Меню

Радио релейное оборудование что это

Радиорелейные линии связи — особенности, применение

Отечественной радиорелейной промышленности более 50 лет. За время своего развития отрасль вышла на ожидаемые позиции. Сегодня радиорелейные каналы (РРЛ) отлично зарекомендовали себя в обеспечении удаленных районов с низкой инфраструктурой, охвате больших пространств и местностей со сложной структурой геологии. К числу заметных отличий от проводной технологии добавился более низкий бюджет оснащения.

Радиорелейная связь относится к беспроводным каналам связи, но их не нужно путать с известным WI — FI . Отличия следующие:

  • В РРЛ создаются резервные каналы и применяется агрегирование. Теоретически, понятие дальности связи к радиорелейным станциям не применяется, так как расстояние ретрансляции зависит от количества вышек;
  • Высокая пропускная способность;
  • Работа в полном канальном дуплексе;
  • Использование собственных (локальных) диапазонов и высокоэффективных модуляций.

Применение радиорелейных линий связи

Радиорелейные линии связи находят широкое применение в различных отраслях промышленности. В общем случае беспроводные каналы заменяют проводные сети многоканальной телефонной связи. Лидером по протяженности радиорелейных линий связи остается Киргизия. Использование РРЛ обусловлено преобладанием горного рельефа на всей территории Республики. Вторым направлением оснащения современными линиями передачи остается телевидение. Учитывая, что средний радиус распространения вещания составляет 100 километров, федеральные каналы все чаще осваивают строительство так называемых беспрограммных телецентров.

Беспроводная связь РРЛ активно используется провайдерами интернета, сотовыми операторами. Известно применение радиорелейных каналов для организации корпоративной связи. Ввиду большего чем у WI — FI бюджета и необходимости получения лицензии, РЛЛ остается недоступным для малого и среднего бизнеса, частных лиц. Срок службы оборудования достигает 30 лет с учетом того, что комплексы могут работать даже в суровых условиях климата.

Традиционные РРЛ магистрального типа постепенно переходит в сегмент городских линий, уступая место оптоволоконным линиям. Однако такие шаги требуют согласования бюджета проекта. Безусловным остается применение РРЛ в северных, малозаселенных районах, где нет необходимости в прогнозировании трафика.

В практике развертывания РРЛ сегодня используются два типа технологии. Первый – PDH – плезиохронная цифровая иерархия. При такой организации передачи сигнала обеспечивается скорость в режимах 32 каналов или мультиплексирования на скорости от 2 до 139 Мбит в секунду. Считается устаревшей технологией радиорелейной связи. На смену предыдущему поколению пришел стандарт SDH . Иерархия цифровой синхронизации обеспечивает более устойчивые каналы связи посредством транспортных модулей STM . Скорость потоков в этом диапазоне варьируется от 155 Мбит в секунду до 160 Гбит. По утверждениям разработчиков стандарта, скорость передачи данных совместимой с PDH технологии может быть и выше.

В практике применения РРЛ-сетей используется несколько вариантов развертывания. Самый популярный сценарий размещения станций – пошаговое размещение вышек на маршруте оснащения. Применение технологии hop-by-hop обеспечивает возможность оперативного внесения изменений в действующие конфигурации или модернизацию устаревшего оборудования.

Принцип построения, используемое оборудование, применение

Основными компонентами, обеспечивающими передачу сигналов на большие расстояния, являются радиорелейные линии прямой видимости. В их задачи входит обеспечение устойчивой связи при передаче до потребителя сообщений в цифровом формате, вещания телевидения и звуковых эфиров. В состав волнового спектра входят диапазоны сантиметровых и дециметровых волн.

В используемых диапазонах прямой видимости не наблюдаются помехи атмосферного и техногенного происхождений. Расстояние между ближайшими станциями, работающих в ширине спектра 30 ГГц является расчетным, зависит от высоты вышек и рельефа в местности размещения.

Для передачи информации на одной частоте или дуплексе используется комплекс аппаратуры. Это радиоствол (канал с широкой пропускной способностью), телефонный ствол и ТВ ствол, предназначенные для передачи сигналов соответствующего типа. Топология построения комплекса оборудования представлена трехуровневой системой:

  1. Конечные станции. Базируются в точке приема эфира вещания. Здесь размещаются модуляторы, приемники и демодуляторы, предназначенные для получения и обработки сигналов, поступающих с промежуточных станций.
  2. Интервальные вышки. Размещаются в пределах прямой видимости. Предназначены для приема, передачи и усиления сигналов, поступающих с соседних станций. Промежуточные вышки настраиваются на работу в отличных частотах (от общего комплекса), для устранения кратных (паразитарных) связей.
  3. Станции узловые. Размещаются в крупных населенных пунктах. Могут выполнять функции промежуточных вышек и одновременно источника распространения высокочастотных колебаний. В конечных станциях происходит преобразование несущего сигнала в первоначальный вид.

Радиорелейная связь нашла широкое применение в областях народного хозяйства. Принцип ретрансляции активно используется для организации и построения локальных сетей крупных корпораций. Надежность и достоверность передаваемых сигналов применяется для управления войсками и организации коммерческой связи.

Преимущества технологии РРЛ успешно внедряются в инфраструктуру производств, имеющих большое количество удаленных объектов. Это аэропорты, железнодорожные и морские министерства сообщений. Единственным недостатком, который остается ощутимым при возведении систем передачи данных остается необходимость обеспечения прямой видимости между ретрансляторами. Это требование ставит целый ряд условий перед службами технического оснащения, повышает бюджет проекта за счет необходимости увеличения числа промежуточных станций.

Источник



Радиорелейная связь

Question book-4.svg

Радиореле́йная свя́зь (от англ. Relay — передавать, транслировать) — один из видов радиосвязи, образованной цепочкой приёмо-передающих (ретрансляционных) радиостанций. Наземная радиорелейная связь осуществляется обычно на деци- и сантиметровых волнах (от сотен мегагерц до десятков гигагерц).

