Малогабаритна тропосферна радіорелейна...

Інформаційні та комунікаційні технології

СП «Інститут електроніки та зв’язку

Української академії наук» 03148 м.Київ, пр.50-річчя Жовтня, 2-б, тел. +38(044) 407 65 47

Малогабаритна

тропосферна радіорелейна

станція нового покоління

Національний технічний університет України

«Київський політехнічний інститут» 03056, м.Київ-56, проспект Перемоги, 37, тел. (+38 044) 236-79-89

ВАТ “Меридіан” ім. С.П.Корольова 03680, м.Київ, бульвар Івана Лепсе, тел. +38(044) 408 81 09


Властивості тропосферного зв'язку

Тропосферний зв'язок має низку унікальних властивостей, які

забезпечують йому належне місце серед інших видів

зв’язку:радіорелейного, супутникового, проводового, сотового та інш.,

не дивлячись на те, що швидкість передачі інформації в тропосферній

лінії обмежується 1-10 Мбіт/с, а енергопотенціал лінії стандартного

інтервалу км повинен перевищувати величину 120 дБ за умов

додаткових зусиль щодо засобів мінімізації впливів

багатопроменевості.


Сфери застосування ліній

тропосферного зв'язку

Лінії тропосферного зв'язку знайшли широке

застосування в регіонах зі слабо розвиненою

інфраструктурою і де обмежена швидкість є

достатньою для забезпечення інформаційного

обміну. При цьому значний енергопотенціал лінії

через біологічну небезпеку обмежує використання

тропосферного зв'язку і потребує відповідної їх

конфігурації, особливо в радіорелейному виконанні.

Тому ці лінії використовувались здебільшого в

малонаселених місцях: на морських просторах,

пустинних, лісних територіях, вздовж кордонів і т.д.

Найбільшу популярність ці лінії знаходять в

військових системах управління.


Переваги ліній тропосферного зв'язку

До переваг щодо військового використання слід віднести такі

властивості лінії тропосферного зв'язку:

1. Можливість побудови прямих ліній зв’язку,без наявностІ

прямої видимості, на відстанях до 70-200 км, тобто між основними

командними пунктами бригад і корпусів, а також з командними

пунктами окремих батальйонів.

2. Можливість побудови опорної лінії зв’язку, лінії прив’язки

командних пунктів та інш.

3. Підвищена розвідзахищеність і захищеність від прицільних

завад завдяки значній просторовій вибірковості випромінювання .

4. Незалежність якості передачі інформації від характеру

бойових дій, погоди, геомагнітної активності, висотних ядерних

вибухів, інших дестабілізуючих чинників, які впливають на інші види

зв’язку.

5. Незначний, до15 хвилин, час розгортання та налаштування

стійкого зв’язку.


Переваги ліній тропосферного зв'язку

(продовження)

5. Тропосферні станції зв’язку можуть використовуватись в

мобільному варіанті, на базі вантажівки або легкового

автомобіля типа джипа. При цьому зв'язок забезпечується із

зупинок. Можливість зв’язку в рухомому стані теоретично

можливий, проте, наскільки нам відомо, ще не реалізований.

6. Тропосферні станції мають обмежений, до 0,5 години, час

розгортання та налаштування стійкого зв’язку.

7. Використання одноінтервальних ліній та прямих зв’язків

між відповідними командними пунктами є чинником, що

забезпечує високу надійність лінії тропоферного зв'язку.


Заходи, що вживаються в тропосферному звязку,

для зменшення впливу завмирань

1. Забезпечення великого запасу на завмирання (до 35-45 дБ).

2. Використання сучасних методів кодування та модуляції сигналу,

що знижують імовірність помилок.

3. Використання резервування з частотним рознесенням каналів.

4. Використання систем рознесеного прийому (приймальні антени

розташовуються на різній висоті і різниця у висотах становить від

5м до 20м).

5. Збільшення розмірів антен (краще пригнічення відбитих сигналів,

що приходять з напрямків, відмінних від основного).

6. Застосування адаптивних фільтрів по проміжній частоті (для

вирівнювання амплітудно-частотної характеристики).

