Качество линии связи
|
Среднее,4 класс
|
Скорость работа, Мбит/с
|
380*8=3040
|
30
|
|
Число интервалов
|
2
|
Рис.1 Блок-схема алгоритма расчета показателей качества интервала ЦРРЛ
Согласно алгоритму расчету и техническому заданию начнем производить
расчёт.
2. Выбор оборудование исходя из технического задания
Из заданной скорости видно, что необходимо применить 20 стволов,
выбранное оборудование позволяет это сделать.
Микран-РЛ 13Р+
Семейство ЦРРС «МИК-РЛххР+» - универсальное решение для построения как
сетей плезиохронной (PDH) и синхронной (SDH) цифровых иерархий, так и сетей PDH
повышенной пропускной способности (PDH+). Обеспечивает совместную передачу TDM
и Ethernet трафика с возможностью гибкого перераспределения пропускной
способности. Аппаратура работает в диапазонах частот от 4 до 15 ГГц, отличается
высокой скоростью передачи, гибкостью конфигурирования и масштабирования.
Отличительные особенности:
· изменяемая пропускная способность
5…155 Мбит/с;
· полезная нагрузка до 48хЕ1 + Ethernet
или STM-1;
· совместная передача TDM и Ethernet
трафика с возможностью гибкого перераспределения пропускной способности;
· помехоустойчивое кодирование Витерби
/ Рида-Соломона;
· возможность программного управления
шириной полосы частот радиоканала, программное переключение вида модуляции от
QPSK до 256QAM, спектральная эффективность до 8 бит/с/Гц;
· адаптивная регулировка мощности
передатчиков для снижения помех в сети РРС;
· модульное построение IDU с
возможностью установки до 3-х сменных интерфейсных модулей;
· возможность наращивания скорости
передачи в эксплуатации без замены оборудования;
· встроенный 4-х портовый коммутатор
Ethernet;
· поддержка защищённых конфигураций:
горячее резервирование с безобрывным переключением радиостволов и
резервирование с пространственным разносом;
· повышенная грозозащищенность
оборудования благодаря использованию оптоволоконного кабеля снижения;
· возможность питания
приемопередатчиков от независимого источника для увеличения расстояния ODU-IDU
до нескольких километров;
· универсальный протокол сетевого
управления SNMP;
· компактная конструкция оборудования,
простота монтажа.
Таблица 2 Технические характеристики ЦРРС МИК-РЛ1
Тип РРС МИК-РЛ
|
13Р+
|
|
Диапазон частот, ГГц
|
12,75-13,25
|
|
Рекомендация ITU-R
|
F.497
|
|
Дуплексный разнос, М Гц
|
266
|
|
Число поддиапазонов
|
3(н)+3(в)
|
|
Ширина поддиапазона, МГц
|
85
|
|
Перестройка частоты
|
программная в пределах поддиапазона, шаг 250 кГц
|
|
Передатчик
|
|
Тип РРС МИК-РЛ
|
13Р+ /
|
|
Выходная мощность, дБм, при модуляции
|
QPSK
|
+29
|
|
|
16QAM
|
+26
|
|
|
64QAM
|
+23
|
|
|
256QAM
|
+21
|
|
Регулировка мощности
|
0…-20 дБ, с шагом 1 дБ ручная / автоматическая
|
|
Нестабильность частоты
|
±5 ∙ 10 -6
|
|
Побочные излучения, дБм
|
-60
|
|
|
Приемник
|
13Р+
|
|
Ширина полосы спектра, МГц
|
28
|
|
Чувствительность приёмника, дБм, при модуляции
|
QPSK
|
-86
|
|
|
