Что значит ррл прямой видимости

Радиорелейные линии связи — особенности, применение

Отечественной радиорелейной промышленности более 50 лет. За время своего развития отрасль вышла на ожидаемые позиции. Сегодня радиорелейные каналы (РРЛ) отлично зарекомендовали себя в обеспечении удаленных районов с низкой инфраструктурой, охвате больших пространств и местностей со сложной структурой геологии. К числу заметных отличий от проводной технологии добавился более низкий бюджет оснащения.

Радиорелейная связь относится к беспроводным каналам связи, но их не нужно путать с известным WI — FI . Отличия следующие:

• В РРЛ создаются резервные каналы и применяется агрегирование. Теоретически, понятие дальности связи к радиорелейным станциям не применяется, так как расстояние ретрансляции зависит от количества вышек;
• Высокая пропускная способность;
• Работа в полном канальном дуплексе;
• Использование собственных (локальных) диапазонов и высокоэффективных модуляций.

Применение радиорелейных линий связи

Радиорелейные линии связи находят широкое применение в различных отраслях промышленности. В общем случае беспроводные каналы заменяют проводные сети многоканальной телефонной связи. Лидером по протяженности радиорелейных линий связи остается Киргизия. Использование РРЛ обусловлено преобладанием горного рельефа на всей территории Республики. Вторым направлением оснащения современными линиями передачи остается телевидение. Учитывая, что средний радиус распространения вещания составляет 100 километров, федеральные каналы все чаще осваивают строительство так называемых беспрограммных телецентров.

Беспроводная связь РРЛ активно используется провайдерами интернета, сотовыми операторами. Известно применение радиорелейных каналов для организации корпоративной связи. Ввиду большего чем у WI — FI бюджета и необходимости получения лицензии, РЛЛ остается недоступным для малого и среднего бизнеса, частных лиц. Срок службы оборудования достигает 30 лет с учетом того, что комплексы могут работать даже в суровых условиях климата.

Традиционные РРЛ магистрального типа постепенно переходит в сегмент городских линий, уступая место оптоволоконным линиям. Однако такие шаги требуют согласования бюджета проекта. Безусловным остается применение РРЛ в северных, малозаселенных районах, где нет необходимости в прогнозировании трафика.

В практике развертывания РРЛ сегодня используются два типа технологии. Первый – PDH – плезиохронная цифровая иерархия. При такой организации передачи сигнала обеспечивается скорость в режимах 32 каналов или мультиплексирования на скорости от 2 до 139 Мбит в секунду. Считается устаревшей технологией радиорелейной связи. На смену предыдущему поколению пришел стандарт SDH . Иерархия цифровой синхронизации обеспечивает более устойчивые каналы связи посредством транспортных модулей STM . Скорость потоков в этом диапазоне варьируется от 155 Мбит в секунду до 160 Гбит. По утверждениям разработчиков стандарта, скорость передачи данных совместимой с PDH технологии может быть и выше.

В практике применения РРЛ-сетей используется несколько вариантов развертывания. Самый популярный сценарий размещения станций – пошаговое размещение вышек на маршруте оснащения. Применение технологии hop-by-hop обеспечивает возможность оперативного внесения изменений в действующие конфигурации или модернизацию устаревшего оборудования.

Принцип построения, используемое оборудование, применение

Основными компонентами, обеспечивающими передачу сигналов на большие расстояния, являются радиорелейные линии прямой видимости. В их задачи входит обеспечение устойчивой связи при передаче до потребителя сообщений в цифровом формате, вещания телевидения и звуковых эфиров. В состав волнового спектра входят диапазоны сантиметровых и дециметровых волн.

В используемых диапазонах прямой видимости не наблюдаются помехи атмосферного и техногенного происхождений. Расстояние между ближайшими станциями, работающих в ширине спектра 30 ГГц является расчетным, зависит от высоты вышек и рельефа в местности размещения.

Для передачи информации на одной частоте или дуплексе используется комплекс аппаратуры. Это радиоствол (канал с широкой пропускной способностью), телефонный ствол и ТВ ствол, предназначенные для передачи сигналов соответствующего типа. Топология построения комплекса оборудования представлена трехуровневой системой:

1. Конечные станции. Базируются в точке приема эфира вещания. Здесь размещаются модуляторы, приемники и демодуляторы, предназначенные для получения и обработки сигналов, поступающих с промежуточных станций.
2. Интервальные вышки. Размещаются в пределах прямой видимости. Предназначены для приема, передачи и усиления сигналов, поступающих с соседних станций. Промежуточные вышки настраиваются на работу в отличных частотах (от общего комплекса), для устранения кратных (паразитарных) связей.
3. Станции узловые. Размещаются в крупных населенных пунктах. Могут выполнять функции промежуточных вышек и одновременно источника распространения высокочастотных колебаний. В конечных станциях происходит преобразование несущего сигнала в первоначальный вид.