По назначению радиорелейные системы связи делятся на три категории, каждой из которых на территории России выделены свои диапазоны частот:

  • местные линии связи от 0,39 ГГц до 40,5 ГГц
  • внутризоновые линии от 1,85 ГГц до 15,35 ГГц
  • магистральные линии от 3,4 ГГц до 11,7 ГГц

Данное деление связано с влиянием среды распространения на обеспечение надёжности радиорелейной связи. До частоты 12ГГц атмосферные явления оказывают слабое влияние на качество радиосвязи, на частотах выше 15ГГц это влияние становится заметным, а выше 40ГГц определяющим, кроме того, на частотах выше 40ГГц значительное влияние на качество связи оказывает затухание в атмосфере Земли.

Атмосферные потери, в основном, складываются из потерь в атомах кислорода и в молекулах воды. Практически полная непрозрачность атмосферы для радиоволн наблюдается на частоте 118.74 ГГц (резонансное поглощение в атомах кислорода), а на частотах больше 60 ГГц погонное затухание превышает 15 дБ/км. Ослабление в водяных парах атмосферы зависит от их концентрации и весьма велико во влажном теплом климате и доминирует на частотах ниже 45 ГГц.

Также отрицательно на радиосвязь влияют гидрометеоры, к которым относятся капли дождя, снег, град, туман и пр. Влияние гидрометеоров заметно уже при частотах больше 6 ГГц, а в неблагоприятных экологических условиях (при наличии в атмосферных осадках металлизированной пыли, смога, кислот или щелочей) и на значительно более низких частотах.

Антенны соседних станций располагают в пределах прямой видимости (за исключением тропосферных станций). Для увеличения длины интервала между станциями антенны устанавливают как можно выше — на мачтах (башнях) высотой 10—100 м (радиус видимости — 40-50 км) и на высоких зданиях. Станции могут быть как стационарными, так и подвижными (на автомобилях).

Принципиальным отличием радиорелейной станции от иных радиостанций является дуплексный режим работы, то есть приём и передача происходят одновременно (на разных несущих частотах).

Протяженность наземной линии радиорелейной связи — до 10000 км, ёмкость — до нескольких тысяч каналов тональной частоты в аналоговых линиях связи, и до 622 мегабит в цифровых линиях связи. В общем случае, протяжённость и ёмкость (скорость передачи данных) находятся в обратно пропорциональной зависимости друг от друга: как правило, чем больше расстояние, тем ниже скорость, и наоборот.

В Российской Федерации для вновь вводимых магистральных радиорелейных линий связи определены скорости передачи, равные 155 Мбит/с (поток STM-1 синхронной цифровой иерархии, SDH) или 140 Мбит/с (поток Е4 плезиохронной цифровой иерархии, PDH, передаваемый в составе сигнала STM-1).

Содержание

История

В СССР начало развитию радиорелейной промышленности было положено в середине 50-х годов. Причиной для этого стала дешевизна радиорелейной связи по сравнению с кабельными линиями, особенно в условиях огромных пространств с неразвитой инфраструктурой и сложной геологической структурой местности. Первая магистральная радиорелейная система Р-600 (Р-600М, Р-600-МВ, «Рассвет-2») была создана в 1958 году. В 1970 году появился комплекс унифицированных радиорелейных систем «КУРС». Все это позволило в 60—70-е годы развить сеть связи страны, обеспечить качественную телефонию и наладить передачу программ центрального телевидения. К середине 70-х годов в стране была построена уникальная радиорелейная линия, протяжённость которой составляла около 10 тыс. км, емкостью каждого ствола равной 14400 каналов тональной частоты. Суммарная протяженность РРЛ в СССР превысила к середине 70-х годов 100 тыс. км.

Среди созданных радиорелейных линий связи можно назвать тропосферную радиорелейную линию связи «Север» (ТРРЛ «Север»).

C начала 90-х годов в России для построения сетей передачи данных начинают активно применятся цифровые радиорелейные станции плезиохронной цифровой иерархии и, позднее, синхронной цифровой иерархии в основном зарубежного производства.

Наиболее протяженные местные и внутризоновые сети передачи данных, основанные на РРЛ в настоящее время имеют операторы сотовой связи, такие как Билайн, МегаФон и МТС. Наиболее протяженные магистральные сети передачи данных, основанные на РРЛ принадлежат Ростелекому.

Заготовка раздела

Принципы построения аппаратуры РРЛ

Аппаратура РРЛ строится обычно по модульному принципу. Функционально выделяют модуль стандартных интерфейсов, обычно включающих в себя один или несколько интерфейсов PDH (E1, E3), SDH (STM-1), Fast Ethernet или Gigabit Ethernet или сочетание перечисленных интерфейсов, а также интерфейсы управления и мониторинга РРЛ (RS-232 и др.) и интерфейсы синхронизации. Задача модуля стандартных интерфейсов заключается в коммутации интерфейсов между собой и другими модулями РРЛ. Конструктивно модуль стандартных интерфейсов может представлять собой один блок или состоять из нескольких блоков, устанавливаемых в единое шасси. В технической литературе модуль стандартных интерфейсов обычно называют блоком внутреннего монтажа (т.к. обычно подобный блок устанавливается в линейно-аппаратном зале или в телекоммуникационном вагончике). Потоки данных от нескольких стандартных интерфейсов объединяются в блоке внутреннего монтажа в единый кадр. Далее к полученному кадру добавляется служебные каналы, необходимые для управления и мониторинга РРЛ. Суммарно все потоки данных образуют радиокадр. Радиокадр от блока внутреннего монтажа как правило на промежуточной частоте передается к другому функциональному блоку РРЛ — радиомодулю. Радиомодуль выполняет помехоустойчивое кодирование радиокадра, модулирует радиокадр согласно используемому виду модуляции, а также преобразует суммарный поток данных с промежуточной частоты на рабочую частоту РРЛ. Кроме того часто радиомодуль выполняет функцию автоматической регулировки усиления мощности передатчика РРЛ. Конструктивно радиомодуль представляет собой один герметичный блок, имеющий один интерфейс, соединяющий радимодуль с блоком внутреннего монтажа. В технической литературе радиомодуль обычно называют блоком наружного монтажа, т.к. в большинстве случаев радиомодуль устанавливается на радиорелейной башне или мачте в непосредственной близости от антенны РРЛ. Расположение радиомодуля в непосредственной близости от антенны РРЛ обычно обусловлено стремлением уменьшить затухание высокочастотного сигнала в различных переходных волноводах (для частот больше 6 — 7 ГГц) или коаксиальных кабелях (для частот меньших 6 ГГц).

