Troposferische communicatiestations. Troposferische radiorelaiscommunicatielijn "Noord" ("Horizon")

De golf reikt verder dan de horizon: de Sovjet-troposferische radiorelaiscommunicatielijn "Noord"

• Geschiedenis van IT,
• Populaire wetenschap,
• Blog van het bedrijf Mail.ru Group,
• Natuurkunde

We schreven onlangs over Europese, die voornamelijk worden gebruikt voor de handel in aandelen. Hun lengte bedraagt ​​enkele honderden kilometers. Maar tegenwoordig weten weinig mensen dat er in de Sovjet-Unie een troposferische radiorelaislijn is aangelegd met een lengte van meer dan 13.000 km, die onze noordelijke en Pacifische kusten bestrijkt, en zich uitstrekt langs de rivieren Ob, Yenisei en Lena.

Wat is troposferische radiocommunicatie?

Natuurlijk is de beschrijving erg vereenvoudigd, en in het leven is alles veel gecompliceerder: de grens passeert op verschillende hoogten, afhankelijk van de geografische breedtegraad, de hoogte van de "reflecterende laag" fluctueert voortdurend, het signaal wordt opnieuw uitgezonden over een breed gebied bereik en wordt sterk verzwakt, wat krachtige zenders en grote antennes vereist, enzovoort.

Militaire en vreedzame constructie

In de Sovjet-Unie, met zijn gigantische ontoegankelijke gebieden en kolossale noordkust, die vrijwel geheel boven de poolcirkel ligt, is het probleem van transport en communicatie altijd acuut geweest. Na de oorlog begon de actieve ontwikkeling van het Verre Noorden en het Verre Oosten en werd de behoefte aan betrouwbare communicatie nog nijpender. Daarom ontwikkelden we in de jaren vijftig apparatuur voor Gorizont radiorelaiscommunicatiestations. In 1961 werd de eerste verbeterde versie van het Gorizont-M-station (60 kanalen) getest. Na succesvolle tests begon het ontwerp van een communicatielijn, die vooral bedoeld was om de gebieden van het Verre Noorden met het Europese deel van het land te verbinden.

TRRL "Noord"

Hoe zag een typisch Gorizont-M-station eruit?

Ten eerste is dit een antennecomplex bestaande uit enorme paraboolantennes van 20x20 of 30x30 meter. Werkbereik - 700-1000 MHz. De enorme omvang van de antennes was te danken aan de zeer sterke signaalverzwakking in het decimeter- en centimeterbereik. Ten tijde van zijn oprichting was TRRL "North" een echte technische prestatie.

In de omgeving waren technische gebouwen met apparatuur, magazijnen, een dieselcentrale en kazernes. In de regel werden stations gebouwd in de buurt van de hoorns van de duivel - in verlaten gebieden, ver van wegen en elke beschaving in het algemeen. Elke faciliteit was volledig autonoom en was alleen afhankelijk van periodieke leveringen van dieselbrandstof en producten.

Er moet voortdurend voor zo'n grote, nogal complexe en kwetsbare economie worden gezorgd, maar civiele specialisten wilden helemaal niet alleen leven, maar zelfs periodiek naar deze vergeten plaatsen gaan. Daarom werd het onderhoud van TRRL “Noord” toevertrouwd aan het leger: elk station werd toegewezen aan een militaire eenheid. Dit was ook logisch omdat de hoofdlijn de behoeften van zowel de nationale economie als het leger oploste.

Tijdens de gehele exploitatie van de lijn werd de uitrusting voortdurend gemoderniseerd en werd de betrouwbaarheid vergroot. In 1977 was het mogelijk om een ​​bruikbaarheidsratio van “Sever” van 99,99% te bereiken: ondanks alle moeilijkheden bij het garanderen van communicatie in de troposfeer, werd een signaalverlies van zelfs maar één minuut al als een noodsituatie beschouwd. Op de drukste routes werd het aantal kanalen vergroot tot 72-84.

TRRL "Noord" diende regelmatig tot de jaren negentig. De ontwikkeling van satellietcommunicatie en de ineenstorting van de USSR leidden er echter toe dat de stations de een na de ander in de mottenballen werden gestopt - sterker nog, werden gesloten. De laatste Horizon-M's stopten met opereren in 2003.

Oka station (in de rechter benedenhoek) nabij het dorp Gyda in 2012:

Tegenwoordig zijn de meeste stations verlaten en geplunderd. Op sommige stations in de buurt van bevolkte gebieden zijn gebouwen omgebouwd tot pakhuizen. Volgens geruchten is de infrastructuur op de meest afgelegen locaties vrijwel onaangeroerd gebleven.

Dit lot trof niet alleen de Russische "Sever", maar ook veel Amerikaanse troposferische radiorelaiscommunicatiestations. Bijvoorbeeld,

Troposferische radiocommunicatie verwijst naar directe radiocommunicatie op VHF, uitgevoerd bij afwezigheid van een “zichtlijn” tussen antennes door gebruik te maken van troposferische voortplanting over lange afstanden van ultrakorte golven (VHF DTR).