16QAM
|
-79
|
|
|
64QAM
|
-73
|
|
|
256QAM
|
-67
|
|
Максимальный уровень сигнала на входе приемника, дБм, при
модуляции
|
QPSK
|
-10 (КОШ ≤ 10-3)
|
|
|
16QAM
|
-14 (КОШ ≤ 10-3)
|
|
|
64QAM
|
-17 (КОШ ≤ 10-3)
|
|
|
256QAM
|
-20 (КОШ ≤ 10-3)
|
|
Допустимый уровень интерференции (деградация на 3дБ), дБ
по каналу, при модуляции
|
Канал
|
Совмещенный
|
Соседний
|
|
|
QPSK
|
19
|
-3
|
|
|
16QAM
|
26
|
-4
|
|
|
64QAM
|
29
|
-5
|
|
|
256QAM
|
33
|
-5
|
|
Остаточный коэффициент ошибок в потоке Е1
|
≤ 10-10
|
|
Динамический диапазон АРУ, дБ
|
≥ 50
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3 Функциональные возможности
Конфигурация системы
|
1+0, 1+1, 2+0
|
|
Автоматическое резервирование / количество частот /
критерии переключения
|
«Горячее» / 2 пары частот / BER, Pвх, LOS, AIS, HW-alarm;
«Теплое» / 1 пара частот / BER, Pвх, LOS, AIS, HW-alarm; «Пространственное
разнесение» / 1 пара частот / BER, Pвх, LOS, AIS, HW-alarm
|
|
Пропускная способность, Мбит/с, при модуляции
|
Ширина полосы спектра, МГц
|
3,5
|
7
|
14
|
28
|
|
|
QPSK
|
4,9
|
9,8
|
19,6
|
39,2
|
|
|
16QAM
|
9,8
|
19,6
|
39,2
|
78,4
|
|
|
64QAM
|
-
|
-
|
-
|
117,6
|
|
256TCM
|
-
|
-
|
-
|
156,8
|
Полезная нагрузка
|
до 48хЕ1 + Ethernet / STM-1
|
|
Внешние аварии
|
3 входа / 3 выхода
|
|
Сетевой мониторинг и управление
|
ПСО «Мастер» (SNMP, Ethernet)
|
|
Кабели снижения
|
Кабель трафика (ППУ - модуль доступа ) - оптический
одномодовый Кабель питания (ППУ - источник питания) - электрический (2х1,5
мм2 / 2х2,5 мм2 / 2х4 мм2)
|
|
Максимальное расстояниемежду МД и ППУ, м
|
15 000
|
|
Максимальная длина кабеляпитания ППУ, м
|
150 / 250 / 400 при сечении кабеля 2Ч1,5 мм2 / 2Ч2,5 мм2 /
2Ч4 мм2 и Uпит = 48 В 500 / 800 / 1200 при сечении кабеля 2Ч1,5 мм2 / 2Ч2,5
мм2 / 2Ч4 мм2 и Uпит = 60 В
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 4
|
Выносное оборудование (ODU)
|
Внутреннее оборудование (IDU)
|
Условия окружающей среды
|
Температура рабочая
|
-55…+50°С
|
+5…+45°С
|
Температура включения
|
-50...+50°С
|
+5...+45°С
|
Относительная влажность воздуха
|
98% при +25°С
|
80% при +25°С
|
Атмосферное давление
|
6х104 Па (450 мм рт.ст.)
|
Электропитание
|
Напряжение питания, В
|
-39…-72
|
Потребляемая мощность, Вт
|
< 60
|
< 25
|
Механические характеристики
|
Габариты, мм
|
264х370х125
|
480х44х240 (19", 1U)
|
Масса, кг
|
< 10
|
< 4
|
3. Расчет норм на качественный показатель и готовность ЦРРЛ
Величина нормы на коэффициент сильно пораженных секунд, % для интервала
величиной 30<50 км (1.2.13)
SESRнорм=100*0.002*0.06*50/2500=0.00024%
Величина нормы на коэффициент неготовности, %, для нашего интервала
(1.3.6)
Кнегнорм=100*(1.9*10-3*50/2500+1.1*10-4))=0.015
Вычислим Кнегапп.
Таблица №5
В таблице №4 приведены данные о средней наработке на отказ блоков и
устройств РРС. А также сведений о наличии резервирования и принадлежности
выбранного оборудования к различным по времени восстановления группам.