Читайте также:  Степень защиты оборудования мойки

В устаревших на данный момент аналоговых РРЛ, а также магистральных цифровых РРЛ как блоки со стандартными интерфейсами, так и радиомодули обычно устанавливаются в линейно-аппаратном зале. Это связано с реализацией сложных схем резервирования N + 1, когда нет возможности расположить делитель мощности с одной антенны на несколько радиомодулей в непосредственной близости от антенны из-за громоздкости делителя мощности. В этом случае радиомодули и антенну соединяет волновод, проложенный от линейно-аппаратного зала до места крепления антенны на радиорелейной башне.

Так же распространен вид цифровых РРЛ, в котором конструктивно совмещается модуль стандартных интерфейсов и радиомодуль в виде одного герметичного блока, имеющего несколько стандартных интерфейсов, разъем питания и волноводный разъем для непосредственного крепления к антенне.

Заготовка раздела

Конфигурации и методы резервирования

На наиболее важных направлениях с целью уменьшения неготовности интервалов РРЛ применяют различные методы резервирования оборудования РРЛ. Обычно конфигурации с резервированием оборудования РРЛ обозначают в виде суммы «N+M», где N обозначает общее количество стволов РРЛ, а M — количество зарезервированных стволов РРЛ. После суммы добавляют аббревиатуру HSB, SD ил FD, обозначающую метод резервирования стволов РРЛ.

Уменьшение коэффициента неготовности достигается с помощью дублирования функциональных блоков РРЛ или использованием отдельного резервного ствола РРЛ.

Конфигурация 1+0

Конфигурация оборудования РРЛ с одним стволом без резервирования.

Конфигурация N+0

Конфигурация оборудования РРЛ с N стволами без резервирования. Конфигурация N+0 представляет собой несколько частотных стволов РРЛ или стволов с разной поляризацией, работающих через одну антенну. В случае использования нескольких частоных стволов разделение стволов осуществляется с помощью делителя мощности и частотых полосовых фильтров. В случае использования стволов РРЛ с разной поляризацией разделение стволов осуществляется применением специальных антенн, поддерживающими прием и передачу сигналов с разными поляризациями (например, кроссполяризационных антенн, имеющих одинаковый коэффициент усиления для сигнала с горизонтальной и вертикальной поляризацией).

Конфигурация N+0 не обеспечивает резервирования РРЛ, каждый ствол представляет собой отдельный физический канал передачи данных. Данная конфигурация обычно используется для увеличения пропускной способности РРЛ. В оборудовании РРЛ отельные физические каналы передачи данных могут быть объединены в один логический канал.

Конфигурация N+1 HSB (Hot StandBy)

Конфигурация оборудования РРЛ с N стволами и одним резервным стволом, находящимся в «горячем» резерве. Фактически резервирование достигиется путем дублирования всех или части функциональных блоков РРЛ. В случае выхода одного из блоков РРЛ из строя, блоки, находящиеся в «горячем» резерве замещаю неработоспособные блоки.

Конфигурация N+M HSB (Hot StandBy)

Конфигурация оборудования РРЛ с N стволами и M резервным стволом, находящимися в «горячем» резерве.

Конфигурация N+1 SD (Space Diversity)

Конфигурация N+M SD (Space Diversity)

Конфигурация N+1 FD (Frequency Diversity)

Конфигурация N+M FD (Frequency Diversity)

Кольцевая топологоя построения РРЛ

Построенные интервалов РРЛ по кольцевой топологии является одним из самых надежных способов резервирования, даже если все интервалы РРЛ в кольце работают в конфигурации 1+0. Тем не менне существуют несколько правил пострения кольцевой топологии интервалов РРЛ: количество пролетов в кольце должно быть не менее четырех, а также угол между соседними интервалами РРЛ должен быть больше 90° (с целью уменьшения влияния гидрометеоров на соседние интервалы РРЛ).

Как правило в реальных сетях, состоящей из интеравлов РРЛ, комбинируют различные методы резервирования с целью увеличения надежности сети.

Заготовка раздела

Технологии, используемые в РРЛ

Цифровые РРЛ используются не только для организации PDH и SDH линий связи, а также для организации Ethernet линий со скоростью передачи до 2,5 Гбит/с связи без использования таких технилогий, как EoPDH, PoSDH. Передача Ethernet кадров без необходимости инкапсуляции их TDM кадры (потоки E1 или E3, фреймы SDH и т.п) возможна благодаря использованию пакетного радиокадра вместо TDM радиокадра в радиоканале. Согласно технологиям, используемым для организации радиокадров различают следующие виды цифровых РРЛ:

  • пакетные РРЛ
  • гибридные РРЛ
  • TDM РРЛ

К пакетным относят цифровые РРЛ с пакетным радиокадром. Для передачи TDM потоков используются псевдопроводные технологии передачи данных. За счет использования пакетного радиокадра возможно применение механизмов QoS над потоками данных, передаваемых через пакетные РРЛ. Так же, в пакетных РРЛ наиболее часто используется адаптивная модуляци, обычно сочетаемая с QoS.

Заготовка раздела

Энергетические и качественные показатели

Основным документов для расчёта энергетических и качественных показателей РРЛ прямой видимости на территории России является ГОСТ-Р 53363-2009 «Цифровые радиорелейные линии. Показатели качества. Методы расчета».

ГОСТ-Р 53363-2009 основан на рекомендациях Сектора радиосвязи Международного союза электросвязи.

