Системотехника. Проектирование радиотехнических систем

-мероприятия на случай чрезвычайных ситуаций;

-требования по организации эксплуатации линии передачи, экологии и охране окружающей среды;

предварительные сведения о сейсмичности, вечной мерзлоте, группе.

Основные этапы проектирования

При проектировании линии передачи решаются следующие задачи: Выбор трассы линии передачи.

Социально-экономическая характеристика оконечных и промежуточных пунктов.

Обоснование и расчет потребного количества каналов. Выбор системы передачи и типа кабеля. Размещение регенерационных пунктов и др.

Инженерный расчет показателей надежности ВОЛП

Исходные данные для расчета и основные расчетные соотношения Требуемые показатели надежности (без резервирования) для местных (МПС),

зоновых (ЗПС) и магистральных (СМП) участков первичной сети ЕСЭ РФ с

максимальной протяженностью LМ приведены в табл. 1.1, 1.2 и 1.3 соответственно.

Таблица 3.1

Показатели надежности с протяженностью сети LМ = 200 км

0,985, а аппаратуры - 0,995. Тогда на подземной кабельной линии должны обеспечиваться следующие показатели:

-коэффициент готовности - не менее 0,985;

-среднее время между отказами - не менее 340,5 ч;

-среднее время восстановления - не более 5,2 ч;

-плотность повреждений - не более 0,1823.

81

Нормирование параметров цифровых каналов и трактов при проектировании

СП и ЛП

Общие принципы нормирования. Основные определения

Каналы и тракты проектируемых линий передачи должны отвечать определенным требованиям, предъявляемым к их параметрам, основными из которых являются:

мощность шумов и вероятность ошибки. Для нормирования параметров цифровых каналов и трактов используются номинальные цепи, представляющие собой цифровые тракты определенной длины с установленным количеством оконечного и промежуточного оборудования.

Основные нормируемые показатели качества функционирования цифровых

каналов и трактов

К основные нормируемым показателям качества функционирования каналов и трактов относятся:

-верность передачи;

-задержка;

-фазовые флуктуации;

-проскальзывания,

Главный нормативный показатель - верность передачи.

Таблица 3.2. Максимальная продолжительность измерения коэффициента ошибок

Кош в зависимости от скорости передачи f

82

Рис. 3.1. Структурная схема участка регенирации

Расчет участков волоконно-оптической линии передачи

Длины участков на волоконно-оптической линии передачи (ВОЛП) следует выбирать возможно большими с тем, чтобы уменьшить количество необслуживаемых регенерационных пунктов (НРП). Максимальная длина участка рассчитывается цваждь.: исходя из потерь в физической среде передачи и в зависимости от дисперсионных свойств этой среды.

Основные параметры оптических воло*кон (ОВ) волоконнооптических кабелей,

используемых при проектировании ЛП, приведены в табл. 5.4, где приняты следующие обозначения: а - коэффициент затухания оптического волокна, дБ/км; AF - относительная полоса пропускания оптического волокна - его широкополосность, Мгц/км (^ля многомодовых волокон); Я -длина волны оптического излучения, мкм; а - коэффициент хроматической дисперсии оптического волокна, пс/нм-км (для одномодовых волокон).

83

В техническом паспорте (сертификате) аппаратуры обычно указываются следующие параметры.

-Скорость п^едачи оптического сигнала В, Мбит/с.

-Длина волны источника излучения , мкм.

-Тип источника излучения.

-Ширина спектра источника излучения , мкм.

-Уровень излучаемой мощности PПЕР , дБм.

-Минимальный уровень приема PПР б дБм.

Разность уровня передачи и минимального уровня приема называют энергетическим потенциалом системы

Э PПЕР PПР МИН

Для определения длины регенерационного участка составляется его расчетная схема,

представленная на рис. 1.2.