Net als bij andere soorten radiocommunicatie wordt deze uitgevoerd met behulp van elektromagnetische golven, maar vereist dit noodzakelijkerwijs een luchtomgeving. Bij PPJI met zichtlijn veroorzaakt de luchtomgeving alleen maar schade, waardoor de stabiliteit van de lijn wordt verminderd.

In werkelijkheid zijn de waarden - verstrooiingshoek, ontmoetingshoek, richthoek van de antenne en geocentrische hoek niet groter dan 3 ... 5 Radiogolven uitgezonden door de antenne van zender A dringen de troposfeer binnen, komen onderweg lokale inhomogeniteiten tegen en worden gereflecteerd van hen in verschillende richtingen, inclusief in de richting van ontvangstantenne B (en een heel klein deel). Een aanzienlijk deel gaat verloren in de wereldruimte. Om de efficiëntie van het verzamelen van verstrooide energie te vergroten, heeft de ontvangende antenne, naar analogie met de zendende antenne, een smal stralingspatroon en is bijna langs de horizon in de richting van zendstation A georiënteerd, zodat zijn stralingspatroon het stralingspatroon van het zendende station kruist. antenne direct boven het snijpunt van de raaklijnen aan de aardbol in de punten A en B. Op het snijpunt van de ruimtehoeken van de stralingspatronen van de zend- en ontvangantennes, een volume opnieuw uitzenden Q (in figuur 1 is de dwarsdoorsnedewaarde a, b, c, d). hoogte van het heruitzendvolume

Troposferische communicatie heeft een aantal kenmerken die rechtstreeks worden veroorzaakt door het fenomeen VHF DTR

a) De efficiëntie van verstrooiing en reflectie van VHF-energie door inhomogeniteiten in de troposfeer is erg laag, en daarom zijn de verliezen in het VHF-voortplantingsgebied erg groot en nemen ze toe naarmate de afstand R groter wordt en de golflengte korter wordt. Bij een afstand R = 500 km en een golflengte = 1,5 m bedragen de extra verliezen vergeleken met verliezen in de vrije ruimte bijvoorbeeld ongeveer 80 dB, d.w.z. op een troposferische lijn met een lengte van 500 km zijn de verliezen vrijwel hetzelfde als op een ruimtecommunicatielijn met een lengte van 5 miljoen km.

b) Het signaalniveau tijdens VHF DTR wordt beïnvloed door het terrein, dat zich op enige afstand vóór de antennes uitstrekt in de richting van de correspondent. De hoogten, bossen en grote gebouwen die hier staan, kunnen een schadelijk afschermend effect hebben.

c) De stabiliteit van radiocommunicatie in de troposfeer wordt aanzienlijk beïnvloed door meteorologische omstandigheden en bijgevolg door de klimatologische kenmerken van het gebied waar de route doorheen gaat.

d) Antennes met VHF DTR kunnen hun vermogen om het signaal te versterken niet volledig realiseren in vergelijking met straling in de vrije ruimte. Bijgevolg wordt troposferische communicatie gekenmerkt door een fenomeen als “antenneversterkingsverlies”, wat de efficiëntie van antenne-apparaten aanzienlijk vermindert, en dit vereist een extra toename van het vermogen van zenders en de gevoeligheid van ontvangers of een toename van de versterking van de antennes zelf,

e) Het DTR VHF-signaal is in de loop van de tijd niet stabiel. Het gemiddelde signaalniveau kent seizoensgebonden (en dagelijks in de zomer) fluctuaties, waarbij het signaalniveau in de winter lager is dan in de zomer.

f) Een kenmerk van troposferische radiocommunicatie is de multibundelstructuur van het VHF DTR-signaal, die wordt gekenmerkt door een aanzienlijke ongelijkmatige vertraging van individuele componenten die opnieuw worden uitgezonden door volume-inhomogeniteiten (Fig. 1), wat leidt tot een sterke vervorming van de amplitude-frequentie- en fase-frequentiekarakteristieken van het van het troposferische communicatiesysteem. Als gevolg hiervan wordt de bandbreedte van het hele systeem sterk versmald, worden signalen vervormd en neemt de ruis van niet-lineaire overgangen tussen kanalen toe.

Het station was een vervanging voor het troposferische station R-412A ("Peat") en is aanzienlijk superieur aan dit station in termen van prestatiekenmerken (vergroot communicatiebereik, digitale bedrijfsmodi met snelheden tot 480 kbit/s, gelijktijdige werking in twee richtingen , zorgen voor ruisvrije communicatie, een orde van grootte verhoogde betrouwbaarheid van de ontvangen informatie, verhoogde betrouwbaarheid, lager energieverbruik, verbeterde levensomstandigheden). betrouwbaarheid van het station, redundantie van de volgende hoofdapparaten is voorzien: invoerapparaten van ontvangers, modems, opwekkers en zenders. Station uitgerust met een automatisch zoeksysteem om automatisch in contact te komen met een correspondent. Opties voor het gebruik van het station:
constructie van communicatielijnen met één interval
aanleg van troposferische communicatielijnen tot 450 km lang. ...