Заготовка раздела

Перспективы развития

Перспективными направлениями развития РРЛ являются использование пакетной передачи в радиокадре, использование более сложных схем модуляции (QAM-256, QAM-512), а также использование более высоких несущих частот в диапазонах 70 — 80 ГГц.

Использование диапазона 70 — 80 ГГц позволяет оборудованию РРЛ использовать доступную для передачи полосу частот 100 МГц, что в свою очередь позволяет достичь пропускной способности 1 Гбит/c. Недостатком использования данного диаппазона является сильные затухания на гидрометеорах, ограничивающие дальность связи в зависимости от климатических факторов 2,5 — 5 км при коэффициенте неготовности 0,001%.

См. также

Wiki letter w.svg

  • Переработать оформление в соответствии с правилами написания статей.
  • Проставив сноски, внести более точные указания на источники.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое «Радиорелейная связь» в других словарях:

РАДИОРЕЛЕЙНАЯ СВЯЗЬ — Радиосвязь по линии (радиорелейная линия, РРЛ), образованной цепочкой приемо передающих (ретрансляционных) радиостанций. Наземная радиорелейная связь осуществляется обычно на деци и сантиметровых волнах (от сотен мегагерц до десятков гигагерц)… … Словарь бизнес-терминов

РАДИОРЕЛЕЙНАЯ СВЯЗЬ — радиосвязь по линии, образованной цепочкой приемо передающих (ретрансляционных) радиостанций. Осуществляется обычно на деци и сантиметровых волнах. антенны станций линии радиорелейной связи устанавливают на мачтах (башнях) высотой 70 100 м;… … Большой Энциклопедический словарь

радиорелейная связь — Наземная радиосвязь, основанная на ретрансляции радиосигналов на дециметровых и более коротких радиоволнах. [ГОСТ 24375 80] Тематики радиосвязь … Справочник технического переводчика

радиорелейная связь — 187 радиорелейная связь: Наземная радиосвязь, основанная на ретрансляции радиосигналов на дециметровых и более коротких радиоволнах. [ГОСТ 24375 80, статья 9] Источник: ГОСТ Р 53801 2010: Связь федеральная. Термины и определения … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

радиорелейная связь — радиосвязь по линии, образованной цепочкой приёмопередающих (ретрансляционных) радиостанций. Осуществляется обычно на деци и сантиметровых волнах. Антенны станций линии радиорелейной связи устанавливают на мачтах (башнях) высотой 70 100 м;… … Энциклопедический словарь

Радиорелейная связь — (от Радио. и франц. relais промежуточная станция) Радиосвязь, осуществляемая при помощи цепочки приёмо передающих радиостанций (См. Приёмо передающая радиостанция), как правило, отстоящих друг от друга на расстоянии прямой видимости их… … Большая советская энциклопедия

Радиорелейная связь — связь, осуществляемая между пунктами управления войск радиорелейными станциями ультракоротковолнового диапазона (чаще всего на дециметровых и сантиметровых волнах) путем ретрансляции сигналов рядом промежуточных приемо передаточных… … Краткий словарь оперативно-тактических и общевоенных терминов

Радиорелейная связь — радиосвязь, основанная на ретрансляции радиосигналов в ультр.1 коротковолновом (УКВ) диапазоне с помощью нескольких приёмопередающих станций, отстоящих друг от друга на расстоянии прямой видимости антенн (40 60 км). Р. с. обеспечивает… … Словарь военных терминов

Радиорелейная связь — наземная радиосвязь, основанная на ретрансляции радиосигналов в ультракоротковолновом диапазоне с помощью нескольких приемо передающих станций … Пограничный словарь

Радиорелейная связь — 1. Наземная радиосвязь, основанная на ретрансляции радиосигналов на дециметровых и более коротких радиоволнах Употребляется в документе: ГОСТ 24375 80 … Телекоммуникационный словарь

Источник

Радиорелейная связь

Определение радиорелейной связи противопоставляют прямой радиосвязи. Сообщение абонента многократно передаётся промежуточными звеньями цепи, образующими радиорелейную линию (РРЛ). Название заложено англичанами: relay — смена. Физические особенности распространения заставили инженеров применять ультракороткие волны (УКВ): дециметровые, сантиметровые, реже, метровые. Потому что длинные самостоятельно способны обогнуть Земной шар. Причина применения радиорелейных линий объясняется необходимостью заложить большой объем информации, невозможный на низких частотах. Ограничения объясняет теорема Котельникова.

Примечание. Тропосферную связь считают подвидом радиорелейной.

Достоинства метода

  1. Первое преимущество названо – возможность заложить больший объем информации. Число каналов пропорционально ширине пропускания приёмопередающей аппаратуры. Величину повышает рост частоты. Упомянутый факт обусловлен формулами, описывающими колебательный контур, иные избирательные участки электрической цепи.
  2. Линейность распространения УКВ обусловливает высокие направленные свойства. Направленность растёт с увеличением площади антенны относительно длины волны. Короткие проще охватить тарелкой. Например, дальняя связь осуществляется длинами, достигающими километров. Сантиметровые, дециметровые волны легко охватываются сравнительно малыми параболоидами, значительно снижая требуемую мощность (за исключением случая тропосферной передачи информации), уровень помех. Шумы фактически ограничены внутренней неидеальностью входных каскадов приёмника.
  3. Устойчивость объясняется фактом прямой видимости тандема передатчик-приёмник. Мало влияния оказывают погода, время дня/года.
Читайте также:  Польша производители оборудования для

Связь радиорелейного типа

Указанные преимущества уже в начале второй половины XX века позволяли экономистам сопоставлять экономическую эффективность цепочки с кабелем. Допускалась возможность передачи аналоговых телевизионных каналов. Оборудование вышек значительно сложнее регенераторов. Однако кабелю восполнять сигнал приходится каждые 6 км. Вышки обычно разделены дистанциями 50-150 км, расстояние (км) ограничено величиной, равной квадратному корню из высоты вышки (м), умноженному на 7,2. Наконец, вечная мерзлота сильно усложняет прокладку кабельных линий, лепту вносят болота, скалы, реки.