Т.к. условия размещения оборудования на РРС1 и РРС2 одинаково, используем
единые значения времени восстановления (с учетом подъезда). Гр1.(12ч), Гр2(5ч)
Рассчитаем общую наработку на отказ не резервируемых блоков и устройств,
входящих в гр1 для РРС1.(1.4.12)
ч.
А
также нерезервируемых блоков и устройств, входящих в гр2 для РРС1
Наработка
на отказ резервируемых блоков и устройств. Входящих в гр1 РРС1.(1.4.13)
и
средняя наработка на отказ резервируемых блоков и устройств гр.2
Значение
коэффициентов неготовности для нерезервируемого и резервируемого оборудования
гр1(1.4.14)
Кнегапп1(нрб)=
Кнегапп1(рб)=
Для
группы блоков гр2(работающих в помещениях) (1.4.15)
Кнегапп2(нрб)=
Кнегапп2(рб)=
Результирующее
значение коэффициента неготовности с учетом работы системы резервирования для
РРС1 (1.4.16)
Значение
коэффициента аппаратной неготовности на интервале согласно (1.4.11а)
, т.е
Т.к.
устройство бесперебойного питания используется на каждой РРС, получаем:
Определим
допустимое значение коэффициента неготовности, обусловленного эффектами
распространения радиоволн(1.3.7)
4. Расчет потерь распространения радиосигнала в свободном
пространстве
. Расчет ослабления радиосигнала в атмосферных газах
Исходные данные:
Рассчитываем удельное ослабление радиосигнала в кислороде воздуха (7.1)
Рассчитываем удельное ослабление радиосигнала в водяном паре(7.2)
Расчет ослабления в атмосферных газах на интервале ЦРРЛ длиной 32.3км
. Анализ и классификация трассы интервала
Выберем нашу трассу, это будет Бийск-Красный Яр-Советское.
Рис.2 трасса Бийск-Красный Яр (21 км)
рис. 3 трасса Красный Яр-Советское (11.3)
7. Профиль трассы и эквивалентный радиус Земли
Для наших интервалов нижняя и верхняя граница диапазона возможных
изменений вертикального градиента определяется одной парой значений g=-10*10-9 и у=9*10-8
Рассчитаем эквивалентный радиус Земли(5.2)
а=637000м- радиус Земли
Таблица №6. Описание профиля трассы Бийск-Красный Яр (21км)
рельеф
|
застройка
|
лес
|
вода
|
0
|
178
|
0.071
|
3.735
|
30
|
3.876
|
6.746
|
20
|
17.58
|
18.13
|
50
|
0,6
|
185
|
18.307
|
21
|
30
|
10.7
|
15.38
|
20
|
|
|
|
1,4
|
195
|
|
2,3
|
198
|
|
3,1
|
195
|
|
4
|
187
|
|
4,8
|
173
|
|
5,7
|
170
|
|
6,6
|
174
|
|
7,4
|
192
|
|
8,3
|
198
|
|
9,1
|
204
|
|
9,6
|
206
|
|
10
|
200
|
|
10,8
|
193
|
|
11,7
|
187
|
|
12,2
|
195
|
|
12,5
|
205
|
|
13,4
|
215
|
|
14,2
|
208
|
|
15,1
|
185
|
|
15,9
|
159
|
|
16,8
|
129
|
|
17,6
|
112
|
|
18,5
|
123
|
|
19,3
|
135
|
|
20,2
|
138
|
|
21
|
145
|
|
Таблица №6. Описание профиля трассы Красный Яр-Советское (11.3км)
рельеф
|
застройка
|
лес
|
0
|
143
|
0.012
|
4,8
|
30
|
5,2
|
7,1
|
20
|
0,3
|
145
|
8
|
11,3
|
30
|
|
|
|
0,8
|
150
|
|
1,2
|
152
|
|
1,7
|
158
|
|
2,1
|
156
|
|
2,6
|
160
|
|
3
|
158
|
|
3,5
|
163
|
|
4
|
169
|
173
|
|
4,4
|
178
|
|
4,7
|
182
|
|
4,9
|
182
|
|
5,3
|
180
|
|
5,8
|
173
|
|
6,1
|
166
|
|
6,2
|
168
|
|
6,4
|
173
|
|
6,7
|
176
|
|
7
|
178
|
|
7,2
|
172
|
|
7,6
|
158
|
|
8,1
|
148
|
|
8,3
|
145
|
|
8,5
|
148
|
|
9
|
158
|
|
9,5
|
166
|
|
9,7
|
170
|
|
9,9
|
167
|
|
10,4
|
153
|
|
10,8
|
140
|
|
11,3
|
135
|
|
Анализ интервала.
