|
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
ФЗО.210404.001 ПЗ
       1 Введение
Высокоэффективные телекоммуникационные технологии являются важным элементом инфраструктуры современной нефтяной компании. Месторождения нефти и газа могут располагаться на очень удаленных расстояниях, которые тянутся на десятки и сотни километров, зачастую расположенные в труднодоступных районах с суровым климатом.
«Роснефть» – лидер российской нефтяной отрасли и крупнейшая публичная нефтегазовая компания мира. Основными видами деятельности ОАО «НК «Роснефть» являются поиск и разведка месторождений углеводородов, добыча нефти, газа, газового конденсата, реализация проектов по освоению морских месторождений, переработка добытого сырья, реализация нефти, газа и продуктов их переработки на территории России и за ее пределами. Компания включена в перечень стратегических предприятий России. Ее основным акционером (69,50% акций) является ОАО «РОСНЕФТЕГАЗ», на 100% принадлежащее государству. 19,75% принадлежат BP, оставшиеся 10,75% акций находятся в свободном обращении. В свою очередь в компании большая операционная структура, которая делится на разведку, добыча, переработка и сбыт. Для хорошей работы каждого подразделения существует еще одно направление- сервис. В профиль, которого входят обслуживание средств автоматизации, безопасная эксплуатация месторождений, охрана труда, пожарная безопасность, бурение и многое другое. Одной из компаний, выполняющих сервисное обслуживание, является ООО “РН-Информ”.
ООО ”РН-Информ” – это головная компания, занимающиеся информационно-технологическим обеспечением деятельности фирм группы “Роснефть” В задачи которого входит разработка, внедрение и сопровождение систем управления производством и технологическими процессами, обеспечение корпоративной информационной безопасности, развитие и обслуживание телекоммуникационной инфраструктуры. Разработка и создание автоматизированной системы связи компании, которая должна охватить предприятия геологоразведки, бурения, нефтедобычи, транспортировки, переработки и реализации нефти и нефтепродуктов, для компании ООО “Сахалинморнефтегаз”, предприятии добычи и разработки нефте и газо рождений на острове Сахалин.
Только на севере Сахалина сосредоточено более двух десятков крупных и мелких месторождений, открываются новые и модернизируются старые. Внедряются технологии повышения нефтеотдачи месторождений. Естественно, что при открытии новых промыслов требуются и новая транспортная инфраструктура.
Целью дипломного проекта является проектирование технологической радиорелейной линии от месторождения Восточное Эхаби до месторождения Узловое газовое для предоставления телефонной связи.
2 Экономическая, географическая и демографическая характеристики
региона. Выбор мест расположения станций ЦРРЛ
2.1 Краткая характеристика региона проектирования
Сахали́н — остров у восточного побережья Азии. Входит в состав Сахалинской области. Крупнейший остров России. Омывается Охотским и Японским морями. От материковой Азии отделён Татарским проливом (в самой узкой части — проливе Невельского — имеет ширину 7,3 км и замерзает зимой); от японского острова Хоккайдо — проливом Лаперуза .
Рельеф острова составлен средневысотными горами, низкогорьями и низменными равнинами. Южная и центральная части острова характеризуются горным рельефом и состоят из двух меридионально ориентированных горных систем — Западно-Сахалинских (до 1327 м высотой — г. Онор) и Восточно-Сахалинских гор (до 1609 м высотой — г. Лопатина), разделённых продольной Тымь-Поронайской низменностью. Север острова (за исключением полуострова Шмидта) представляет собой пологую холмистую равнину. Берега острова слабо изрезаны; крупные заливы — Анива и Терпения (широко открыты к югу) находятся соответственно в южной и средней части острова. В береговой линии выделяются два крупных залива и четыре полуострова.
Климат Сахалина — умеренно-муссонный (средняя температура января от −6ºС на юге до −24ºС на севере, августа — от +19ºС до +10ºС соответственно), морской с продолжительной холодной снежной зимой и средним тёплым летом. Среднегодовая температура на севере острова (по многолетним данным) составляет около −1,5ºС, на юге — +2,2ºС.
Для Сахалина характерен очень высокий потенциал природных ресурсов. Помимо биологических ресурсов, по запасам которых Сахалин стоит на одном из первых мест в России, на острове и его шельфе очень велики запасы углеводородов и угля. По объёму разведанных запасов газового конденсата Сахалинская область занимает 4-е место в России, газа — 7-е, угля — 12-е (на илл.) и нефти — 13-е место, при этом в пределах области запасы указанных полезных ископаемых практически целиком сосредоточены на Сахалине и его шельфе. Среди других природных ресурсов острова — древесина, золото, ртуть, платина, германий, хром, тальк, цеолиты[2].
