Qué sistemas de redundancia se utilizan en las comunicaciones por radioenlace. Principios básicos de la comunicación por retransmisión por radio.

Comunicación por retransmisión por radio Este es uno de los tipos de comunicaciones por radio formado por una cadena de estaciones de radio transmisoras y receptoras (retransmisoras). Las comunicaciones por radiotransmisión terrestres se suelen realizar en ondas deci y centímetros (desde cientos de megahercios hasta decenas de gigahercios).

Ventajas de la comunicación por retransmisión por radio:

La capacidad de organizar comunicaciones multicanal y transmitir cualquier señal, tanto de banda estrecha como de banda ancha;

Posibilidad de proporcionar comunicación bidireccional (dúplex) entre consumidores del canal (suscriptores);

Posibilidad de crear salidas de canal de comunicación de 2 y 4 hilos;

Ausencia virtual de interferencias atmosféricas e industriales;

Estrecha direccionalidad de la radiación de los dispositivos de antena;

Tiempo de comunicación reducido en comparación con la comunicación por cable.

Desventajas de la comunicación por retransmisión por radio:

La necesidad de asegurar una visibilidad geométrica directa entre las antenas de estaciones vecinas;

La necesidad de utilizar antenas de gran altura;

El uso de estaciones intermedias para organizar la comunicación a largas distancias, lo que provoca una disminución de la confiabilidad y calidad de la comunicación;

Equipos engorrosos;

Dificultad para construir líneas de retransmisión de radio en zonas de difícil acceso;/div>

Según su finalidad, los sistemas de comunicación por relevadores de radio se dividen en tres categorías, a cada una de las cuales se le asignan sus propios rangos de frecuencia en el territorio de Rusia:

enlaces locales de 0,39 GHz a 40,5 GHz enlaces intrazona de 1,85 GHz a 15,35 GHz líneas troncales de 3,4 GHz a 11,7 GHz

Los equipos RRL suelen construirse de forma modular. Funcionalmente, se distingue un módulo de interfaces estándar, que generalmente incluye una o más interfaces PDH (E1, E3), SDH (STM-1), Fast Ethernet o Gigabit Ethernet o una combinación de estas interfaces, así como interfaces de control y monitoreo RRL. (RS-232 y etc.) e interfaces de sincronización. La tarea del módulo de interfaz estándar es conmutar interfaces entre él mismo y otros módulos RRL.

Estructuralmente, un módulo de interfaz estándar puede ser un solo bloque o constar de varios bloques instalados en un solo chasis. En la literatura técnica, el módulo de interfaz estándar generalmente se denomina unidad de instalación interna (IDU) porque Normalmente, un bloque de este tipo se instala en una PPC de hardware o en una sala de hardware de contenedores de telecomunicaciones). Los flujos de datos de varias interfaces estándar se combinan en un solo marco en la unidad de montaje interior. A continuación, se añaden a la trama recibida los canales de servicio necesarios para el control y la supervisión de RRL. En total, todos los flujos de datos forman una trama de radio. La trama de radio desde la unidad de montaje interna generalmente se transmite a una frecuencia intermedia a otro bloque funcional RRL: el módulo de radio (ODU). El módulo de radio realiza una codificación resistente al ruido de la trama de radio, modula la trama de radio según el tipo de modulación utilizada y también convierte el flujo de datos total de la frecuencia intermedia a la frecuencia operativa RRL. Además, el módulo de radio suele realizar la función de ajustar automáticamente la ganancia de potencia del transmisor RRL.

Estructuralmente, el módulo de radio es una unidad sellada con una interfaz que conecta el módulo de radio a la unidad de montaje interna. En la literatura técnica, el módulo de radio se suele denominar unidad de montaje externo, porque en la mayoría de los casos, el módulo de radio se instala en una torre o mástil de retransmisión de radio muy cerca de la antena RRL. La ubicación del módulo de radio muy cerca de la antena RRL generalmente se debe al deseo de reducir la atenuación de la señal de alta frecuencia en varias guías de ondas de transición (para frecuencias superiores a 6 - 7 GHz) o cables coaxiales (para frecuencias inferiores a 6 GHz).

Para condiciones particularmente difíciles donde el mantenimiento de los equipos de comunicaciones es complicado, se utiliza una ubicación más baja para los módulos de radio. La frecuencia de funcionamiento se transmite a la antena a través de una guía de ondas. Esta opción de disposición de bloques permite dar servicio al RRS (reemplazo de módulos de radio) sin que personal se acerque a las estructuras del mástil de la antena.

Configuraciones y métodos de redundancia

El estado en el que una línea de retransmisión de radio no puede proporcionar la calidad requerida de canales para transmitir información se denomina indisponibilidad, y la relación entre el tiempo de indisponibilidad y el tiempo total de funcionamiento de la línea se denomina coeficiente de indisponibilidad.