На рисунке приняты следующие обозначения: ОС-Р — оптический соединитель разъемный;

НРП — необслуживаемый регенерационный пункт; ППМ — приемопередающий оптический модуль, преобразующий оптический сигнал в электрический, восстанавливающий параметры последнего и преобразующий его в оптический (аппаратура окончания оптического тракта; ОС-

Н — оптический соединитель неразъемный, ОВ — оптическое волокно. Как следует из рис. 5.4,

затухание регенерационного участка равно

Рис. 3.2. Расчетная схема регенерационного участка ЦВОСП

84

Рис.3.3. Диаграмма распределения энергетического потенциала

85

Рис. 3.4. Типовая схема усилителя фотодетектора

Рис. 3.5. Линейная сетевая структура ВОСП-СР (ВОЛС)

86

Рис. 3.6. Кольцевая структура ВОСП-СР (ВОЛС)

Система ВОСП-СР в основном нормируется по параметрам отического стыка на входах и выходах в соответствии с ОСТ 45.104 и перво г частью ОСТ 45.178 для одноканальных ВОСП.

Кнормируемым параметрам для каждого оптического канала дополни 1ельно относятся:

-центральная частота (длина волны) оптического канала;

-расстояние между оптическими каналами;

-отклонение центральной частоты оптического канала;

-ширина линии излучения лазера.

Кроме того, к нормируемым параметрам оптического стыка на границах ЭКУ (они являются общими для всех оптических каналов) добавляются также:

-отношение оптических сигнал-шум в каждом оптическом канале;

-суммарная мощность оптического излучения, вводимая в ОВ;

-перекрываемое затухание;

-суммарная дисперсия;

-оптическая переходная помеха между оптическими каналами,

максимум различия мощности в оптических каналах.

Центральная частота (длина волны) оптического канала определяется как центральная частота (длина волны) спектра оптического сигнала соответствующего оптического канала.

Расстояние между оптическими каналами определяется как разность между

центральными частотами оптических каналов.

Отклонение нейтральной частоты оптического канала определяется как разность между номинальной и действительной центральными частотами оптического канала. При этом

87

во внимание принимаются все процессы, ведущие к изменению частоты источника излучения при соответствующей скорости передачи сигнала в оптическом канале. К таким процессам относятся:

-импульсное смещение частоты источника излучения (чирп-эффект);

-влияние скорости передачи информационного сигнала;

-эффект расширения спектра сигнала за счет самомодуляции фазы;

-влияние температуры и старения.

Импульсным смешением частоты источника излучения называется изменение центральной частоты спектра источника излучения во время действия импульса,

модулирующего ток накачки лазера.

Самомодуляция фазы — модуляция фазы оптического сигнала вызванная нелинейными эффектами в оптическом волокне при больших значениях мощности оптического сигнала.

Ширина линии излучения лазер— ширина спектра оптического излучения [1].

3.2. Системы цифровой радиорелейной связи

В России наиболее широкое распространение получили две технологии построения транспортной инфраструктуры оператора связи: на основе волоконно-оптических систем и на основе систем радиосвязи. Первые характеризуются очень высокой пропускной способностью, но при этом требуют серьезных изыскательских работ и времени на реализацию проекта. В связи с этим волоконная оптика нашла применение прежде всего у операторов междугородной и международной связи. Системы радиосвязи позволяют гибко и оперативно охватывать большие территории, но при этом имеют ограниченную пропускную способность, что во многом обусловлено количеством частотных назначений, выданных тому или иному оператору.

На протяжении уже многих лет одним из наиболее экономичных и быстрых способов организации радиопередачи информационно-транспортных потоков на большие расстояния остается радиорелейная связь. Причем, если раньше в основной своей массе магистральные линии, обеспечивающие такую связь, были аналоговыми,

то сейчас им на смену пришли современные цифровые радиорелейные станции (ЦРРС),

обладающие высокой пропускной способностью. Работают такие станции, как правило,

в диапазоне частот 3,4-11,7 ГГц. Их пропускная способность составляет 155 Мбит/с и более, а передача сигналов ведется с использованием многопозиционных видов модуляции. Для ЦРРС магистральных и внутризоновых линий характерно наличие системы телеобслуживания, программно поддерживающей уровень управления сетевыми элементами и сетью, а также обеспечивающей контроль, управление и техническое обслуживание оборудования. Со строительством высокоскоростных ЦРРС

