11. Расчёт устойчивости связи.

В настоящее время известно несколько методик расчёта устойчивости связи. Так в соответствии с рекомендациями МККР и нормами ВСС устойчивость связи на РРЛ оценивается по проценту времени наихудшего месяца в течение которого связь нарушается, т. е. по показателю неустойчивости [3, с. 35].

Устойчивость связи можно также определить по надёжности и достоверности передачи цифровой информации по РРЛ с учётом статистических характеристик длительности замираний и их качества за короткие интервалы времени [7, с. 58].

В литературе [1,5] предлагается использовать в виде критерия проектирования ЦРРЛ оценку качества передачи цифровых потоков по коэффициенту неготовности РРЛ и сильно поражённым секундам, определяемым частотно селективными замираниями.

В методиках расчёта встречаются понятия: устойчивость, надёжность, достоверность. В Большом энциклопедическом словаре устойчивость системы рассматривается как ее способность её восстанавливать исходное состояние после какого-либо возмущения . Надёжность системы – свойство системы выполнять заданные функции, сохраняя свои основные характеристики в установленных пределах. Достоверность определяется как форма существования истины, обоснованной каким - либо способом (экспериментом, логически и др.) для познающего объекта.

В дальнейшем в тексте понятия надёжность и устойчивость будут рассматриваться применительно к системе, как её способность сохранять работоспособность с заданным качеством за максимально возможный период времени. Достоверность будет применяться к информации, рассматриваться, как смысловая точность информации при передачи в РРЛ с максимально-допустимыми искажениями.

Проектировщик ЦРРЛ может выбрать произвольную методику оценки устойчивости связи.

11.1 На примере расчёта устойчивости системы будет рассмотрена методика по показателю неустойчивости связи [3, с. 35]. Целью расчёта является проверка РРЛ на устойчивость при выбранных значениях относительных просветов P(g) на пролётах [4, с. 203].

Пример.

Устойчивость связи на РРЛ оценивается выполнением условия

(11.1)

где - процент времени месяца, в течении которого РРЛ работает неустойчиво, т. е., когда мощность шумов в телефоном канале превышает допустимое значение

(11.2)

При этом происходят глубокие замирания сигнала, что сопровождается увеличением модуля множителя ослабления

(11.3)

где (9.5) – минимально допустимое значение множителя ослабления, при котором на ОРС в телефонном канале мощность шума не превышает = 47500 пВт [4, с. 203].

- допустимый процент времени месяца нарушения устойчивости связи данной РРЛ, определённый в соответствии с нормами ВСС [4, с. 249], в течение которого допустимо превышение усреднённой и , т. е., когда = 47500 пВт в точке нулевого относительного уровня в течение для гипотетической РРЛ прямой видимости протяженностью L = 2500 км. [7, с. 34]. Усреднённая вероятность ошибки не должна превышать значений: в течение более, чем 0,4% времени любого месяца при времени усреднения 1 мин; в течение более, чем 0,054% времени любого месяца при времени усреднения 1с [4, с. 248]. В дальнейших расчётах для радиорелейного участка принимается при [4, с. 249].

1. В соответствии с методикой [3, с. 35] для проектируемой ЦРРЛ рассчитывается допустимый процент времени месяца нарушения устойчивости связи

(11.4)

где = 1400 км – длина гипотетической РРЛ

(11.5)

2. Общее время нарушения связи на пролёте в процентах времени наихудшего месяца определяется по формуле [4, с. 204]

(11.6)

где - процент времени нарушения связи из-за экранирующего действия препятствия. На проектируемой РРЛ принимается

(11.7)

- процент времени нарушения связи из-за интерференционных замираний при отражении ЭМВ от земной поверхности и от слоистых неоднородностей тропосферы .

На пересеченном пролёте (отражения ЭМВ от земли не учитываются) рассчитывается по формуле [3, с. 27]

(11.8)

где - процент времени месяца нарушения связи из-за интерференционных замираний, обусловленных отражениями ЭМВ от слоистых неоднородностей тропосферы со скачком диэлектрической проницаемости , рассчитывается по формуле [3, с. 27]

(11.9)

где - 32,3 км – техническое задание; = 7,4 ГГц – рис. 1 приложения 3; ξ = 1 – для сухопутных трасс; ξ = 5 для районов с повышенной влажностью (реки, озёра)

(11.10)

рассчитан по формуле (9.23). В формулу (11.8) подставляются полученные значения и , тогда

(11.11)

- процент времени месяца нарушения связи из-за ослабления ЭМВ дождём принимается

(11.12)

Это значение определяется по графику статистического распределения среднеминутных значений интенсивности дождя при интенсивности J = 130 мм/час для Северо-Запада [4, с. 207].