Эксперты отмечают простоту развёртывания системы, экономию цветных металлов:

  • Медь.
  • Свинец.
  • Алюминий.

Отмечается малая эффективность автономных вышек. Неизбежно требуется обслуживающий персонал. Необходимо людей расквартировать, назначить несение вахты.

Принцип действия

Линия обычно реализует дуплексный (двунаправленный) режим передачи информации. Чаще применяли частотное деление каналов. Первыми европейскими соглашениями установили участки спектра:

  • Дециметровые волны:
  1. 460-470 МГц.
  2. 1300-1600 МГц.
  3. 1700-2300 МГц.

Дуплексная радиорелейная линия

  • Сантиметровые:
  1. 3500-4200 МГц.
  2. 4400-5000 МГц.
  3. 5925-8500 МГц.
  4. 9800-10.000 МГц.

Метровые волны способны огибать препятствия, допускается использование ввиду отсутствия непосредственной видимости. Частоты выше 10 ГГц невыгодны, поскольку превосходно поглощаются осадками. Послевоенные конструкции компании Белла (11 ГГц) оказались неконкурентоспособными. Участок спектра чаще выбирают сообразно получению необходимого числа каналов.

История

Цифровой набор предложили раньше импульсного. Однако реализация идеи запоздала на 60 лет. Судьбу антибиотиков повторяет радиорелейная связь.

Изобретение идеи

Историки единогласно отдают приоритет открытия Иоганну Маттаушу, написавшему (1898) в журнале Заметки электротехника (том 16, 35-36) соответствующую публикацию. Критики отмечают несостоятельность теоретической части, предлагавшей создать телеграфные ретрансляторы. Однако год спустя Эмилем Гуарини-Форестио построен первый работоспособный экземпляр. Уроженец итальянской общины Фазано (Апулия), будучи студентом, 27 мая 1899 года запатентовал в бельгийском подразделении радио-репитер. Дату считают официальным днём рождения радиорелейной связи.

Экземпляр комплекса Форестио

Устройство представлено комбинацией приёмопередающей аппаратуры. Конструкция производила демодуляцию принятого сигнала, последующее формирование, излучение ненаправленной антенной, формируя широковещательный канал. Фильтр защищал приёмный тракт от мощного излучения передатчика.

Ощущая недостатки представленной конструкции, Гуарини-Форезио (декабрь 1899) патентует (Швейцария, №21413) конструкцию направленной спиральной антенны (круговая поляризация), снабжённой металлическим рефлектором. Устройство исключало взаимный перехват вышками чужих сообщений. Дальнейшее усовершенствование произведено тесным сотрудничеством с Фернандо Понтселе. Вместе изобретатели провели попытку установить связь меж Брюсселем и Антверпеном, используя Малины промежуточным пунктом, местом базирования ретранслятора.

Конструкцию снабдили цилиндрическими антеннами диаметром 50 см, снабдив аппаратурой высотное здание. Отталкиваясь от результатов, полученных жарким июнем 1901 года, началась подготовка линии Париж – Брюссель дальностью 275 км. Шаг установки ретрансляторов составил 27 км. Декабрь принёс задумке успех, обеспечив время задержки сообщения 3..5 секунд.

Завидя радужные перспективы, Гуарини витал в облаках, предвкушая коммерческий успех (эквивалентный прибылям компании Белла) радиорелейной связи, устраняющей проблемы дальности. Реальность внесла коррективы. Потребовался широкий ассортимент решений:

  1. Питание приёмопередающей аппаратуры.
  2. Конструирование более удобоваримых антенн.
  3. Снижение стоимости оборудования.

Электронная высокочастотная лампа

Лишь 30 лет спустя изобретение подходящих электронных высокочастотных ламп позволило идее выплыть на поверхность. Изобретатель удостоился ордена Короны Италии.

Ламповые конструкции покоряют Ла-Манш

В 1931 году англо-французский консорциум (Компания международного телефона и телеграфа, Англия; Лаборатория телефонного оборудования, Франция), возглавляемый Андрэ Клавиром, покорил Ла-Манш (Дувр-Кале). Событие осветил журнал Radio News (август, 1931 г, стр. 107). Напомним суть проблемы: прокладка подводного кабеля обходится дорого, разрыв линии означает необходимость тратить значительные средства на ремонт. Инженеры двух стран решили преодолеть водное пространство (40 км) семидюймовыми (18 см) волнами. Экспериментаторы передали:

  1. Телефонный разговор.
  2. Кодированный сигнал.
  3. Изображения.

Система параболических антенн диаметром 10 футов (19-20 длин волн) давала два параллельных луча, конфигурация автоматически блокировала явление интерференции. Мощность потребления передатчика составила 25 Вт, КПД – 50%. Положительные результаты заставили предполагать возможность генерации более высоких частот, включая оптические. Сегодня очевидна нецелесообразность подобных замашек. Технические характеристики используемых вакуумных ламп замалчивались организаторами, упоминался лишь общий принцип действия, изобретённый Хайнрихом Баркхаузеном (Университет Дрездена), усовершенствованный французским экспериментатором Пирье. Затейники выражали благодарность учёным-предшественникам:

Учёные-первопроходцы

  1. Глагольева-Аркадьева А.А. изобрела (1922) микроволновый генератор (5 см..82 мкм) из взвешенных в масляном сосуде алюминиевых опилок.
  2. Профессор Эрнест Николс, доктор Тир проводили аналогичные исследования в США, добившись генерации волн, сравнимых с инфракрасным диапазоном.
  3. Разработчикам помогли бесчисленные эксперименты Густава Ферье, занимавшегося миниатюризацией вакуумных приборов в попытке снизить длину волны.

Ключом стала идея Баркхаузена получать колебания прямо внутри лампы (принцип действия современных магнетронов). Наблюдатели сразу отметили возможность закладки множества каналов. Дециметровое вещание тогда полностью отсутствовало. Диапазон на четыре порядка шире волн, широко используемых тогда телевидением. Резкий рост числа каналов вещания становился настоящей проблемой. Открываемые дециметровым спектром возможности явно превышали потребности.