Т.к. протяженность интервала составляет 32.3км, т.е. меньше 50км.
Интервал попадает под действие примеч.5.5.
Т.о. верхняя граница изменений вертикального градиента диэлектрической
проницаемости воздуха на данном интервале:
1/m
Видно,
что интервал в условиях средней рефракции является полуоткрытым:
Т.к.
, то с
(5.9) определяем gг:
Найденное
значение ( и
определяет поддиапазоны О и ПЗ, соответственно как (и [
8. Расчет множителя ослабления
Рассчитаем множитель ослабления на открытом интервале Бийск-Красный Яр.
На интервале на высоте 50 м над уровнем моря расположен водный объект,
поверхность которого может быть аппроксимирована сферой с радиусом.
Решив уравнения, получаем б1=1.89*10-3 рад. И с помощью (6.5)
определяем расстояние до предполагаемой геометрической точки отражения, м:
R1=1.89*10-3*9347*103=17665.83
м
Из профиля местности видно, что на данном расстоянии точка отражения
будет принадлежать водному объекту и, следовательно, является геометрической
точкой отражения.
Таблица №7. Характеристики точки и зоны отражения.
Параметр
|
Значение
|
Источники
|
k
|
0.84
|
R1/R=17665.83/21000
|
k(1-k)
|
0.1344
|
|
Hi
|
75
|
Из профиля
|
H0
|
4.659
|
(5.4)
|
r0.32(6.7)
|
|
|
X
|
1041
|
(6.18)
|
Y
|
8.571
|
(6.19)
|
Cm
|
-77.13
|
(6.20)
|
|
0.00066
|
(6.12)
|
|
0.0378
|
|
Радиус минимальной зоны Френеля, м (5.4)
Разность хода между прямым и отраженным лучами определим по 6.7
Размеры зоны, формирующей отраженную волну и имеющей форму эллипса, вдоль
трассы (Х),(6.18) и в перпендикулярном ей направлении (Y) (6.19) приближенно определяются, как:
Смещение центра эллипса относительно геометрической точки отражения
рассчитывается (6.20),м:
Угол скольжения (6.12)
Для количественной оценки модуля коэффициента отражения вводится понятие
коэффициента расходимости (6.26):
Угол наклона нашего водного участка по отношению к плоскости
отражения(6.34)
Таким образом,
Из профиля трассы определяем Хзат=750м,
Согласно(6.35):
ϫН=750+550=1300
Согласно (6.33): S=(1-1300/3850)=0.662
Т.к. зона отражения полностью попадает на водную поверхность, то согласно
(6.36) ps=1
Для левой антенны:
Для правой антенны:
Согласно (6.30),град
Т.о. Λ1, Λ2< Λm при этом d/л=1.6/0.023=69<100
и следовательно, для вычисления усиления антенны необходимо использовать
(6.29):
Для левой антенны:
Т.е. (6.32)
Аналогично для правой антенны:
Тогда согласно (6.27) получаем:
Модуль коэффициента отражения для геометрической точки отражения,
находящейся на водной поверхности, согласно (6.38) рассчитывается как
Ф=Фпл*D*S*ps*B=1*0.33*0.662*1*0.82=0.2
Множитель ослабления рассчитывается по(6.10):
При этом:
. Расчет дифракционных потерь распространения
На трасе Бийск-Красный Яр (21км), существует 4 препятствия, причем все
эти препятствия полузатеняющие, т.к. там располагается либо застройка, либо
посадки (лес). Аналогичная ситуация и на трассе Красный Яр-Советское, но в этом
случае 3 препятствия. Наши препятствия аппроксимируем полуплоскостью.