Сахалин — крупнейший по населению остров в составе Российской Федерации. На 1 января 2010 года численность населения Сахалина и Курил составляла 510,9 тыс. человек, численность населения острова Сахалина составляет около 493 тыс. чел. По результатам переписи 2002 г., на острове жили 527 268 человек, в том числе 253 304 мужчин и 273 964 женщин. Около 84 % населения — этнические русские, остальные — корейцы (5,6 %), украинцы (4,0 %), татары (1,2 %), белорусы (1,0 %), мордва (0,5 %), менее 1 % населения составляют представители коренных народностей Севера — нивхи (0,5 %) и ороки (0,06 %). С 2002 по 2009 гг. численность населения Сахалина продолжала медленно (примерно на 1 % в год) снижаться: смертность по-прежнему преобладает над рождаемостью, а численность прибывающих на остров мигрантов с материка и из соседних с Россией стран (Китая, Северной Кореи, Киргизии, Таджикистана, Узбекистана, Азербайджана), ниже, чем численность сахалинцев, уезжающих с острова.
Крупнейший город Сахалина — областной центр Южно-Сахалинск (201 тыс. чел.), другие относительно крупные города — Корсаков (35,0 тыс. чел.), Холмск (31,4 тыс. чел.), Оха (26,1 тыс. чел.), Поронайск (16,6 тыс.чел.), Невельск (14,7 тыс.чел.), Углегорск (12,0 тыс.чел.), Долинск (11,5 тыс.чел.) (численность населения указана на 2009 г.)[3].
2.2 Выбор мест расположения станций проектируемой ЦРРЛ
Основной задачей, которую приходится решать при проектировании
ЦРРЛ, является такой выбор мест установки радиорелейных станций, при котором обеспечивается высокий и стабильный во времени уровень высокочастотных сигналов на входах приемников всех станций. При этом надежность и качество связи проектируемой ЦРРЛ полностью должны удовлетворять заданным нормам на ее качественные показатели.
Расположение на местности промежуточных станций ЦРРЛ должно выбираться, исходя их технико – экономических соображений, удобства эксплуатации будущей ЦРРЛ и возможности обеспечения необходимой устойчивости связи на всех интервалах линии, пролегающих в разных климатических районах. Для выполнения этих требований необходимо, чтобы станции ЦРРЛ располагались в пунктах, удобных для их эксплуатации: присутствие хороших подъездных дорог; близко расположенные линии электропередач для питания электроэнергией аппаратуры станций; станции располагались недалеко от населенных пунктов, что позволит легко обеспечить радио и телевизионным вещание отдельные населенные пункты, через которые проходит трасса ЦРРЛ. Наконец, радиорелейные станции должны располагаться зигзагообразно (т.е. трасса должна иметь вид ломанной кривой) с тем, чтобы исключить возможность приема сигналов приемниками станций, расположенными через три интервала.
Промежуточными станциями являются станции, на которых производится только усиление передаваемых по ЦРРЛ сигналов и, кроме того, может выделяться программа телевидения и вещания ( по промежуточной частоте).
Местоположение узловых станций определяется с учетом: необходимости обеспечения связью населенных пунктов имеющих наибольшее народнохозяйственное значение и наибольшую численность населения;
удобства эксплуатации и возможности организации в данном населенном пункте базы АПС (аварийно – профилактической службы) (мастерских, автогаража, технического склада, склада горючего, жилых домов для обслуживающего персонала и т.д. наличия узлов связи, где возможна сопряжение проектируемой ЦРРЛ с существующими линиями связи;
обеспечения устойчивости связи.
Площадки для строительства радиорелейных станций желательно выбирать, если это возможно, на возвышенность. При этом антенные опоры (мачты или башни) будут не высокими, что экономически выгодно. Выбор мест расположения площадок под радиорелейные станции должен быть таким, чтобы отсутствовали неблагоприятные условия распространения радиоволн, а это значит, чтобы трасса ЦРРЛ проходила, по возможности, по наиболее пересеченной местности с лесными массивами, от которых отраженные лучи хорошо рассеиваются. При выборе трасс следует избегать болотистых местностей, больших водных пространств, а так же естественных и искусственных препятствий (горные вершины, высокие строения). Если все же на трассе такие препятствия имеются, то их следует использовать как экраны для отраженных от поверхности земли лучей. Кроме того, для уменьшения влияния, отраженных лучей, желательно на участках ЦРРЛ выбирать антенные опоры разной высоты, причем этот выбор должен производиться так, чтобы точки отражения от равнинных участков земли располагались ближе к станциям с низкими антенными опорами.
При проектировании ЦРРЛ необходимо стремиться к тому, чтобы число промежуточных станций было по возможности наименьшим. Это число определяется протяженностью трассы ЦРРЛ, рельефом местности и рабочей длинной волны. Размещение станций проектируемой ЦРРЛ, с учетом вышеприведенных соображений представлено на рисунке 2.1. На рисунке 2.2 приведена структурная схема проектируемой линии с указанием длин пролетов.