En las áreas más importantes, para reducir la indisponibilidad de los intervalos RRL, se utilizan varios métodos de reserva de equipos RRL. Normalmente, las configuraciones con equipos RRL redundantes se denotan como la suma N+M, donde N denota el número total de troncales RRL y M es el número de troncales RRL reservadas (el conjunto de equipos que proporciona comunicación en cada dirección a través de una frecuencia de radio). canal se llama troncal RRL). Después del monto, agregue la abreviatura HSB, SD o FD, que indica el método de reserva de troncales RRL.

La reducción del factor de indisponibilidad se logra duplicando los bloques funcionales RRL o utilizando una troncal RRL de reserva separada.

Configuración 1+0

Configuración del equipo RRL con un barril sin redundancia.

Configuración N+0

Configuración de equipos RRL con N troncales sin redundancia.

La configuración N+0 consta de varios canales de frecuencia RRL o canales con diferente polarización, que operan a través de una antena. En el caso de utilizar varios canales de frecuencia, la separación de los canales se realiza mediante un divisor de potencia y filtros pasa banda de frecuencia. En el caso de utilizar troncales RRL con diferentes polarizaciones, la separación de las troncales se realiza mediante el uso de antenas especiales que soportan la recepción y transmisión de señales con diferentes polarizaciones (por ejemplo, antenas de polarización cruzada que tienen la misma ganancia para una señal con polarización horizontal y vertical).

La configuración N+0 no proporciona redundancia RRL; cada troncal es un canal de transmisión de datos físico separado. Esta configuración se utiliza normalmente para aumentar el rendimiento de RRL. En los equipos RRL, los canales de transmisión de datos físicos individuales se pueden combinar en un canal lógico.

Configuración N+1 HSB (Hot Standby)

Configuración del equipo RRL con N troncales y una troncal de respaldo ubicada en hot standby. De hecho, la redundancia se logra duplicando todo o parte de los bloques funcionales RRL. Si una de las unidades RRL falla, las unidades en espera activa reemplazan las unidades inoperativas.

Configuración N+M HSB (Hot Standby)

La comunicación por retransmisión por radio es un tipo especial de comunicación inalámbrica que permite la transmisión de datos a largas distancias (decenas y cientos de kilómetros), con un alto rendimiento (desde cientos de megabits hasta varios gigabits). La recepción y transmisión de datos se distribuyen en diferentes frecuencias y se producen simultáneamente: todos los RRL funcionan en modo dúplex completo.

En el artículo de hoy veremos:

Aplicación de la comunicación por retransmisión por radio.

Las estaciones de retransmisión de radio (RRS) se suelen utilizar:

• para la creación de autopistas inalámbricas de alta velocidad por parte de proveedores, operadores celulares,
• en grandes redes corporativas para transmitir información a través de puentes inalámbricos entre varios departamentos,
• para canales de última milla y otras tareas similares.

RRS comparativamenterara vez se utilizan en el segmento SOHO y por particulares, ya que su uso suele requerir licencia yCuestan mucho más que los equipos WI-FI, incluso los de clase proveedor.

Además del rendimiento, el alto precio se justifica por la larga vida útil del equipo: la mayoría de los modelos de los principales proveedores de estaciones de retransmisión de radio están diseñados para una vida útil de varias décadas (20 a 30 años), incluso en condiciones climáticas adversas.

Las principales diferencias entre RRL y la comunicación inalámbrica vía Wi-Fi:

• Rangos de transmisión de señal propios y estándares de comunicación.
• Utilizando modulaciones de señal altamente eficientes (256QAM, 1024QAM).
• Tipo de transmisión de datos: direccional (RRL está equipado con antenas altamente direccionales). Los puentes inalámbricos se construyen principalmente sobre relevadores de radio; no se utiliza la distribución del tráfico en modo punto a multipunto.
• Alto rendimiento y rango de comunicación.
• Canales full duplex.

Además, en las comunicaciones por retransmisión por radio, a diferencia del WiFi convencional, se utiliza activamente lo siguiente:

• agregación de enlaces para aumentar la capacidad del tramo;
• redundancia del canal de transmisión para mejorar la confiabilidad de la conexión;
• transmitir una señal de una estación a otra para aumentar el rango de transmisión general.

Ventajas y desventajas de un canal de comunicación por radioenlace frente a las líneas de fibra óptica:

Ventajas:

• La capacidad de construir una RRL en zonas con condiciones geográficas difíciles (montañas, desfiladeros, pantanos, bosques, etc.), donde el tendido de una red troncal de fibra óptica es imposible o económicamente inviable.
• La velocidad de construcción es literalmente de unos pocos días. Para iniciar RRL, solo necesita instalar estaciones en los puntos inicial, final y posiblemente intermedios, no es necesario tender el cable a lo largo de toda la ruta;
• No hay riesgo de falla en el canal de comunicación debido a daños o robo del cable.
• Bajo coste de la ruta inalámbrica.