Радиорелейная связь нашла широкое применение в областях народного хозяйства. Принцип ретрансляции активно используется для организации и построения локальных сетей крупных корпораций. Надежность и достоверность передаваемых сигналов применяется для управления войсками и организации коммерческой связи.

Преимущества технологии РРЛ успешно внедряются в инфраструктуру производств, имеющих большое количество удаленных объектов. Это аэропорты, железнодорожные и морские министерства сообщений. Единственным недостатком, который остается ощутимым при возведении систем передачи данных остается необходимость обеспечения прямой видимости между ретрансляторами. Это требование ставит целый ряд условий перед службами технического оснащения, повышает бюджет проекта за счет необходимости увеличения числа промежуточных станций.

Источник

Разработки в области радиорелейной связи прямой видимости

Н. Н. Каменский

Источник: http://www.computer-museum.ru/connect/rele.htm

Введение

История создания радиорелейной техники прямой видимости в СССР тесно связана с проводившимися в НИИР с начала 50-х годов работами в области радиорелейной связи. Хотя отдельные исследования в этой области велись и ранее, но только с этого времени они получили систематическое и широкое развитие.

В те годы началось практическое освоение телевизионного вещания. Расстояние от телевизионного передатчика, на котором возможен приём ТВ-сигнала, передаваемого в диапазоне УКВ, составляет ≈30- 70 км (в зависимости от рельефа местности). Вследствие этого возникла потребность в передаче сигналов телевидения на большие расстояния, чтобы обеспечить обмен программами между телецентрами и передачу программ центрального телевидения на периферию.

Существовавшие в то время системы передачи по металлическим кабелям (симметричным и коаксиальным) были непригодны для этой цели. Оставалась единственная возможность — использование радиорелейных линий прямой видимости (РРЛ).

Министерство связи СССР намеревалось заказать разработку оборудования широкополосных РРЛ в организациях Министерства промышленности средств связи, однако все попытки решить эту проблему оказались безуспешными из-за загруженности этого ведомства оборонными заказами. И тогда было решено поручить создание такого оборудования Научно-исследовательскому институту радио (НИИР).

В НИИР проводились не только теоретические исследования в области радиорелейной связи, но и работы по созданию собственно радиорелейного оборудования прямой видимости. Причем выполнялись все этапы разработок, предусмотренные действующими в то время нормативными документами.

Сначала создавался эскизный проект системы связи и аппаратуры. На этом этапе проводились теоретические исследования по определению основных технических параметров системы связи, обеспечивающих выполнение заданных качественных показателей каналов и трактов. Составлялись технические требования к отдельным звеньям и устройствам, входящим в систему связи, были развернуты соответствующие лабораторные исследования.

На стадии разработки технического проекта проводились дополнительные расчеты и лабораторные проработки, конструирование и изготовление образцов аппаратуры и устройств, входящих в систему связи, их настройка и испытания. После приёмки технического проекта, образцов аппаратуры и устройств, осуществлялась корректировка конструкторской документации (КД) и передача её на заводы-изготовители.

Конструирование велось в конструкторских подразделениях института, а изготовление образцов — в мастерских и на Опытном заводе института.

Предыстория разработок радиорелейных систем гражданского назначения

Ещё в 1932-1934 гг. в СССР была разработана приёмопередающая аппаратура, работающая на метровых волнах, и созданы опытные линии связи Москва-Кашира и Москва-Ногинск. Первое отечественное оборудование «Краб», разработанное в НИИР и изготовленное в его экспериментальных мастерских для линии связи через Каспийское море, между Красноводском и Баку (1953-1954 гг.), также работало в метровом диапазоне.

В первое время 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 НИИР, 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 институте в то время собрались ученые, имена которых стали известны во всем мире. Вопросы теории систем связи были разработаны профессором В.А. Котельниковым, будущим вице-президентом Академии наук СССР, разработкой антенн руководил видный отечественный ученый — доктор технических наук Г. З. Айзенберг. Разработка передатчиков СВЧ проводилась под руководством заведующего кафедрой передающих устройств Московского института инженеров связи профессора Б.П. Терентьева, а созданием приёмных устройств занимался доктор технических наук B. C. Мельников. Начальником лаборатории УКВ сначала был один из основоположников исследований в области радиорелейной связи — профессор В. А. Смирнов, а позднее — профессор С.В. Бородич.

Коллектив лаборатории РРЛ в тесном содружестве с сотрудниками других лабораторий института создал оборудование для первых отечественных радиорелейных линий. Были рассмотрены вопросы распространения ультракоротких волн, распределения частот, определены основные характеристики РРЛ и методы их расчёта. Все это было подкреплено многочисленными испытаниями оборудования на специально созданном опытном участке между Москвой и поселком Голицино.