Рисунок 2.1 – Размещение станций проектируемой ЦРРЛ
Рисунок 2.2 - Схема организации связи на участках промысел Узловое газовое – промысел Восточное Эхаби
3 Выбор радиотехнического оборудования
3.1 Критерии сравнения оборудования ЦРРС
Произведем детальный анализ различных видов отечественной аппаратуры ЦРРС (как наиболее дешевой по сравнению с зарубежными аналогами) для последующего выбора типа оборудования, который будет оптимально подходить для построения и организации связи проектируемой сети.
На этапе выбора аппаратуры известны только топология проектируемой сети (количество, протяженность интервалов и конфигурация сети), объем и вид передаваемой информации, схема связи (схема распределения каналов или потоков на промежуточных станциях), а также требуемое качество связи, поэтому на данном этапе можно руководствоваться следующими критериями:
- соответствие аппаратуры условиям эксплуатации по температурному диапазону, устойчивости к воздействию осадков, по ветровым нагрузкам, габаритно-весовым характеристикам, возможному удалению антенны от аппаратного помещения;
- надежность, обеспечение гарантийного и послегарантийного ремонта, ремонтопригодность в условиях эксплуатации;
- соответствие аппаратуры требованиям к системе телеобслуживания: возможности управления всей линией из одного пункта, дистанционный контроль состояния аппаратуры, качественных характеристик передачи информации в реальном масштабе времени, поиск неисправностей, наличие служебных и сервисных каналов;
- наличие свободного частотного ресурса для РРЛ в заданном регионе
Выбирая аппаратуру, необходимо учитывать также реальную ситуацию в части электромагнитной совместимости радиосредств, работающих вблизи проектируемой трассы РРЛ.
Детальный анализ и выбор аппаратуры в соответствии с перечисленными критериями будем производить на основе следующих основных характеристик, которые в совокупности достаточно полно отражают возможности оборудования:
- пропускная способность;
- частотный диапазон и возможность эффективного использования всей отведенной полосы частот;
- энергетические характеристики станции;
- надежность оборудования;
- свойства системы телеобслуживания, дополнительные сервисные функции;
- требования к системе электропитания.
3.1.1 Пропускная способность
Очевидно, что пропускная способность должна быть не менее объема информации, подлежащего передаче, однако завышенные требования к этому параметру приводят к нежелательным последствиям: уменьшается длина пролета радиолинии и увеличивается занимаемая полоса частот.
3.1.2 Частотный диапазон и возможность эффективного использования
всей отведенной полосы частот
Выбор диапазона определяется следующими условиями: обеспечением необходимой дальности связи при заданном качестве связи и требования электромагнитной совместимости в районе проектируемой трассы РРЛ. Чем ниже диапазон, тем большую дальность связи можно обеспечить при тех же энергетических характеристиках оборудования.
В настоящее время освоен весьма широкий диапазон рабочих частот для целей микроволновой радиосвязи, начиная с диапазона 2 ГГц
Диапазон 2 (ГГц 91,7-2,1) ГГц характеризуется возможностью распространения сигналов на достаточно протяженных пролетах (до 50-80км).
Устойчивость распространения радиоволн в сильной степени зависит от экранирующего действия препятствий на интервалах РРЛ при атмосферной рефракции. В этом диапазоне волн антенны обладают весьма большими габаритами, и поэтому коэффициенты усиления не превышают 35-38 дБ при диаметрах параболических антенн до5м. С уменьшением размеров антенн эффективность системы связи резко падает. Диапазон подвержен влиянию помех от других радиотехнических средств.
Диапазон 4 ГГц (3,4 – 3,9 ГГц) наиболее освоенный и загруженный РРЛ диапазон частот. В этом диапазоне работают многие магистральные системы связи. Характеризуется возможностью получать довольно протяженные пролеты (40-55км) при хороших качественных показателях. Остронаправленные антенны (с коэффициентами усиления порядка 40 дБ) обладают значительными габаритами и весом и, следовательно, требуют весьма дорогостоящих антенных опор.
На распространение сигналов оказывает существенное воздействие атмосферная рефракция, приводящая к экранированию сигнала препятствиями на пролетах, и интерференция прямых и отраженных волн.
Диапазон сложен с точки зрения электромагнитной совместимости, так как в нем работает множество радиотехнических средств.
Диапазон 6 ГГц (5,6 – 6,2 ГГц) популярный в последние десятилетия диапазон частот, предназначенный для магистральных систем связи. Позволяет получить достаточно эффективные системы РРЛ, передающие большие объемы информации. Средняя протяженность пролета достигает 40 – 45км. Размеры антенн не слишком велики (например, антенна с коэффициентом усиления 43 дБ имеет диаметр 3,5м).
