В частности, излагаемая методика проектирования ЦРРЛ основана на разработанной специалистами Научно-исследовательского института радио «Методике расчета трасс цифровых РРЛ прямой видимости в диапазоне частот 2.20 ГГц», лежащей в основе ГОСТ Р 53363-2009 «ЦРРЛ. <...> Этот комплекс разработан специалистами ООО «Центр телекоммуникационных технологий» (г. Новосибирск) и нашел широкое практическое применение в качестве инструмента проектирования РРЛ во многих проектных организациях. <...> История развития аналоговых радиорелейных линии связи Первая однопролетная линия радиорелейной связи прямой видимости (РРЛ) через пролив Па-де-Кале была создана в 1931 г. в диапазоне метровых волн. <...> Протяженность ЦРРЛ — до 10000 км, скорость передачи данных до 622 Мбит/с. <...> Этими наземными линиями во многих случаях останутся ЦРРЛ; они же послужат мостами крупным телецентрам страны при обмене программами и продолжат использоваться для подведения сигналов местного вещания к ретрансляторам, совмещенным с радиорелейными станциями (РРС). <...> Количество платных каналов постоянно увеличивается, и, соответственно, растет стоимость построения приемных станций в разных районах города. <...> Устойчивость распространения радиоволн в сильной степени зависит от экранирующего действия препятствий на пролётах РРЛ при атмосферной рефракции. <...> С уменьшением размеров антенн снижается энергетика на пролетах РРЛ. <...> Для гладкой сферической поверхности Земли с учетом атмосферной рефракции [1, 2] Rпр = 4,12(√Hлев +√Hправ) км, (2.1) где Hлев и Hправ — высоты (в метрах) подвеса антенн с левой и правой сторон соответственно. <...> Схема возникновения мешающих сигналов показана на рис. <...> В этом случае зигзаг трассы ЦРРЛ между первой и четвертой станциями должен выбираться так, чтобы дополнительное уменьшение уровня мешающего сигнала, дБ, из-за направленности передающей и приемной антенн удовлетворяло следующему условию: Fа.пд(α1)+Fа.пм(α4) Zмакс +20 log Rмi Rj − −Vгмi + ¯ Vj −∆Pпд −∆Gпд <...>
Основы_проектирования_цифровых_радиорелейных_линий_связи._Учебное_пособие_для_вузов_(1).pdf
УДК 621.396.43:621.391.827(075.8)
ББК 32.884
О-75
Р е ц е н з е н т ы : канд. техн. наук, доцент, зав. кафедрой беспроводных систем и сетей
СибГУТИ
радиоволн НИИР
; канд. техн. наук, доцент, зав. лабораторией распространения
; зав. сектором НИИР
Авторы: М. А. Быховский, Ю. М. Кирик, В. И. Носов, О. Ю. Сахаров,
А. С. Сорокин, Н. Б. Сорокин
О-75 Основы проектирования цифровых радиорелейных линий связи.
Учебное пособие для вузов / М. А. Быховский, Ю. М. Кирик,
В. И. Носов и др.; Под ред. профессора М. А. Быховского. –
М.: Горячая линия – Телеком, 2014. – 332 с: ил.
ISBN 978-5-9912-0309-9.
Систематизированы обширные сведения в области проектирования
и расчета цифровых радиорелейных линий связи (ЦРРЛ) прямой видимости,
а также анализа внутренней и внешней электромагнитной
совместимости этих линий. Рассмотрены области применения ЦРРЛ,
основные принципы построения и оборудование современных ЦРРЛ,
методы расчета трасс ЦРРЛ, методы анализа внутрисистемной и межсистемной
ЭМС ЦРРЛ. Приведены практические примеры применения
изложенных в книге методов расчетов. Приведено описание оригинального
программного комплекса для расчета качественных показателей
цифровых радиорелейных линий, учебная версия которого
доступна для читателей на сайте издательства, а также на сайтах
МТУСИ и СибГУТИ и предназначена для выполнения студентами
курсовых и дипломных работ, связанных с проектированием ЦРРЛ.
Учебное пособие создано на основе педагогического опыта авторов в
Московском техническом университете связи и информатики (МТУСИ)
и Сибирском государственном университете телекоммуникаций и информатики
(СибГУТИ).
Для студентов высших учебных заведений, изучающих курс «Радиорелейная
связь», будет полезна аспирантам, преподавателям и специалистам.