Het R-423-1 troposfeercommunicatiestation is een mobiel radiostation dat is ontworpen om radiocommunicatie te verzorgen. Het R-423-1-station kan worden gebruikt voor het ontvangen/verzenden van digitale informatie die het Impulse-multiplexsysteem binnenkomt. De samenstelling van het R-423-1-radiostation:
- voertuig 13D voor installatie; voertuig voor communicatie en onderhoud van de energiecentrale, dat geen deel uitmaakt van het station, wordt gebruikt als onderdeel van digitale apparatuur.
Basischassis:
- voor 13D en de energiecentrale - een KamAZ-4310-voertuig; - voor communicatie- en onderhoudsapparatuur - een URAL 375D-voertuig. ...

Ontworpen voor directe communicatie over afstanden van minimaal 150 km en voor de aanleg van troposferische radiorelaiscommunicatielijnen met een lengte van 500-560 km met drie relaisstation dat werkt in het centimetergolfbereik.
Het frequentieraster van de exciter - de lokale oscillator, die de stralingsfrequenties en de eerste heterodyne frequentie van de ontvanger vormt, is discreet in stappen van 20 kHz. In de eerste subband worden 5850 operationele communicatiegolven gevormd en in de tweede 6000 golven. Het station biedt werking met vaste (192 MHz) en variabele (>192 MHz) scheiding van ontvangst- en transmissiefrequenties. Het belangrijkste type werking is werking met een vaste frequentieafstand van 192 MHz. Bij blootstelling aan opzettelijke interferentie van naburige stations is gebruik met een variabele afstand van >192 MHz toegestaan. Het stralervermogen van het zendende apparaat op een van de communicatiegolven in elke antenne is niet minder dan:
- bij werking met één zender in splitmodus 200 W;
- bij gebruik met twee zenders 400 W. ...

De golf reikt verder dan de horizon: de Sovjet-troposferische radiorelaiscommunicatielijn "Noord"

We schreven onlangs over Europese radiocommunicatielijnen, die voornamelijk worden gebruikt voor aandelenhandel. Hun lengte bedraagt ​​enkele honderden kilometers. Maar tegenwoordig weten weinig mensen dat er in de Sovjet-Unie een troposferische radiorelaislijn is aangelegd met een lengte van meer dan 13.000 km, die onze noordelijke en Pacifische kusten bestrijkt, en zich uitstrekt langs de rivieren Ob, Yenisei en Lena.

Wat is troposferische radiocommunicatie?

Natuurlijk is de beschrijving erg vereenvoudigd, en in het leven is alles veel gecompliceerder: de grens passeert op verschillende hoogten, afhankelijk van de geografische breedtegraad, de hoogte van de "reflecterende laag" fluctueert voortdurend, het signaal wordt opnieuw uitgezonden over een breed gebied bereik en wordt sterk verzwakt, wat krachtige zenders en grote antennes vereist, enzovoort.

Militaire en vreedzame constructie

In de Sovjet-Unie, met zijn gigantische ontoegankelijke gebieden en kolossale noordkust, die vrijwel geheel boven de poolcirkel ligt, is het probleem van transport en communicatie altijd acuut geweest. Na de oorlog begon de actieve ontwikkeling van het Verre Noorden en het Verre Oosten en werd de behoefte aan betrouwbare communicatie nog nijpender. Daarom ontwikkelden we in de jaren vijftig apparatuur voor Gorizont radiorelaiscommunicatiestations. In 1961 werd de eerste verbeterde versie van het Gorizont-M-station (60 kanalen) getest. Na succesvolle tests begon het ontwerp van een communicatielijn, die vooral bedoeld was om de gebieden van het Verre Noorden met het Europese deel van het land te verbinden.

TRRL "Noord"

Hoe zag een typisch Gorizont-M-station eruit?

Ten eerste is dit een antennecomplex bestaande uit enorme paraboolantennes van 20x20 of 30x30 meter. Werkbereik - 700-1000 MHz. De enorme omvang van de antennes was te danken aan de zeer sterke signaalverzwakking in het decimeter- en centimeterbereik. Ten tijde van zijn oprichting was TRRL "North" een echte technische prestatie.

In de omgeving waren technische gebouwen met apparatuur, magazijnen, een dieselcentrale en kazernes. In de regel werden stations gebouwd in de buurt van de hoorns van de duivel - in verlaten gebieden, ver van wegen en elke beschaving in het algemeen. Elke faciliteit was volledig autonoom en was alleen afhankelijk van periodieke leveringen van dieselbrandstof en producten.

Er moet voortdurend voor zo'n grote, nogal complexe en kwetsbare economie worden gezorgd, maar civiele specialisten wilden helemaal niet alleen leven, maar zelfs periodiek naar deze vergeten plaatsen gaan. Daarom werd het onderhoud van TRRL “Noord” toevertrouwd aan het leger: elk station werd toegewezen aan een militaire eenheid. Dit was ook logisch omdat de hoofdlijn de behoeften van zowel de nationale economie als het leger oploste.