На распространение сигналов оказывает существенное воздействие атмосферная рефракция, приводящая к экранированию сигнала препятствиями на пролетах, и интерференция прямых и отраженных волн.
Диапазон 8 ГГц (7,9 – 8,4 ГГц) освоен в настоящее время достаточно хорошо. В нем работает большое количество радиорелейных систем средней емкости (порядка 300 – 700 ТЛФ каналов в стволе для аналоговых систем и до 55 Мбит/с – для цифровых). Существует и аппаратура большой емкости, предназначенная для передачи потоков STM-1.
В этом диапазоне на распространение сигнала начинают оказывать влияние гидрометеоры (дождь, снег, туман и пр.). Кроме того, влияет атмосферная рефракция, приводящая к закрытию трассы или к интерференции волн.
Средняя протяженность пролета РРЛ составляет 30 – 40 км. Антенны имеют высокий коэффициент усиления при диаметрах порядка 1,5 – 2,5 м.
Число радиосредств в России, использующих этот диапазон, пока относительно невелико, и, следовательно, электромагнитная обстановка благополучна. Однако необходимо учитывать помехи от соседних радиорелейных линий, работающих в данном диапазоне частот.
В настоящее время диапазон применяется для организации зоновых линий связи и различных ответвлений от магистральных систем. Отечественные и зарубежные фирмы хорошо освоили производство аппаратуры и предлагают на рынке широкий спектр аналоговых и цифровых систем как средней, так и большой емкости.
Диапазоны 11 и 13 ГГц (10,7 – 11,7; 12,7 – 13,2 ГГц), эти диапазоны перспективны с точки зрения эффективности систем РРЛ. При протяженности пролета 15 – 30км, высокоэффективные антенны имеют небольшие габариты и вес, что обеспечивает относительную дешевизну антенных опор.
Доля влияния атмосферной рефракции на устойчивость работы систем уменьшается, но увеличивается влияние гидрометеоров.
В этих диапазонах, в основном, строятся цифровые радиорелейные системы связи на скорости до 55 Мбит/с, хотя, есть примеры передачи цифровых потоков со скоростями до 155 Мбит/с.
Аппаратура часто строится в виде моноблоков, т.е. приемопередатчики объединены с антенной и располагаются на вершине антенной опоры.
Диапазоны 15 и 18 ГГц (14,5 – 15,35; 17,7 – 19,7 ГГц) интенсивное развитие систем связи привело к бурному освоению этих диапазонов частот. Средняя протяженность пролетов достигает 20км для зон с умеренным климатом. Аппаратура выполняется в виде моноблока. Типовые параболические антенны имеют диаметры 0.6, 1.2 или 1,8м при коэффициентах усиления от 38 до 46 дБ.
В ряде регионов России диапазон 15 ГГц уже перегружен радиосредствами. Диапазон 18 ГГц пока более свободен.
На распространение сигналов сильное влияние оказывают гидрометеоры и интерференция прямых и отраженных волн. Ослабление в дожде может составлять 1-12 дБ/км (при интенсивности дождей 20-160 мм/час). Некоторое влияние оказывает и сама атмосфера (атомы кислорода и молекулы воды), ослабление в которой достигает 0.1 дБ/км.
Диапазон 23 ГГц (21,2 – 23,6 ГГц),согласно рекомендациям МСЭ-Р в этом диапазоне разрешено строить системы аналоговой и цифровой связи любой емкости.
Средняя протяженность пролетов меньше 20км, так как на распространение сигналов сильное влияние оказывают гидрометеоры и ослабления в атмосфере. Желательно использовать вертикальную поляризацию радиоволн, хотя разрешено использование любой поляризации. Типовые параболические антенны имеют диаметры 0.3, 0.6 и 1,2м.
Ослабление в дождях может быть от 2 до 18 дБ/км, а в атмосфере достигает 0.2 дБ/км. Диапазон разрешено использовать в спутниковых системах связи. Поэтому при расчетах необходимо учитывать возможность помех.
Диапазон 27 ГГц (25,25 – 27,5 ГГц) предназначен для построения систем фиксированного радиообслуживания. Характеризуется несколько меньшим ослаблением (меньше 0.1 дБ/км) сигнала в атмосфере. Средняя протяженность пролета 12км. Ослабление в дождях 3-24 дБ/км. Антенны имеют диаметр 0.3, 0.6м.
Диапазон 38 ГГц (37 – 39,5; 38,6 – 40 ГГц),согласно рекомендациям МСЭ-Р в этом диапазоне разрешено строить системы аналоговой и цифровой связи любой емкости. Протяженность пролета меньше 8км. В случае если показатель неготовности линии связи соответствует локальному качеству, протяженность интервала можно довести до 15км.