Principal desventaja Línea de retransmisión de radio (RRL) en comparación con la fibra óptica: la imposibilidad de lograr un rendimiento verdaderamente alto. El máximo que puede obtener de forma inalámbrica es de hasta 10 Gbps, mientras que la velocidad a través de una red troncal de fibra óptica se mide en terabytes.

A pesar del estrecho nicho, existen bastantes tipos diferentes de estaciones de retransmisión de radio. A continuación veremos su clasificación principal y características generales, así como una serie de relés de radio Ubiquiti que tienen la relación precio/rendimiento óptima para el segmento del mercado ucraniano.

Frecuencia de funcionamiento de estaciones de retransmisión de radio.

El rango de frecuencia que se puede utilizar para el despliegue de RRL es extremadamente amplio: desde 400 MHz hasta 94 GHz. En Ucrania, las estaciones de retransmisión de radio funcionan con mayor frecuencia en 5, 7, 8, 11, 13, 18 GHz y en altas frecuencias (70-80 GHz).

Dado que el rango de frecuencia es grande, las características del despliegue de enlaces en ellos y las características de comunicación son muy diferentes. Se pueden identificar los principales patrones:

Cuanto mayor sea la frecuencia, mayor será la atenuación de la señal en la atmósfera (en decibeles por kilómetro). Es cierto que la dependencia no es lineal: en la figura siguiente se puede ver que en el rango de 60 GHz la tasa de atenuación se sale bruscamente de la escala, luego disminuye y aumenta gradualmente.

En consecuencia, cuanto mayor sea la frecuencia, más corto será el alcance de la comunicación. Si las líneas de retransmisión de radio a 5 GHz, 7 GHz tienen una longitud de 40 a 50 km o más, entonces a 70-80 GHz, hasta 10 km, y a 60 GHz, incluso menos, debido a la atenuación máxima.

Cuanto mayor sea la frecuencia, más influencia tendrá la precipitación en la señal. En el rango de 2 a 8 GHz, su influencia en un potente canal de retransmisión de radio es casi imperceptible, y en el rango de más de 40 GHz, la lluvia se convierte en una interferencia grave. Veamos el gráfico de dependencia:

Cuanto mayor sea la frecuencia, mayor será el rendimiento que se puede lograr en una línea de retransmisión de radio, mediante el uso de canales de frecuencia amplia dentro del rango (56 MHz, 112 MHz y más). Ahora se están desarrollando activamente las gamas denominadas V-Band y E-Band (60 GHz y 70-80 GHz). La velocidad de la línea de retransmisión de radio aquí puede alcanzar los 10 Gbit/s.

Condiciones de implementación de RRL y alcance de comunicación.

Hoy en día, se utilizan y producen principalmente equipos para la comunicación por retransmisión por radio con visibilidad directa: las estaciones deben estar ubicadas en la llamada zona de visibilidad por radio entre sí. La señal de una estación a otra no debe encontrar ningún obstáculo en el camino, incluso en la zona de Fresnel. Para aumentar la distancia de visibilidad y evitar que los obstáculos y la superficie terrestre entren en la zona de Fresnel, las estaciones se colocan en mástiles altos, lo que ayuda a aumentar el alcance de vuelo.

Pero debido a la curvatura natural de la superficie de la Tierra, el alcance máximo de un enlace inalámbrico entre dos estaciones de retransmisión de radio no suele ser superior a 100 km (en terreno llano, hasta 50 km).

Aunque, con un terreno favorable, se puede lograr más, como en el ejemplo de Ubiquiti, que extendió un puente inalámbrico en AirFiber 5X a lo largo de 225 km ( ):

También para el rango de comunicación, como dijimos anteriormente, importa el rango en el que opera el equipo de retransmisión de radio:

• Las estaciones de baja frecuencia son de “largo alcance”, en promedio hasta 35 km, en buenas condiciones hasta 80-100 km.
• El alcance de comunicación en altas frecuencias es de hasta 10 km.

Tecnologías PDH y SDH

Todos los RRL actualmente en uso se dividen en dos tipos principales:

• utilizando tecnología de transmisión PDH (p. jerarquía digital lesiocrónica),
• utilizando tecnología de transmisión SDH (Jerarquía Digital Síncrona).

Transmisión de datos a través de retransmisión de radio utilizando tecnologíasPDH en la práctica existen 4 tipos de flujos:

En teoría, también existe el flujo E5, con una velocidad de 565 Mbit/s, pero en la práctica, según las recomendaciones del estándar G.702, no se utiliza. Por lo tanto, 139 Mbit/s es en realidad el rendimiento máximo de esta tecnología de comunicación por radioenlace. No es de extrañar queActualmente, la PDH se considera una tecnología obsoleta, aunque todavía se producen suficientes RRL en funcionamiento con ella.

