Проектування інформаційної телекомунікаційної системи порома на трасі Калінінград Санкт-Петербург

«Проектування інформаційної телекомунікаційної системи порома на трасі Калінінград - Санкт-Петербург»

Калінінград 2010

Введення

Стрімкий розвиток телекомунікацій викликало в житті Російського суспільства явище, назване мобільного і бездротового революцією. Необхідність глибокого вивчення та розробки інноваційних технологій мобільного і бездротового широкосмугового доступу в мережі зв'язку вимагає об'єднання наукових сил і потенціалу вчених різних галузей і технологічної спрямованості. Ті, хто стоїть завдання конвергенції різних видів мереж та послуг зв'язку можуть бути вирішені на основі взаємного збагачення двох найважливіших наукових напрямів: розвитку сучасних телекомунікацій мереж бездротового широкосмугового доступу та мереж мобільного зв'язку.

Калінінградська область займає особливе географічне розташування, вона знаходиться в центрі Європи і є сполучною ланкою між Росією і країнами заходу. Отже, повинна відповідати статусу європейських країн і мати розвинену телекомунікаційну інфраструктуру. Тому модернізація, розвиток і впровадження сучасних систем зв'язку є актуальним завданням для нашого регіону.

Таким чином, дипломний проект ставить основним завданням розвиток систем зв'язку на транспорті, а саме оснащення мобільним зв'язком за допомогою супутникового лінії порома повідомленням Калінінград - Санкт-Петербург. У завдання проекту входить енергетичний розрахунок системи, вибір необхідних параметрів, таких як кількість каналів, швидкість передачі даних, розмір і форма антени, вибір цифрової системи.

Метою дипломного проекту є обгрунтування параметрів багатоканальної телекомунікаційної системи, призначеної для забезпечення пасажирів порома мобільним зв'язком, а також доступом до мережі Internet.

Актуальність проекту полягає в тому, що пором кілька днів пливе в нейтральних водах і знаходиться поза зоною досяжності базових станцій мобільного зв'язку, внаслідок чого пасажири не можуть обмінюватися будь-якої інформацією з материком. Даний проект дозволить відкрити доступ не тільки до мобільного зв'язку, а й до «всесвітньої павутини».

Перший розділ висвітлює проблеми покриття мережі на пасажирському судні, представляє архітектуру мобільного зв'язку на поромі й призводить кількісний аналіз необхідного трафіку.

У другому розділі проведений огляд супутникових систем, обрана орбіта, частотний діапазон, технологія передачі даних.

Третя глава присвячена енергетичному розрахунку супутникової лінії висхідного і низхідного ділянок. Розрахована похила дальність на ділянках радіолінії, загасання сигналу, шумова температура, коефіцієнт посилення антен земної станції і ретранслятора на прийом і передачу, потужності передавачів земної станції і ретранслятора зв'язку на ШСЗ.

У четвертому розділі зроблено розрахунок приймальної антени по схемі Кассегрена: геометричних параметрів антени, параметрів опромінювача і лінії живлення.

У п'ятому розділі описуються системи для організації покриття мережі на поромі. Обгрунтовується вибір кращого обладнання. Показана система побудови мережі для порома, де простір каюти екрановано. Розроблено пропозиції по мережі зв'язку в каютах.

1. Аналіз планового трафіку мережі

Траса порома повідомленням Калінінград-Санкт-Петербург протяжністю 700 км, пролягає в нейтральних водах Балтійського моря. На такій відстані радіус покриття базових станцій мобільного зв'язку, що знаходяться на березі, конструктивно не досягає траси проходження судна і, отже, зв'язок на поромі не може бути організована звичайним способом. Корабель знаходиться у плаванні двоє судок, при цьому ділові люди, а також відпочиваючі можуть відчувати дискомфорт, пов'язаний з потребою у зв'язку, управлінням своїми справами на материку, а також з неможливістю отримання новин. Завданням даного проекту ставиться забезпечення судна стільниковим зв'язком, а також можливістю підключення до мережі Internet, через супутникову лінію зв'язку.

1.1 Архітектура мобільного зв'язку порома

Стільниковий зв'язок на поромі організується так. Сигнал з наземної мережі «піднімається» на супутник зв'язку, звідки приймається антеною, встановленою на корпусі судна і передається на Фемто або пикосот, встановлену всередині салону. Стільникові телефони пасажирів салону зв'язуються з цією внутрішньою сотих для прийому сигналу, що надійшов через супутник із землі і передачі сигналу на землю з тієї ж «ланцюжку».

Рис. 1.1. Архітектура стільникового зв'язку порома

1.2 Розрахунок планового трафіку мережі.

Досвід експлуатації систем зв'язку за останній час показав можливості та параметри, необхідні для розрахунку трафіку при використанні різних додатків.

Таблиця 1. Загальні характеристики трафіку різних додатків

Виходячи з даних таблиці 1, можемо оцінити трафік мережі. З урахуванням передачі файлів, використання додатків, обробки транзакцій і голосового зв'язку знайдемо необхідну пропускну здатність.

1.3 Кількісний аналіз трафіку

Необхідну загальну пропускну здатність обчислимо як:

де i = 1 .. n;

P - загальна пропускна здатність;

- Необхідна пропускна здатність для i-ої послуги.

Необхідну пропускну здатність у цілому розрахуємо як добуток кількості користувачів і навантаження на кожного користувача:

Загальна кількість користувачів приймемо рівним 200, звідси необхідна пропускна здатність .

Візьмемо з запасом Р = 20 Мбіт / с.

Стандартний ствол має смугу пропускання 36 МГц, що відповідає максимальній пропускній здатності близько 40 Мбіт / с, що задовольняє вимогам проекту.

Вимоги до проектованої мережі:

• необхідна смуга пропускання;

• розширюваність і здатність до масштабування мережі;

• керованість мережі;

• інтеграція різних видів трафіку;

• відповідність вимогам щодо затримки пакетів в лінії (не більше 250 мс);

• висока надійність і готовність мережі.

У першому розділі зроблено оцінку необхідної пропускної здатності мережі, для реалізації планового трафіку. Для задоволення потреб абонентів у стільникового зв'язку, а також доступу до мережі інтернет. Необхідна швидкість близько 20 Мбіт / с, що відповідає максимальній пропускній здатності 40 Мбіт / с.

2. Аналіз параметрів супутникової системи

Залежно від виду послуг, що надаються супутникові системи зв'язку можна розділити на три основні класи:

1. Системи пакетної передачі даних (доставки циркулярних повідомлень, автоматизованого збору даних про стан різних об'єктів, в тому числі транспортних засобів і т.д.)

2. Системи мовної (радіотелефонного) зв'язку.

3. Системи для визначення місця розташування (координат) споживачів.

Системи пакетної передачі даних призначені для передачі в цифровому вигляді будь-яких даних (телексних, факсимільних повідомлень, комп'ютерних даних тощо) Швидкість пакетної передачі даних в космічних системах зв'язку складає від одиниць до сотень кілобайт в секунду. У цих системах, як правило, відмовляються від безперервності обслуговування і не пред'являють жорстких вимог до оперативності доставки повідомлень. У такому режимі працює «електронна пошта» (надійшла інформація опомінается бортовим комп'ютером і доставляється кореспонденту протягом деякого часу).