Аппаратура представляет собой моноблок с антенной диаметром 0,3м. Используется только вертикальная поляризация, так как, при этом получается лучшая устойчивость системы связи при наличии дождей.
Ослабление в атмосфере составляет порядка 0,12 дБ/км, а в гидрометеорах - от 5 до 32 дБ/км (при интенсивности дождей от 20 до 160 мм/час).
Диапазон 55 ГГц (54,25 – 57,2 ГГц), протяженность пролета составляет несколько километров при антеннах диаметром 15см. Ослабление сигнала в атмосфере до 5 дБ/км, а в дождях - от 7 до 40 дБ/км.
Диапазон 58 ГГц (57,2 – 58,2 ГГц). В этом диапазоне разрешено строить системы аналоговой и цифровой связи любой емкости, но рекомендации также пока отсутствуют. Диапазон можно использовать для создания пролета РРЛ на расстояние в 1-2км, используя антенны диаметром меньше 15см. Ослабление сигнала в атмосфере до 12 дБ/км, а в дождях - от 9 до 45 дБ/км. Сильное влияние дождей приводит к неустойчивости работы системы связи.
Необходимо учитывать, что этот диапазон является почти предельным для создания радиосистем, так как на частотах выше 60 ГГц наблюдается непрозрачность атмосферы для радиоволн из-за поглощения энергии в атомах кислорода (резонансные частоты поглощения равны 60 и 120 ГГц). Однако, в последние годы, появился интерес к этим диапазонам для создания безлицензионных радиосистем с пролетами протяженностью
1-2км.
В условиях очень сухого климата, при малой вероятности осадков или на коротких пролетах, может использоваться диапазон частот 84-86 ГГц и выше. В России имеется аппаратура на диапазон частот 93 ГГц.
Для повышения эффективности использования частотного ресурса необходимо:
- использовать современные методы манипуляции и формирования цифрового радиосигнала, которые минимизируют ширину занимаемой полосы частот при заданном объеме трафика;
- устанавливать на станциях синтезаторы частот, обеспечивающие высокую стабильность несущих и минимальный частотный разнос между соседними стволами;
- подавлять помехи по побочным и соседним каналам приема;
- снижать уровень внеполосных и побочных излучений;
- применять поляризационную развязку между стволами, что позволяет удвоить общее число стволов в диапазоне .
Еще одна важная тенденция в современных ЦРРЛ – возможность оперативной перестановки рабочих волн РРЛ потребителем. Кроме дополнительной гибкости в использовании частотного диапазона, это резко сокращает номенклатуру составных узлов и варианты использования РРС .
3.1.3 Энергетические характеристики станции
Энергетические параметры определяют дальность связи, характеризуют технический уровень аппаратуры и являются основой для проектирования РРЛ. Энергетические характеристики оценивают коэффициентом системы, представляющим собой выраженное в децибелах отношение выходной мощности передатчика к минимальной мощности полезного сигнала на входе приемника при обеспечении заданного уровня достоверности передачи информации. Очевидно, чем больше коэффициент системы, тем больше возможное расстояние и качество связи при фиксированной антенне .
Рассмотрим основные факторы, влияющие на коэффициент системы:
- мощность передатчика для РРС. Ограничивается международными рекомендациями и возможностью реализации с точки зрения габаритов, надежности, приемлемого уровня потребления.
- пороговый уровень полезного сигнала. Зависит от коэффициента шума приемного устройства по входу приемника и от порогового отношения сигнал-шум на входе демодулятора, при котором достигается заданная достоверность.
- метод манипуляции. Одновременно определяет и ширину излучаемого спектра, а, следовательно, требуемую ширину полосы пропускания приемопередатчика, и пороговое отношение сигнал-шум в демодуляторе .
3.1.4 Надежность оборудования
Надежность оборудования определяется следующими факторами:
- уровень принятых схемотехнических и конструкторских решений;
- качество и надежность элементной базы;
- технология изготовления и соблюдение технологической дисциплины;
- объем испытаний и качество предпродажной подготовки .
Надежность обычно характеризуется параметром средней наработки на отказ (MTBF) для конфигурации «1+0». Отечественные РРС («Радан», «Эриком» и другие) имеют более низкую надежность аппаратуры ,что обусловлено как качеством комплектующих, так и качеством сборки станций, их конструкцией, а также принятыми схемотехническими решениями. Новое поколение РРС («Звезда-11», «Радиус-15М» и другие) имеет вполне приемлемую надежность (MTBF от 8 до 10 лет), что позволяет во многих случаях строить РРЛ без резервирования .