Su segundo inconveniente importante es que la multiplexación y demultiplexación se producen con bastante lentitud, lo que provoca retrasos en el canal.

SDH o jerarquía digital síncrona- nueva tecnología que proporciona velocidades de transmisión mucho más actualizadas. Cuando hablan de la velocidad de los equipos de retransmisión de radio con tecnología.SDH, utiliza el concepto de módulo de transporte síncrono - STM. Los flujos de alta velocidad se crean multiplicando el flujo base STM-1 por 4, 16, 64, 256, etc.

Designación de corriente	Ancho de banda
STM-1	155 Mbit/s
STM-4	622 Mbits/seg
STM-16	2,5 Gbit/s
STM-64	10 Gbit/s
STM-256	40 Gbit/s
STM-1024	160 Gbit/s

La imagen ya es más interesante, estarás de acuerdo. Y STM-1024 aún no es una limitación, en teoría la velocidad puede ser mayor.

Al mismo tiempo, el equipo SDH es totalmente compatible con estaciones de retransmisión de radio diseñadas para PDH.

Fiabilidad de la comunicación por retransmisión por radio.

La comunicación por retransmisión por radio se considera uno de los métodos inalámbricos de transmisión de datos más fiables. Esto está garantizado tanto por diversas tecnologías avanzadas de transmisión inalámbrica como por el uso activo de canales de comunicación redundantes (troncales), las llamadas configuraciones N+1 (1+1, 2+1). Podría ser:

• respaldo "en frío", con la conexión de un conjunto adicional de equipos de recepción y transmisión en estado apagado;
• copia de seguridad "en caliente", con transmisión simultánea de datos a través de un canal de copia de seguridad. Para eliminar la interferencia mutua, los canales están separados en el espacio (PR - diversidad espacial) o en la frecuencia (FR - diversidad de frecuencia).

Diseño de estaciones de retransmisión de radio.

Las estaciones de retransmisión de radio se pueden dividir en dos tipos.

La primera son las estaciones de retransmisión de radio que constan de 3 módulos.:

• Unidad interior (IDU), instalada en interiores muy cerca de equipos de telecomunicaciones. La unidad interior es responsable del suministro de energía, multiplexación, modulación de señal, conmutación, transmisión de datos a la red LAN;
• una unidad externa (ODU), que convierte la frecuencia de la señal de la frecuencia de servicio a la frecuencia a la que se realizará la transmisión, y viceversa, amplificando la potencia del transmisor si es necesario, etc.;
• antena transceptora.

Aquí es necesario aclarar que los fabricantes distribuyen la funcionalidad de forma diferente entre unidades interiores y exteriores, hasta el punto de que el módulo interior sólo puede tener las funciones de alimentación, protección y conexión a una red LAN, mientras que la mayor parte de la funcionalidad activa se transfiere a la unidad externa.

Las unidades externa e interna se conectan mediante un cable coaxial, la antena y el módulo externo se pueden conectar directamente o también mediante un cable. Una de las desventajas obvias de este diseño es la conexión por cable, que provoca pérdidas en el camino desde el transmisor a la antena, así como una doble conversión de la señal de frecuencia a frecuencia.

El segundo tipo de estaciones de retransmisión de radio son los sistemas integrados., en el que toda la funcionalidad se concentra en la unidad exterior. Las antenas que contienen pueden estar integradas, conectadas directamente al transmisor outilizando un cable RF: todo esto reduce significativamente las pérdidas en comparación con una conexión de cable convencional, bastante larga.Los RRL del segundo tipo son mucho más compactos.

Un ejemplo de estaciones de retransmisión de radio integradas es la serie AirFiber de Ubiquiti.

Estaciones de retransmisión de radio modernas Ubiquiti - AirFiber

Hace varios años, un proveedor estadounidense especializado en la producción de equipos inalámbricos lanzó al mercado dispositivos de nivel de operador: las estaciones de retransmisión de radio Ubiquiti AirFiber. Los primeros modelos operaron en la banda de 24 GHz, un poco más tarde se lanzaron dispositivos para 5 GHz y un poco más tarde, una línea AirFiber X, que ahora cuenta con modelos para varias bandas.

Las estaciones de retransmisión de radio AirFiber se convirtieron en un acontecimiento verdaderamente revolucionario en ese momento: la empresa ofrecía un rendimiento de hasta 1,5 Gbit/s en dúplex completo (750 Mbit/s en un sentido) a una distancia de hasta 13 km a un precio muy razonable (para equipos de esta clase).

