Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Исторически радиорелейная связь между станциями осуществлялась с использованием цепочки ретрансляционных станций, которые могли быть как активными, так и пассивными.

Отличительной особенностью радиорелейной связи от всех других видов наземной радиосвязи является использование узконаправленных антенн, а также дециметровых, сантиметровых или миллиметровых радиоволн.

Радиорелейная связь находит применение в организации каналов связи между различными элементами сотовой сети, особенно в местах со слабо развитой инфраструктурой.

Современные радиорелейные линии связи способны обеспечить передачу больших объёмов информации от базовых станций 2G, 3G и 4G к основным элементам опорной сети сотовой связи.

Достоинства радиорелейной связи:

• возможность организации многоканальной связи и передачи любых сигналов, как узкополосных, так и широкополосных;

• возможность обеспечения двухсторонней связи (дуплексной) связи между потребителями каналов (абонентами);

• возможность создания 2-х проводных и 4-х проводных выходов каналов связи;

• практическое отсутствие атмосферных и промышленных помех;

• узконаправленность излучения антенных устройств;

• сокращение времени организации связи в сравнении с проводной связью.

Недостатки радиорелейной связи:

• ослабление сигнала в свободном пространстве;

• ослабление сигнала в дожде и тумане ;

• необходимость обеспечения прямой геометрической видимости между антеннами соседних станций;

• необходимость использования высокоподнятых антенн;

• использование промежуточных станций для организации связи на большие расстояния, что является причиной снижения надежности и качества связи;

• громоздкость аппаратуры;

• сложность при строительстве радиорелейных линий в труднодоступной местности.

Условия распространения сигнала на интервалах РРЛ значительно отличаются от условий свободного пространства. Во-первых, электромагнитные волны могут отражаться от поверхности Земли и приходить вместе с прямой волной на вход приемника. Во-вторых, на вход приемника может приходить волна, отраженная от неоднородностей атмосферы. Взаимодействие прямой и отраженных волн приводит к изменениям уровня сигнала в приемной антенне, другими словами - к замираниям. Это обстоятельство усугубляется тем, что радиоволны распространяются по кривым траекториям, зависящим от состояния атмосферы (времени года, времени суток, погоды и пр.). Следовательно, замирания на трассе РРЛ являются случайной величиной. Помимо этих явлений, на распространение сигнала в диапазонах волн выше 8-10 ГГц, сильное влияние оказывают дождь, снег, туман, смог.

В реальных условиях атмосфера обладает собственным коэффициентом преломления радиоволн, причём атмосфера не является однородной средой, поэтому на разных высотах от поверхности земли коэффициент преломления различен.

4.1.2 Атмосферная оптическая связь

Атмосферные оптические линии связи (АОЛС) используют для передачи информации модулированные световые волны инфракрасного диапазона. Современное состояние технологии позволяет создавать надежные каналы связи на расстояниях от 100 метров до 3 километров.

Устройства данного типа недешевы. Для завоевания своей доли рынка беспроводных средств передачи данных АОЛС необходимо обладать некоторыми конкурентными преимуществами над господствующими в данной нише радиоканалами. Считается, что узконаправленный инфракрасный сигнал сложно перехватить, а сделать это скрытно - еще сложнее. Это позволяет производителям заявлять о повышенной степени безопасности. АОЛС устойчивы к электромагнитным помехам и сами не создают их. Кроме этого, использование данных систем не требует государственной регистрации и лицензирования.

К сожалению, есть и весомые недостатки. Главным источником недоверия к АОЛС является их зависимость от погодных условий. При дистанции видимости менее 100 метров из-за сильного тумана, снега, дождя, задымления большинство устройств не смогут установить соединение. Поэтому коэффициент доступности канала обычно близок к 0.997. Необходимость прямой видимости между приемопередающими модулями также ограничивает сферу применения АОЛС.

Области применения и опыт внедрения:

• соединение базовых станций операторов мобильной связи. Около 50% от всех заказов FSO-систем в России приходятся на долю операторов сотовой связи;

• организация связи через, промышленные зоны, парки, естественные преграды, частные территории, места, обладающие исторической или культурной ценностью, в аэропортах;

• подключение к интернету и телефонии бизнес-центров, автомобильных центров и т.п.;

• соединение отдельно стоящих корпусов предприятий, учебных учреждений;

• Видеонаблюдение (высокоскоростной канал для подключения охранных систем объектов, обеспечение связи в программе «Безопасный город»);

• Временное подключение на срок прокладывания коммуникаций;

• Защищённое и скрытное резервирование ответственных линий связи.