7. Правильний розрахунок висот підвісу антен (навіть в самій нижній

точці зона Френеля повинна бути піднята над Землею)


Стан та використання тропосферних

радіорелейних станцій в Україні

В Україні тропосферні станції випускав

Світловодський завод (Кіровоградська обл.).

Основною продукцією цього заводу були тропосферні

станції типу «ТОРФ» Р-412 в діапазоні частот 4,4-

5,0ГГц. Після 1991 року було випущено кілька

станцій типу «БРИГ» серії Р-423 цього ж діапазону,

але цифрового варіанту. Ці станції забезпечували на

інтервалах до 150-180 км передачу інформаційного

потоку зі швидкістю до 1 Мбіт/с. Вони були дещо

модернізовані і випускалися на Красноярському

заводі телевізорів.


Основні характеристики тропосферних

радіорелейних станцій


Обладнання тропосферних радіорелейних

станцій, що знаходиться в експлуатації

Збройних Сил України

Тропосферні радіорелейнi станції Р-412 та Р--423


Стан та використання тропосферних

радіорелейних станцій за кордоном

Тропосферний зв'язок активно використовують

армії США і країн НАТО. Так, відома тропосферна

лінія НАТО «Айс Хай» через Великобританію. Кілька

окремих радіорелейних тропосферних ліній

протяжністю до 7000 км проходить в Європі і

Атлантиці. На озброєнні країн НАТО і Англії

прийнята тропосферна станція типу Н7450 розробки

фірми Марконі, що забезпечує цифровий

засекречений зв'язок в оперативно-тактичній ланці

сухопутних військ.

Відомо також, що деякі тропосферні станції

збройних сил США забезпечують передачу

інформації зі швидкістю до 10 Мбіт/с.


Основні характеристики сучасних зарубіжних ТРС

Ethernet: HNR (High Band Network Radios) І

RF-7800W виробництва фірми Харріс спільно з фірмою Байєс, США

Характеристики

Моделі станції

HNR RF-7800W

Типова інсталяція Щогла, башта,

транспортні засоби

Щогла, башта,

транспортні засоби

Мобільність Повністю мобільна

і фіксована

Перш за все фіксована,

обмежено мобільна

Робочі режими Точка-Точка (Т-Т)

Точка-многоточка (Т-М)

Многоточка-Многоточка (М-

М)

Точка-Точка (Т-Т)

Точка-Многоточка(Т-М)

Діапазон частот 4,5-4,99 ГГц 4,4-5,0 ГГц

Ширина смуг каналу 22 МГц 10, 20, 40 МГц (Т-Т)

10, 20 МГц (Т-М)

Крок каналу 5 МГц 1 МГц

Швидкість передачі

даних

25 МБіт/с 80 МБіт/с


Основні характеристики сучасних зарубіжних ТРС

Ethernet: HNR (High Band Network Radios) І RF-7800W виробництва

фірми Харріс спільно з фірмою Байєс, США

(продовження)

Максимальна незакодована швидкість передачі пакетів (UBR)

54 Мбіт/с

108 Мбіт/с

Шифрування Вбудований 256-bit AES, TIPS 107,

зовнішній HAIPE ready

Вбудований 256-bit AES РТР (Т-Т)

зовнішній HAIPE ready Максимальна дальність 30 км (МТ-МТ) 70 км (Т-Т)

30 км (ТМТ) Антена Спрямований промінь Спрямована панель або

парабола, сектор, кругова

діаграма

Юстирування антени Не вимагається Інструкція, обладнана

акустичним тоном і заснована

на HTTP інтерфейсі

користувача

Вага 35 кг 2,5 кг Інтерфейс користувача Користувальницький

GUI и SNMP HTTP браузер, SNMP


Особливості РРС, що знаходяться на озброєнні

європейських країн

Низький рівень вітчизняних засобів військового радіорелейного

зв'язку особливо помітний при порівнянні з зарубіжними військовими

радіорелейними станціями, зокрема, що знаходяться на озброєнні

європейських країн, що входять в блок НАТО. До них відносяться,

зокрема, станції MH3013 (MARCONI), RL434A (Kongsberg), GRC-408,

GRC-2000C (Tadiran Communication) та ін. З наявних матеріалів дані

радіорелейні станції характеризуються наступними особливостями:

