти. Сумарна довжина РРЛ у СРСР перевищила до середини 70-х років 100 тис. км .

Радіорелейний зв'язок (від радіо та французького relais – проміжна станція), радіозв'язок, що здійснюється за допомогою ланцюжка приймально-передаючих радіостанцій, як правило, віддалених один від одного на відстані прямої видимості їх антен. Таким чином, радіорелейний зв'язок – це особливий вид радіозв'язку на ультракоротких хвилях із багаторазовою ретрансляцією сигналу.

Радіорелейний зв'язок спочатку застосовувалась для організації багатоканальних ліній телефонного та телевізійного зв'язку, в яких повідомлення передавалися за допомогою аналогового електричного сигналу. Одна з перших таких ліній завдовжки 200 км із 5 телефонними каналами з'явилася в США в 1935 році. Вона поєднувала Нью-Йорк і Філадельфію.
У 1932-1934 р.р. в СРСР була розроблена приймально-передавальна апаратура, що працює на метрових хвилях, і створені дослідні лінії зв'язку Москва-Кашира і Москва-Ногінськ. Перше вітчизняне обладнання «Краб», яке використовується на лінії радіорелейного зв'язку через Каспійське море, між Красноводськом та Баку (1953–1954 рр.), працювало у метровому діапазоні.

В ті роки для радіорелейних ліній вважалося найбільш доцільним застосування імпульсної модуляції, техніка якої була добре освоєна радіолокації, одночасно з тимчасовим ущільненням. Здавалося, що за тодішнього рівня розвитку технологій це обіцяє великі переваги. Але цикл теоретичних досліджень та експериментальних опрацювань, проведених у Науково-дослідному інституті радіо, підтвердив думку, що складається в той час у фахівців у галузі радіорелейного зв'язку, що поєднання частотної модуляції з частотним ущільненням дозволить створити лінії, що не поступаються навіть найбільш досконалим коаксіальним кабельним системам. Слід зазначити, що сказане належить до кінця 1940-х – початку 1950-х. А оскільки, як відомо, розвиток суспільства і науки йде спіраллю, то сьогодні сучасні новітні технології дозволили повернутися до цифрових методів передачі на вищому рівні – передача даних, цифрова телефонія та телебачення.

У 50-х років минулого століття в Росії було розроблено сімейство радіорелейної апаратури "Стріла", що працювала в діапазоні 1600-2000 МГц: "Стріла П" - для приміських ліній, що забезпечують передачу 12 телефонних каналів; "Стріла Т" - для передачі однієї телевізійної програми на відстань 300-400 км і "Стріла М" - для магістральних ліній ємністю 24 канали і протяжністю до 2500 км. На апаратурі «Стріла» було збудовано низку перших вітчизняних радіорелейних ліній (РРЛ). Ось деякі з них: Москва – Рязань, Москва – Ярославль – Нерехта – Кострома – Іваново, Фрунзе – Джалал Абад, Москва – Воронеж, Москва – Калуга, Москва – Тула.

Наступна технологія для РРЛ – апаратура Р-60/120. Вона дозволяла створювати 3–6-ствольні магістральні лінії завдовжки до 2500 км для передачі 60–120 телефонних каналів та на дальності до 1000 км для передачі телевізійних програм з виконанням рекомендацій МККТ та МККР за якісними показниками. Радіорелейні лінії на базі апаратури Р-60/120 були побудовані в різних районах СРСР. Однією з перших і, мабуть, найдовшою була лінія Москва – Ростов-на-Дону. Устаткування типу Р-60/120, яке працювало в діапазоні 2 ГГц, було призначене для внутрішньозонових РРЛ.

Щоб передавати телевізійні сигнали великі відстані, і навіть сигнали телефонних каналів, потрібно було створити радіорелейне устаткування магістральних РРЛ.

Магістральним РРЛ було виділено відповідні смуги частот у діапазонах 4 та 6 ГГц. У таких діапазонах, при однакових габаритних розмірах антен та інших рівних умовах, потужність, що випромінюється в ефір, збільшується в 2,5-3 рази за рахунок великого коефіцієнта посилення антени. Це було дуже суттєво для досягнення необхідних якісних показників переданих сигналів телебачення та багатоканальної телефонії. Першою вітчизняною радіорелейною системою магістрального радіорелейного зв'язку була система Р-600, що працює в діапазоні 4 ГГц. Перша магістральна радіорелейна лінія Ленінград-Таллін, обладнана апаратурою Р-600, була побудована в 1958, після цього почалося їх серійне виробництво.