Опыт эксплуатации АОЛС показывает, что использование систем без автоматической корректировки направления луча (Autotracking) на расстоянии более 1 км оказывается затруднительным. Тепловое расширение и сжатие материалов приводит к смещению устройства и необходимости повторной ручной настройки.

Кабели, используемые для подключения приемопередающих модулей, следует качественно экранировать (если для этой цели не используется оптоволокно). Только в этом случае достижимы показатели количества ошибок при передаче, заявленные производителем.

Высокая стоимость решений на основе АОЛС не позволяет ожидать их массового применения, но для некоторых специфических ситуаций эти решения оказываются единственно возможными. В тех случаях, когда от беспроводного канала связи требуются помехозащищенность и помехобезопасность или существуют проблемы с выделением для использования диапазона радиочастот, FSO–системы не имеют аналогов.

4.1.3 Волоконно-оптическая система передачи

Система, состоящая из пассивных и активных элементов, предназначенная для передачи информации в (как правило, ближнем инфракрасном) диапазоне.

Передача информации по ВОЛС имеет целый ряд достоинств перед передачей по медному кабелю. Стремительное внедрение в информационные сети ВОЛС является следствием преимуществ, вытекающих из особенностей распространения сигнала в оптическом волокне:

• Широкая полоса пропускания - обусловлена чрезвычайно высокой частотой несущей 1014Гц. Это дает потенциальную возможность передачи по одному оптическому волокну потока информации в несколько терабит в секунду. Большая полоса пропускания - это одно из наиболее важных преимуществ оптического волокна над медной или любой другой средой передачи информации.

• Малое затухание светового сигнала в волокне. Выпускаемое в настоящее время отечественными и зарубежными производителями промышленное оптическое волокно имеет затухание 0,2-0,3 дБ на длине волны 1,55 мкм в расчете на один километр. Малое затухание и небольшая дисперсия позволяют строить участки линий без ретрансляции протяженностью до 100 км и более.

• Низкий уровень шумов в волоконно-оптическом кабеле позволяет увеличить полосу пропускания, путем передачи различной модуляции сигналов с малой ибыточностью кода.

• Высокая помехозащищенность. Поскольку волокно изготовлено из диэлектрического материала, оно невосприимчиво к электромагнитным помехам со стороны окружающих медных кабельных систем и электрического оборудования, способного индуцировать электромагнитное излучение (линии электропередачи, электродвигательные установки и т.д.). В многоволоконных кабелях также не возникает проблемы перекрестного влияния электромагнитного излучения, присущей многопарным медным кабелям.

• Малый вес и объем. Волоконно-оптические кабели (ВОК) имеют меньший вес и объем по сравнению с медными кабелями в расчете на одну и ту же пропускную способность. Например, 900-парный телефонный кабель диаметром 7,5 см, может быть заменен одним волокном с диаметром 0,1 см. Если волокно "одеть" в множество защитных оболочек и покрыть стальной ленточной броней, диаметр такого ВОК будет 1,5 см, что в несколько раз меньше рассматриваемого телефонного кабеля.

• Высокая защищенность от несанкционированного доступа. Поскольку ВОК практически не излучает в радиодиапазоне, то передаваемую по нему информацию трудно подслушать, не нарушая приема-передачи. Системы мониторинга (непрерывного контроля) целостности оптической линии связи, используя свойства высокой чувствительности волокна, могут мгновенно отключить "взламываемый" канал связи и подать сигнал тревоги. Сенсорные системы, использующие интерференционные эффекты распространяемых световых сигналов (как по разным волокнам, так и разной поляризации) имеют очень высокую чувствительность к колебаниям, к небольшим перепадам давления. Такие системы особенно необходимы при создании линий связи в правительственных, банковских и некоторых других специальных службах, предъявляющих повышенные требования к защите данных.

• Гальваническая развязка элементов сети. Данное преимущество оптического волокна заключается в его изолирующем свойстве. Волокно помогает избежать электрических "земельных" петель, которые могут возникать, когда два сетевых устройства неизолированной вычислительной сети, связанные медным кабелем, имеют заземления в разных точках здания, например на разных этажах. При этом может возникнуть большая разность потенциалов, что способно повредить сетевое оборудование. Для волокна этой проблемы просто нет.

• Взрыво- и пожаробезопасность. Из-за отсутствия искрообразования оптическое волокно повышает безопасность сети на химических, нефтеперерабатывающих предприятиях, при обслуживании технологических процессов повышенного риска.

• Экономичность ВОК. Волокно изготовлено из кварца, основу которого составляет двуокись кремния, широко распространенного, а потому недорогого материала, в отличии от меди. В настоящее время стоимость волокна по отношению к медной паре соотносится как 2:5. При этом ВОК позволяет передавать сигналы на значительно большие расстояния без ретрансляции. Количество повторителей на протяженных линиях сокращается при использовании ВОК. При использовании солитонных систем передачи достигнуты дальности в 4000 км без регенерации (то есть только с использованием оптических усилителей на промежуточных узлах) при скорости передачи выше 10 Гбит/с.