En las estaciones de retransmisión de radio de Ubiquiti:

• recogido en un edificio unidades y antenas externas e internas (para la serie AirFiber, para AirFiber X - antenas externas);
• tecnología utilizada MIMO XPIC(con supresión de interferencias de polarización cruzada) para aumentar la capacidad del canal;
• usado modulación adaptativa mejorar la confiabilidad de las comunicaciones en todas las condiciones climáticas;
• no hay pérdidas en el camino antena-alimentador, gracias a la conexión directa de los módulos, sin usar un cable- en modelos con antenas integradas;
• menores pérdidas en el trayecto antena-alimentador en modelos con antenas externas, debido a la longitud extremadamente corta del cable de conexión;
• la señal se genera inmediatamente a la frecuencia de radiación, sin utilizar una frecuencia intermedia, lo que también mejora la eficiencia operativa.

Ilustración de la tecnología de modulación adaptativa:

Ahora la empresa produce 4 modelos RRL con antenas integradas y 6 modelos sin antena, a los que se pueden conectar antenas de diferente amplificación.

Modelo	Apariencia	Antena	Rango	Velocidad	Rango	Peculiaridades
		Integrado, 23 dBi, 6	100 kilometros	1,2 Gbit/s	5,470 - 5,875 GHz	MIMO 1024QAM HDD (semidúplex), FDD (dúplex completo)
		Integrado, 23 dBi, 6°, polarización oblicua dual	100 kilometros	1,2 Gbit/s	5.725 - 6.200GHz	1024QAM HDD (semidúplex), FDD (dúplex completo)
		Integrado, 33 dBi, 3,5°, polarización oblicua dual	13 kilometros	1,4 Gbit/s	24,05 - 24,25 GHz	64QAM HDD (semidúplex), FDD (dúplex completo)
		Integrado, 33 dBi, 3,5°, polarización oblicua dual	20 kilometros	2 Gbit/s	24,05 - 24,25 GHz	256QAM HDD (semidúplex), FDD (dúplex completo)
		Externo. Modelos adecuados:	200 kilometros	500 Mbit/s	2.300 - 2.700GHz	1024QAM

Separación (compactación) de canales.

Tipos de comunicación por radio

Tema 4. Radioenlaces y líneas de comunicación troposféricas.

La comunicación por radio por longitud de onda se divide en comunicación por radio c el uso de repetidores :

Comunicación por retransmisión por radio,

Comunicaciones por satélite,

Comunicaciones celulares;

sin el uso de repetidores:

conexión SDV,

comunicación DV,

comunicación NE,

Comunicación HF por onda terrestre (superficial),

Comunicación HF por onda ionosférica (espacial),

comunicación VHF,

Comunicación troposférica.

Canal de comunicación Tal vez:

simplex- es decir, permitir la transmisión de datos en una sola dirección (radiodifusión, televisión);

medio dúplex - uno por uno;

dúplex - es decir, permitir la transferencia de datos en ambas direcciones simultáneamente( teléfono).

La creación de varios canales en una línea de comunicación se garantiza separándolos por frecuencia, hora, códigos, dirección y longitud de onda.

- división de frecuencia de canales(FDM, FDM): separación de canales por frecuencia, a cada canal se le asigna un determinado rango de frecuencia;

- división de tiempo de canales (VRK, TDM): división de tiempo de canales, a cada canal se le asigna un intervalo de tiempo;

- división de código de canales(KKK, CDMA): separación de canales por códigos, cada canal tiene su propio código, cuya superposición en la señal del grupo le permite resaltar la información de un canal específico;

- separación espectral de canales(SRK, WDM): separación de canales por longitud de onda.

Es posible combinar métodos: PRK+VRK.

Comunicación por retransmisión por radio- comunicación por radio a través de una línea (línea de retransmisión de radio, RRL) formada por una cadena de estaciones de radio transmisoras y receptoras (retransmisoras). La comunicación por radioenlace terrestre suele realizarse en deci - Y centímetro ondas (desde cientos de megahercios hasta decenas de gigahercios).

Los RRL se han convertido en una parte importante de las redes de telecomunicaciones: departamentales, corporativas, regionales, nacionales e incluso internacionales, ya que tienen una serie de ventajas:

Posibilidad de instalación rápida de equipos con bajos costos de capital;

Oportunidad rentable, y a veces la única, para organizar la comunicación multicanal en áreas con terreno difícil;

Posibilidad de uso para el restablecimiento de emergencia de las comunicaciones en caso de desastres y durante operaciones de rescate;

La eficiencia de desplegar extensas redes digitales en grandes ciudades y zonas industriales donde tender nuevos cables es demasiado caro o imposible;

Alta calidad de transmisión de información a través de RRL, prácticamente no inferior a las líneas de fibra óptica y otras líneas de cable.