88

связано ведущееся в настоящее время интенсивное освоение районов Крайнего Севера,

которое требует серьезных инвестиций не только в создание технологических объектов,

но и в построение телекоммуникационной составляющей. Выбор технологии построения транспортной инфраструктуры этого региона во многом предопределили его климатические и природные особенности. В частности, низкие температуры в зимний период, требующие специальных технологий защиты волоконно-оптических кабелей при их подвешивании на опоры (например, линий электропередач), наличие огромного количества водных преград (особенно в Ямало-Ненецком округе) и вечная мерзлота грунта серьезно затрудняют использование волоконной оптики в северных округах Тюменской области.

В сети связи Томской области доля радиорелейной связи составляет 60-70%.

Преобладание радиорелейных систем над проводными и спутниковыми основывается на следующих факторах:

большая площадь территории области - 314,4 тыс. км2;

особенности рельефа: степень заболоченности Томской области достигает 40%, на долю речных долин приходится 1/5 всей территории области, лесные массивы занимают 63% территории;

большие расстояния между населёнными пунктами,

развитая нефте- и газодобывающая отрасль, требующая обеспечения связи на больших расстояниях и в труднодоступных районах, а также на протяжении всей трассы трубопроводов.

Наиболее крупными владельцами радиорелейных систем передачи информации на

территории Томской области являются следующие организации:

ООО «СибПТУС», обеспечивающая технологическую связь вдоль нефтепроводов, проходящих через Томскую область;

ООО «Томсктрансгаз», обеспечивающая технологическую связь вдоль газопроводов, проходящих через Томскую область;

ОАО «Сибирьтелеком», являющаяся оператором дальней связи на территории Томской области;

операторы сотовой связи ОАО «Вымпелком» и ОАО «МТС».

Перед разработкой любого проекта следует рассмотреть все возможные альтернативные варианты. В качестве таковых в нашем случае возможен только один – аренда потоков у других операторов, поскольку заболоченность местности, большие расстояния и тяжелые климатические условия не позволяют даже рассматривать построение оптоволоконной системы связи. Вариант с арендой каналов для

89

организации ООО «Томсктрансгаз» является неприемлемым по следующим причинам:

во-первых, точки доступа к другим операторам в некоторых местах расположены на значительном расстоянии от мест расположения аппаратуры «Томсктрансгаз», что приведет к необходимости проведения дополнительных строительных работ; во-

вторых, не во всех пунктах доступа имеется достаточная пропускная способность,

необходимая для «Томсктрансгаз»; в-третьих, аренда каналов в долгосрочной перспективе оказывается слишком дорогой по сравнению с модернизацией используемого сейчас оборудования «Трал 400/24.

Последним и наиболее важным условием необходимости проектирования собственной цифровой РРЛ становится независимость обеспечения технологической связи от внешних факторов.

Обзор радиорелейных линий связи

В состав любой радиорелейной станции входит следующее оборудование:

1)аппаратура уплотнения каналов;

2)аппаратура служебной связи,

3)телесигнализации и телеуправления;

4)приемопередающая аппаратура;

5)аппаратура систем автоматического резервирования стволов;

6)антенно-фидерные устройства;

7)оборудование систем гарантированного электропитания

Современный приемопередающий комплекс способен передавать от нескольких каналов тональной частоты до 34 Мбит/с при плезиохронной цифровой иерархии

(ПЦИ), и от потока STM-0 до STM-16 при синхронной цифровой иерархии (СЦИ).

В тех случаях, когда радиорелейная система передачи (РРСП) предназначена для передачи большего числа сигналов, она образуется несколькими приемопередающими комплексами, работающими в одном направлении на различных частотах. Каждый из таких комплексов сверхвысокочастотных приемопередатчиков принято называть стволом.

По пропускной способности различают следующие РРЛ:

а) многоканальные, с числом каналов ТЧ свыше 300;

б) средней емкости – от 60 до 300 каналов ТЧ в) малоканальные – меньше 60 каналов ТЧ.

90