Tijdens de gehele exploitatie van de lijn werd de uitrusting voortdurend gemoderniseerd en werd de betrouwbaarheid vergroot. In 1977 was het mogelijk om een ​​bruikbaarheidsratio van “Sever” van 99,99% te bereiken: ondanks alle moeilijkheden bij het garanderen van communicatie in de troposfeer, werd een signaalverlies van zelfs maar één minuut al als een noodsituatie beschouwd. Op de drukste routes werd het aantal kanalen vergroot tot 72-84.

TRRL "Noord" diende regelmatig tot de jaren negentig. De ontwikkeling van satellietcommunicatie en de ineenstorting van de USSR leidden er echter toe dat de stations de een na de ander in de mottenballen werden gestopt - sterker nog, werden gesloten. De laatste Horizon-M's stopten met opereren in 2003.

Oka station (in de rechter benedenhoek) nabij het dorp Gyda in 2012:

Tegenwoordig zijn de meeste stations verlaten en geplunderd. Op sommige stations in de buurt van bevolkte gebieden zijn gebouwen omgebouwd tot pakhuizen. Volgens geruchten is de infrastructuur op de meest afgelegen locaties vrijwel onaangeroerd gebleven.

Dit lot trof niet alleen de Russische "Sever", maar ook veel Amerikaanse troposferische radiorelaiscommunicatiestations. Bijvoorbeeld,

De succesvolle ontwikkeling van radiocommunicatie gaat gepaard met een toename van de snelheid en het volume van de verzonden informatie. Om toenemende informatiestromen met lage verliezen over te brengen, worden signalen met een grotere bandbreedte (spectrumbreedte) gebruikt vereist uitbreiding van het frequentiebereik bezet door het communicatiesysteem. Op zijn beurt transmissie van signalen met een grotere bandbreedte vereist een overgang naar hogere draaggolffrequenties (kortere golven). Bovendien wordt het onmogelijk om de werkfrequentieband van communicatiesystemen uit te breiden in reeds beheerste golfbereiken als gevolg van drukke omstandigheden op de ether. Historisch gezien werden de langegolfsecties van het radiobereik voor het eerst ontwikkeld, en voor veelbelovende radiosystemen reserveerden zowel internationale overeenkomsten als nationale normen gebieden met hogere frequentiesignalen.

Als gevolg hiervan beheersen moderne communicatiesystemen steeds kortere golflengtebereiken (steeds hogere frequenties). De voordelen van ultrakortegolfbanden omvatten ook een onbeduidend niveau van atmosferische en industriële interferentie. Bovendien maken breedbandsignalen het gebruik ervan mogelijk progressieve vormen van modulatie en signaalverwerkingstechnieken die betere prestaties bieden immuniteit voor ontvangstruis.

Tegelijkertijd moet niet worden vergeten dat radiogolven met een golflengte korter dan 10 meter alleen effectief kunnen worden gebruikt binnen de zichtlijn.

Een compromisoplossing bij het bouwen van breedbandcommunicatiesystemen die zijn ontworpen om over lange afstanden te werken, is het gebruik van breedbandcommunicatiesystemen communicatielijnen voor radiorelais (RRL).

Radiorelaislijnen zijn een keten van repeaters die zorgen voor afwisselende transmissie van radiosignalen tussen eindstations. Onderscheiden twee soorten radiorelaistransmissiesystemen (RRTS) - zichtlijn RRSP, waarvan de stations zich op zichtafstand bevinden, en troposferische RRSP, waarbij gebruik wordt gemaakt van de verstrooiing en reflectie van radiogolven in de lagere delen van de atmosfeer met de relatieve posities van stations ver buiten het gezichtsveld.

Op VHF- en microgolffrequenties kan betrouwbare communicatie met een laag interferentieniveau bijvoorbeeld alleen worden verkregen onder omstandigheden van direct zicht tussen antennes die radiogolven uitzenden. De afstand tussen de antennes van radiorelaissystemen is afhankelijk van de structuur van het aardoppervlak en de hoogte van de antennes daarboven.

Typisch afstanden zijn 40 - 50 km bij hoogten torens en masten waarop de antennes zijn geïnstalleerd, bevinden zich op ongeveer 100 meter afstand. Het is te wijten aan de onmogelijkheid van vrije voortplanting van radiogolven over lange afstanden dat wederzijdse interferentie tussen radiotransmissiesystemen binnen één land en in verschillende landen wordt geëlimineerd. Bovendien is er in deze bereiken vrijwel geen atmosferische en industriële interferentie.

Figuur 2.9 - Principe van gezichtslijncommunicatie met radiorelais

Een transmissielijn voor radiorelais die gebruik maakt van de verstrooiing en reflectie van radiogolven in de lagere troposfeer met de relatieve posities van naburige stations, wordt genoemd troposfeer transmissielijn voor radiorelais. Er wordt een radiotransmissieverbinding genoemd die gebruik maakt van ruimtestations, passieve satellieten of andere ruimtevoorwerpen kosmische transmissielijn.