- можливістю роботи в складній електромагнітній обстановці за

рахунок високих характеристик електромагнітної сумісності та

завадозахищеності (режим ППРЧ не менше 5000 перескоків частоти в

секунду, розширення спектру, завадостійке кодування та

перемежування, робота в діапазоні швидкостей 16 - 8448 кбіт/с);

- використання цифрових методів передачі та обробки інформації;

- автоматизація засобів управління та контролю, наявність

багатопротокольних інтерфейсів, апаратури засекречування і т.д.;

- можливість організації зв'язку на великих відстанях (до 100 км) зі

швидкістю передачі інформації до 2048 Кбіт/с при використанні режиму

загоризонтного зв'язку.


Обладнання сучасних зарубіжних ТРС Ethernet

виробництва фірми Харріс спільно з фірмою Байєс, США

HNR (High Band Network

Radios) RF-7800W

http://factmil.com/_bd/2/50440067.j

http://factmil.com/_bd/2/31563354.j


Обладнання сучасних зарубіжних ТРС Ethernet

виробництва фірми Харріс спільно з фірмою Байєс, США


Обґрунтування необхідності створення

тропосферних радіорелейних станцій нового

покоління Однією з найважливіших складових системи зв'язку Збройних Сил

України є мережа радіорелейного зв'язку.

В даний час у військах зв'язку України на озброєнні знаходиться

третє покоління вітчизняних засобів радіорелейного зв'язку військового

призначення, які розроблялися у 80-х роках минулого століття, зокрема,

станції Р-423.

До недоліків існуючих засобів військової радіорелейного зв'язку

відносяться:

- низька надійність зв'язку в умовах перешкод;

- великі габарити і енергоспоживання і, як наслідок, велика кількість

транспортних засобів, відсутність автоматизованих антенно-щоглових

пристроїв;

- низькі характеристики з електромагнітної сумісності;

- відсутність уніфікації радіорелейних станцій з систем управління і не-

достатня ефективність систем функціонального контролю і діагностики.


Пропозиції щодо проекту створення

тропосферних радіорелейних станцій

для Збройних Сил України

1. Призначення: Забезпечення прямих зв’язків між

командними пунктами в оперативно-тактичній ланці на

відстанях до 150-200 км, а також для побудови радіорелейних

ліній протяжністю до 100 км.

2. Швидкість передачі до 10 Мбіт/с.

3. Потужність передавача 50-100 Вт.

4. Антена одиночна, параболічна з підсиленням до 35дБ.

5. Конфігурація прийомо-передавача: SDR- технологія,

вихідний каскад на ТРАНЗИСТОРНОМУ ПІДСИЛЬОВАЧУ.

6. Засоби мінімізації впливу багатопроменевості:

рознесення в часі та по поляризації, прийом з використанням

еквалайзеру.

7. Модуляція сигналу типу OFDM.

8.Апаратура станції виконується згідно модульного

принципу.


Щодо частотного плану вітчизняної

тропосферної радіорелейної станції нового покоління


ТРС нового покоління повинна мати наступні технічні та експлуатаційні

характеристики:

- забезпечення організації прийому/передачі інформації в усьому робочому

діапазоні частот 4,4–5,0 ГГц станції в вузькій радіосмузі

- - еквівалентна ізотропно випромінювана потужність з антеною Ø1,25 м – не

менше 51 дБВт;

- діапазон регулювання випромінюваної потужності – не менше 30 дБ;

- споживана станцією потужність не перевищуватиме 600 Вт;

- можливість транспортування одним автомобілем малої

вантажопідйомності;

- час готовності до роботи після подачі електроживлення – не більше 5 хв;

- управління станцією від місцевої комп’ютерної системи по інтерфейсу –

USB 2.0, віддалене по мережі – Ethernet 10/100 BaseT/Tx;

- дальність інтервалу зв’язку для режиму передачі до 2 Мбіт/с– 70км;

- швидкість цифрового групового інформаційного потоку– до 2 Мбіт/с;

- склад: приймально-передавальний блок, антенно-поворотний пристрій,

модем і блок живлення.