Las comunicaciones RRL permiten transmitir programas de televisión y simultáneamente cientos y miles de mensajes telefónicos. Estos flujos de información requieren bandas de frecuencia de hasta varias decenas y, a veces, cientos de megahercios y, por lo tanto, transportan al menos varios gigahercios. Las señales de radio en estas frecuencias se transmiten efectivamente sólo dentro de la línea de visión . Por lo tanto, para comunicarse a largas distancias en condiciones terrestres es necesario utilizar retransmitir señales de radio. En líneas de retransmisión de radio con visibilidad directa se utilizan principalmente relé activo , durante el cual las señales se amplifican.

La longitud de los tramos R entre estaciones vecinas depende del perfil del terreno y de la altura de instalación de la antena. Por lo general, se elige cerca de la distancia de línea de visión R0, km. Para una superficie esférica lisa de la Tierra y sin tener en cuenta la refracción atmosférica:

donde h 1 y h 2 son las alturas de las antenas transmisora ​​​​y receptora (en metros). En condiciones reales, en el caso de terreno ligeramente accidentado, R 0 = 40...70 km, y h 1 y h 2 son 50...80 m.

Dependiendo del mecanismo utilizado propagación de ondas de radio diferenciar :

- línea de visión del relé de radio RRL (debido a las ondas de radio terrestres);

- Línea de retransmisión de radio troposférica TRL (debido a ondas de radio troposféricas).

Terrestre Se llama onda de radio que se propaga cerca de la superficie de la Tierra. Las ondas de radio de la Tierra son más cortas 100 centímetros Se propagan bien sólo dentro del campo de visión. Por lo tanto, se construye una línea de comunicación por radioenlace a largas distancias. en forma de una cadena de estaciones de retransmisión de radio transmisoras y receptoras (RRS ), en el que los RRS vecinos se colocan a distancia proporcionando comunicación por radio con línea de visión ( línea de visión de retransmisión de radio(RRL)).

Onda de radio troposférica Se propaga entre puntos de la superficie terrestre a lo largo de una trayectoria que se encuentra completamente en la troposfera. (Troposfera (griego antiguo Τροπή - "giro", "cambio" y σφαῖρα - "bola") - la capa inferior de la atmósfera, de 8 a 10 km de altura en las regiones polares, hasta 10 a 12 km en latitudes templadas, en el ecuador: 16-18 km Más del 80% de la masa total de aire atmosférico se concentra en la troposfera, la turbulencia y la convección están muy desarrolladas, la mayor parte del vapor de agua se concentra, surgen nubes, se forman frentes atmosféricos, ciclones y anticiclones. se desarrollan, así como otros procesos que determinan el tiempo y el clima. Al ascender cada 100 m, la temperatura en la troposfera disminuye en promedio 0,65° y alcanza los 220 K (-53°C) en la parte superior).

Energía de ondas de radio troposféricas menos de 100 cm dispersos por falta de homogeneidad en la troposfera. En este caso, parte de la energía transmitida cae sobre la antena receptora RRS, ubicada más allá de la línea de visión a una distancia 250...350 kilometros . Se forma una cadena de tales RRS enlace de radioenlace troposférico (TRL).

Por propósito Los sistemas de comunicación por radioenlace se dividen en tres categorías:

- líneas locales comunicaciones de 0,39 GHz a 40,5 GHz,

- líneas intrazona de 1,85 GHz a 15,35 GHz,

- líneas troncales de 3,4 GHz a 11,7 GHz.

(Según el rango de frecuencias de funcionamiento, los RRL se dividen en líneas del rango de decímetros y rangos de centímetros. En estos rangos, por decisión del SCRF de abril de 1996, bandas 8 (7,9-8,4); 11 (10,7-11,7) 13 (12,75-13,25) se determinaron para nuevos RRL; sin embargo, se utilizarán líneas previamente construidas en el rango 3,4-3,9. durante mucho tiempo; 5,6-6,4 GHz también se utilizan en el rango de 2,3-2,5 GHz. Se está explorando la posibilidad de utilizar los rangos de 2,5-2,7 y 7,25-7,55 GHz.

Esta división está asociada con la influencia del entorno de propagación para garantizar la confiabilidad de las comunicaciones por radioenlaces. Hasta una frecuencia de 12 GHz, los fenómenos atmosféricos tienen un efecto débil sobre la calidad de las comunicaciones por radio; a frecuencias superiores a 15 GHz este efecto se vuelve notable, y por encima de 40 GHz es decisivo (pérdidas de átomos de oxígeno y moléculas de agua).

Casi completo opacidad de la atmósfera para ondas de radio observadas en la frecuencia 118,74GHz (absorción resonante en átomos de oxígeno), y en frecuencias superiores a 60 GHz la atenuación lineal supera los 15 dB/km. La atenuación del vapor de agua atmosférico depende de su concentración y es muy alta en un clima cálido y húmedo.

Afecta negativamente a las comunicaciones por radio. hidrometeoros , que incluyen gotas de lluvia, nieve, granizo, niebla. La influencia de los hidrometeoros ya se nota en frecuencias superiores a 6 GHz, así como en condiciones ambientales desfavorables (en presencia de polvo metalizado, smog, ácidos o álcalis en las precipitaciones) y en frecuencias significativamente más bajas.