При радіотелефонного зв'язку в супутникових системах використовують цифрову передачу повідомлень, при цьому обов'язково повинні виконуватися загальноприйняті міжнародні стандарти. У таких системах затримка сигналу на трасі поширення не повинна перевищувати 0,25 с і переговори абонентів не перериваються під час сеансу зв'язку. Обслуговування абонентів повинно бути безперервним і проходити в реальному масштабі часу. У цьому випадку при побудові радіотелефонного супутникової мережі необхідно враховувати, що:

• Супутники повинні оснащуватися високоточною системою орієнтації для утримання променя їх антени в заданому напрямку

• Кількість супутників в системі має бути достатнім для забезпечення суцільного та безперервного покриття зони обслуговування.

Для забезпечення достатньої кількості каналів зв'язку повинні застосовуватися багатопроменеві антенні системи, що працюють на високих частотах (більше 1,5 ГГц).

Значний прогрес у розвитку супутникових систем персонального зв'язку досягнуто завдяки впровадженню нових технічних рішень, ключовими з яких можна вважати: обробку сигналу на борту супутника-ретранслятора, створення перспективних мережних протоколів обміну інформацією і застосування недорогих портативних користувальницьких терміналів з ​​малим енергоспоживанням.

Розвитку систем персонального супутникового зв'язку сприяють великі успіхи, досягнуті в мікромініатюризації функціональних вузлів комунікаційного устаткування. Застосування арсеніду галію і фосфіду індію дозволило створити потужні сонячні батареї невеликих розмірів, а впровадження різних композиційних матеріалів - зменшити масу супутників. Значний прогрес очікується і в області розробки бортових ЕОМ на спеціалізованих ВІС (великих інтегральних схемах), що забезпечують високошвидкісну комутацію при ретрансляції інформаційних потоків. Застосування методів многостанционного доступу з кодовим поділом каналів (CDMA), який заснований на використанні широкосмугових складних сигналів, безсумнівно, сприяє успішному розвитку супутникових систем зв'язку.

2.1 Класифікація орбіт ШСЗ

У космічних системах, що вирішують завдання персонального зв'язку, використовуються супутники, які можуть знаходитися на різних орбітах.

Орбіти космічних апаратів (КА) класифікуються: за формою, періодичності проходження над точками земної поверхні і по нахиленню.

За формою розрізняють такі типи орбіт:

1. Кругові - важко реалізовані на практиці і вимагають частої корекції допомогою бортових коригувальних двигунів КА.

2. Близькі до кругового. Це найбільш поширений тип орбіт в системах супутникового зв'язку. На таких орбітах висоти апогею і перигея. різняться на кілька десятків кілометрів.

3. Еліптичні. Висоти Н (апогею) та Н (перигея) можуть значно відрізнятися (наприклад, Н а = 38000 - 40000 км, Н п = 400 - 500 км), Дані орбіти також широко застосовуються в системах супутникового зв'язку.

4. Геостаціонарні. Це кругові екваторіальні орбіти з періодом обертання супутника, рівним періоду обертання Землі (Р = 23 год 56 хв). На такій орбіті супутник розташовується на висоті 36000 км і знаходиться постійно над певною точкою екватора Землі. Космічні апарати, що знаходяться на геостаціонарній орбіті, мають велику площу огляду Землі, що дозволяє з успіхом використовувати їх в системах супутникового зв'язку.

5. Параболічні і гіперболічними. Застосовуються, як правило, при вивченні планет Сонячної системи.

За періодичністю проходження КА над точками земної поверхні розрізняють такі типи орбіт:

1. Синхронні. Вони, у свою чергу, поділяються на синхронні ізомаршрутние і синхронні квазімаршрутние. Ізомаршрутние орбіти характеризуються тим, що проекції орбіти штучних супутників Землі (ШСЗ) на земну поверхню (траси) збігаються щодоби. Квазімаршрутние орбіти характеризуються тим, що проекції орбіти на земну поверхню збігаються один раз на кілька діб.

2. Несинхронні характеризуються тим, що траси, відповідні будь-яким двом оборотам КА навколо Землі, не збігаються.

Під нахилом орбіти розуміється кут між площинами екватора Землі і орбіти КА. Нахил відраховується від площини екватора до площини орбіти проти годинникової стрілки. Воно може змінюватися від 0 до 180 °.

За нахиленню розрізняють такі типи орбіт:

• Прямі (нахил орбіти <90 °)

• Зворотні (нахилення орбіти> 90 °)

• Полярні (нахилення орбіти = 90 °)

• Екваторіальні (нахилення орбіти дорівнює 0 або 180 °)

Прецесія орбіти

Чи не сферичність Землі і нерівномірність розподілу її маси призводять до зміни (прецесії) площині орбіти КА що тягне за собою прецесію лінії апсид (тобто лінії з'єднує апогей і перигей) орбіти. При цьому швидкість названих прецесії залежить від форми орбіти, висоти апогею і перигея, а також від способу. Прецесія площині орбіти призводить до зміщення висхідного і низхідного кутів відносно початкового положення (у момент виведення КА на орбіту).

Величина прецесії площині орбіти космічного апарату залежить від напруженості гравітаційного поля Землі. Збільшення напруженості призводить до «спрямлення» орбіти поблизу екватора за рахунок збільшення швидкості руху ШСЗ в напрямку екватора. При цьому супутник рухається по прямій орбіті починає відхилятися вліво по ходу руху, а рухомий по зворотній орбіті - навпаки, вправо по ходу руху.

Таким чином, у першому випадку площина орбіти прецессирует в західному напрямку, а в другому - в східному. Площини полярних орбіт (що мають нахил = 90 °) не прецессируют.

Висота орбіт зв'язкових ШСЗ

В даний час в космічних системах для вирішення завдань персонального радіозв'язку застосовують супутники, які можуть знаходитися на наступних орбітах: низьких (кругових або близьких до кругових), середньовисотних (кругових або еліптичних) і геостаціонарних.

Висота орбіт КА вибирається на підставі аналізу багатьох факторів, включаючи енергетичні характеристики радіоліній затримку при розповсюдженні радіохвиль, близькість до орбіти радіаційних поясів Ван Аллена, розміри і розташування обслуговуваних територій. Крім того на висоту орбіти впливають спосіб організації зв'язку та вимоги щодо забезпечення необхідного значення кута місця КА.

Аналізуючи низькоорбітальні угруповання різних космічних систем, можна помітити, що висоти кругових орбіт КА більшості з цих угруповань знаходяться в діапазоні від 700 до 1500 км. Це обумовлено наступними факторами:

• На орбітах, розташованих нижче 700 км, щільність атмосфери досить висока що викликає зменшення ексцентриситету і поступове зниження висоти апогею. Подальше зменшення висоти орбіти призводить до підвищеного витраті палива збільшення частоти маневрів для підтримки заданої орбіти.

• На висотах вище 1500 км розташовується перший радіаційний пояс Ван Аллена, в якому неможлива робота електронної бортової апаратури.

Середньовисотні орбіти (5000 - 15000 км над поверхнею Землі) знаходяться між першим і другим радіаційними поясами Ван Аллена. У системах, що використовують КА, розташовані на таких орбітах, затримка поширення сигналів через супутник-ретранслятор складає приблизно 130 мс, що практично невловимо для людського слуху і, отже, дозволяє використовувати такі супутники для радіотелефонного зв'язку.