Уже тогда заметка предполагала использование атомных переходов для генерации волн высокой частоты. Обсуждалось рентгеновское излучение. Журналисты окончили всеобщим призывом инженеров осваивать открывающиеся перспективы.

Дубль два

Несколькими годами позже опыты возобновились. Линия длиной 56 км соединила берега пролива:

  1. Община святого Инглевера (Франция).
  2. Замок Лимпн (Кент, Великобритания).

Линии радиорелейной связи

Создатели линии рассчитывали серьёзно устроиться, поставив две стальные вышки, украшенные параболическими антеннами диаметром 9,75 фута. Генератор спрятался позади рефлектора, тонкое жало волновода пробивало тарелку, облучатель сформирован шаровидным зеркалом. Оператору построили наземный пункт управления, оборудовав необходимыми панелями, включая регулятор напряжения. Функциональный набор предполагал использование азбуки Морзе, факса, телерадиовещания.

Супергетеродинный приёмник с кварцевой стабилизацией понижал входной сигнал до 300 кГц, декодируя амплитудную модуляцию. Согласно заявлениям организаторов, оснастка призвана заменить морские телефонные, телеграфные кабели. Американская компания Белла построила аналогичную систему, форсировав залив Кейп-Код.

Технологии радаров Второй мировой

Начавшаяся Вторая мировая война подстегнула развитие микроволновых генераторов. Помогли начинаниям американские (Стэнфорд) изобретатели клистрона (1937) Рассел и Зигмунд Варианы. Новые лампы помогли создать усилители, генераторы СВЧ диапазона. Ранее повально применяли трубки Баркхаузена-Курца, магнетроны с расщепленным анодом, выдающие слишком малую мощность. Демонстрация прототипа успешно прошла 30 августа 1937 года. Западные разработчики немедля занялись построением станций воздушного обзора.

Братья создали организацию, занимающуюся коммерциализацией изобретения. Линейный ускоритель протонов помогал медикам лечить некоторые заболевания (рак). Принцип действия использует концепцию модуляции скорости (1935) Оскара Хайля и его жены. Хотя эксперты предполагают полную неосведомлённость Варианов относительно существования сего научного труда.

Радары Второй мировой войны

Работы американского физика Хансена (1939) по ускорению частиц могли быть использованы с целью замедления электронов, передающих энергию выходному тракту радиочастоты. Резонатор Хансена иногда называют румбатроном. Клистроны использовались преимущественно фашистами, станции союзников начинялись магнетронами. Армия США построила мобильные системы связи на базе грузовых машин, переплывшие океан помогать союзникам. Армейцам понравилась идея быстро налаживать связь на дальние дистанции. После войны компания AT&T применяла 4-ваттные клистроны, создавая радиорелейную сеть, покрывающую Северную Америку. Собственную инфраструктуру, благодаря 2К25, построил Вестерн Юнион.

Главным двигателем бурного прогресса считают идею резкого расширения объёма каналов, покупаемого низкой стоимость возведения вышек. Релейные сети (РРЛС) окутали три линии обороны Северной Америки времён Холодной войны. Прототип TDX разработали (1946) Лаборатории Белла. Система быстро совершенствовалась, обновляя вакуумные лампы:

  • 416В.
  • 416С.

Послевоенные попытки организовать связь наталкивались на необходимость выбора элементной базы. Эксперты всерьёз обсуждали конструкции ламп, клистронов, жаловались на влияние дождя. Типичные проблемы незащищённой аналоговой связи. Первые линии (включая оборонные сети ПВО США) питались дизельным топливом. Башня непременно вмещала нижний этаж-хранилище горюче-смазочных материалов, чаще ядовитых.

Аналоговая и цифровая связь

Угасание технологии

Переход на сантиметровый диапазон требует упразднить металлокерамические, маячковые триоды. Взамен вводят клистроны, лампы бегущей волны. Антенные устройства, наоборот, выходят миниатюрнее. Сантиметровый диапазон сильно увеличивает потери родных спектру ДМВ коаксиальных соединений. Взамен решили ставить волноводы. Третье поколение TDX перешло на твердотельную электронику. Мобильные варианты передавали 24 канала с частотным делением. Каждый вмещал 18 телетайпных линий. Аналогичные системы разрабатывались повсеместно. Лишь в 1980-е пользу технологии подвергли сомнению, ввиду внедрения спутниковой связи. Оптический кабель перекрыл возможности радиолиний.

Это интересно! Группа спутников Риолит занималась перехватом советской радиорелейной связи.

Современное состояние

Ныне идея повсеместно применяется мобильными сетями наземного базирования. Учёные чаще рассматривают возможность переноса энергии. Источником идеи следует считать Николу Теслу, задумавшего ещё в начале XX века покрыть территорию США сетью передатчиков. Изобретатель демонстрировал полную безопасность высокочастотных разрядов. Сегодня эксперты подразумевают перенос действа в открытый космос.

Передача энергии

Открытие электромагнетизма заставило учёных ломать голову, осмысливая способы передачи энергии. Первым реализованным методом назовём тороидальный трансформатор Майка Фарадея (1831). Рассмотрев уравнения Максвела, Джон Генри Пойнтинг создал теорему (1884), описывающую процесс переноса мощности электромагнитной волной. Четыре года спустя Хайнрих Рудольф Герц подтвердил теорию практикой, наблюдая искровой разряд приёмного вибратора. Проблемой занимались Вильям Генри Вэрд (1871), Махлон Лумис (1872), оба желали использовать потенциал атмосферы Земли.

Потенциал атмосферы Земли

«Секретные» книги полны проектами Теслы победить фашистскую авиацию беспроводными излучателями. Факты упоминают посмертное тотальное изъятие бумаг изобретателя американскими спецслужбами. Катушки Теслы шутя позволяли получить высокочастотные разряды молнии. Башня Ворденклиф (1899) серьёзно пугала округу, производителей меди наводнила ужасом мысль беспроводной передачи. Тесла дистанционно поджигал трубки Гисслера (1891), лампочки накала.