Работы на этом участке проводились ведущими сотрудниками НИИР — С. В. Бородичем, Б. П. Минашиным, А. В. Соколовым, В. М. Шифриной, Л. А. Коробковым, В. В. Петровым и многими другими. Разработки требовали метрологического обеспечения, и в институте было создано бюро измерительной аппаратуры под руководством к. т. н. А. Ф. Пионтковской, которое подбирало необходимую серийно выпускаемую аппаратуру — как отечественную, так и импортную, и проводило её аттестацию.

В 50-е годы в НИИР было разработано семейство радиорелейной аппаратуры «Стрела», работавшей в диапазоне 1600-2000 МГц: «Стрела П» — для пригородных линий на 12 телефонных каналов, «Стрела Т» — для передачи одной телевизионной программы на расстояние 300-400 км и «Стрела М» — для оборудования магистральных линий на 24 канала протяжённостью до 2500 км.

На аппаратуре «Стрела» был построен ряд первых отечественных РРЛ. Вот некоторые из них: Москва — Рязань, Москва — Ярославль — Нерехта — Кострома -Иваново, Фрунзе — Джалал Абад, Москва — Воронеж, Москва — Калуга, Москва — Тула.

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 длиной до 1000 км — для передачи телевизионных программ при выполнении рекомендаций МККТ и МККР по качественным показателям. Образцы Р-60/120 для первой РРЛ между Москвой и Смоленском были изготовлены Опытным заводом института, для серийного производства аппаратура была передана на один из лучших заводов ВПК в Днепропетровске. Такие РРЛ построили в разных районах СССР, одной из первых и, пожалуй, самой длинной была линия Москва — Ростов-на-Дону.

Разработки магистральных систем радиорелейной связи прямой видимости

Оборудование типа Р-60/120, работавшее в диапазоне 2 ГГц, было предназначено для внутризоновых РРЛ. Чтобы передавать ТВ-сигналы на большие расстояния, а также сигналы телефонных каналов, нужно было создать радиорелейное оборудование для магистральных РРЛ.

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 для магистральной радиорелейной связи была система Р-600 («Весна»), работающая в диапазоне 4 ГГц. Эта работа была выполнена НИИР в период 1953-1958 гг. Специалисты института проработали вопросы построения всех звеньев, присущих магистральной радиорелейной связи: схемы построения СВЧ-аппаратуры, антенно-волноводного тракта с системой СВЧ разделитель фильтров, обеспечивающие создание многоствольных РРЛ (до 6-8 стволов); системы автоматического резервирования стволов, предусматривающие один резервный ствол на два или три рабочих ствола; вопросы обеспечения универсальности стволов (рабочий ствол мог использоваться как для передачи сигналов многоканальной телефонии, так и для программ телевидения); системы служебной связи, телеобслуживания, электропитания. Эти принципы соблюдались и при разработках последующих магистральных РРЛ.

Первая магистральная радиорелейная линия Ленинград-Таллин, оборудованная аппаратурой Р-600, была построена в 1958 г., после чего началось серийное производство оборудования Р-600. На фото 1 показан комплект радиорелейная аппаратура Р-600 для узловой станции.

Фото 1. Комплект радиорелейной аппаратуры Р-600 для узловой станции

Система и аппаратура Р-600 послужили основой дальнейшего совершенствования радиорелейного оборудования для магистральных РРЛ. В период 1960-1970 гг. были разработаны, произведены и внедрены в эксплуатацию новые виды оборудования семейства Р-600: Р-600М, Р-6002М, Р600-2МВ и «Рассвет», также работающие в диапазоне 4 ГГц. В ТВ-стволе обеспечивалась передача видеосигнала и сигнала звукового сопровождения. Производство радиорелейного оборудования семейства Р-600 было организовано на заводе «Электроаппарат» (Ростов-на-Дону).

На первом этапе разработки Р-600 («Весна») её руководителем был Е. С. Штырен, затем Н. Н. Каменский. Основные технические показатели этих систем приведены в табл. 1.

Таблица 1

Параметр	Р-600	Р- 600 М	Р-600 2М	«Рассвет»
Диапазон частот, ГГц	3, 4-3, 9	3, 4-3, 9	3, 4-3, 9	3, 4-3, 9
Поучастковая система резервирования	2+1	2+1	2+1	3+1
Мощность передатчика, Вт	2	2	5	5
Коэффициент шума приёмника, дБ	14	14	14	12
Емкость ТФ ствола, каналов ТЧ	240	360	600	600

Учитывая большое значение работ в области создания радиорелейного оборудования, в НИИР в 1966 г. был организован отдел радиорелейных систем связи прямой видимости (начальником отдела стал Н. Н. Каменский, а с марта 1993 г. — В. М. Минкин).