ББК
32.884
Учебное издание
Основы проектирования цифровых радиорелейных линий связи
Учебное пособие для вузов
Редактор Ю. Н. Чернышов
Компьютерная верстка Ю. Н. Чернышова
Обложка художника О. В. Карповой
Подписано в печать 15.10.2013. Формат 60×88/16. Уч. изд. л. 20,75. Тираж 1000 экз. (2-й завод 100 экз.)
ISBN 978-5-9912-0309-8
© Коллектив авторов, 2014
© Издательство «Горячая линия – Телеком», 2014
В. В.
С
в
ят
о
гор
С. С.
Аб С. И. Ста
в
ра
мо
рче
нко
Адрес
издат
е
л
ь
ст
ва
в
И
н
т
е
рн
ет
WWW.TE
CH
BO
OK
.RU
П
о
д
ред.
проф
ессора М
.
А
.
Быховс
кого.
Стр.2
Оглавление
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1. Радиорелейная связь и области применения ЦРРЛ. .
1.1. История развития аналоговых радиорелейных линии
связи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2. Цифровые радиорелейные линии связи . . . . . . . . . . . . . . .
3
5
5
8
1.3. Области применения цифровых радиорелейных систем 12
1.4. Перспективы развития ЦРРЛ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Контрольные вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2. Основные принципы построения ЦРРЛ . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.1. Общие принципы построения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.2. Многоствольные ЦРРЛ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.3. Частотные планы ЦРРЛ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.4. Антенны ЦРРЛ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
2.5. Антенно-волноводные тракты ЦРРЛ . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.6. Выбор трассы и мест расположения станций ЦРРЛ . . 41
2.6.1. Нормирование качественных показателей ЦРРЛ . . . 41
2.6.2. Гипотетические эталонные цифровые тракты . . . . . . 44
2.6.3. Нормы на показатели качества и готовности . . . . . . . 45
2.6.4. Выбор трассы ЦРРЛ и местоположения РРС . . . . . . 47
Контрольные вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
3. Оборудование современных ЦРРЛ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
3.1. Основные типы ЦРРЛ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
3.2. Структурные схемы цифровых РРС . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
3.2.1. Мультиплексирование . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
3.2.2. Скремблирование и кодирование . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
3.2.3. Модуляция . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
3.3. Характерные особенности оборудования цифровых
РРС, выполненные на основе современных достижений 61
3.3.1. Повышение пропускной способности магистральных
высокоскоростных ЦРРЛ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
3.3.2. Оборудование среднескоростных универсальных
ЦРРЛ для городской и внутризоновой связи . . . . . . . . . . . . . 64
Стр.328
Оглавление
329
3.3.3. Низкоскоростные ЦРРЛ с временным дуплексом . . 67
3.3.4. ЦРРЛ для технологической связи на трубопроводах 68
3.4. Управление и обслуживание на сетях ЦРРЛ . . . . . . . . . 69
3.4.1. Управление сетью ЦРРЛ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
3.4.2. Особенности обслуживания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
3.5. Выбор оборудования для конкретного проекта РРЛ . . 72
Контрольные вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
4. Расчет трасс ЦРРЛ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
4.1. Расчёт множителя ослабления на пролете . . . . . . . . . . . . 76
4.1.1. Расчёт множителя ослабления на трассе прямой видимости
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
4.1.2. Влияние кривизны земной поверхности . . . . . . . . . . . . 78
4.1.3. Открытые пролеты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
4.1.4. Полуоткрытые и закрытые пролеты. . . . . . . . . . . . . . . . 83
4.1.5. Учёт влияния атмосферы Земли . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
4.2. Расчет мощности сигнала на входе приемника РРС . . 90
4.2.1. Расчёт мощности сигнала на входе приёмника на
открытых пролеты с большим перепадом высот мест установки
антенн . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
4.3. Расчет минимально-допустимого множителя ослабления
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
4.3.1. Минимально-допустимый множитель ослабления в
условиях общих («плоских») замираний . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
4.3.2. Минимально-допустимый множитель ослабления с
учетом влияния селективности замираний . . . . . . . . . . . . . . . 101
4.4. Расчет устойчивости работы ЦРРЛ при одинарном
приеме . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
4.4.1. Общие соотношения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
4.4.2. Расчет устойчивости работы пролета ЦРРЛ при одинарном
приеме . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
4.4.2.1. Расчет суммарной неустойчивости пролета . . . . 111
4.4.2.2. Учёт состояния готовности и неготовности пролета
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
4.4.2.3. Расчёт составляющей, обусловленной влиянием