Сербский изобретатель распространил методику генерации колебаний резонансными контурами LC. Методика гениального Теслы предусматривала запуск воздушных шаров на высоты 9,1 км. Пониженное давление облегчало передачу мегавольтных напряжений. Второй идеей изобретатель задумал заставить электрический потенциал Земного шара вибрировать, снабжая станции планеты энергией. Задуманная Мировая Беспроводная система могла также передавать информацию. Неудивителен испуг инвесторов, набивавших карман производством меди.

Метод питания поездов напряжением частотой 3 кГц запатентован Морисом Хатином и Морисом Лебланком (1892). В 1964 году Вильям Браун создал модель игрушечного вертолёта, питаемого энергией электромагнитной волны. Технологии RFID (например, ключ домофона) изобретены в середине 70-х:

  1. Марио Кардулло (1973).
  2. Коэлле (1975).
Читайте также:  Основные виды медицинского оборудования

Позже появились карты доступа. Сегодня технологию заездили мобильные гаджеты, подзаряжающиеся беспроводным путём. Аналогичная технология используется индукционными варочными панелями, плавильными печами. Инженеры активно реализуют идеи компьютерных игр начала второго тысячелетия, планируя создать орбитальные солнечные электростанции, обороняемые боевыми дронами, питаемыми энергией электромагнитных волн. Большинству известен лазерный скальпель, использующий принцип передачи мощности коже пациента.

Это интересно! Концепцию беспроводных дронов (1959) выдвинула фирма Радеон, выполняя проект Министерства обороны. Канадский Исследовательский центр связи (1987) создал первый прототип, месяцами исполнявший возложенные функции.

Консорциум беспроводной передачи энергии

17 декабря 2008 года сформирована организация, призванная рекламировать стандарт беспроводной зарядки устройств Qi. Свыше 250 мировых компаний поддержали идею. Позже проект одобрили Нокиа, Хуавей, Вистеон. Заранее стали известны планы оснастить технологией мобильные устройства. В октябре 2016 обнародовали намерение создать зарядные точки доступа.

24 компании составили «стальной стержень» группы лоббистов. 2017 год пополнил список маркетинговыми менеджерами Apple. Касательно безопасности методики мнения учёных разделились. Эксперты сошлись в одном: вскорости методика индуктивной подзарядки станет общепринятой.

Связь с релейными системами

Подобно тому, как первые экспериментаторы преодолели Ла-Манш, ранние орбитальные солнечные электростанции станут питать спутники, продляя кардинально срок службы оборудования. Затем передача энергии станет глобальной, охватив все человеческие устройства. Технологию проще всего именовать релейной. Энергия станет приниматься, усиливаться, передаваться далее.

Это интересно! Питер Гласер первым (1968) предложил фармить энергию Солнца орбитальными заводами, передавая луч наземным станциям.

Лазерный луч эффективно переносит энергию. Мощность 475 Вт настигла мишень, преодолев многие мили свободного пространства. Система показала КПД 54%. Лаборатории НАСА передали 30 кВт, применив частоту 2,38 ГГц (спектр микроволновой печи) тарелкой диаметром 26 метров. Итоговый КПД достиг 80%. Япония (1983) затеяла исследования передачи энергии слоем ионосферы, полной свободных носителей заряда.

Прототип создан командой Марина Соляшича (Массачусетский технологический университет). Резонансный передатчик отправил 60 Вт энергии на частоте 10 МГц, преодолев дистанцию 2 метра, достигнув КПД 40%. Год спустя группа Грега Лея и Майка Кеннана (Невада), используя частоту 60 кГц, покорила дальность 12 метров. Полагаем, новейшие разработки быстро засекретят.

Обнародованную историю завершает создание НАСА летательного аппарата (2003), питаемого излучением лазера. Анонсированный 12 марта 2015 года проект JAXA призван реализовать идеи Николы Тесла.

Источник

Радиорелейные станции и системы связи

Радиорелейные системы связи являются одними из наиболее распространенных видов передачи информации посредством электромагнитных колебаний. На основе этой технологии работает эфирное радио и телевизионное вещание, средства специальной связи, а также сотовая и спутниковая телефония.

Без радиосвязи невозможно представить современную жизнь, ведь беспроводной способ трансляции информации используется практически во всех сферах науки, промышленности и быта.

Принцип работы и необходимое оборудование для радиорелейных станций и систем связи

Средства радиорелейной связи – это целый комплекс оборудования и технических строений, которые обеспечивают двухстороннюю передачу сигнала, используя в качестве основы радиоволну определенного диапазона. Чтобы объяснить механику процесса, мы не будем углубляться в постулаты волновой теории, понятий электромагнитного поля и частотных колебаний.

Если объяснять простым языком, то сам процесс передачи информации выглядит следующим образом:

  • специальное устройство создает электромагнитные колебания с постоянной частотой в определенном диапазоне. Этот сигнал принято называть «несущим», ведь он служит основой для будущего пакета данных;
  • дальше происходит процесс модуляции. На несущую частоту накладывается вторичный сигнал – закодированная информация, которая раньше была в формате аудио, видео или текста;
  • совмещенный модулированный сигнал отправляется в атмосферу. Узконаправленные антенны для радиорелейной связи служат своеобразным проводником сигналов;
  • дальше возможно два варианта – на небольших расстояниях сигнал попадает на приемник или при достаточной удаленности потребителя от источника используется система ретрансляторов (специальные устройства, которые могут принимать сигнал, дополнительно его обрабатывать и перенаправлять);
  • сигнал поступает в приемник, где он отделяется от несущей частоты и преобразуется в изначальное состояние.

Это упрощенная модель трансляции радиосигнала, которая показывает принцип работы всей системы. Современные радиорелейные станции связи могут транслировать сигнал на большие расстояния, а при поддержке орбитальных ретрансляторов (спутников) зона покрытия распространяется практически на всю поверхность нашей планеты. Это позволяет обмениваться информацией и транслировать сигналы не только в развитых и обжитых городах, но и на водной поверхности морей и океанов, да и в любом месте суши, невзирая на наличие подходящей инфраструктуры.