Figuur 2.10 - Schema van radiocommunicatie in de troposfeer: 1 - zender; 2 - zenderstraal; 3 – lagen van de atmosfeer die radiogolven verspreiden; 4 - ontvangerstraal; 5 – ontvanger

Figuur 2.11 - Schema van een radiorelaislijn voor troposferische communicatie: O en P - eind- en tussenliggende ontvangende en uitzendende radiostations; R - afstand tussen stations (langs de boog van het aardoppervlak); 1, 3 - radiozenders en radio-ontvangers van eind- en tussenstations; 2, 4 - zend- en ontvangstantennes van eind- en tussenstations; 5 - re-emitterende gebieden van de troposfeer.

Figuur 2.12 - Schema van een radiorelaiscommunicatielijn met een kunstmatige aardsatelliet (AES):

1 – eindpunten van de lijn; 2 – tussenpunt; 3 – aarderadiocommunicatiestation met satellieten; 4 – satelliet met een actieve repeater

Radiorelaislijnen hebben een sterke plaats ingenomen in het Russische communicatienetwerk. Ze worden veel gebruikt voor het verzenden van signalen van meerkanaals telefonie, televisie, geluidsuitzendingen, telegraaf, fototelegraaf, krantenafbeeldingen, enz. Ze worden ook veel gebruikt voor technologische behoeften bij het onderhoud van gas- en oliepijpleidingen, bij het spoorvervoer, enz.

Er worden terrestrische communicatielijnen voor radiorelais gebouwd met een overspanning tussen repeaters van 30-50 km; het is mogelijk om deze afstand te vergroten tot 100-120 km door de hoogte van de antennes te vergroten en de complexiteit van de apparatuur te vergroten.

Figuur 2.13 - Radiorelaistoren

In steden is de afstand tussen stations veel korter: 4 à 7 km. Interstation overspanningen troposferische communicatieverbindingen(gebruikmakend van het effect van reflectie door troposferische onregelmatigheden) kan groter zijn dan 400 km. Dergelijke communicatielijnen werden voornamelijk in de poolgebieden gebruikt tot de komst van satellietcommunicatiesystemen, die ook een soort radiorelaislijnen zijn. In steden worden bij het repareren van kabelcommunicatielijnen of bij het omzeilen van obstakels of waterkeringen vaak radiorelaisinzetstukken met één overspanning gebruikt.

Er worden terrestrische radiorelaislijnen geïnstalleerd straling van de antennes van elk punt kon niet door andere communicatiepunten worden ontvangen, behalve de dichtstbijzijnde waarvoor het bedoeld is. De werking van tussenpunten van communicatielijnen met radiorelais wordt op afstand bestuurd en bewaakt, zonder de aanwezigheid van bedienend personeel; Het is vooral moeilijk om een ​​continue stroomvoorziening te garanderen (tijdens onderbrekingen in de stroomvoorziening worden interne bronnen automatisch ingeschakeld: batterijen, elektrische generatoren met diesel- of benzinemotoren, nucleaire batterijen). Indien mogelijk worden tussenliggende punten gekozen die goed toegankelijk zijn, zodat reparatie- en onderhoudswerkzaamheden gemakkelijk kunnen worden uitgevoerd. Zoals reeds vermeld, worden antennes van radiorelaisstations geïnstalleerd op de daken van hoge gebouwen in steden en in open gebieden - op speciaal gebouwde masten van 40-100 m hoog.

In het USSR-onderzoek troposfeer De verspreiding van radiogolven met het doel communicatieapparatuur te creëren begon halverwege de jaren vijftig.

Het idee om troposferische communicatielijnen te creëren met afstanden tussen punten van honderden kilometers was van de Sovjetwetenschapper V. A. Smirnov. Zoals reeds vermeld, is de eigenaardigheid van deze lijnen het gebruik van het effect van radiogolfverstrooiing op inhomogeniteiten (sporadische lagen) van de atmosfeer. Voor troposferische communicatie over lange afstanden waren krachtige zendapparatuur, antennes met hoge versterking en zeer gevoelige ontvangers met meerdere ontvangsten met drempelverlagende systemen nodig (systemen die een goede signaalontvangst bieden en tegelijkertijd de signaal-ruisverhouding verminderen).

Het meest geschikte bereik voor troposferische systemen met afstanden tussen punten van 200–300 km was het bereik van 700–1000 MHz. Op basis van theoretisch onderzoek, analyse van binnen- en buitenlandse literatuur, vergelijking van verschillende meervoudige ontvangstsystemen, werd een structuur ontwikkeld voor de constructie van zowel individuele stations als de hele lijn

troposfeercommunicatie over lange afstanden. Het eerste binnenlandse troposferische station TR-60/120 werd gebouwd in de jaren 60 van de vorige eeuw.

In de jaren 60-70 werd met behulp van TR-60/120-apparatuur een netwerk van troposferische lijnen aangelegd met een lengte van meer dan 15.000 km, met daarin 55 tussenstations. Er werd een 700 km lange troposferische communicatielijn aangelegd tussen de USSR en India (tussen de steden Dushanbe en Srinagar), die in 1981 de twee grootste hoofdsteden ter wereld met elkaar verbond: Moskou en Delhi.