Системи, що використовують супутники з висотою орбіти 700 - 1500 км, мають кращі енергетичні характеристики радіоліній, ніж системи з висотою орбіт супутників, що дорівнює приблизно 10000 км, але поступаються їм в тривалості активного існування КА. Справа в тому, що при періоді звернення КА близько 100 хв (для низьких орбіт) в середньому 30 хв з них припадає на тіньовий бік Землі. Тому бортові акумуляторні батареї відчувають від сонячних батарей приблизно 5000 циклів заряду / розряду на рік. Для кругових орбіт з висотою 10000 км період обертання становить близько 6 год, з яких лише кілька хвилин КА проводить в тіні Землі.

Слід також зазначити, що супутник, що знаходиться на низькій орбіті, потрапляє в зону прямої видимості абонента лише на 8-12 хв. Значить, для забезпечення безперервного зв'язку будь-якого абонента потрібно багато КА, які послідовно (за допомогою шлюзових станцій або межспутніковой зв'язку) повинні забезпечувати безперервну зв'язок. Зі збільшенням висоти орбіти КА зона прямої видимості супутника-ретранслятора і абонента збільшується, що приводить до зменшення кількості супутників, необхідного для забезпечення безперервного зв'язку. Таким чином, із збільшенням висоти орбіти збільшуються час і розміри зони обслуговування і, отже, потрібна менша кількість супутників для охоплення однієї і тієї ж території.

Геостаціонарні космічні системи з висотою орбіт супутників приблизно 36000 км володіють двома важливими перевагами:

• Система, що складається з трьох геостаціонарних супутників, практично забезпечує глобальний огляд земної поверхні.

• Супутники завжди знаходяться над певною точкою Землі, що дозволяє заощадити на устаткуванні стеження за КА.

Для нашої системи зв'язку актуальніше використовувати супутник на геостаціонарній орбіті, що дозволить охопити потрібну площу земної поверхні і позбутися від використання складної апаратури стеження за ШСЗ.

2.2 Вибір частотного діапазону

Будь-яка мережа супутникового зв'язку включає в себе один або кілька супутників-ретрансляторів, через які і здійснюється взаємодія земних станцій (ЗС). В даний час найбільш широкого поширення набули супутники, які працюють в діапазонах частот C (4 / 6 ГГц) і Ku (11/14 ГГц).

Рис. 1.2

Як правило, супутники діапазону З обслуговують досить велику територію, а супутники діапазону Ku - територію менше, але володіють високою енергетикою, що дає можливість для роботи з ними застосовувати ЗС з антенами малого діаметра і малопотужними передавачами.

Для нашої системи виберемо частотний діапазон Ku, з частотою передачі радіосигналу (На лінії вгору), (На лінії вниз).

2.3 Вибір технології передачі даних

До складу будь-ЗС входить радіочастотне і каналоутворюючого обладнання. Перше - це антена і приймач, які повинні відповідати типу вибраного супутника і забезпечувати роботу каналоутворюючого устаткування. Як правило, ці два компоненти ЗС поставляються в комплекті.

Каналоутворюючого обладнання визначає принцип роботи ЗС і всієї мережі. В даний час існують чотири основні технології для мереж супутникового зв'язку. Всі вони мають свої переваги і недоліки, і жодна з них не є універсальною. Для підвищення ефективності роботи в багатьох сучасних мережах успішно поєднуються кілька технологій одночасно. Основна відмінність між ними - спосіб використання ресурсу супутникового ретранслятора. Розглянемо ці технології:

• SCPC (Single Channel Per Carrier) активно застосовують для побудови невеликих мереж з інтенсивним трафіком. Кожна ЗС, що реалізує SCPC, має виділений постійний сегмент ємності супутникового ретранслятора і підтримує постійне з'єднання. Основна перевага даної технології полягає в тому, що вона гарантує необхідну пропускну здатність каналу супутникового зв'язку, а основний недолік - відсутність в ній можливості динамічного перерозподілу ресурсу ретранслятора між вузлами мережі.

• DAMA (Demand Assigned Multiple Access) надає ресурс супутникового ретранслятора на вимогу. У мережах з технологією DAMA канал зв'язку виділяється користувачу тільки на час проведення сеансу зв'язку, що значно економить ресурси супутникового ретранслятора. Структура каналу в цій мережі аналогічна структурі каналу SCPC. У деяких реалізаціях технології DAMA передбачена можливість встановлення з'єднань з різною пропускною здатністю для різних сеансів зв'язку. DAMA оптимальна для створення телефонних мереж з полносвязной топологією. Ресурс ретранслятора розподіляється центральною станцією мережі, що можна вважати основним недоліком технології, так як функціонування всієї мережі залежить від стану однієї цієї станції.

• TDMA (Time Division Multiple Access) надає безлічі станцій динамічний доступ до загального каналу з тимчасовим поділом. На відміну від технології DAMA з її досить великим часом встановлення з'єднання такий доступ надається значно швидше. Однак ЗС мережі TDMA коштують досить дорого, оскільки будь-яка з цих станцій - навіть з самим мінімальним трафіком - повинна передавати дані зі швидкістю, рівною загальній пропускної здатності розділяється за часом каналу. У мережах TDMA центральна керуюча станція, як правило, відсутня.

• TDM / TDMA (Time Division Multiplexing / Time Division Multiple Access) - комбінована технологія мереж з топологією типу «зірка». У мережі TDM / TDMA центральна ЗС пов'язується зі станціями користувачів за допомогою одного або декількох закріплених каналів TDM (з тимчасовим мультиплексуванням), а станції користувачів здійснюють доступ до центральної ЗС через канали TDMA. Оскільки всі станції користувачів безпосередньо взаємодіють тільки з центральною ЗС, з'являється можливість застосовувати досить малопотужні станції, компенсувавши недолік їх енергетики використанням антени великого діаметру і потужного передавача на центральній ЗС. За рахунок такого дисбалансу параметрів станцій вдається істотно знизити вартість проектів з великим числом станцій користувачів. Обов'язкова наявність центральної ЗС (яка виконує функцію концентратора мережі) зумовлює високі вимоги до її готовності - адже від стану цієї станції залежить функціонування всієї мережі.

У мережі TDM / TDMA передача даних між двома будь-якими станціями користувачів, двічі проходять через супутник-ретранслятор («подвійний стрибок»). При цьому виникає істотна (1-2 с) затримка сигналу, яка робить дану мережу малопридатною для використання телекомунікаційних програм, чутливих до таких затримок.

Підтримка розглянутих вище основних технологій реалізована в багатьох сучасних апаратних засобах супутникового зв'язку. Дуже часто має сенс застосовувати в одній мережі декілька технологій одночасно. Так, наприклад, для побудови великомасштабної корпоративної телекомунікаційної інфраструктури можна рекомендувати поєднання технологій TDM / TDMA і DAMA. Остання з них забезпечить телефонний та факсимільний зв'язок, зробить можливою організацію аудіо-і відеоконференцій, в той час як за допомогою підмережі TDM / TDMA можна буде здійснювати передачу даних.

