26. Цифровые радиорелейные линии. Принципы формирования цифровых сигналов.

Современные ЦРРЛ широко используются в магистральных, внутризоновых и местных сетях радиосвязи. На базе ЦРРЛ невысокой пропускной способности строят местные сети по принципу «точка-много точек». ЦРРЛ получили широкое распространение в системах подвижной связи как соединительные линии между базовыми станциями, между контроллерами БС и центральным контроллером проводной связи. Кроме того, ЦРРЛ работают в цифровых сетях с радиодоступом. Они также образуют одно- и двухпролетные радиолинии для доступа к магистральной ЦРРЛ или ВОЛС. Все большее распространение получают локальные сети ЦРРЛ для передачи данных на персональные компьютеры и обмена данными между пользователями (интернет). Различают ЦРРС плезиохронной цифровой иерархии и синхронной. ПЦИ – система, объединяющая ЦСП потоков с различной скоростью передачи, использующая метод асинхронного объединения и разделения сигналов ЦСП, имеющих типовые номиналы скоростей передачи, но не охваченных единой системой синхронизации. В настоящее время есть три разновидности ПЦИ: европейская, американская и японская. Европейская базируется на Е1, пропускная способность каждой последующей ступени иерархии возрастает в 4 раза по сравнению с предыдущей: Е1-30 каналов, скорость 2048 кБит/с, Е2 – 120 каналов, скорость 8448 кБит/с и т.д. Так как скорости передачи ЦСП жестко стандартизированы, то синхронное объединение при ПЦИ требует уравнивания скоростей, стаффинг, исключающее набегание одной импульсной последовательности на другую, что приводит к потере части информации. Процесс мультиплексирования состоит в записи компонентных сигналов в буфер (оперативную память), которая производится на скорости данного компонентного потока и последующего считывания информации с повышенной скоростью, что гарантирует свовременное опорожнение буфера. Недостаток битов компенсируется битами стаффинга. Помимо информационных потоков в групповой сигнал высшей ступени вводятся сигналы цикловой синхронизации, сигналы управления и индикаторы стаффинга, предназначенные для синхронизации процедуры демультиплексирования на противоположном конце цифрового тракта. Поэтому скорость передачи группового сигнала будет превышать скорости компонентного сигнала, умноженного на 4. Опыт развития сети показал, что возможности ПЦИ уже не удовлетворяют требованиям к объемам передаваемой информации, номенклатуре услуг, надежности и гибкости сетей и возможности построения глобальной сети, функционирующей по единым стандартам. В связи с этим создана СЦИ или SDH. Универсальные возможности транспортирования разнородных сигналов достигаются в СЦИ благодаря использованию принципа контейнерных перевозок. В транспортной сети СЦИ перемещаются специальные цифровые структуры – виртуальные контейнеры, в которых размещаются сигналы информационной нагрузки и вспомогательная информация. Сетевые операции с контейнерами выполняются независимо от их содержания. Передача контейнеров осуществляется в составе структур – синхронных транспортных модулей (STM). После доставки на место назначения информационные сигналы выводятся из контейнеров. СЦИ является прозрачной для любых сигналов и может использоваться для развития действующих сетей. Система синхронизации работы сетевых узлов, оконечных и промежуточных пунктов позволяет избежать потерь информации при мультиплексировании и демультиплексировании потоков. Обязательным условием построения транспортной сети СЦИ является наличие систем сетевого контроля и управления с резервированием, оперативным переключением, вводом и выделением информации на оконечных и промежуточных пунктах и автоматическим обслуживанием. СТМ-1: 155,5 Мбит/с, 63 потока Е1, СТМ-4:

ХАРАКТЕРИСТИКИ ЦИФРОВЫХ РРСП

Эффективность использования спектра частот у аналоговых систем передачи выше, чем у цифровых, даже при использовании КАМ-16 (квадратурная амплитудная модуляция).

Цифровые РРЛ позволяют реализовать возможности дискретных цифровых сигналов:

• использование помехоустойчивых видов цифровой манипуляции;

• регенерация цифровых сигналов на выходе каждого приемника.

В МККР предложено деление цифровых РРЛ по пропускной способности малой (С < 10 Мбит/с), средней (10< С <100 Мбит/с), большой (С >100 Мбит/с).

ЦРРЛ с большой пропускной способностью должны иметь полосы пропускания порядка 100 МГц и более. Считается целесообразным чтобы они работали в диапазонах короче 3 см, широко используется ММ диапазон. ЦРРЛ отличается от аналоговых тем, что по ним пере­даются высокоскоростные потоки информации, характеризуется широким спектром переда­ваемых частот, требует широких полос пропускания приемо-передающей аппаратуры.