Система та апаратура Р-600 послужили основою подальшого вдосконалення радіорелейного обладнання для магістральних РРЛ. У період 1960-1970 р.р. були розроблені, вироблені та впроваджені в експлуатацію нові види обладнання сімейства Р-600: Р-600М, Р-6002М, Р-600-2МВ та «Світанок», що також працюють у діапазоні 4 ГГц. У телевізійному стволі забезпечувалася передача відеосигналу та сигналу звукового супроводу. Основні технічні показники цих систем наведено у табл. 6.1.

Таблиця 6.1

Параметр

«Світанок»

Діапазон частот, ГГц

Поучасткова система резервування

Потужність передавача, Вт

Коефіцієнт шуму приймача, дБ

Місткість ТФ стовбура, каналів ТЧ

Найважливішою розробкою, що проводилася СРСР у середині 60-х років, було створення магістральної радіорелейної системи великої ємності «Схід». Вона призначалася, насамперед, для РРЛ Москва – Далекий Схід. Розробка системи зв'язку, радіоапаратури, джерел гарантованого електроживлення, системи резервування та методів контролю якості роботи апаратури проводилася з урахуванням забезпечення високої надійності лінії. Розрахунковий коефіцієнт справної дії лінії протяжністю 12500 км становив 0,995, а втрата достовірності при передачі бінарної інформації без кодового захисту - не більше. Надвисокочастотна (НВЧ) приймально-передавальна апаратура «Схід» працювала в смузі частот 3400-3900 МГц. Всі активні елементи апаратури «Схід» були виконані на напівпровідникових приладах, виняток становили НВЧ вихідні ступені передавачів і гетеродинних трактів, де використовувалися лампи хвилі, що біжить (ЛБВ).

Для забезпечення високої надійності в системі «Схід» було передбачено застосування рознесеного за висотою прийому з швидкодією автоматичного вибору та паралельна робота передавачів. Система рознесеного прийому, дуже ефективно вирішуючи завдання боротьби із завмиранням сигналів на інтервалах РРЛ, одночасно дозволяла автоматично резервувати приймачі станції. Паралельна робота передавачів забезпечувала їхнє автоматичне резервування та подвоєння вихідної потужності передавачів, яка в апаратурі «Схід» становила 10 Вт. Вся система автоматичного резервування приймального обладнання замикалася в межах кожної станції, тому у «Сході» не було необхідності передавати по службових каналах будь-які сигнали для управління роботою системи резервування (як це має місце в радіорелейних системах з дільничною системою резервування стволів). Таким чином, особливістю системи «Схід» була відсутність спеціального резервного ствола, що дозволяло зробити все радіостволи робітниками і, отже, краще використовувати відведену для системи смугу радіочастот.

У системі «Схід» було передбачено 8 широкосмугових робочих стволів, з яких 4 призначалися для роботи на основному магістральному напрямку та 4 – на відгалуженнях або магістралях, що перетинають. Усі стволи універсальні, однаково придатні як передачі сигналів багатоканальної телефонії, так передачі сигналів телевізійних програм.

Телефонний ствол системи забезпечував передачу сигналів 1920 каналів ТЧ у разі, коли апаратура проміжних станцій розміщувалася в кабінах зверху вежі (тобто при коротких хвилеводах), а апаратура вузлових та кінцевих станцій – у наземних приміщеннях. Пропускна здатність телефонного ствола при розміщенні апаратури у наземних приміщеннях на всіх станціях становила 1020 каналів ТЧ. У нижній частині групового спектру телефонного ствола забезпечувалася передача сигналів службового зв'язку та дистанційного обслуговування (телеобслуговування). Система телеобслуговування дозволяла мати до 16 автоматизованих проміжних станцій між сусідніми вузловими станціями.

Телевізійний стовбур системи давав можливість передавати відеосигнал і чотири канали тональних (звукових) частот, організованих на частотах, що піднесуть, і розташованих вище спектру відеосигналу. Ці тональні звукові канали використовувалися як передачі сигналів звукового супроводу телебачення, і радіомовлення.

Наступним важливим етапом у розвитку техніки радіорелейного зв'язку стала розробка в 1970 комплексу уніфікованих радіорелейних систем зв'язку «КУРС». Комплекс охоплював чотири системи зв'язку, що працюють у діапазонах 2, 4, 6 та 8 ГГц. Апаратура у діапазонах 4 та 6 ГГц призначалася для магістральних радіорелейних ліній (РРЛ), а в діапазонах 2 та 8 ГГц – для зонових РРЛ.

У приймально-передавальної апаратурі різних діапазонів частот широко використовувалися уніфіковані вузли та блоки (УПЧ, помножувачі частоти тощо). Всі вони були виконані на найбільш досконалих для того часу напівпровідникових приладах та інших виробах вітчизняного виробництва.