Для полноценного функционирования всей системы необходимо специальное оборудование:

  • передающие комплексы. Это наземные станции, которые оборудованы приемниками и передатчиками, антеннами, а также специальной аппаратурой, которая предназначена для модуляции сигнала, его кодирования и других преобразований;
  • ретрансляторная сеть. Чаще всего используются стационарные сооружения, которые выстраивают на определенном расстоянии друг от друга, в зоне непосредственной видимости. Для получения максимального эффекта, ретрансляторы сооружают на природных или искусственных возвышенностях;
  • дополнительно могут быть задействованы мобильные приемо-передающие центры, которые представляют собой автономный комплекс на базе определенного вида транспорта, и используются в труднодоступной местности или там, где нет соответствующей коммуникационной инфраструктуры;
  • приемные терминалы пользователей. Это могут быть мобильные телефоны, радио и телевизионные приемники, а также любое другое профильное оборудование, которое настроено на определенный радиорелейный канал связи.

Принципиальные различия аналогового и цифрового сигнала

Еще четверть века назад подавляющее количество сигналов, которые транслировались через системы связи, были аналоговыми. Главная проблема такого сигнала – слабая помехоустойчивость и обязательные искажения после декодирования. Это и всевозможные посторонние шумы в радиоприемнике, а также недостаточно четкая картинка в телевизоре.

С развитием технологий, цифровая радиорелейная связь стала постепенно вытеснять традиционный аналоговый сигнал благодаря своим ключевым преимуществам:

  • высокая устойчивость к помехам и другим искажениям;
  • максимальная защита от прослушивания и перехвата. Все дело в специальных кодировках, которые используются при шифровании. Аналоговый сигнал можно спокойно перехватить и слушать трансляцию, если у вас есть подходящий приемник, который вы настроили на нужную частоту;
  • оборудование для приема и трансляции цифрового сигнала существенно меньше по габаритам и массе, чем аналогичная аппаратура для работы с аналоговым сигналом. Для примера вспомните старый радиоприемник и сравните его с одним микромодулем для приема эфирных радиостанций, который вмонтирован в любой мобильный телефон;
  • благодаря возможности сжатия, цифровой сигнал не так сильно нагружает линию передачи, чем аналоговый при одной и той же ширине канала;
  • качество передач существенно выше. Наиболее распространенный пример – сравнение аналогового и цифрового телевизионного вещания. Во втором случае изображение будет существенно четче и более детализировано, особенно, если речь идет об устройствах, которые поддерживают высокое разрешение HD формата.

Учитывая указанные преимущества, цифровые радиорелейные линии связи являются перспективной разработкой, которая постепенно вытеснит аналоговый сигнал из эфира.

Особенности реализации радиорелейной связи

Радиорелейные каналы уже давно привлекают специалистов и разработчиков за счет своих характеристик и параметров.

Радиорелейная связь имеет большие перспективы для замены обычных систем, которые прочно вошли в повседневную жизнь и стали традиционными.

Но при этом не стоит исключать из внимания особенности реализации радиорелейной связи. Такая процедура достаточно длительная и трудоемкая. Именно поэтому ее реализация за один подход невозможна.

Подобный тип связи представляет собой один из видов передачи данных. Он основан на постоянно повторяющей ретрансляции сигналов. Как правило, такой вид применяется между неподвижными элементами.

Ранее подобная связь осуществлялась с условием применения целой цепочки специальных пунктов. Они могли быть двух типов: активными и пассивными.

Такой вид связи имеет разительное отличие от наземного. Оно заключается в эксплуатации антенн узконаправленного типа.

Также предполагается использование волн различного диапазона:

  • дециметрового;
  • сантиметрового;
  • миллиметрового.

Стоит отметить, что радиорелейная связь бывает двух видов. Первый – прямой видимости, а второй – тропосферная. Они также отличаются между собой принципом функционирования.

Если в первом случае антенны соседних станций располагаются в зонах прямой видимости, то во втором применяется эффект отражения электромагнитных волн дециметрового и сантиметрового диапазона от турбулентных неоднородных пластов, находящихся в нижних слоях атмосферы. Именно отсюда и пошло непосредственно название каждого из видов.

Развитие и реализация сегмента радиорелейной связи

Радиорелейная связь предполагает использование специальных ретрансляторов. Они нужны для обеспечения качественного преобразования сигнала.

Их отличие от станций такого же типа в том, что первые не добавляют никакой лишней информации. Они могут быть как активного, так и пассивного вида.

Первые способствуют увеличению дальности связи. Вторые, напротив, не могут сделать полезный сигнал более мощным или же перенести его на другой частотный уровень. Они представляют собой простой отражатель, который не имеет специальной приемопередающей аппаратуры.

На современном рынке с каждым днем появляются новые устройства, заслуживающие внимания.

Так, внедрение инноваций способствует улучшению качества всех коммуникаций и непосредственного самого сигнала при передаче информации на дальние расстояния.

Среди новинок следует отметить смарт-ретрансляторы. Их появление обусловлено стремительным развитием технологии МIМО. Ее использование предполагает необходимость знания всех характеристик и параметров радиорелейных каналов. Эти приборы функционируют по принципу «интеллектуальной» обработки сигналов.

Примеры радиорелейных станций и систем связи на выставке

Особенности реализации радиорелейной связи обязательно следует учитывать. Хоть такой подход и является более сложным, но он позволяет максимально учесть все помехи, которые вносятся в полезные сигналы по всей площади их распространения.

Для представителей отрасли имеется уникальная возможность посетить тематические мероприятия в интернациональном комплексе ЦВК «Экспоцентр», в частности выставка «Связь».

На выставке обязательно будут примеры радиорелейных станций и систем связи.

Тематические проекты, такие как выставка «Связь», содействуют развитию бизнеса и эффективному внедрению инновационных технологий.

Источник