Een poging om zwart-wittelevisie uit te zenden in het bereik van 700–1000 MHz was niet succesvol, maar in het bereik van 5000 MHz werd het wel mogelijk. De opkomst van satellietcommunicatie eind jaren zestig en begin jaren zeventig en het wijdverbreide gebruik ervan sinds de jaren tachtig hebben de reikwijdte van het gebruik van TRRS aanzienlijk beperkt.

Ondanks het wijdverbreide (en steeds toenemende) gebruik van satellietmiddelen in netwerken en communicatiesystemen en de ontwikkeling van bedrade netwerken, kan echter worden aangenomen dat troposferische communicatiemiddelen over de horizon veelbelovend zijn voor gebruik in zowel speciale als commerciële netwerken. vooral in moeilijk bereikbare gebieden, bergachtige en dunbevolkte gebieden.

In netwerken voor speciale doeleinden is het voordeel van troposferische middelen ten opzichte van satellietmiddelen een grotere overlevingskans in gewapende conflicten en/of antiterroristische maatregelen.

In commerciële netwerken kan het gebruik van troposfeermiddelen in sommige gevallen economisch haalbaarder zijn dan het gebruik van satellietmiddelen. Het gebruik van troposferische stations is ook mogelijk bij het inzetten van communicatielijnen op hoge noordelijke breedtegraden, waar het gebruik van satellietcommunicatie via geostationaire satellieten fundamenteel onmogelijk is. Hierover zullen we het hebben in de volgende lezing.

In tabel 2.3 toont de parameters van binnenlandse troposferische radiorelaistransmissiesystemen.

Tabel 2.3 – Troposferische transmissiesystemen

Classificatie. Met doel communicatiesystemen met radiorelais zijn onderverdeeld in: drie categorieën, die elk hun eigen frequentiebereiken in Rusland toegewezen krijgen:

Lokale verbindingen van 0,39 GHz tot 40,5 GHz

Intrazoneverbindingen van 1,85 GHz tot 15,35 GHz

Hoofdlijnen van 3,4 GHz tot 11,7 GHz

Deze verdeling houdt verband met de invloed van de voortplantingsomgeving op het waarborgen van de betrouwbaarheid van radiorelaiscommunicatie. Tot 12GHz frequentie

atmosferische verschijnselen hebben een zwak effect op de kwaliteit van radiocommunicatie; bij frequenties boven 15 GHz wordt dit effect merkbaar, en boven 40 GHz is het bovendien doorslaggevend; bij frequenties boven 40 GHz heeft verzwakking in de atmosfeer van de aarde een aanzienlijke invloed kwaliteit van de communicatie.

Bovendien maken ze, afhankelijk van hun doel, onderscheid tussen internationale, militaire en technologische RSP’s (voor het onderhoud van spoorvervoerfaciliteiten, elektriciteitsleidingen, olie- en gaspijpleidingen, enz.), ruimte-RSP’s (die zorgen voor communicatie tussen ruimtevaartuigen of tussen ruimtevaartuigen en grondobservatie en controlepunten).

Andere belangrijke classificatiekenmerken: behorend tot verschillende diensten in overeenstemming met het Radioreglement(vaste dienst, omroepdienst, mobiele dienst); bereik van bruikbare radiofrequenties; kanaalscheidingsmethode.

Afhankelijk van de methode, aangenomen voor signaal generatie wordt er ook onderscheid gemaakt tussen analoge en digitale RRL (of TRL).

Op zijn beurt analoog communicatielijnen voor radiorelais worden geclassificeerd afhankelijk van manier, aangenomen voor het combineren (scheiden) van primaire elektrische signalen En draaggolfmodulatiemethode: RRL (of TRL) met CHK en FM en RRL met FIM-AM; afhankelijk van aantal N georganiseerde kanalen: klein kanaal - N 24; met gemiddelde doorvoer - N=60...300; met hoge doorvoer - N=600...1920.

Digitaal RRL's worden geclassificeerd afhankelijk van draaggolfmodulatiemethode: ICM-FM, ICM-FM en anderen; afhankelijk van bitsnelheid B: laag - B<10 Мбит/с, средней - 5=10…100 Мбит/с и высокой - В>100 Mbps bandbreedte.

Analoge RRS zijn primair ontworpen voor het verzenden van meerkanaals telefoonsignalen in analoge vorm en datasignalen met lage en gemiddelde snelheden via PM-kanalen, evenals televisiesignalen. Digitale RRS worden gebruikt om digitale paden te organiseren met snelheden van 2 tot 140 Mbit/s.

Zoals reeds vermeld bezetten radiorelaislijnen (RRL) het VHF- en microgolfbereik, en ligt de grens tussen analoge en digitale radiorelaissystemen (RRS) nabij de frequentie van 11 GHz.

Werkingsprincipe. Het fundamentele verschil tussen een radiorelaisstation en andere radiostations is de overwegend duplex-werkingsmodus ontvangst en verzending vinden gelijktijdig plaats(op verschillende draaggolffrequenties).