Таблица №8. Параметры необходимые для аппроксимирования.
Параметр
|
1-ое п/п
|
2-ое п/п
|
3-ое п/п
|
4-ое п/п
|
1-ое п/п(2)
|
2-ое п/п(2)
|
3-ое п/п(2)
|
источник
|
Rv
|
710
|
3876
|
10700
|
18307
|
120
|
5200
|
8000
|
Из профиля
|
d1
|
3000
|
2500
|
3100
|
2700
|
2800
|
3200
|
3000
|
Из профиля
|
d2
|
3000
|
2500
|
3100
|
2700
|
2800
|
3200
|
3000
|
Из профиля
|
h
|
3.7
|
-2.1
|
4.3
|
1.6
|
4.6
|
-3.5
|
4.5
|
Из профиля
|
v
|
2.812
|
1.652
|
3.215
|
1.28
|
3.619
|
2.832
|
3.42
|
(7.6)
|
LDv
|
21.587
|
16.74
|
22.8
|
14.372
|
23.85
|
21.651
|
23.344
|
(7.5)
|
Суммарные дифракционные потери на двух интервалах, дБ:
10. Расчет норм на показатели неготовности и на показатели
качества по ошибкам
Запас на замирания (M)
Запас на замирания представляет собой разницу между уровнями сигнала на
входе приемника в отсутствии замираний и пороговым уровнем, при котором
коэффициент ошибок составляет определенную величину.
Качество работы линии связи, определяется уровнем сигнала на входе
приемника Pпр и возможными отклонениями этого уровня при замираниях. На
диаграмме уровней видно, что сигнал излучается передатчиком с уровнем Pпд,
проходит через разделительный фильтр (РФ), в котором уровень упадет за счет
потерь и поступает через фидер в передающую антенну с коэффициентом усиления
G1. За счет потерь в фидере Lф1 уровень сигнала еще уменьшиться, а в передающей
антенне увеличится на величину G1.
При распространении сигнала по интервалу РРЛ (протяженностью R0, на
рабочей частоте f) уровень сигнала упадет за счет ослабления свободного
пространства, потерь в газах атмосферы и некоторых дополнительных потерь. Общее
ослабление сигнала за счет этих причин может достигнуть 130-140 дБ и больше.
Рис. 4. Диаграмма уровней на интервале РРЛ
В приемной антенне уровень сигнала увеличится на величину G2, затем
уменьшится в приемной фидерной линии, в разделительном фильтре и поступит на
вход приемника с уровнем Pпр. Это значение получается в отсутствии замираний
сигнала на пролете РРЛ.
Запас на замирания (M) является разницей между пороговым значением уровня
сигнала на входе приемника Pпр и пороговым значением Pпр пор, которое
определяется из параметров конкретной аппаратуры цифровых РРЛ для заданной
величины koш (10-3 или 10-6).
Расчет для интервала РРЛ Бийск-Красный Яр:
Уровень сигнала на входе приемника
рассчитывается по формуле:
, дБм
где
Рпд - уровень мощности передатчика, дБм; Lф1, Lф2- ослабление сигнала в
фидерных линиях, дБ.
Аппаратура
имеет моноблочную конструкцию, поэтому затухание в разделительных фильтрах (РФ)
уже учтено в значениях уровней приемопередающего блока. В этом случае Lрф =
0 дБ.
Приемопередающий
блок соединяется с антенной непосредственно с помощью прецизионного
волноводного соединителя, поэтому в этих случаях потери в фидерах можно принять
равными 0 дБ. доп - дополнительные потери, складывающиеся из потерь в антенных
обтекателях Lао и потерь от перепада высот приемной и передающей антенн Lпв.
(Lдоп = 1 - 2 дБ).
Потери
в свободном пространстве:
дБ.