Характерным свойством цифровых методов передачи является то, что практически мож­но пренебречь любым мешающим сигналом с уровнем, меньше уровня полезного сигнала на 20 дБ и более. Это свойство используется при выборе плана частот. Можно увеличить в 2 раза пропускную способность путем выбора одинаковых рабочих частот для каждой пары стволов, используя для развязки только разные поляризации (обычно поляризационная раз­вязка превышает 30 дБ). Внедрение высокоскоростных цифровых РРСП (140 Мбит/с) на ли­ниях магистральной связи идёт параллельно с дальнейшим развитием аналоговых систем.

Переход к полностью цифровым РРСП обусловлен дешевизной аппаратуры временного группирования.

На первом этапе внедрения цифровых систем на магистральных РРСП цифровые тракты с пропускной способностью 2.048 и 8.448 Мбит/с организуются на базе действующих аналоговых РРСП путём установки только дополнительной оконечной аппаратуры. Цифро­вые сигналы 2.048 передаются путём фазовой манипуляции поднесущей, расположенной в верхней части спектра основной полосы частот, выше сигнала многоканальной телефонии или ТВ.

Для передачи цифрового сигнала 8,448 требуется отдельный радиоствол и оконечное обору­дование ОЦФ-8, которое обеспечивает:

- сопряжение оконечной аппаратуры аналогового ствола с аппаратурой временного группообразования цифровых стволов;

- преобразования цифровых сигналов для передачи по аналоговым РРЛ;

- компенсацию затухания;

- коррекцию частотной характеристики;

- контроль входного и выходного сигнала;

- индикацию коэффициентов ошибок.

Рисунок - Структурная схема ОЦФ-8,

где ВТЧ - схема выделения тактовой частоты с ФАПЧ; РГ - регенератор квазитроичного ко­да; ДК-55 - вилка фильтров; СУ - система сигнализации и управления

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ОЦФ-8

Параметр	Значение
Скорость передачи Мбит/с.	8,448
Отношение с/ш при коэффициенте 10-3 , дБ	Не более 1
Метод модуляции	Трехуровневая ЧМ

Оборудование ОЦФ-2 позволяет организовать передачу сигналов вещания в цифровом виде вместо 2..4 звуковых каналов первого класса - шесть каналов высшего класса или три сте­реоканала.

ОЦФ-8 используется на линиях внутризоновой связи для организации с аппаратурой КУРС-8 цифровых систем второго уровня передачи. Аналогичное назначение имеет аппара­тура Электроника-Связь-11-Ц. Она работает в диапазоне частот 10,7 —11,7 ГГц и включает в себя:

- оборудование цифрового радиорелейного тракта; - аппаратуру временного каналообразования;

- контейнер приёмопередатчиков, расположенных около антенны;

- контейнер служебной связи;

- блок сопряжения, коммутации и грозозащиты;

- устройство гарантированного электропитания. Приёмопередатчики выполнены с использованием СВЧ микросхем и ЛПД.

В приёмниках используется когерентное детектирование ОФМ-2 на частоте 530 МГц,

Р_пер =0,2 Вт , К_шприём ≤2 дБ организует внутриобластные линии связи с числом пролётов - 10. Цифровой сигнал регенерируется на каждой промежуточной станции.

КЛАССИФИКАЦИЯ ЦРРС

Основными признаками, по ко­торым классифицируется много­образие типов радиорелейных станций, являются диапазон ра­бочих частот и пропускная спо­собность.

Рекомендациями Международ­ного Союза Электросвязи (МСЭ, ITU), документами Государст­венной комиссии по радиочасто­там (ГКРЧ России) и Государст­венными стандартами определе­ны полосы радиочастот, в кото­рых могут работать радиорелей­ные линии связи. Эти полосы (диапазон) расположены вблизи частот 2, А, 5, 6, 7, 8, 11, 13, 15, 18, 23, 28, 36 и до 50 ГГц. Около некоторых из указанных частот определено несколько полос час­тот. В каждой полосе частот ре­комендациями МСЭ-Р жестко регламентирован план частот, то есть конкретные частоты, на ко­торых могут работать передающие и приемные устройства ра­диорелейных станций.

Пропускная способность ЦРРС тесно связана с цифровыми ие­рархиями, рекомендованными МСЭ-Т. Сейчас наиболее распро­странены плезиохронная цифро­вая иерархия (PDH), основанная на первичном цифровом сигнале со скоростью 2048 кбит/с (Е1), и синхронная цифровая иерархия (SDII), первичный цифровой сигнал которой имеет скорость 155 520 кбит/с (STM-1). В плезиохронной иерархии сигналы более высоких уровней иерархии I имеют значения 8448 кбит/с (Е2), 34 368 кбит/с (ЕЗ) и 139 264 кбит/с (Е4). Иногда иерархическим скоростям ставят в соответствие число стандартных телефонных каналов. Один теле­фонный канал соответствует ос­новному цифровому сигналу со скоростью 64 кбит/с, поэтому первичный цифровой сигнал PDH соответствует 30 телефон­ным каналам с удвоением их чис­ла на каждом уровне иерархии.