В состав отдела входил ряд лабораторий, в которых проводилась разработка системных вопросов построения радиорелейного оборудования прямой видимости и приёмопередающей СВЧ-аппаратуры, модемов, оконечных устройств телефонных и телевизионных стволов, аппаратуры автоматического резервирования стволов, служебной связи и телеобслуживания.

Важнейшей разработкой, проводившейся в НИИР 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. Расчётный коэффициент исправного действия линии протяжённостью 12500 км составлял 0,995, а потеря достоверности при передаче бинарной информации без кодозащиты — не более 5*10 -5 . СВЧ-приёмопередающая аппаратура «Восход» работала в диапазоне 4 ГГц., в полосе частот 3400-3900 МГц. Все активные элементы аппаратуры «Восход» были выполнены на полупроводниковых приборах, исключение составляли СВЧ входные ступени передатчиков и гетеродинных трактов, где использовались ЛБВ.

Для обеспечения высокой надежности в системе «Восход» были предусмотрены применение разнесенного по высоте приёма с быстродействующей системой автовыбора 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 на верху 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 телеобслуживания. Система телеобслуживания позволяла иметь до 16 автоматизированных промежуточных станций между соседними узловыми станциями.

Телевизионный ствол системы давал возможность передавать видеосигнал и четыре звуковых канала, организованных на поднесущих частотах и расположенных выше спектра видеосигнала. Эти звуковые каналы использовались как для передач сигналов звукового сопровождения телевидения, так и радиовещания.

Чтобы обеспечить высокую надежность работы оборудования станции в системе «Восход» была применена двулучевая система электропитания. Она предусматривала установку на каждой станции двух комплектов агрегатов гарантированного электропитания. От одного комплекта агрегатов получали питание первые комплекты приёмников, передатчиков и гетеродинов всех стволов, а от вторых комплектов агрегатов — вторые комплекты приёмников, передатчиков и гетеродинов всех стволов.

Фото 2. Аппаратное помещение узловой станции системы

Серийное производство аппаратуры системы «Восход» было организовано на заводе «Электроаппарат» (). На фото 2 показано аппаратное помещение узловой станции системы «Восход», а на фото 3 — пульт управления узловой станции системы «Восход».

Фото 3. Пульт управления узловой станции системы «Восход»

Следующим важным этапом в развитии техники радиорелейной связи стала разработка комплекса унифицированных радиорелейных систем связи (КУРС). Основной целью данной работы являлось создание радиорелейного оборудования, обеспечивающего построение экономичных, высококачественных и надёжных РРЛ, отвечающих всем требованиям построения сети связи с учетом её дальнейшего развития.

Комплекс охватывал четыре системы связи, работающие в диапазонах 2, 4, 6 и 8 ГГц. Аппаратура в диапазонах 4 и 6 ГГц предназначалась для магистральных 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.

На этапе этой разработки удалось значительно снизить мощность, необходимую для электропитания радиорелейного оборудования. Так, например, мощность, потребляемая приёмопередатчиком системы КУРС-4, была снижена в 3 раза по сравнению с мощностью, потребляемой приёмопередатчиком системы Р-600М, при большей пропускной способности и лучших качественных показателях.

Это позволило по-новому строить систему гарантированного электропитания станций РРЛ. В ранее разработанных системах электропитание радиорелейного оборудования осуществлялось переменным током напряжением 220В, а система гарантированного электропитания строилась на базе применения громоздких и не очень надежных механических, непрерывно вращающихся преобразователей типа АГМ или АГП. Они имели тяжелый маховик, который при пропадании напряжения во внешней сети переменного тока мог в течение 30 с поддерживать номинальное напряжение питания радиорелейного оборудования. За эти 30 с необходимо было автоматически переключить оборудование на другой фидер внешнего электропитания (если он предусмотрен) либо автоматически же запустить резервный дизель-генератор.

В системах КУРС и во всех последующих радиорелейных системах электропитание оборудования обеспечивается постоянным током напряжением 24В. Гарантированное электропитание в этих системах производится от стационарных закрытых аккумуляторных батарей, работающих в буфере с автоматизированным выпрямительным устройством. Ёмкость батареи выбиралась из расчета 5 ч работы для аппаратуры промежуточных станций и 1-2 ч — для аппаратуры оконечных и узловых станций при полном пропадании электроэнергии первичного источника. Такое построение системы гарантированного электропитания обеспечивает высокую надёжность работы станций РРЛ.

Аппаратура КУРС-4 и КУРС-6 отличалась от предыдущих разработок и своей компактностью. Например, в системе КУРС-4 в одной стойке шириной 600 мм размещалось 4 приёмника (стойка Пм 4) или 4 передатчика (стойка Пд 4). В табл. 2 приведены основные технические характеристики магистральных систем КУРС-4 и КУРС-6.

Источник