Друга глава присвячена вибору параметрів супутника: форми і висоти орбіти, частотного діапазону, в якому буде транслюватися сигнал і технології передачі даних.

Для нашого проекту перевагу віддано ШСЗ на геостаціонарній орбіті, що дозволить охопити потрібну площу земної поверхні і позбутися від використання складної апаратури стеження за траєкторією супутника.

Передача сигналу буде здійснюватися в Ku-діапазоні (11/14 ГГц), що дає можливість для роботи з антенами малого діаметра і малопотужними передавачами.

Для передачі інформації можна рекомендувати поєднання технологій TDM / TDMA і DAMA. Остання з них забезпечить телефонний та факсимільний зв'язок, зробить можливою організацію аудіо-і відеоконференцій, в той час як за допомогою підмережі TDM / TDMA можна буде здійснювати передачу даних.

3. Енергетичний розрахунок супутникової лінії

Основна особливість супутникових ліній зв'язку - велике загасання радіосигналу на ділянках лінії. Так при висоті орбіти ШСЗ в 36000 км загасання сигналу на ділянці досягає 200 дБ. Крім цього, радіосигнал зазнає випадкові зміни внаслідок поглинання радіохвиль в атмосфері (дощ, сніг, туман), їх рефракції і деполяризації, Фарадеевского обертання площини поляризації. На приймальні пристрої впливають перешкоди у вигляді випромінювань космосу, Сонця, Землі і інших планет.

Правильний і точний облік всіх особливостей супутникового зв'язку дозволяє виконати оптимальне проектування системи зв'язку, забезпечити її надійну роботу в найбільш складних умовах і в той же час виключити зайві енергетичні витрати, що призводять до невиправданого ускладнення наземної та бортової апаратури.

В енергетичному сенсі для лінії "ЗС-СР-ЗС» (земна станція - супутник-ретранслятор - земна станція) обидві ділянки напружені і нерівнозначні: перший - через прагнення зменшити потужність передавача земної станції і щодо низької чутливості приймача ретранслятора, другий - з -за обмежень на масу, габарити і енергетику ретранслятора, тобто обмеження на потужність бортового передавача.

Для ділянки ЗС-СР потужність сигналу на вході бортового приймача можна визначити з першого рівняння передачі

, [ДБ]. (3.1)

Аналогічно для ділянки СР-ЗС

, [ДБ], (3.2)

де - Втрати в антенно-волноводном тракті передачі (прийому) земної станції або бортового ретранслятора;

- Коефіцієнт передачі по потужності антенно-хвильове тракту передачі або прийому;

- Додаткове загасання сигналу на ділянці ЗС-СР (СР-ЗС).

Втрати в антенно-волноводном тракті залежать від його конструкції і діапазону робочих частот. Зазвичай при розрахунках приймають , , .

3.1 Розрахунок загасання радіосигналу на ділянках лінії супутникового зв'язку

Повне загасання радіосигналів в лініях супутникового зв'язку визначається втратами у вільному просторі і додатковими втратами , Зумовленими особливостями функціонування систем супутникового зв'язку:

_, [ДБ]. (3.3)

Втрати енергії радіохвиль при розповсюдженні у вільному просторі визначаються відповідно до вираження

, [ДБ], (3.4)

де - Похила дальність на ділянках радіолінії КС, обумовлена ​​як

, (3.5)

де = 6371 км - радіус Землі (при її апроксимації сферою);

H - висота орбіти ШСЗ (для геостаціонарної орбіти Н = 35875 км, для високоеліптичних орбіт Н - висота апогею);

- Топоцентрічна параметр, який може бути визначений з виразу

(3.6)

де, - Географічна широта підсупутникової «точки»;

- Географічна широта земної станції;

; (3.7)

- Географічна довгота ЗС;

- Географічна довгота підсупутникової «точки».

При розрахунку енергетичних параметрів мережі супутникового зв'язку слід вибрати максимальним для заданої зони обслуговування. Для виконання цієї умови з вихідних даних виберемо географічні координати ЗС і СР ​​таким чином, щоб ЗС перебувала на максимальній відстані від підсупутникової «точки» для заданої зони обслуговування.

Маємо: , , ,

Звідси,

Додаткове загасання сигналу на ділянках радіолінії КС залежить від багатьох факторів, що проявляються незалежно один від одного, і може бути представлено у вигляді суми:

, (3.8)

де - Загасання в атмосфері без опадів;

- Загасання в опадах;

- Згасання, що враховує неточність наведення антен;

- Загасання за рахунок деполяризації сигналу в середовищі поширення.

Згасання в атмосфері без опадів визначається головним чином поглинанням в тропосфері і має яскраво виражений частотно-залежний характер з резонансними піками на частотах 22 і 165 ГГц (для водяної пари) і 60 і 120 ГГц (для кисню).

Втрати енергії радіосигналу в атмосфері без опадів не залежать від часу (мають місце протягом 100% часу роботи радіолінії) і визначаються за графіками (рис. 3.1) в залежності від частоти радіосигналу Знайдемо на лінії вгору ( ) І вниз ( ).

Таким чином, і . Загасання сигналу в опадах залежить від виду гідрометеорів (дощ, сніг, туман), розмірів зони їх випадіння, інтенсивності опадів у зоні і т.д. У діапазонах частот величина загасання радіосигналу в опадах складає . Тому приймемо .

Рис. 3.1. Графіки для визначення загасання радіосигналу в атмосфері без опадів

Додаткове загасання сигналу за рахунок неточного наведення антен ЗС і СР ​​один від одного обумовлено рефракцією радіохвиль, що призводить до утворення кута між істинним і позірним напрямками ШСЗ. Кутове відхилення, викликане рефракцією, становить кілька десятих часток градуса і може бути скомпенсировано при автоматичному наведенні антен по максимуму сигналу. При інших методах наведення з урахуванням похибок конструкції пристрою наведення можна прийняти .

Поляризаційні втрати на ділянках лінії КС складаються з втрат, викликаних неузгодженістю поляризації, втрат, пов'язаних з ефектом Фарадея, і втрат через деполяризації радіохвиль в опадах.

Втрати, викликані неузгодженістю поляризації, мають істотне значення при використанні на ЗС і СР ​​вузьконаправлених антен і застосуванні лінійної поляризації. Використання кругової поляризації дозволяє ці втрати зробити пренебрежимо малими. Втрати, зумовлені ефектом Фарадея, проявляються при використанні сигналів з ​​лінійною поляризацією, залежать від частоти і пренебрежимо малі. Втрати через деполяризації радіохвиль при опадах більш характерні для сигналів з ​​круговою поляризацією, носять статистичний характер, пов'язаний зі статистикою випадання дощів, і можуть надавати помітний вплив на енергетику систем супутникового зв'язку на частотах вище 12 ГГц.

При використанні на лініях КС кругової поляризації сигналів результуючі поляризаційні втрати беруть .

Таким чином, отримуємо ослаблення радіосигналу на ділянці вниз

і на ділянці вгору

.

Добре видно, що ослаблення на ділянці вниз менше, ніж на ділянці вгору на 2 дБ. Таке відмінність пов'язана з тим, що радіосигнал на більш високих частотах зазнає більше затухання, ніж на частотах нижче. Саме цим обумовлений той факт, що для значення частоти радіосигналу на ділянці СР-ЗС завжди вибирається менше значення, ніж на ділянці ЗС-СР Адже на борту ШСЗ енергетика жорстко обмежена, що сильно впливає на максимальну вихідну потужність передавача ретранслятора зв'язку.