Cuanto menor sea el rango, mayor será el rango de comunicación que se puede lograr con las mismas características energéticas del equipo, pero la transición a rangos altos permite aumentar el rendimiento de los sistemas.

Las antenas de las estaciones vecinas están ubicadas. dentro de la línea de visión (excepto estaciones troposféricas). Para aumentar la duración del intervalo entre estaciones, las antenas se instalan lo más alto posible, en mástiles (torres). 10-100 m de altura (radio de visibilidad - 40-50 kilómetros ) y en edificios altos. Las estaciones pueden ser fijas o móviles (en automóviles).

Dependiente del método , adoptados para la generación de señales, se distinguen:

RRL analógico (TRL);

RRL digitales(TRL).

RRL analógico comunicación dependiendo del método de modulación de la portadora:

RRL con división de frecuencia de canales (FDM) y modulación de frecuencia (FM) de una portadora armónica,

RRL con canales por división de tiempo (TDK) y modulación de pulsos analógicos, que luego modula la frecuencia portadora.

Dependiente dependiendo del número de canales organizados (NORTE):

Canal pequeño - N =24;

Con rendimiento medio - N=60...300;

Con alto rendimiento - N=600...1920.

Las líneas de retransmisión de radio digital (CRRL), los pulsos (muestras de mensajes) se cuantifican por niveles y se codifican.

RRL digitales clasificados según el método de modulación de la portadora:

Dependiente de la velocidad de transmisión caracteres binarios B:

Con baja - B<10 Мбит/с,

Medio - B=10…100 Mbit/s,

Rendimiento alto->100 Mbit/s.

Los RRS de alta velocidad se crean casi exclusivamente sobre la base de la tecnología SDH y tienen una velocidad de transmisión en un solo troncal. 155,52Mbps (STM-1 ) Y 622,08 Mbit/s en un baúl ( STM-4 ). Se utilizan para construir líneas troncales y de zona, como insertos de radio en líneas de fibra óptica en áreas con terreno difícil, para interconectar líneas de fibra óptica (STM-4 o STM-16) con las redes digitales locales adjuntas, así como para redundancia. de líneas de fibra óptica.

(Jerarquía digital síncrona (Inglés) SDH - Jerarquía digital síncrona) es una tecnología de redes de telecomunicaciones de transporte. Los estándares SDH definen las características de las señales digitales, incluida la estructura de trama, el método de multiplexación, la jerarquía de velocidades digitales y los patrones de código de interfaz.

La estandarización de interfaces determina la posibilidad de conectar varios equipos de diferentes fabricantes. El sistema SDH proporciona niveles estándar de estructuras de información, es decir, un conjunto de tarifas estándar. Nivel de velocidad básico - STM-1 155,52Mbps. Las velocidades digitales de niveles superiores se determinan multiplicando la velocidad de bits STM-1 por, respectivamente, 4, 16, 64 etc.: 622 Mbit/s (STM-4), 2,5 Gbit/s (STM-16), 10 Gbit/s (STM-64) y 40 Gbit/s (STM-256)).

La diferencia fundamental estación de retransmisión de radio de otras estaciones de radio es modo dúplex trabajo, es decir, se produce la recepción y la transmisión. simultáneamente (en diferentes frecuencias portadoras).

Longitud de la línea de comunicación por radioenlace terrestre - hasta 10000 kilómetros, capacidad - hasta varios miles de canales de frecuencia de voz en líneas de comunicación analógicas, y hasta 622 megabits en líneas de comunicación digitales. En general, la distancia y la capacidad (velocidad de transmisión de datos) son inversamente proporcionales entre sí: por regla general, cuanto mayor es la distancia, menor es la velocidad.

En la Federación de Rusia, las tasas de transmisión son iguales a 155 Mbit/s (Jerarquía digital síncrona STM-1, flujo SDH) o 140Mbps (Flujo E4 de jerarquía digital plesiócrona, PDH, transmitido como parte de la señal STM-1).

En la URSS, comenzó el desarrollo de la industria de relevadores de radio. a mediados de los 50 . La razón es el bajo coste de las comunicaciones por radioenlaces en comparación con las líneas de cable, especialmente en grandes extensiones con infraestructura subdesarrollada y una estructura geológica compleja de la zona. El primer sistema de retransmisión de radio troncal R-600 establecido en 1958. En 1970, apareció un complejo de sistemas de retransmisión de radio unificados. "BIEN" . Todo esto hizo posible en los años 60 y 70 desarrollar la red de comunicaciones del país, brindar telefonía de alta calidad y establecer la transmisión de programas de televisión central. A mediados de los años 70, se construyó una línea de retransmisión de radio única en el país, cuya longitud era unos 10 mil km , con una capacidad de cada troncal igual a 14.400 canales de frecuencia de voz. La longitud total del RRL en la URSS se superó a mediados de los años 70. 100 mil kilómetros .