3.1.5 Система телеобслуживания. Дополнительные сервисные функции
Системы теленаблюдения, телеуправления и обслуживания (ТУ-ТС) являются одной из важнейших составных частей станции, возможности которой существенно влияют на работу пользователя. Система ТУ-ТС подразделяется на три основных системы:
- система управления и обслуживания собственно станции;
- система управления и обслуживания РРЛ;
- система управления телекоммуникационной сетью.
Система телеобслуживания станции обеспечивает:
- отображение состояния с выработкой сигнала аварии, как по отдельным функциональным узлам, так и всей станции;
- контроль основных характеристик.
Система управления и обслуживания РРЛ обеспечивает:
- установку параметров блоков и систем;
- контроль, отображение и управление конфигурацией блоков и систем;
- наблюдение за рабочими характеристиками линии;
- поиск и управление неисправностями .
Важной составной частью систем телеобслуживания линией является дополнительные сервисные каналы связи:
- собственный канал связи станции между внешним и внутренним блоками РРС, используемый для передачи сигналов состояния, команд управления и других данных;
- канал речевой служебной связи вдоль радиолинии (один или два канала по 64 кбит/с);
- служебные каналы пользователей, используемые пользователем в своих целях;
- канал системы управления радиолинией;
- несколько низкоскоростных каналов для отображения состояния систем пользователя, не связанных РРЛ .
3.1.6 Требования к системе электропитания
Очевидно, чем разнообразнее возможности электропитания РРС, чем более низкие требования предъявляет РРС к первичной сети, чем меньше энергопотребление аппаратуры, тем проще и удобнее строительство и эксплуатация РРС, надежнее работа .
Энергопотребление – обобщающий показатель, отражающий общий технический уровень аппаратуры, включая качество элементной базы, оптимальность принятых схемотехнических решений. Энергопотребление влияет также и на аппаратную надежность, тепловыделения .
При питании от сети постоянного тока важной характеристикой является наличие гальванической развязки, что позволяет снизить влияние помех от сети, а также использовать сеть любой полярности. Другой важный параметр – допустимый диапазон питающих напряжений без каких-либо переключений. Для современных РРС эта величина составляет от 20 до 72 вольт (чем шире диапазон, тем удобнее эксплуатация станции, так как в данном случае исключается использование дополнительных конверторов).
Также к характеристикам РРС (кроме уже рассмотренных) относится конфигурация системы. Различают режим работы без резервирования (1+0) и режим работы с резервированием стволов (1+1), при котором по двум стволам одновременно передаются одни и те же цифровые сигналы. Применение конфигурации «1+1» значительно повышает надежность связи по РРЛ, при этом используются варианты горячего резервирования (hot stand-bay), разнесения по частоте (frequency diversity) и разнесения по пространству (space diversity). Переключение на резервный ствол происходит автоматически: либо при внезапных отказах аппаратуры основного ствола, либо при снижении качества передачи цифрового сигнала, например, при глубоких замираниях радиосигнала. Переключение стволов производится так называемым “безобрывным” (hitless) способом, предусматривающим предварительное выравнивание времени задержки цифровых сигналов в двух стволах. Это сохраняет внутреннюю структуру цифровых сигналов и предотвращает нарушение нормальной работы аппаратуры цифрового группообразования.
Применяется также конфигурация «2+0», когда по стволам могут передаваться либо одинаковые сигналы и тогда функции переключения принимает на себя аппаратура потребителя, либо разные сигналы для удвоения пропускной способности радиолинии .
Для более наглядного сравнения характеристик различного оборудования в таблице 3.1 приведены основные параметры современного отечественного радиорелейного оборудования.
Таблица 3.1 – Параметры отечественных ЦРРС
Основные параметры
|
Радиус-ДС
|
Пихта-2М
|
Просвет-13
|
Радиан-15
|
Исеть-М
|
МИК-РЛ11Р
|
Диапазон частот, ГГц
|
8
|
2
|
13
|
15
|
15
|
11
|
Пропускная способность
|
Е1…16Е1
|
Е1
|
4Е1
|
Е1; Е2;
Е3; 8Е1
|
Е1; Е2
|
Е1; Е2; E3
|
Конфигурация системы
|
1+0; 1+1; 2+0
|
1+0; 2+0
|
1+0;1+1; 2+0
|
1+0; 1+1; 2+0
|
1+0; 1+1; 2+0
|
1+0; 1+1;
2+0
|
Излучаемая мощность, дБВт
|
-4
|
-5
|
-11
|
-3…-10
|
-6
|
-10
|
Чувствительность приемника, дБВт
|
-111(Е3)
|
-124
|
-118
|
-110(Е3)
|
-83
|
-120
|
Метод модуляции
|
O-QPSK
|
FM
|
O-QPSK
|
O-QPSK
|
FM
|
QPSK
|
Сервисные каналы
|
3·64
|
----
|
4,8
|
6·64
|
4·64
|
6·64
|
Напряжение сети, В
|
±20…72
|
54…72
|
-24; -48
|
-56…-72
|
-24; -60
|
-39…-72
|
Энергопотребление, Вт
|
45
|
45
|
120
|
200
|
120
|
10/15
|
Минимальный разнос стволов, МГц
|
7
|
29
|
7
|
28
|
490
|
520
|
Диаметр антенны, м
|
1,2; 1,75
|
2,08
|
1,25; 0,9
|
1,0; 1,5
|
---
|
0,6; 1,2
|
В результате произведенного исследования для построения РРЛ в проектируемом регионе используем модифицированное радиорелейное оборудование фирмы «Микран» - «МИК-РЛ11Р».