3.2 Розрахунок енергетичних параметрів приймальних пристроїв

Приймальний пристрій НВЧ може характеризуватися деякими енергетичними параметрами: реальною чутливістю, порогової чутливістю, коефіцієнтом шуму, шумового температурою і ефективною температурою. Всі ці параметри, як відомо, мають певний зв'язок між собою. Три останні з них характеризують лінійну частину приймального пристрою від антени до детектора. У системах супутникової (космічній) зв'язку найбільшого поширення отримали два останніх параметри.

3.3 Розрахунок повної ефективної температури приймальних пристроїв, перерахованої до опромінювач прийомної антени

Шумова температура оцінює внутрішні шуми лінійної частини приймача, перелічені на його вхід. Вона може бути виражена через коефіцієнт шуму наступним чином

, (3.9)

де - Абсолютна температура середовища, в якій працює приймач (зазвичай ).

Чим нижче шумова температура приймача, тим вище його чутливість. Для ідеального чотириполюсника , Тому .

Для приймача ЗС коефіцієнт шуму становить або , Тобто .

Оскільки основний внесок у шум приймального пристрою вносить перший каскад, тобто МШУ, то коефіцієнт шуму МШУ буде ненабагато менше коефіцієнта шуму всього приймального пристрою. А таким МШУ може служити параметричний підсилювач на напівпровідникових діодах ( ).

Для приймача СР коефіцієнт шуму становить або , Тобто .

Такі значення дозволяють перший каскад підсилювача такого приймача реалізувати на ЛБХ (Лампа біжучої хвилі).

Ефективна температура ( ) Характеризує повну потужність шумів, що діють на вході приймача, тобто надходять з антенно-хвильове тракту і власних, перелічених на вхід. Повна ефективна температура приймального пристрою, перерахована на вхід приймача

, (3.10)

те саме - до опромінювач прийомної антени:

, (3.11)

де - Еквівалентна шумова температура антени;

- Еквівалентна шумова температура антенно-хвильове тракту.

Еквівалентна шумова температура антени може бути представлена ​​у вигляді складових [10, 13]:

, (3.12)

де - Складова, зумовлена ​​прийомом космічного радіовипромінювання, що залежить від кута місця антени;

- Складова, зумовлена ​​випромінюванням атмосфери і залежна від кута місця антени;

- Складова, що враховує випромінювання Землі;

- Складова, що враховує власні шуми антени через наявність втрат в її елементах;

- Коефіцієнт, що враховує усереднений рівень бічних і задніх пелюсток діаграми спрямованості антени (для антен ЗС , Для антен СР ).

Еквівалентна шумова температура волноводного тракту, що працює при абсолютній температурі .

. (3.13)

Шуми космічного походження визначаються в основному випромінюваннями Галактики, Сонця і Місяця. При цьому усереднена температура шумів Галактики на частотах до 11 ГГц не перевищує 10 ° К. Шумове випромінювання Сонця може повністю порушити зв'язок при попаданні в головний пелюсток діаграми спрямованості антени. Проте вплив Сонця можна, звести до мінімуму при конкретному розрахунку траси ділянки. Випромінювання Місяця робить ще менший вплив, тому що її шумова температура на кілька порядків нижче шумової температури Сонця. Таким чином, в більшості практичних випадків складова може прийматися рівною нулю.

Шумова температура атмосфери визначається випромінюванням спокійної атмосфери і впливом опадів, залежить від частот сигналу і кута місця антени. При відомому затуханні радіосигналу в атмосфері (з урахуванням опадів) шумова температура атмосфери бути визначена як:

, [ ]. (3.14)

Шумова температура Землі при розрахунках приймається рівною

Складова як показує практика, залежить від кута місця антени. Наведено вираз для розрахунку цієї складової з урахуванням .

, [ ]. (3.15)

Власна шумова температура антени обумовлена ​​втратами анергії в облучателе. Вона може бути визначена за аналогією з (3.13)

Оскільки коефіцієнт корисної дії опромінювача близький до 1, то власною шумовий температурою антени можна знехтувати.

Підставивши всі складові в (3.3), маємо

і .

3.4 Розрахунок коефіцієнта посилення антен земної станції і ретранслятора на прийом і на передачу

Посилення антени земної станції на передачу або на прийом можна визначити по діаметру дзеркала (рефлектора) і довжині робочої хвилі на ділянці ЗС-СР ( ) Або на дільниці СР-ЗС ( ):

, [ДБ], (3.16)

де - Коефіцієнт використання поверхні дзеркала (КВП) (для двухзеркальних ).

Приймемо КВП З вихідних даних , Отже і .

Для бортовий антени зазвичай задається кут головного пелюстка діаграми спрямованості . У цьому випадку посилення антени можна визначити як

, [ДБ]. (3.17)

Для забезпечення зв'язку в межах заданої зони на ретрансляторі будемо використовувати антену з ШДН _. Ретранслятор з такою антеною буде висвітлювати зону діаметром , Що достатньо для освітлення траси порома. Її коефіцієнт посилення становитиме .

3.5 Розрахунок реальної чутливості приймачів

Реальна чутливість радіоприймача характеризується мінімальною потужністю сигналу на його вході, при якій забезпечується заданий якість зв'язку на інтервалі і в лінії в цілому. Тому розрахунок реальної чутливості приймачів проводиться з урахуванням нормування якості зв'язку на інтервалах (ділянках), механізму накопичення спотворень в лінії в умовах завмирань, режимів роботи станцій в лінії і т.д.

Реальна чутливість приймачів КС в режимі передачі цифрових повідомлень методом безпосередньої маніпуляції несучого коливання визначається швидкістю передачі повідомлень, методом маніпуляції несучої (АМн, ЧМн, ФМн, ОФМн), способом обробки сигналу в приймачі (когерентний, некогерентне), вимогою до достовірності і т.д . Для когерентного та некогерентного прийому

, [ДБ], (3.18)

- Шумова смуга пропускання приймача,

- Співвідношення сигнал / шум на вході вирішальною схеми приймача для забезпечення заданої ймовірності помилок .

У реальних умовах звичайно приймається в розрахунок поправка на втрати при технічній реалізації когерентного прийому . З урахуванням цієї поправки

, [ДБ]. (3.19)

Маємо і ( Вт).

Така відмінність значень реальної чутливості приймачів на Землі і на борту ШСЗ обумовлено тим, що на земних станціях великого поширення набули параметричні МШУ з коефіцієнтом шуму 6 ... 7 дБ, в той час як на ретрансляторі застосовуються транзисторні МШУ коефіцієнт шуму яких ~ 10 дБ.

3.6 Розрахунок енергетичних параметрів передавальних пристроїв

Розрахунок і обгрунтування енергетичних параметрів станцій: потужності передавача, загасання в АФТ, коефіцієнта посилення антени, реальної (порогової) чутливості приймача або його шумових параметрів, необхідного запасу рівня НВЧ-сигналу на інтервалі є основною метою енергетичного проектування лінії зв'язку. Розрахунок виробляється на основі рішення першого і другого рівнянь передачі. При цьому окремі складові цих рівнянь повинні бути попередньо розраховані або обгрунтовано вибрані.