интерференционных замираний . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
4.4.2.4. Расчёт составляющей, обусловленной влиянием
субрефракции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
4.5. Учет эффективности разнесенного приема . . . . . . . . . . . 131
4.5.1. Пространственно-разнесенный прием . . . . . . . . . . . . . . 131
4.5.2. Частотно-разнесенный прием . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
4.5.3. Учет влияния внутрисистемных помех . . . . . . . . . . . . . 139
Стр.329
330
Оглавление
4.5.4. Определение высот подвеса антенн . . . . . . . . . . . . . . . . 143
4.5.4.1. Выбор просветов на пересеченных пролетах
ЦРРЛ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
4.5.4.2. Выбор просветов на слабопересеченных пролетах
ЦРРЛ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
4.6. Расчёт устойчивости работы ЦРРЛ в диапазонах частот
выше 8 ГГц . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
4.6.1. Затухание сигнала в гидрометеорах . . . . . . . . . . . . . . . 148
4.6.2. Затухание сигнала в газах тропосферы на частотах
выше 10 ГГц . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
4.6.3. Расчёт устойчивости работы ЦРРЛ в диапазоне частот
выше 8 ГГц . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
4.6.4. Алгоритм расчёта времени неустойчивости работы
РРЛ из-за влияния дождей и атмосферных газов . . . . . . . . 164
4.7. Особенности расчета устойчивости работы ЦРРЛ, проходящих
в горной местности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
4.8. Алгоритм расчёта времени неустойчивости работы
участка резервирования и всей ЦРРЛ . . . . . . . . . . . . . . . . 168
Контрольные вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
5. Обеспечение межсистемной ЭМС ЦРРЛ. . . . . . . . . . . . . . 172
5.1. Учёт влияния межсистемных мешающих сигналов . . . 172
5.1.1. Общая характеристика электромагнитной обстановки,
относящейся к ЦРРЛ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
5.1.2. Причины возникновения и структура межсистемных
МС, воздействующих на ЦРРЛ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
5.1.3. Определение допустимых значений показателей
ЭМС для проектируемой ЦРРЛ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
5.2. Методика анализа межсистемной ЭМС ЦРРЛ с другими
СРС . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
5.2.1. Общие положения методики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
5.2.2. Этапы анализа межсистемной ЭМС ЦРРЛ . . . . . . . . 187
5.3. Методы расчета потерь распространения МС . . . . . . . . 191
5.3.1. Классификация зон и трасс распространения МС . 191
5.3.2. Расчет потерь распространения МС на открытых
трассах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
5.3.3. Расчет потерь распространения МС на полузакрытых
трассах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
5.3.4. Расчет потерь распространения МС на закрытых
трассах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
5.3.5. Расчет потерь МС из-за экранирования местными
препятствиями в точках передачи и приема . . . . . . . . . . . . . 210
5.3.6. Расчет потерь распространения МС из-за рассеяния
дождем . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212
Стр.330
Оглавление
331
5.4. Алгоритм анализа межсистемной ЭМС ЦРРЛ . . . . . . . 220
5.5. Примеры расчета . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223
Контрольные вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245
6. Проектирование ЦРРЛ при помощи программного
комплекса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246
6.1. Программный модуль ProfEdit 3.0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247
6.1.1. Назначение и основные возможности . . . . . . . . . . . . . . 247
6.1.2. Инсталляция . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248
6.1.3. Первоначальный запуск и установка основных параметров
ProfEdit 3.0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249
6.1.4. Построение, редактирование, просмотр и сохранение
продольного профиля пролёта РРЛ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251
6.2. Программный модуль для расчета качественных показателей
цифровых радиорелейных линий DRRL 5.1 . . 256
6.2.1. Назначение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256
6.2.2. Системные требования, инсталляция и запуск . . . . . 256
6.2.3. Работа с программным модулем DRRL . . . . . . . . . . . . 257
6.2.4. Рекомендации по пространственному разносу антенн 276
6.2.5. Расчет дифракционного ослабления . . . . . . . . . . . . . . . . 280
6.3. Примеры расчётов качественных показателей РРЛ . . 287
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292
Список сокращений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293
Список обозначений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296
Приложение 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309
Приложение 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315
Приложение 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320
Приложение 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325
Стр.331