3.2 Радиорелейное оборудование «МИК-РЛ11Р»
Радиорелейная аппаратура «МИК-РЛ11Р» предназначена для организации зоновых, местных и технологических систем связи и передачи в диапазоне 10,7 – 11,7 ГГц. Аппаратура обладает высокой гибкостью и обеспечивает построение как однопролетных, так и многопролетных РРЛ с произвольной топологией сети, со скоростями передачи цифровых потоков 2.048, 8.448 и 34.368 Мбит/с. Разработанная аппаратура входит в унифицированную цифровую радиорелейную систему нового поколения диапазона 8…40 ГГц.
3.2.1 Общая характеристика аппаратуры
Данная аппаратура характеризуется:
- возможностью построения сети связи и передачи данных произвольной топологии;
- дополнительными сервисными каналами с различными стыками: RS-232 (V.24/V.28), RS-422 (V.11), RS-485 (V.35), ОЦК 64 Кбит (G.703), 4-х проводное канальное окончание с сигнализацией E&M;
- возможностью построения сети передачи данных на основе цифрового многопользовательского канала последовательного доступа с подключением сетевого оборудования через стык RS-232;
- наличием аппаратуры конференц-связи;
- низкоскоростными цифровыми каналами для подключения систем внешней сигнализации;
- дополнительным каналом служебной связи;
- развитой системой телесигнализации и телеуправления, позволяющей организовывать обслуживание сети произвольной топологии из одного пункта;
- возможностью установки частоты приемопередатчика программным путем с помощью синтезатора частоты;
- одновременной работой в двух стволах на одну антенну с минимальным частотным разносом;
- повышенным энергетическим потенциалом линий;
- малой потребляемой мощностью и низкими массогабаритными характеристиками выносного оборудования;
- простотой монтажа и обслуживания.
3.2.2 Состав оборудования
Состав радиорелейного оборудования МИК-РЛ может варьироваться в широких пределах в зависимости от ее назначения и конфигурации системы. Однако в любом случае оно подразделяется на выносное (ODU) и внутреннее оборудование (IDU). Для многопролетных систем дополнительно необходима система телеуправления и телесигнализации (ТУ ТС).
В состав выносного оборудования входят:
- антенное устройство (АУ);
- одно или два приемопередающих устройства (ППУ);
- соединительные кабели.
Антенные устройства позволяют осуществлять прием/передачу одновременно в двух ортогональных линейных поляризациях. Высокочастотным интерфейсом АУ является коаксиальный разъем с сечением 7/3.05 мм. В диапазоне 10.7 … 11.7 ГГц используются двухзеркальные антенные системы с диаметром зеркала 1,2м и 0,6м, что позволяет осуществить заднее размещение приемопередающего устройства. Антенна с диаметром 1,2м выполнена по схеме Кассегрена, а антенна с диаметром 0,6м представляет собой антенну со смещенной фокальной плоскостью (типа АДЭ). Простой и надежный механизм позволяет производить юстировку антенного устройства по углу места и азимуту. Для антенны с диаметром зеркала 0,6м имеется вариант поставки с радиопрозрачным обтекателем.
Приемопередающие устройства во всех диапазонах частот имеют одинаковую структуру и выполняют функции усиления, преобразования, модуляции и демодуляции сигнала. Кроме того, в ППУ производится скремблирование и регенерация цифрового сигнала, компенсация потерь в кабеле, шлейфование по высокой частоте и цифровому сигналу.
Микропроцессорная система телеметрии и управления ППУ обеспечивает диагностику всех основных элементов ППУ, управление шлейфами и установкой частот гетеродинов приемника и передатчика (для ППУ с синтезатором частоты). Высокочастотным интерфейсом ППУ является коаксиальный разъем сечения 7/3,05 мм (тип N). Входящим и исходящим сигналами ППУ являются групповые потоки в коде HDB3. ППУ выполняются в нескольких модификациях: по частотному диапазону, информационным скоростям передачи сигнала, выходной мощности передатчика и сервисным функциям. Низшей моделью является ППУ с фиксированной установкой частоты гетеродинов, отсутствием дополнительных сервисных каналов.