Рішення рівнянь передачі не може бути однозначним внаслідок деякого розкиду значень параметрів, які входять в рівняння. Тому величина розраховується параметра може виявитися неприйнятною. У цьому випадку слід внести корективи в значення тих чи інших параметрів і розв'язувати рівняння заново.

3.7 Розрахунок вихідних потужностей передавачів земної станції і ретранслятора зв'язку на ШСЗ

Потужності передавачів ЗС і СР ​​визначаються відповідно до першого рівнянням передачі:

(3.20)

, [ДБ],

де - Потужності сигналів на входах приймачів ЗС (СР)

- Еквівалентний затухання на ділянці вгору (вниз), які перебувають з виразу:

, [ДБ],

де - Загасання хвилеводних (фідерних) трактів відповідних передавальних і приймальних пристроїв ділянок;

- Експлуатаційний запас потужності передавача.

Потужності передавачів земної станції і супутника-ретранслятра:

Третя глава присвячена енергетичному розрахунку супутникової ліній: похилої дальності, загасання сигналу, шумової температури, коефіцієнта посилення антен земної станції і ретранслятора на прийом і передачу, потужності передавачів земної станції і ретранслятора зв'язку на ШСЗ.

Спираючись на ці показники можна вибрати приймально-передавальну апаратуру, і розрахувати параметри антени.

4. Розрахунок приймально-передавальної антени супутникового зв'язку

4.1 Загальний аналіз і порівняльна характеристика антен

В останнє десятиліття в галузі космічної та радіорелейного зв'язку, радіоастрономії і інших областях широке поширення отримали двухзеркальние антени (ДЗА).

Основними достоїнствами а несиметричних ДЗА в порівнянні з однозеркальнимі є:

1. Поліпшення електричних характеристик, зокрема підвищення коефіцієнта використання поверхні розкриву антени, так як наявність другого дзеркала полегшує оптимізацію розподілу амплітуд по поверхні основного дзеркала.

2. Конструктивні зручності, зокрема спрощення підводки системи фідерного живлення до випромінювача.

3. Зменшення довжини хвилеводних трактів між приймально-передавальним пристроєм і опромінювачем, наприклад, шляхом розміщення приймального пристрою, поблизу вершини основного дзеркала.

Разом з тим ДЗА властиві такі недоліки:

1. висока ступінь затінення випромінюючого розкриву, особливо для антен з малим електричним розміром розкриву, тобто характеризується порівняно малим значенням D / λ;

2. високий рівень бічних пелюсток по кутовим напрямками, що прилягає до напрямку головного випромінювання;

3. значно більш серйозні труднощі в конструюванні квазичастотному незалежних опромінювачів антени в порівнянні з однозеркальной схемою;

4. великі фізичні розміри опромінювача;

5. висока вартість.

Принцип дії ДЗА полягає в перетворенні сферичного хвильового фронту електромагнітної хвилі, випромінюваної джерелом, у плоский хвильовий фронт в розкриві антени в результаті послідовного переотраженія від двох дзеркал: допоміжного і основного з відповідними профілями.

Одним з найбільш поширених варіантів виконання двузеркальной антени є антена типу Кассегрена, що містить параболоїда основне дзеркало, опромінювач і допоміжне дзеркало (контррефлектор), що представляє собою частину поверхні у вигляді гіперболоїда обертання.

Трансформація хвильових фронтів у вказаній схемі така: сферичний фронт хвилі, випромінений опромінювачем, після відбиття від конррефлектра трансформується знову в сферичний розходиться фронт, віртуальний джерело якого розташований на осі системи за гіперболоїдних контррефлектором в точці фокусу основного рефлектора, а після другого відбиття від параболоїда трансформується в плоский хвильовий фронт.

Малюнок 4.1 - антена типу Кассегрена

4.2 Розрахунок енергетичних характеристик антени

До основних енергетичних характеристиках антени відносять коефіцієнт підсилення і коефіцієнт спрямованої дії.

Коефіцієнт посилення передавача:

Для того, щоб висловити G _пер в разах необхідно використовувати відоме співвідношення:

(4.1)

Коефіцієнт спрямованої дії (КНД) визначається як відношення коефіцієнта підсилення до ККД (для двузеркальних антен ККД приймемо рівним 0,8). При цих значеннях, КНД визначитися як:

; (4.2)

КНД = 18448,854

4.3 Розрахунок радіуса розкриву великого дзеркала

У попередніх розрахунках радіус розкриву обчислюється без урахування площі затінення. Для визначення попереднього радіусу розкриву (R ^/ ₀₎ використовуємо наступне співвідношення:

(4.3)

де КВП приймемо рівним 0,6;

(4.4)

Висловимо з даного співвідношення площа розкриву і потім визначимо R ^/ _0:

(4.5)

Площа кола визначається за формулою:

(4.6)

У результаті отримаємо, що попередній радіус дорівнює:

Тепер ми можемо отримати діаметр як великого, так і малого дзеркал:

(4.7)

При цьому діаметр малого дзеркала визначається відповідно до рекомендацій:

Надалі нам необхідно враховувати площу затінення, іншими словами визначити площу малого дзеркала, і відповідно обчислити радіус розкриву з урахуванням цієї площі. Площа тіні можна визначити як:

, (4.8)

де

Тепер нам необхідно перевірити співвідношення R ^/ ₀ <R _0. Аналізуючи отримані результати, можна зробити висновок, що умова задоволено. Подальший розрахунок заснований на виборі кута розкриву (Ψ ₀₎ і кута опромінення (φ _2):

Ψ ₀ = 100 ⁰ ... 105 ^0, приймемо Ψ ₀ = 103 ^0;

φ ₂ = 40 ⁰ ... 41 ^0, приймемо φ ₂ = 41 ^0;

4.4 Розрахунок ексцентриситету малого дзеркала гіперболи, фокусних відстаней дзеркал і діаметра опромінювача

; (4.9)

Для подальшого розрахунку нам необхідно визначити фокусну відстань великого (F) і малого (f) дзеркал. Це можна зробити, використовуючи наступне співвідношення:

; (4.10)

З наведеного вище співвідношення видно, що F _е. визначиться як:

; (4.11)

Тепер розрахуємо фокусна відстань малого дзеркала, при цьому формула для його визначення виглядає наступним чином:

; (4.12)

Різниця відстаней від фокусів до довільної точки на поверхні гіперболоїда постійна, тобто , Де 2 а - це відстань між його вершинами. Відстань між фокусами гіперболоїда . При цьому ексцентриситет твірної гіперболи дорівнює .

Малюнок 4.2 - графічне представлення відстаней 2С та 2а

Тепер можна відшукати чисельні значення відстаней 2 С і 2 а. Для цього використовуємо вираз:

; (4.13)

;

Виконаємо перевірку на умову , Умова задоволено, отже, відстані знайдені, вірно.

Необхідно визначити діаметр опромінювача:

; (4.14)

Таким чином, діаметр опромінювача можна визначити як:

;

При цьому умова виконується.

4.5 Розрахунок живильної лінії

В якості опромінювача використовується конічний рупор, харчування таких рупорів здійснюється від круглого хвилеводу або через плавний перехід від прямокутного.