Las líneas de comunicación por radioenlace son una de las redes más grandes y avanzadas para transmitir, recibir y procesar datos en todo el mundo. El principio mismo de transmisión de mensajes se basa en la propagación de ondas de radio en la atmósfera. Para que la señal viaje largas distancias, es necesario utilizar un equipo especial de comunicación por retransmisión por radio: una cadena de repetidores, gracias a la cual se propagarán ondas de radio de una determinada frecuencia.

Principio de funcionamiento de una línea de comunicación por radioenlace.

Para comprender la naturaleza de la propagación de las ondas de radio, es necesario estudiar la física, la mecánica y la dinámica de estos fenómenos, que están directamente relacionados con las propiedades atmosféricas y el campo electromagnético. En función de muchos factores, se calculan las líneas de comunicación por radioenlace. Sin entrar en detalles, el principio de funcionamiento de todo el sistema es el siguiente:

• primero, se generan oscilaciones de alta frecuencia en un dispositivo transmisor especial y se libera la llamada señal portadora;
• la información que debe transmitirse (voz, video, texto) se codifica y se convierte en vibraciones de frecuencia y luego se modula junto con la señal portadora;
• utilizando antenas especiales, la señal preparada se transmite al espacio y llega a los dispositivos receptores que se encuentran dentro de un cierto radio del transmisor;
• En caso de potencia de señal insuficiente, complejidad de su propagación o gran distancia entre transmisor y receptor, se utilizan líneas de comunicación por radioenlace, cuyo equipamiento permite solucionar los problemas que han surgido. Por regla general, se trata de una red de repetidores terrestres que no solo reciben la señal, sino que también la amplifican, eliminan las interferencias y la transmiten a lo largo de la cadena al siguiente objeto a través de antenas altamente direccionales;
• la señal llega al receptor, donde se separa de la frecuencia portadora y se convierte a su forma original, seguido de su visualización en el terminal de comunicación. Esto podría ser solo un mensaje de voz o una transmisión de video completa. La radiodifusión terrestre y la televisión se basan precisamente en este principio de transmisión de señales.

Tipos de líneas de comunicación

Las líneas de radioenlaces y comunicaciones por satélite son un conjunto de equipos que combinan repetidores terrestres y orbitales, que permiten transmitir una señal a casi cualquier punto de la superficie del planeta.

Hay dos tipos de métodos básicos de transmisión de señales de radio:

• transmisión con línea de visión;
• Comunicación troposférica por retransmisión por radio.

En el primer caso, la señal se transmite según un algoritmo estándar: desde la fuente (transmisor) a través de un sistema de redes de retransmisión terrestre directamente al receptor. Una de las características es que los repetidores están ubicados prácticamente en la zona de visibilidad inmediata, en elevaciones naturales (montañas, colinas). Si no hay paso directo de señal entre las antenas, se producen interferencias y distorsiones debido al desvanecimiento por difracción, lo que puede provocar una atenuación significativa de la señal y pérdida de comunicación. El uso de este tipo de comunicaciones está limitado en lugares sin la infraestructura necesaria y resulta inadecuado en zonas escasamente pobladas de nuestro país, principalmente en su zona norte.

La solución a los problemas anteriores fue una nueva tecnología: una línea de comunicación por radioenlace troposférico. El principio de propagación de la señal sigue siendo el mismo, pero ha cambiado su método, que básicamente contiene los procesos físicos de reflexión de ondas de radio de diversos rangos desde las capas inferiores de la atmósfera. Numerosas pruebas han demostrado que el mayor efecto se consigue utilizando ondas VHF. Gracias a cálculos correctos, fue posible transmitir una señal de radio a una distancia de 300 km.

Ventajas de la línea de comunicación por retransmisión por radio.

Las ventajas de la nueva tecnología son obvias:

• no es necesario construir repetidores en la zona de la línea de visión;
• un aumento significativo en el radio del rango de transmisión de la señal;
• la capacidad de garantizar un rango máximo de transmisión de información a una distancia de hasta 450 kilómetros debido a la ubicación de antenas repetidoras en colinas y otras elevaciones.

Uno de los principales problemas que han encontrado los científicos es el fuerte efecto amortiguador de las oscilaciones durante la transmisión de ondas de radio. El problema se resolvió gracias al uso de equipos repetidores activos, que permiten no solo recibir y transmitir ondas de radio, sino también estabilizar el nivel de la señal, amplificarla y filtrar las interferencias. Las modernas comunicaciones militares por radiotransmisión funcionan sobre la base de una tecnología de propagación de señales en la troposfera, que se complementa con otras soluciones innovadoras.