RRL-antennes kunnen werken in zend- en ontvangstmodi voor gelijktijdige verzending in tegengestelde richtingen met behulp van twee frequenties: f 1 En f 2 . Bovendien zendt een station een signaal uit op een frequentie f 1 en ontvangt op frequentie f 2 , dan zenden de aangrenzende stations op de frequentie uit f 2 , en worden met een frequentie ontvangen f 1 . Dit frequentiepaar, dat overeenkomt met het ITU-R-frequentieplan met dubbele frequentie, wordt gevormd radiofrequentie vat.

In dit geval vormt één keten van RRL-zendontvangers een microgolf-simplex-trunk (dat wil zeggen bedoeld voor het verzenden van signalen in één richting). De structuur van een simplex trunk, rekening houdend met het frequentieverdelingsplan, wordt weergegeven in Figuur 2.14.

Figuur 2.14 - Frequentieverdeling in een symbolische stam

radio relais lijn

Er worden twee simplex-trunks gevormd die in tegengestelde richtingen werken duplex magnetronvat. Om signalen in de omgekeerde richting te verzenden, kan hetzelfde paar frequenties worden gebruikt als in de voorwaartse richting (systeem met dubbele frequentie), of een ander paar frequenties (systeem met vier frequenties). Het blokschema van een duplex tussenliggend radiorelaisstation (IRS) met één loop wordt weergegeven in figuur 2.15.

Figuur 2.15 - Blokdiagram van een duplex PRS

Om de capaciteit van een radiorelaislijn te vergroten, worden bij elk radiorelaisstation verschillende sets zendontvangerapparatuur geïnstalleerd die op een gemeenschappelijke antenne zijn aangesloten. Trunk-radiorelaiscommunicatielijnen kunnen maximaal acht duplex-microgolftrunks hebben (waarvan 6...7 werkend en 1...2 als back-up).

Naast eindradiostations (ORS) en tussenstations (PRS) worden delen van de verzonden informatie gebruikt om aanvullende informatiestromen in de radiorelaislijn in te voeren en uit te voeren vanuit de RRL. knooppunt radiorelaisstations. In knooppuntradiorelaisstations, zoals in OPC, is er apparatuur voor het omzetten van telefoon-, radio- en televisiesignalen in signalen die via RRL worden verzonden, en apparatuur voor inverse conversie. Bovendien kunnen nieuwe radiorelaislijnen (vertakkingen) starten vanaf knooppuntradiorelaisstations, zoals weergegeven in Fig. 2.9.

Figuur 2.16 - Indeling van repeaters op de route van de radiorelaiscommunicatielijn

Om dergelijke verschijnselen te elimineren, bevinden repeaters voor radiorelaiscommunicatielijnen zich niet in een rechte lijn, maar zigzag, zodat de hoofdrichtingen van aangrenzende delen van de route die dezelfde frequenties gebruiken, niet samenvallen. In dit geval worden de directionele eigenschappen van antennes gebruikt. Radiorelaisstations zijn zodanig van de algemene richting van de radiorelaiscommunicatielijn geplaatst dat de richting naar het station, dat zich op drie afstanden van elkaar bevindt, overeenkomt met de minimumniveaus van het antennestralingspatroon. Figuur 2.16 toont drie overspanningen van het RRL-baanvak. Op de buitenste overspanningen worden dezelfde frequenties gebruikt. Op een dergelijk pad hebben signalen van stations met nummers PRSi en PRSi+2, zelfs bij sterke breking van radiogolven, praktisch geen invloed op elkaar. In de figuur valt op dat de antennes vrijwel geen radiogolven waarnemen die uit de richting komen die op de rechte lijn ligt die deze stations verbindt.

Vanwege de onregelmatige structuur van troposferische inhomogeniteiten zijn signalen van troposferische lijnen onderhevig aan diepe vervaging. Dit maakt het moeilijk om grote hoeveelheden informatie met goede kwaliteit over te brengen. Rekening houdend met de bovenstaande omstandigheden blijkt het voordelig te zijn om troposferische radiorelaiscommunicatielijnen aan te leggen in moeilijk bereikbare en afgelegen gebieden met niet te grote volumes doorgegeven informatie. In dit geval kunnen de afstanden tussen stations worden geselecteerd tot enkele honderden kilometers, en de capaciteit van communicatiesystemen kan tientallen telefoonkanalen bedragen.

Verplichte componenten van elk communicatiesysteem, ongeacht het type verzonden berichten, zijn een zendapparaat, een communicatielijn en een ontvangend apparaat. Bericht bij) vanuit het bron-IC van berichten arriveert bij het zendapparaat, bestaande uit de primaire converter PSS1 van het bericht in het primaire elektrische signaal b(t) , en een MD-modulator, die zorgt voor een secundaire conversie van dit signaal in een signaal s(t) voor de beste transmissie via de communicatielijn.

Figuur 2.17 - Gegeneraliseerd blokschema van het communicatiesysteem

Het ontvangende apparaat zet het ontvangen signaal omgekeerd om in een bericht en bestaat uit een DM-demodulator en een PSS-signaal-naar-bericht-omzetter. Verschillen in communicatiesysteemparameters ten opzichte van de gewenste kenmerken leiden tot vervorming van het verzonden signaal. Bovendien is er in elk knooppunt van het transmissiesysteem, maar vooral op de communicatielijn, sprake van interferentie, waardoor het signaal bij de ontvangeringang s1(t) verschilt van het verzonden signaal aan de zenderuitgang. Het ontvangende apparaat verwerkt de ontvangen oscillatie en herstelt het elektrische signaal ervan b 1 (t) , en dus de boodschap een 1 (t) , dat met een fout is hersteld.