Застосуємо круглий хвилевід з основною хвилею . Хвилевід повинен підводити до опромінювач тільки хвилю і пропускати задану потужність.

Співвідношення радіуса хвилеводу і критичної довжини хвилі в хвилеводі:

Звідси r, враховуючи, що

Нижня межа роботи хвилеводу на основній частоті визначимо:

= 7,7 мм

Таким чином, радіус хвилеводу слід вибирати з отриманого нерівності:

Вибираємо

з-за можливих неоднорідностей, якості поверхні внутрішніх стінок хвилеводу, чистоти заповнює хвилевід повітря більше значення брати не рекомендується.

Визначимо максимальну потужність, яка може бути передана через хвилевід:

У четвертому розділі проведена порівняльна характеристика антен супутникового зв'язку. Найбільш актуальною для використання в проекті є двухзеркальная антена за схемою Кассегрена. Проведено методичний розрахунок:

- Діаметрів великого і малого дзеркал:

- Радіуса розкриву;

- Фокусних відстаней дзеркал і діаметра опромінювача;

- Волноводной лінії.

Слід зазначити, що на судні приймально-передавальна антена встановлюється на гіростабілізірующую платформу, яка нейтралізує відхилення напряму сигналу при хитавиці, за рахунок спеціальної конструкції.

5. Пропозиції щодо антеною системі для організації стільникового зв'язку на поромі

Найбільш поширеним варіантом при організації покриття в невеликих приміщеннях є установка ретранслятора, до якого за коаксіальним кабелям підключаються віддалені антени, утворюючи розподілену антенну систему. Для створення потрібної топології мережі використовуються дільники потужності і спрямовані відгалужувачі.

5.1 Пропозиції щодо організації покриття за допомогою мікробазових станцій (фемтосот)

Фемтосоти - малопотужна і мініатюрна станція стільникового зв'язку, призначена для обслуговування невеликої території. Надає всі ті ж функції, що й «велика» стільниковий осередок, але в одному зручному для встановлення контейнері.

У випадку якщо потрібна додаткова ємність, замість ретрансляторів ставлять базові станції. Можлива також організація indoor-покриття з використанням системи мікро-або фемтобазових станцій, що встановлюються в місцях невпевненого прийому.

Кожен із зазначених способів має свої переваги і недоліки, розглянемо їх більш докладно:

Переваги організації indoor-покриття з використанням мікро / піко-БС:

• Швидкість інсталяції, відсутність необхідності дорогої прокладки кабельних трас.

• Можливість використання вже наявної в будівлі інфраструктури Ethernet для передачі до БС як даних, так і харчування.

• Легкість інтеграції в існуючу стільникову мережу.

• Можливість реалізації сервісу GSM-over-IP.

• Просте частотне планування.

• Можливість дистанційного моніторингу частотних планів з наданням реальних рівнів сигналів в різних точках покриття.

Недоліки організації indoor-покриття з використанням мікро / піко-БС

При організації покриття за допомогою мікро / пікобазових станцій виникають наступні складності:

• складність конфігурації системи: потрібна ретельна настройка системи для забезпечення максимально можливого коефіцієнта повторного використання каналів та мінімізації інтерференції між стільниками;

• складність масштабування системи: у разі додавання або видалення пикосот вся система підлягає реконфигурирование;

• можливі проблеми з хендовер: при забезпеченні покриття великих площ виникають складнощі з організацією трафіку між пикосот, оскільки список сусідніх пикосот обмежений;

• обмежена щільність обслуговування: в місцях з великим трафіком доводиться встановлювати додаткові пикосот, що веде подорожчання системи;

• загальна неефективність використання пикосот: їх доводиться конфігурувати з урахуванням забезпечення найбільш інтенсивного трафіку, тому решту дня вони хронічно недовантажені. Іншими словами, оператору доводиться витрачатися на установку обладнання, яке буде діяти 80% часу;

• неможливість підтримки декількох операторів: якщо власнику будівлі потрібно підтримка декількох операторів, кожен оператор буде встановлювати свої БС.

5.2 Пропозиції щодо організації покриття за допомогою розподілених антенних систем

Розподілена антенна система, залежно від площі покриття, може бути активною або пасивною. Основною перевагою DAS перед системами на базі мікро / пикосот є можливість передачі широкосмугових сигналів (робота в діапазоні частот від 300 МГц до 2,5 ГГц). Це дозволяє використовувати DAS для обслуговування декількох операторів, що працюють в різних стандартах і частотних діапазонах (багатодіапазонний, мультіоператорскій режим, що забезпечує роботу в стандартах GSM900/1800, 3G, Wi-Fi, WLAN), та уникнути необхідності паралельного розгортання кожним оператором своїх власних DAS.

Переваги пасивних DAS

• Відсутність необхідності в технічному обслуговуванні і регулюванню компонентів мережі.

• Відсутність додаткових шумів або інтермодуляціонних перешкод в системі дозволяє реалізовувати багатоканальний режим роботи без будь-яких деградації послуг за рахунок можливої ​​інтерференції. Таким чином, пасивні DAS можна з успіхом використовувати і в мережах 3G.

Недоліки пасивних DAS

• Істотні витрати на прокладання коаксіальних кабелів великого діаметру.

• Невеликі розміри забезпечуваного покриття внаслідок загасання в коаксіальних кабелях. Максимальне видалення антени від джерела сигналу не може перевищувати декількох сотень метрів.

• Проблеми з масштабуванням системи, зумовлені залежністю якості покриття від довжини кабельних ліній зв'язку. При великих довжини кабелів загасання сигналу веде до виникнення зон невпевненого прийому.

• Відсутність коштів моніторингу роботи: якщо яка-небудь антена починає працювати неправильно, оператор дізнається про це тільки після скарг абонентів.

Переваги активних DAS

• Велика реалізована площа indoor-покриття за рахунок більшої протяжності волоконно-оптичних ліній зв'язку.

• Гарантований рівень сигналу на вході кожній антени незалежно від її віддалення від точки входу.

• Можливість дистанційного моніторингу та управління кожної конкретної антеною дозволяє локалізувати виникають проблеми з якістю зв'язку.

• Відсутність інтерференції між антенами.

• Просте масштабування - легкість збільшення площі покриття та його ємності.

• Відсутність обмеження на кількість встановлюваних антен - оскільки кожна антена є розширенням лише одного джерела сигналів, немає необхідності в конфігурації кожної антени під конкретне місце інсталяції.

Слід зазначити, що активні DAS з використанням ретрансляторів у ряді випадків виявляються переважно DAS з використанням БС навіть при необхідності забезпечення додаткової ємності.

Найбільш перспективними видами indoor-систем є активні розподілені антенні системи, що дозволяють організувати єдину широкосмугову середовище для реалізації будь-яких видів бездротового доступу, включаючи GSM / UMTS / WLAN / Wi-Fi. Таким чином, вдається уникнути необхідності організації кожним оператором своєї власної інфраструктури. Відмінністю від стандартних рішень є використання в таких системах у складі віддалених блоків універсальних модулів, що дозволяють здійснити масштабовану інтеграцію всіх існуючих бездротових сервісів.