• Длительный срок эксплуатации. Со временем волокно испытывает деградацию. Это означает, что затухание в проложенном кабеле постепенно возрастает. Однако, благодаря совершенству современных технологий производства оптических волокон, этот процесс значительно замедлен, и срок службы ВОК составляет примерно 25 лет. За это время может смениться несколько поколений/стандартов приемо-передающих систем.

• Удаленное электропитание. В некоторых случаях требуется удаленное электропитание узла информационной сети. Оптическое волокно не способно выполнять функции силового кабеля. Однако, в этих случаях можно использовать смешанный кабель, когда наряду с оптическими волокнами кабель оснащается медным проводящим элементом. Такой кабель широко используется как в России, так и за рубежом.

4.2 Сравнение затрат времени и средств на строительство базовой сети при альтернативных связных технологиях

Основные затраты времени и средств на этапе подготовительных работ связаны с получением разрешительных документов на использование радиочастот на строительство БС.

При получении радиочастот для строительства РРЛС вначале оформляется заявка. На основании заявки производится расчет и проверка электромагнитной совместимости с РЭС гражданского и специального назначения. По результатам проверки электромагнитной совместимости ФГУП «Главный радиочастотный центр» (ГРЦ) РФ выдает разрешение на использование частотного диапазона и производится оплата необходимого числа частотных точек. Рассмотрение и получение частот в конкретных точках размещения радиорелейных линий обычно производится в течение 3-4 месяцев. Стоимость проверки электромагнитной совместимости и получения частот на один пролет РРЛС может достигать до 4-5 тысяч долларов США. Значительные затраты требуются также для расчета, измерения уровней электромагнитного излучения и получения разрешения Госсанэпиднадзора на установку РРЛС.

Важная особенность атмосферных оптических линий связи (АОЛС) и волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) - отсутствие необходимости получать разрешение на частоты при установке и эксплуатации таких систем - в отличие от радиорелейных линий связи (РРЛС). Еще одно достоинство АОЛС - нет необходимости получать технические условия для строительства. При прокладке волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) в канализации необходимо получение технических условий на прокладку кабеля от местных узлов связи, что обычно производится в течение 1-2 месяцев. Причем, как правило, технические условия содержат большой объем работ по докладке, восстановлению или ремонту телефонной канализации и колодцев. Практика показывает, что объем дополнительных работ может составлять от 20 до 50% стоимости строительства ВОЛС.

В Таблице 4.1 приведены данные о длительности и ориентировочной стоимости основных этапов проектирования и строительства различных типов линий связи.

Таблица 4.1 - Длительность и ориентировочная стоимость основных этапов создания типовых линий связи

Строительство РРЛС				Строительство ВОЛС			Строительство АОЛС
Расчет и проверка ЭМС с РЭС гражданского назначения				Получение технический условий на строительство у местных узлов связи			Разработка рабочего проекта
Проверка электромагнитной совместимости с РЭС военного назначения				Разработка рабочего проекта			-
Получение разрешений ФГУП ГРЦ РФ на использование полос радиочастот и оплата радиочастотных присвоений				Согласование рабочего проекта с местными узлами связи			-
Разработка рабочего проекта (выполняется одновременно с пунктами 1-3)				Согласование объёма дополнительных работ с местными узлами связи			-
Оформление и оплата разрешения Главгоссвязьнадзора РФ для закупки оборудования по импорту				Заключение договоров аренды канализиции			-
Продолжение таблицы 4.1
Расчет уровня электромагнитного излучения и получение разрешения Госсанэпиднадзора				Выполнение объёма дополнительных работ для местных узлов связи			-
Получение разрешения Главгоссвязьнадзора РФ на строительство РРЛС				Получение разрешения на прокладку ВОЛС			-
Общий срок выполнения проектных работ
3-6 месяцев		2-4 месяца				менее 1месяца
Стоимость проектных работ
4-5 тыс. долл. США на пролет			1-3 тыс. дол. США на 1 км кабеля			2 тыс. долл. США на пролет до 2 км
Закупка оборудования			Закупка кабеля и оборудования			Закупка оборудования
Строительство и монтаж РРЛС			Строительство ВОЛС, монтаж и сдача заказчику			Строительство АОЛС, монтаж и сдача заказчику
Получение временного разрешения ФГУП ГРЦ РФ на работу РЭС с излучением			-			-
Сдача РРЛС заказчику			-			-
Общий срок выполнения строительных работ
2-4 месяца				2-3 месяца	2-3 месяца
Общий срок проектирования и строительства линии
5-9 месяцев	4-6 месяцев				3-4 месяца