Zoals u al weet, wordt een communicatiesysteem multichannel genoemd als het de verzending van meerdere berichten via één gemeenschappelijke communicatielijn mogelijk maakt (Figuur 2.18). Elk van de verzonden berichten wordt met behulp van MSS-converters omgezet in afzonderlijke elektrische signalen, die vervolgens in de compressieapparatuur (AC) worden gemengd. Het op deze wijze gegenereerde en in de zendinrichting MD verder verwerkte groepssignaal wordt via de communicatielijn verzonden. De ontvanger zet de ontvangen oscillatie omgekeerd om in het oorspronkelijke groepssignaal, waarvan vervolgens de afzonderlijke signalen met behulp van een scheidingsapparaat (SD) worden gescheiden (in de MSS-converters omgezet in overeenkomstige berichten).

Figuur 2.18 - Blokschema van een meerkanaalscommunicatiesysteem

Om de verzonden signalen aan de ontvangende kant te scheiden, is het noodzakelijk dat ze op de een of andere manier van elkaar verschillen. In de praktijk van meerkanaalscommunicatie worden overwegend frequentie- en tijdmethoden voor signaalscheiding gebruikt. Bij frequentieverdeling van kanalen krijgt elk van de afzonderlijke signalen een afzonderlijk frequentiebereik in de algemene frequentieband toegewezen. Bij tijdverdeling van kanalen wordt aan elk van de communicatiekanalen een bepaald tijdsinterval toegewezen in elke cyclus van collectieve signaaloverdracht. Recentelijk is de werkwijze voor het scheiden van codekanalen steeds wijdverspreider geworden. Met een dergelijke kanaalverdeling kunnen alle kanalen gelijktijdig de gemeenschappelijke frequentie- en tijdbronnen van het communicatiesysteem in beslag nemen. Om in dit geval kanalen te scheiden, wordt kanaalscheiding gebruikt op basis van de signaalvorm (in digitale communicatiesystemen - volgens de signaalcode).

De meeste RRL-stations zijn tussenliggende radiostations (IRS), die de rol van actieve repeaters spelen. Op alle RRL-stations is het raadzaam om hetzelfde type Unified Transceiver Equipment (RTE) te hebben dat voldoet aan de vereisten van een bepaald frequentieplan. Een veelbelovende optie voor het construeren van transceiverapparatuur (RTE) is de optie met microgolfversterking en frequentieconversie (Fig. 2.19). Het nadeel van een dergelijk schema is de noodzaak van signaalverwerking in de magnetron.

Figuur 2.19 - Zendontvangerapparatuur met microgolfversterking en frequentieconversie

De meest gebruikte PPA, waarbij signaalverwerking op een middenfrequentie wordt uitgevoerd F ALS (Afb. 2.20). Nominale waarde F ALS wordt geselecteerd in overeenstemming met de ITU-R-aanbevelingen en bedraagt ​​doorgaans 70 MHz.

Het gebruik van middenfrequentie voor signaalverwerking maakt het mogelijk om de apparatuur voor signaalversterking te verenigen, evenals de invoer en uitvoer van informatiesignalen op tussen-, knooppunt- en eindstations.

Figuur 2.20 - Zendontvangerapparatuur met verwerking op middenfrequentie

LITERATUUR

1. Glasvezeltechnologie: huidige stand van zaken en vooruitzichten. Bewerkt door Dmitriev S. A., Slepov N. N. - M.: LLC "Fiber Optical Technology", 2005. - 576 p.

2. Mobiele communicatiesystemen: leerboek voor universiteiten/V. P. Ipatov, V.I. Orlov, I.M. Samoilov, V.N. Smirnov; onder. red. V. P. Ipatova. - M.: Hotline - Telecom, 2003, -272 p.

3. Grondbeginselen van het bouwen van telecommunicatiesystemen en netwerken: leerboek voor universiteiten / V.V. Krukhmalev, V.N. Gordienko, A.D. Mochenov en anderen; Ed. V.N. Gordienko en V.V. Krukhmaleva. - M.: Hotline – Telecom, 2004

TESTVRAGEN

1. Geef de classificatie van radiofrequenties. Bereik van de aangeboden radiocommunicatie

2. Vereisten voor communicatielijnen

3. Verklaar de voorwaarden voor de voortplanting van radiogolven (Fig. 2.2 – 2.6)

4. Wat is het verschil tussen radiorelais- en troposferische radiocommunicatiesystemen. Wat is hun connectie?

5. Het principe van radiorelaiscommunicatie. Kenmerken van de locatie van repeaters op de communicatieroute

6. Classificatie van radiorelaissystemen

7. Werkingsprincipe van een radiorelaiscommunicatiesysteem

8. Leg figuur 2.19, 2.20 uit

SOLLICITATIE(alleen ter referentie)