При необхідності додавання до розподіленої мережі, наприклад, сервісу WLAN у віддалений блок просто вбудовується відповідний модуль. Якщо потрібно впровадити послугу Wi-Fi, в систему додається модуль Wi-Fi. При використання таких універсальних модулів Wi-Fi-точки доступу розміщуються тільки в разом з віддаленим блоком у спеціальних стійках, що встановлюються в підсобних приміщеннях.

Для управління такими складними мережами використовуються спеціальні системи управління, що забезпечують віддалений моніторинг, діагностику і керування мережею в режимі реального часу. Паралельно проводиться моніторинг зовнішнього оточення (рівні сигналів від базових станцій і ретрансляторів), що дозволяє оперативно локалізувати виникають проблеми в мережі ще до того, як вони починають впливати на надані послуги. Системи управління працюють під Unix або Windows.

5.3 Вибір параметрів обладнання для стільникового зв'язку порома

Для розгортання мережі GSM на поромі слід інтегрувати на борту мікробазовие станції / фемтосоти. Необхідним вимогам відповідає устаткування компанії Huawei Technologies.

Базова приемопередающая станція BTS3900B відноситься до типу обладнання pico BTS кімнатного виконання і володіє дуже високою продуктивністю. BTS3900B володіє досить широкими можливостями. Характеризуючись високим рівнем інтеграції та підтримкою IP-передачі, BTS3900B дозволяє операторам надавати якісні послуги в місцях зі слабким прийомом на високій швидкості і з найменшими витратами.

BTS3900B належить до четвертого покоління BTS, лінійці BTS3900, розробленим компанією Huawei.

Маючи невеликі габарити і вага, BTS3900B підтримує різні частотні діапазони і легко встановлюється. Також вона підтримує GPRS / EDGE і еволюційний перехід на EDGE +.

Швидке розгортання мережі у поєднанні з низькими витратами

• Габарити BTS3900B складають 230 мм x 52,5 мм x 165 мм. У порівнянні з традиційними станціями BTS, BTS3900B дозволяє операторам урізати інвестиційні витрати на придбання сайту і будівництво автозала.

• BTS3900B може встановити одна людина за допомогою декількох звичайних інструментів.

• Станція BTS3900B важить всього лише 1,5 кг, тому для її перевезення не потрібне особливе допоміжне обладнання, і витрати на її установку значно скорочуються.

• BTS3900B має компактне модульну будову. Вона легко збирається і розбирається, що є перевагою при швидкому розгортанні мережі.

Покриття всередині приміщень високої якості BTS3900B забезпечує покриття зон слабкого прийому на ділянках з найбільш інтенсивним трафіком.

• може функціонувати на наступних частотних діапазонах: 850 MГц, 900 MГц, 1800 MГц і 2900 MГц.

• підтримує технологію живлення за допомогою Ethernet (скор. PoE).

• Станція BTS3900B має вхід електроживлення AC. Харчування - 110 В AC або 220 В AC через адаптер живлення AC / DC.

Екологічний дизайн

• BTS3900B застосовує новітні технології в частині посилення потужності і споживання харчування, що дозволяє зменшити використання ресурсів. При використанні одного прийомопередавача використовується харчування потужністю 13 Вт, при використанні двох - 18 Вт. Споживання харчування кожного прийомопередавача BTS3900B в порівнянні з прийомопередавача традиційних BTS набагато економічніше.

Підтримка GPRS і можливості еволюційного переходу на EDGE +

• BTS3900B підтримує послуги GPRS / EDGE.

• BTS3900B підтримує еволюційний формат EDGE +.

Висновок

Відповідно до завдання у дипломній роботі обгрунтована телекомунікаційна система і виконані практичні розрахунки елементів системи, що забезпечує зв'язком пасажирів порома повідомленням Калінінград-Санкт-Петербург, через супутникову лінію зв'язку.

У процесі виконання дипломного проекту отримані наступні практичні результати:

1. Розроблено модель інформаційної телекомунікаційної системи зв'язку та обгрунтовані її параметри.

2. Виконана оцінка планового трафіку мережі і розрахована необхідна пропускна здатність.

3. Обгрунтовано супутникова система, її частотний діапазон і технологія передачі даних.

4. Розраховано загасання сигналу на лінії радіозв'язку, енергетичні параметри прийомних і передавальних пристроїв, коефіцієнт посилення антен земної станції і ретранслятора на прийом і на передачу вихідна потужність передавачів земної станції і ретранслятора зв'язку на ШСЗ.

Коефіцієнт підсилення антени земної станції ;

ретранслятора - .

Розрахована вихідна потужність передавачів земної станції ;

супутника - .

5. Обгрунтована конструкція приймально-передавальної антени.

6. Виконано розрахунок діаметрів великого і малого дзеркал, радіуса розкриву, фокусних відстаней дзеркал і діаметра опромінювача, лінії живлення.

Діаметр великого дзеркала ;

малого - .

7. Розглянуто технології антенних систем для організації стільникового зв'язку на поромі.

8. Запропоновано параметри необхідного обладнання.

Таким чином, завдання, розроблені в проекті, виконані, поставлена ​​мета досягнута. Завдання на дипломний проект виконано в повному обсязі.

Список літератури

1. Левін Б.Р. Теоретичні основи статистичної радіотехніки. - М.: Радіо і зв'язок

2. Зюко А.Г., Кловський Д.Д., Назаров М.В., Фінк Л.М. Теорія передачі сигналів. Підручник для ВУЗів. - М.: Радіо і зв'язок

3. Варакін Л.Є. Системи зв'язку з шумоподібних сигналів. - М.: Радіо і зв'язок

4. Іванов В.І., Гордієнко В.М., Попов Г.Н. та ін Цифрові та аналогові системи передачі. Підручник для ВУЗів. - М.: Радіо і зв'язок

5. Баєва М.М., Гордієнко В.М., Куріцин С.А. Багатоканальні системи передачі. Підручник для ВУЗів. - М.: Радіо і зв'язок

6. Белламі Дж. Цифрова телефонія. Пер. з англ. - М.: Радіо і зв'язок, 1986, - 544 с.

7. Слєпов М.М. Синхронні цифрові мережі SDH. М.: Еко - Тредз

8. Волоконно-оптичні системи передачі та кабелі. Довідник / І.І. Гродні, А.Г. Мурадян, P. M. Шарафутдінов та ін

9. Шварц М. Мережі зв'язку: протоколи, моделювання та аналіз: у 2-х ч. Пер. з англ. - М.: Наука

10. Автоматична комутація. Під ред. Іванової О.М.

11. Боккер П. ISDN. Цифрова мережа з інтеграцією служб. Поняття, методи, системи.

12. Гродні І.І., Верник С.М. Лінії зв'язку.

13. Проектування та технічна експлуатація мереж передачі дискретних повідомлень. / Под ред. Г.П. Захарова - М.: Радіо і зв'язок

14. Надійність і живучість систем зв'язку. / Под ред. Б.Я. Дудника

15. Філін Б.П. Методи аналізу структурної надійності мереж зв'язку.

16. Теорія мереж зв'язку. / Под ред. В.Н. Рогінского - М.: Радіо і зв'язок

17. Корнишев Ю.М., Пшеничников А.П., Харкевич А.Д. Теорія телетрафіка.