Тогда суммарное время неустойчивой работы пролёта равно

(11,13)

3. Суммарное время неустойчивой работы РРЛ определяется по формуле [4, с. 206]

(11.14)

где n – количество пролётов, (2.1)

(11.15)

4. Исходя из расчёта, процент времени месяца, в течение которого РРЛ работает неустойчиво получилось меньше допустимого процента времени месяца, когда нарушается устойчивость связи, что свидетельствует об устойчивости связи на проектируемой ЗЦРРЛ.

Если в результате расчётов неравенство (11.1) нарушается, т. е

(11.16)

тогда необходимо увеличивать модуль | | или запас уровня сигнала на замирания на входе приёмника Z (8.13) до Z = 40 дБ за счёт увеличения мощности передатчиков РРС и коэффициентов усиления антенн на РРЛ до 40 дБ и более.

11.2 Оценка ожидаемой надёжности и достоверности передачи информации по РРЛ с учётом количества замираний и их длительности за короткие усредненные интервалы времени [7, с. 58; 10, с. 307].

1. Рассчитать статистические характеристики длительности замираний на интервале. Для этого определить медианное значение длительности замираний по формуле

(11.17)

где [раз.] – минимально допустимый множитель ослабления ЭМВ (9.23), ; = 7,4 ГГц (5.3) – средняя частота диапазона (техническое задание); (в секундах) – эмпирический коэффициент; - параметр характеризующий медианную скорость изменения величины V на данном пролёте. Значение коэффициента определяется из зависимости

(11.18)

где - параметр, рассчитываемый по формуле

(11.19)

где = 32,3 км – техническое задание; (9.17)

(11.20)

Из графика зависимости (11,18) по рис. 11.1 определяется значение коэффициента

с, . (11.21)

Рис. 11.1 Зависимость .

1 – для слабопересечённых морских трасс.

2 – для пересечённых трасс.

Используя (11.17), рассчитывается

(11.22)

Стандартное отклонение длительности замираний определяется из таблицы 11.1 [7, с. 58].

Таблица 11.1 Стандартное отклонение длительности замираний.

	-20	-25	-30	-35
	6,5	5,8	5,2	4,9

Для = -30 дБ определяется стандартное отклонение длительности замираний

(11.23)

где

(11.24)

2. Общее число замираний, ожидаемое за летний месяц, рассчитывается по формуле

(11.25)

где = 7,4 ГГц; - эмпирический коэффициент, определяемый приблизительно из рис. 11.2.

(11.26)

Рис. 11.2. Графики для определения .

1 – для морских и слабопересечённых приморских трасс;

2 – для сухопутных слабопересечённых трасс;

3 – для пересечённых трасс.

Тогда

(11.27)

3. Число сеансов связи с глубокими замираниями рассчитывается по формуле [7, с. 60]

(11.28)

где М – эмпирический коэффициент, определяемый приблизительно из таблицы 11.2 [7, с. 59] для длительности сеанса связи = 10 мин.

Таблица 11.2. Значения эмпирического коэффициента М.

	7	8	11
	0,8	1,6	0,5

Используя данные таблицы 11.2 и формулу (11.28), рассчитывается

(11.29)

4. Максимальное число замираний за сеанс длительности = 10 мин рассчитывается по формуле

(11.30)

где q - эмпирический коэффициент выбирается в пределах q = 19 … 33.

Принимая q = 30, рассчитывается по формуле (11.30)

(11.31)

Из литературы [7, с. 60] известно, что для длительности сеанса = 10 мин для диапазонов частот приблизительно равно:

- 8 ГГц, = 76;

- 11 (12) ГГц, = 18. (11.32)

5. Максимальное число сеансов связи за летний месяц (720 часов) определяется по формуле

(11.33)

где = 10 мин.

6. Относительное число сеансов связи с возможным снижением качества связи из-за глубоких замираний сигнала за время сеанса (без учёта замираний, вызванных дождём)

(11.34)

где - рассчитана по формуле (11.28)

7. Тогда надёжность передачи информации определяется по формуле

(11.35)

8. При учёте влияния дождей на надёжность связи считают, что основной причиной срыва связи является сильный ливень [7, с. 61]. В этом случае по известному рассчитывается время действия этого дождя по формуле

(11.36)

9. Число сеансов, на качество которых может оказать влияние дождь, приближённо рассчитывается по формуле

(11.37)

10. Относительное число сеансов с возможным ухудшением качества связи с учётом дождей

(11.38)

11. Надёжность передачи информации с учётом дождей рассчитывается по формуле

(11.39)

Рассчитанная надёжность связи обеспечивает бесперебойность связи на РРЛ и отвечает требованиям к РРСП прямой видимости.