4.3 Выбор технологии, используемой в межстанционной связи

На основании данных, приведенных в таблице 4.1, и информации из других источников можно сделать следующие выводы:

1. стоимость строительства АОЛС при скоростях от 34 до 140 Мбит/с и длинах трассы до 2-3 км сравнима со стоимостью ВОЛС и существено ниже по сравнению с РРЛС;

2. стоимость строительства АОЛС при скоростях 34 Мбит/с и длинах трассы свыше 4 км (участки ретрансляции по 2 км) близка к стоимости строительства ВОЛС и выше по сравнению с РРЛС на 34 Мбит/с;

3. стоимость строительства АОЛС при скоростях до 140 Мбит/с и длинах трассы до 8-10 км (участки ретрансляции по 2 км) сравнима со стоимостью ВОЛС и ниже по сравнению с РРЛС на 140 Мбит/с;

4. при длинах трассы более 8-10 км строительство АОЛС не всегда целесообразно из-за большого числа ретрансляционных участков;

5. в отличие от прокладки ВОЛС с ее необходимостью получать технические условия и при большом объеме дополнительных работ, стоимость создания линий связи на базе АОЛС сокращается на 20-40%, а сроки строительства -в два-три раза;

6. в отличие от строительства РРЛС, когда необходима проверка электромагнитной совместимости и получения частот, стоимость создания линий связи на базе АОЛС и ВОЛС при скоростях от 34 до 140 Мбит/с и длинах трассы до 2-3 км сокращается на 20-30%, а сроки строительства - в два-три раза. Особенно следует подчеркнуть то, что отечественные РРЛС на скорость 140 Мбит/с не выпускаются, поэтому стоимость создания линий связи на основе АОЛС и ВОЛС уменьшается в два-три раза;

7. важно отметить, что стоимость эксплуатации АОЛС при длине линии связи до 4-6 км сравнима со стоимостью эксплуатации РРЛС и даже ниже по сравнению с ВОЛС из-за отсутствия расходов на аренду телефонной канализации и обслуживание кабелей;

8. сравнивая условия для строительных и монтажных работ на кабелях связи, проложенных в грунте или канализации, и АОЛС, можно утверждать, что строительство атмосферных линий существенно выигрывает во времени по сравнению с прокладкой кабелей в готовой канализации;

9. установка атмосферных оптических терминалов с длиной трассы до 2,5 км, с креплением на крыше дома и прокладкой необходимых кабелей производится бригадой из трех человек приблизительно за 3-4 часа, с предварительным наведением на соседний узел магистральной связи. Точная настройка специальными приборами занимает обычно 10-20 минут;

10. прокладка волоконно-оптического кабеля длиной до 2,5 км в телефонной канализации занимает несколько дней, причем необходима бригада из четырех-пяти человек, машина с лебедкой и несколько катушек со строительными длинами кабеля. После прокладки кабеля проводится монтаж муфт, измерение параметров кабеля, подключение к кроссу, установка кабеля под избыточное давление. При строительстве телефонной канализации или прокладке кабеля в грунте стоимость строительства ВОЛС может увеличиться в несколько раз, а сроки прокладки растянуться на 5-6 месяцев, так как прокладка телефонной канализации или кабеля в грунте осуществляется, как правило, в летний период;

11. применение АОЛС изменяет весь ход строительства местных сетей связи, ибо устраняет наиболее тяжелые и дорогостоящие работы по строительству телефонной канализации, прокладке и монтажу кабеля. Установка атмосферных оптических терминалов может быть проведена персоналом за несколько часов без выполнения каких-либо тяжелых работ. В некоторых случаях, например, при прокладке линий связи через речные переходы, мосты и железные дороги строительство линий связи на базе АОЛС может обойтись в несколько раз ниже, чем стоимость строительства ВОЛС.

Исходя из полученных данных на основе сравнительно анализа трех технологий связи, принимая во внимание климатические и географические нормы и особенности участка проектирования, разумнее всего остановить выбор на волоконно-оптических системах передачи как основе межстанционной связи.

5 ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕСПЕРЕБОЙНОГО ПИТАНИЯ

5.1 Расчет потребляемой мощности

Чтобы найти мощность по переменному току (РАС), нужно мощность по постоянному току (РDC) разделить на коэффициент полезного действия (КПД) выпрямительных устройств (0,8 – 0,9). Исходные данные для расчета потребляемой мощности приведены в таблице 5.1.

Характеристики

Список файлов ВКР