Основні вимоги до характеристик


Інформаційні та комунікаційні технології Базові формули для розрахунку енергетики



Вихідні дані Коефіцієнт на виході передавача – 50 Вт

Робоча частота – 4,7 ГГц

Діаметр приймально-передавальних антен – 1,25 м

Коефіцієнт шуму приймача – 2 дБ

Смуга частот приймача – 2 МГц

Втрати в трактах прийому та передачі – 0,5 дБ

Втрати на реалізацію – 5,0 дБ

Висота веж – 1,5 м

Швидкість передачі – 2048 кБіт/с

Коефіцієнт пакетування – 1,22

Число просторових рознесень – 1

Відношення сигнал/шум – 3,0 дБ (дифракційна зона)

– 9,0 дБ (тропосферна зона)

Довжина інтервалу – 70 км

Висота траси над рівнем моря – 150 м

Інтенсивність дощу – 35 мм/год

Коефіцієнт заломлення повітря - 310

Градієнт діелектричної проникності – мінус9х10-8 1/м

Результати розрахунку Затухання у вільному просторі – 142,80дБ

Тропосферне затухання – 132,11 дБ

Атмосферні втрати – 0,05дБ

Втрати в дощі – 5,25 дБ

Втрати підсилення антен – 2,51 дБ

Рівень потужності сигналу в точці прийому – мінус 107,5 дБм

Пороговий рівень прийому – мінус 130,6 дБм

Розрахунок енергетики тропосферної

радіорелейної станції нового покоління


Малогабаритна мобільна тропосферна радіорелейна

станція нового покоління, яка використовує явища

тропосферного розсіювання радіохвиль

Мета:

Створення ТРС нового покоління для організації зв'язку в умовах

бойових дій, складної електромагнітної обстановки, роботи на

відстанях до 40...70 км при відсутності прямої видимості

(багатоповерхові будинки, ліс, посадки, котловани і тд.)

Призначення:

Станція є уніфікованим цифровим тропосферно-радіорелейним

засобом зв'язку і призначена для роботи в бойових умовах при

наявності радіопротидії противника, для організації ліній і мереж

радіозв'язку різного рівня. Вона повинна дозволяти створювати

принципово нові системи зв'язку і комплексно вирішувати завдання

як тропосферного, радіорелейного (система «точка-точка»), так і

радіально - вузлового зв'язку (система «точка – многоточка»).


Передові технології для створення тропосферної

радіорелейної станції нового покоління

До таких технологій можна віднести створення високоефективних

приймальнно-передавальних пристроїв на основі:

- широкосмугової роботи станції при швидкій псевдовипадковій перестройці

робочої частоти в будь-якій обраній смузі частот у всьому діапазоні частот;

- збільшення завадозахищеності системи зв'язку шляхом зменшення

швидкості передачі інформації;

- автоматичного регулювання потужності передавача з точністю 1 дБ в

діапазоні 30 дБ, що забезпечує роботу на мінімальній потужності для

збільшення скритності передачі;

- реалізації режиму частотної адаптації, яка забезпечується наявністю

аналізатора завадової ситуації і вибору алгоритму маневрування робочої

частоти;

- застосування пристроїв кодування та перемежування, що підвищують

завадозахищеність в умовах впливу імпульсних перешкод;

- використання антен з великим придушенням бічних і задніх пелюсток;

-застосування пристроїв преселекції приймального пристрою без збільшення

коефіцієнту шуму приймача;

-управління станцією, інтервалом, лінією і мережею зв'язку на основі

уніфікованих протоколів, що забезпечують підтримку мережевого і

транспортного рівня;


Малогабаритна тропосферна радіорелейна

станція нового покоління В мобільному варіанті на базі

легкового автомобіля типу “джип” В переносному варіанті

Малогабаритна тропосферна радіорелейна...

Documents