г
рассчитывается по формуле:
Тогда
уровень сигнала на входе приемника равен:
Рпр=43+34+34-141.165-0-0-2.544-0-2=-34.544дБм
В
рамках курсового проекта, запас на гладкие замирания определяется при koш = 10-3
по соотношению:
М
= Pпр - Рпр пор(10-3) = -34.544 - (-86) = 51.456дБм
где
Рпр пор(10-3) - пороговый уровень сигнала на входе приемника при
коэффициенте ошибок koш = 10-3 (определяется из параметров
аппаратуры).
Расчет
запаса на замирания для интервала РРЛ Красный Яр-Советское проводится в
аналогичном порядке:
дБм;
Запас
на замирания:
М
= Pпр - Рпр пор(10-3) = -20.152 - (-86) = 65.848 дБм.
На
этом участке установим антенны диаметром 0.4 метра с коэффициентом усиления 38
дБ.
Таблица
9 Расчет показателей неготовности
Качество связи
|
ПНГ, %
|
Линии связи 4-го класса
|
≤0.1 L = 50 км
|
При расчете показателей неготовности в курсовом проекте учитывается
только влияние гидрометеоров. К гидрометеорам относятся дожди, снег, град,
туман и пр. Влияние гидрометеоров заметно уже при частотах больше 8 ГГц.
Расчет для интервала РРЛ Бийск-Красный Яр:
Погонное затухание в дождевых образованиях:
дБ/км;
-
интенсивность осадков (мм/час), и - коэффициенты, которые определяются.
Известно,
что протяженность дождевых образований различная для дождей разной
интенсивности. Чем сильнее дождь, тем меньшую поверхность он покрывает.
Эффективная протяженность дождевого образования:
км,
где
J0.01 - интенсивность дождя, который идет в данной местности в
течение 0.01% времени.
Ослабление
сигнала, к которому приводит дождь данной интенсивности:
дБ.
Процент
времени Tд, в течение которого уровень сигнала на входе приемника на пролете
линии связи станет меньше порогового значения для коэффициента ошибок 10-3
(что соответствует составляющей показателя неготовности линии связи)
определяется выражением:
,
Расчет
для интервала РРЛ Красный Яр-Советское:
км;
дБ;
.
Значения
TД на обоих
интервалах удовлетворяет нормам на ПНГ для линий связи 4-го класса.
Расчет
показателей качества по ошибкам
Показатель
качества по ошибкам:
Линия
связи среднего качества, 4-й класс СПС≤0.005%
Показатели
качества по ошибкам (ПКО) связаны с быстрыми замираниями на интервалах линии
радиосвязи. Основная причина быстрых замираний (проходящих за доли секунд) -
интерференция прямых и отраженных радиоволн, поступающих на вход приемников.
Расчет
для интервала РРЛ Бийск-Красный Яр:
Вероятность
появления гладких интерференционных замираний:
%,
где
Kкл - климатический фактор; b, c , d - коэффициенты; Q - фактор условий земной
поверхности.
Сильно-пораженные
секунды:
%.
Сильно
пораженные секунды представляют собой процент времени превышения величины koш =
10-3 за 1 секунду.
Расчет
для интервала РРЛ Красный Яр-Советское:
%;
%.
Заключение
Рис. 5.
Результирующая диаграмма высот подвеса антенн на интервалах РРЛ
В данной расчетно-графической работе была рассчитана РРЛ среднего
качества (4-й класс) «Бийск-Советское» с промежуточной станцией в Красном Яре.
Результаты расчета показали, что линия связи удовлетворяет необходимым нормам:
на ПНГ и на показатели качества по ошибкам (СПС).
В ходе выполнения работы мной были получены начальные навыки
проектирования РРЛ. Основные моменты усвоила, такие как, построение профиля
радиолинии с помощью топографической карты местности, учет всякого рода помех,
климатических условий, атмосферных явлений.
Список использованной литературы
1. Построение профиля радиолинии.
2. Параметры аппаратуры.
. ГОСТ Р 53363-2009.
радиорелейный связь атмосфера трасса
Приложение
Профиль трассы Бийск-Красный Яр (21км)
Профиль трассы Красный Яр-Советское (11.3км)