В SDH кроме первичного сигна­ла (его называют синхронным транспортным модулем STM-1) предусмотрены транспортные мо­дули более высоких уровней — STM-2, STM-4 и т. д., а также суб­первичный цифровой сигнал со скоростью 51 840 кбит/с (SUB STM-1).

Пропускная способность совре­менных цифровых радиорелей­ных линий всегда либо совпадает с иерархическими скоростями пе­редачи, либо кратна им. Напри­мер, пропускная способность мо­жет составлять 34 368 кбит/с или 16x2048 кбит/с.

По пропускной способности ра­диорелейные линии бывают:

• низкоскоростные — до 8 кбит/с;

• среднескоростпые — до 52 кбит/с;

• высокоскоростные — свыше 140 кбит/с.

Другой признак для классифи­кации — место радиорелейных линий в сетях связи. Различают магистральные (междугород­ные, международные) линии, внутризоновые, местные городские и сельские линии, а также технологические линии. Сфера применения радиорелейных ли­ний в значительной мере связана с диапазоном частот и пропуск­ной способностью. Так, магист­ральные РРЛ должны иметь очень большую пропускную спо­собность (до STM-16), много­ствольную структуру, пролеты большой дальности и для их ра­боты выделены оптимальные для этих целей диапазоны частот 4,5, 6 ГГц.

Для внутризоновой связи пред­почтительны средне- и высокоско­ростные РРЛ в диапазонах частот 8—15 ГГц. Для местной связи применяются все виды радиорелейных станций.

Сочетание двух рассмотренных технических характеристик определяет предварительный выбор аппаратуры.

Очевидно, что пропускная способность должна быть не менее объема информации, подлежаще­го передаче однако завышенные требования к этому параметру приводят к нежелательным пос­ледствиям: уменьшается длина пролета радиолинии и увеличивается занимае­мая полоса частот.

При выборе диапазона рабочих частот необходи­мо учитывать уменьшение длины пролета по мере возрастания рабочей час­тоты и загруженность диапазона в конкретном регионе действующими средствами радиоре­лейной связи.

Средняя длина пролета радио­релейной линии колеблется от 50—60 км в диапазонах 2 и 8 ГГц до 5—10 км в диапазонах свыше 36 ГГц. В основном это обусловле­но увеличением затухания радио­волн в свободном пространстве и появлением дополнительных по­терь в гидрометеорах (дождь, снег, туман) но мере повышения частоты.

Загруженность диапазонов ча­стот в значительной степени свя­зана с насыщенностью сетей связи радиорелейной аппарату­рой, выпускаемой отечествен­ной промышленностью. В боль­шинстве регионов России наибо­лее загружены диапазоны 2, 8, 11 и 15 ГГц.

Основные технические характеристики

Соединение радиорелейной станции с потребителем (каналообразующая аппаратура, комму­тационные станции, мультиплек­соры и т. п.) происходит по стан­дартным цифровым стыкам. Тре­бования к цифровым стыкам оп­ределены рекомендациями G-703, G-708, G-823 МСЭ-Т и учитываю­щим эти рекомендации Государст­венным стандартом РФ (ГОСТ Р50765-95). Эти требования опре­деляют форму, уровни, нагрузки, стабильность частоты, фазовые движения и другие параметры цифровых сигналов, строгое со­блюдение которых гарантирует высокое качество передачи.

Цифровые сигналы передаются между радиорелейными станция ми с помощью модулированной радиочастотной несущей. Чем меньше занимаемая полоса часто­ты, тем выше эффективность ис­пользования выделенных участ­ков диапазона частот. Эта эффек­тивность определяется такими ха­рактеристиками, как стабиль­ность несущей частоты и модуля­ция радиосигнала.

Требования к стабильности час­тоты постоянно повышаются и выполняются за счет применения высокостабильных опорных квар­цевых генераторов и синтезаторов частот.

Усложняются и методы модуля­ции. При низких и средних скоро­стях передачи используется квад­ратурная относительная фазовая модуляция (QPSK), а при высо­ких скоростях обязательно приме­нение многоуровневых квадра­турных амплитудных видов моду­ляции (QAM, TCM), когда число уровней достигает 128. Наблюда­ется тенденция применения квад­ратурной модуляции с небольшим числом уровней (4—16) в среднескоростных и даже низкоскорост­ных станциях. При всех видах мо­дуляции предусматривается жест­кая фильтрация модулированного сигнала для уменьшения занимае­мой полосы частот.

31