Апаратура КУРС-4 та КУРС-6 відрізнялася від попередніх розробок та своєю компактністю. Наприклад, у системі КУРС-4 в одній стійці шириною 600 мм розміщувалося 4 приймачі або 4 передавачі. У табл. 6.2 наведено основні технічні характеристики магістральних систем КУРС-4 та КУРС-6.

Таблиця 6.2

Тип
апаратури

Смуга
частот, ГГц

Число стволів

Вид інформації

Число каналів ТЧ

Потужність Пд, Вт

Шум-фактор Пм, дБ

Потужність,
споживана, Вт

3+1 або 7+1

3+1 або 7+1

До середини 70-х років у країні було побудовано унікальну радіорелейну лінію, довжина якої становила близько 10 тис. км, ємністю кожного ствола, що дорівнює 14 400 каналів тональної частоти. У роки сумарна протяжність радіорелейних ліній у СРСР перевищила 100 тис. км.

Останньою розробкою в СРСР для магістрального радіорелейного зв'язку було створення нового покоління обладнання «Райдуга». До його складу увійшли: приймальне обладнання, що працює в діапазоні 4 ГГц – «Райдуга-4»; приймальне обладнання, що працює в діапазоні 6 ГГц – «Райдуга-6»; обладнання резервування «Райдуга».

Для «Райдуги» було розроблено нове покоління уніфікованого обладнання «Рапіра-М», що включає: кінцеву апаратуру телефонних та телевізійних стволів; ЧС-модеми; апаратуру службового зв'язку та телеобслуговування.

Магістральна радіорелейна система «Райдуга-Рапіра-М» дозволяла створювати магістральні РРЛ у двох діапазонах частот: 4 ГГц (у смузі частот 3400–3900 МГц) та 6 ГГц (у смузі частот 5670–6170 МГц).

У кожному діапазоні можлива організація до семи робочих стволів та одного резервного ствола. По кожному з робочих стволів забезпечувалася:
у режимі передачі багатоканальної (аналогової) телефонії – передача сигналів 1920 каналів ТЧ та за необхідності додатково – 48 каналів ТЧ у спектрі 60–252 кГц, а також передача в одному з телефонних стволів сигналів службового зв'язку у спектрі 0,3–52 кГц, які необхідні нормальної роботи РРЛ;

У режимі передачі телебачення – передача відеосигналу та сигналів 4 каналів звукового супроводу та мовлення.

Технічні параметри обладнання системи «Райдуга-Рапіра-М» забезпечували високі якісні показники та надійність роботи каналів та трактів РРЛ, оснащених цим обладнанням.

Таким чином, у Росії з часів СРСР існує широко розвинена мережа аналогових магістральних та внутрішньозонових радіорелейних ліній, що робить економічно доцільним використання існуючих радіорелейних станцій для організації цифрових трактів. В даний час процес модернізації аналогових радіорелейних ліній у цифрові називають цифровізацією.

До радіорелейних станцій (РРС) цифровізація яких можлива, відносяться: «Схід-М», «Курс-4», «Курс-6», «Курс-4М», «ГТТ-70/4000», «ГТТ-70/ 8000», «Ракіта-8», «Райдуга-4», «Райдуга-6», «Райдуга-АЦ», «Комплекс» та ін. Крім того, можливий варіант додаткової передачі цифрового сигналу Е1 (2048 кбіт/с) без порушення аналогової роботи РРЛ.

Наприкінці минулого століття було розроблено різні варіанти цифрових модемів на швидкості від 2 до 34 Мбіт/с. В результаті було створено сімейство цифрових модемів для аналогових РРЛ на швидкостях: 2,048 Мбіт/с, 8,448 Мбіт/с, 17 Мбіт/с та 34,368 Мбіт/с.

Для організації передачі різної цифрової інформації зі швидкостями

8,448 Мбіт/с, 17 Мбіт/с або 34,368 Мбіт/с використовувалися вільні від аналогової інформації стволи. Модеми на ці швидкості можуть комплектуватися мультиплексною апаратурою і таким чином забезпечувати передачу відповідно 4, 8 або 16 цифрових потоків по 2,048 Мбіт/с, що добре узгоджується з принципами побудови синхронної цифрової ієрархії (SDH).

У всіх типах цифрових модемів забезпечувався контроль вхідного та вихідного сигналів, виявлення та генерація сигналів індикації аварійного стану (СІАС) та контроль коефіцієнта помилок без перерви та з перервою зв'язку. Було організовано виробництво всіх названих цифрових модемів, і вони знайшли своє застосування на мережі РРЛ, що діє.