Соединительные кабели. ППУ соединен с внутренним оборудованием одним соединительным кабелем, представляющим две скрученные пары с волновым сопротивлением 120 Ом. Кроме основных цифровых потоков по кабелю подается питание ППУ и сигналы телеметрии. При информационных потоках Е1 и Е2 используется кабель типа КСПП при максимальной длине 300м. При потоке Е3 применена скрученная пара, относящаяся по условиям эксплуатации (UTP5) к 5-ой категории, максимальная длина кабеля – 100м.
Внутреннее оборудование. Состав внутреннего оборудования определяется конфигурацией системы и зависит в первую очередь от наличия дополнительных сервисных каналов.
В случае отсутствия дополнительных сервисных каналов внутреннее оборудование состоит из блока управления контроля и сигнализации БУКС-03 и, при необходимости, мультиплексора МЦП-12 или МЦП-13. Аппаратура позволяет строить как однопролетные, так и многопролетные радиорелейные линии, однако организация системы телесигнализации и телеуправления станции, канала служебной связи осуществляется с помощью аппаратуры группообразования (ИКМ). Кроме того, при использовании мультиплексоров МЦП-12, МЦП-13 предоставляется возможность организации сквозного канала со стыком RS-232.
При выборе варианта оборудования с дополнительными сервисными каналами, кроме основного потока с пропускной способностью 8,448 или 34,368 Мбит/с передаются восемь цифровых каналов с пропускной способностью 64 Кбит/с. В этом случае в базовый комплект внутреннего оборудования входит:
- БУКС-04
- мультиплексор и демультиплексор разделения/объединения, вторичных (Е2) или третичных (Е3) цифровых потоков и дополнительных сервисных каналов;
- блок управления, контроля и сигнализации (БУКС);
- система телеуправления, контроля и сигнализации (ТУТС);
- преобразователь питания (внутреннего оборудования).
Кроме того, в состав внутреннего оборудования могут входить мультиплексоры вторичных (Е2) или третичных (Е3) цифровых потоков PDH и дополнительные каналы с различными стыками.
При этом два из восьми дополнительных сервисных каналов используются для передачи служебной информации: цифровой канал служебной связи, сигналов телесигнализации и телеуправления, специальных сигналов разделения потоков, низкоскоростные дискретные каналы. Остальные каналы представляют собой транспортную среду, на базе которой возможно как построение корпоративных сетей связи, так и организация передачи данных с различными интерфейсами. Конфигурация использования дополнительны каналов произвольная и может быть изменена в процессе эксплуатации. Возможность поэтапного наращивания обеспечивает гибкость в выборе оборудования и снижение начальных затрат.
Внутреннее оборудование исполнено по стандарту «Евромеханика 19» в виде модульных 1U кассет К-1, куда устанавливаются все блоки.
4. Разработка схемы организации связи
Схема организации связи разрабатывается для того, чтобы наглядно представить количество требуемого оборудования, типы соединительных линий и наличие резервирования. В схему организации связи входят:
- каналообразующее оборудование;
- модемы;
- приемопередатчики;
- антенно-фидерные тракты;
- план распределения частот.
На данной схеме можно проследить, каким образом осуществляется передача цифрового потока между оконечными станциями, организовывается регенерация сигнала на промежуточных станциях и выделяется необходимое число каналов потребителям.
Схема организации связи на проектируемой ЦРРЛ приведена на
рисунках 4.1 – 4.4 .
На eузловой станции в г. Тунгое восемь цифровых потока Е1 от электронной АТС (ЭАТС) поступают на внутреннее оборудование (IDU) ЦРРС «МИК-РЛ11», где мультиплексируется в 2 цифровых поток Е2 при помощи двух мультиплексоров МЦП – 12. Затем цифровой сигнал поступает на блок управления, контроля и сигнализации (БУКС), предназначенный для организации телеуправления РРЛ и резервирования. С выхода блока БУКС цифровой поток по соединительному кабелю подается на выносное оборудование (ODU), которое включает в себя два приемо-передающих устройства (ППУ). Аппаратура «МИК-РЛ11» работает в диапазоне 11 МГц по двух частотному плану распределения частот.
На промежуточной станции Гиляно-Абунан для выделения 60 каналов дополнительно устанавливаются мультиплексор типа ОГМ-30. Данные 60 каналов выделяются из первых двух первичных потоков, для оставшихся двух потоков Е1 организуется цифровой транзит.
На остальных станциях выделение и транзит каналов организуется аналогичным способом.
Рисунок 4.1 – Схема организации связи на участках ОРС Узловое газовое –ПРС Шхунное – ПРС Гиляко-Абунан
|
