6.5.2. Радиорелейные линии связи и радиоудлинители
При организации автономного или внутрисистемного радиоканала для передачи и приема информации используют радиорелейные станции и радиоудлинители [23, 105-107]. Радиорелейные линии связи основываются на принципах многократной ретрансляции сигнала, что иллюстрируется упрощенной структурной схемой, показанной на рис. 6.24. Различают оконечные, промежуточные и узловые станции. Оконечные станции устанавливаются в крайних пунктах линии связи и содержат модуляторы и передатчики в направлении передачи сигналов и приемники с демодуляторами в направлении приема. Для приема и передачи применяется одна антенна, соединенная с трактами приема и передачи при помощи антенного разветвителя.
Р и с. 6.24. Структурная схема участка РРЛ: Мод – модулятор; Прд – передатчик; Прм – приемник; Демод – демодулятор
Промежуточные станции располагаются на расстоянии прямой видимости и предназначаются для приема сигналов, усиления их и дальнейшей передачи по линии связи.
Узловые станции выполняют функции промежуточных станций и функции ввода и вывода информации. Поэтому они устанавливаются в крупных населенных пунктах или в точках пересечения (ответвления) линий связи. Промежуток между ближайшими станциями называется пролетом (или интервалом) РРЛ. Протяженность пролета зависит от многих причин и в среднем достигает 50-60 км в диапазонах частот до 6-8 ГГц и 1,5-15 км в диапазонах 30-50 ГГц. Совокупность приемопередающего оборудования образует ствол РРЛ. Различаются однонаправленные стволы и двунаправленные (для дуплексной связи). При передаче сигналов в прямом и обратном направлениях применяются двухчастотные и четырехчастотные системы.
В диапазонах частот до 10 ГГц приемопередающая аппаратура, как правило, выполняется в виде достаточно громоздких стоек, располагающихся в аппаратных помещениях. Связь с антеннами осуществляется фидерными волноводами, имеющими значительную длину и, следовательно, вносящими существенные потери. Аппаратура, работающая в диапазоне выше 10 ГГц, имеет небольшие габариты и располагается на вершине антенной опоры, объединенной в единый блок с антенной (рис. 6.25, а, б).
а б в
Р и с. 6.25. Аппаратура беспроводных линий связи: а – модули аппаратуры БИСТ на антенной опоре; б – цифровая РРЛ «Контакт-DOCSIS»; в – приемопередающий блок аппаратуры атмосферной оптической связи (технология FSO)
Это дает возможность строить на линиях связи простые необслуживаемые промежуточные станции с относительно недорогими антенными опорами. Многие системы полностью автоматизированы, имеют гибкую структуру и обеспечивают реализацию различных конфигураций сетей. Основным достоинством радиорелейных линий (РРЛ) является возможность быстрого и малозатратного развертывания на участках местности со сложным рельефом, в городах и индустриальных зонах, где прокладка кабельных линий затруднена по материальным и техническим причинам.
Для работы современных перспективных микроволновых линий определены телекоммуникационные зоны с частотами от 2 до 50 ГГц. При этом аналоговые РРЛ составляют большинство на магистральных направлениях и работают в диапазонах 4, 6 и 8 ГГц. Цифровые РРЛ применяются преимущественно во внутриведомственных и внутризонных локальных сетях и занимают частоты от 11 до 39 ГГц.
Пропускная способность цифровых РРЛ колеблется в пределах от 2,048 Мбит/с до 155,52 Мбит/с (и выше) и зависит от видов синхронизации, модуляции, применяемого оборудования. Параметры некоторых типов РРЛ приведены в прил. 8.
В АСКУЭ нашли применение малоканальные радиорелейные системы, транкинговые (для фиксированных абонентов) системы с радиальной и радиально-зоновой структурой, сети персонального радиовызова, а также РРЛ, обеспечивающие выход на удаленные АТС. Например, в АСКУЭ крупного промышленного предприятия в настоящее время применяются радиорелейные станции типа Р-6, которые обеспечивают вынос телефонных каналов и Ethernet трафика на расстояние до 50 км. Р-6 использует радиочастоты диапазона 400 МГц [118]. Радиорелейная станция типа Р-150 работает в диапазоне 140-170 МГц. Передавая данные со скоростью 512 кбит/с, она обеспечивает передачу по трём цифровым каналам со скоростью 64 кбит/с и трафика Ethernet – 384 кбит/с. Получают распространение микроволновые многоканальные системы распределения информации (MMDS, MVDS, LMDS), работающих в диапазоне частот 2,7 ГГц.
Радиоудлинители предназначены для доступа к оборудованию удаленных групп учета АСКУЭ в режимах «point to point» и «multipoint no point». Для реализации радиосистем помехоустойчивой передачи данных в КВ-диапазоне может быть использован комплекс «Barret 923» компании Barret Communications Pty Ltd. Современные коротковолновые трансиверы фирм YAESU, ICOM, KENWOOD обладают высокой чувствительностью и избирательностью, выходной мощностью до 100 ватт, селективным вызовом, автоматическим выбором частоты, возможностью передачи факсимильных сообщений. Аппаратура УКВ диапазона (30-50 МГц) выпускается как отечественными (Таис, Гранит), так и зарубежными (Vertex Standard, Motorola, Alinco, Alan, Roger) производителями.
Цифровой радиоудлинитель РТ-300 (рис. 6.26) использует диапазоны частот 307,5-308,0 и 343,5-344,0 МГц. Он обеспечивает передачу данных со скоростью до 2 Мбит/с, что делает возможным его применение для организации не только абонентских выносов и малоканальных соединительных линий, но и межстанционных связей. Цифровой радиоудлинитель РТ-868 предназначен для организации одного телефонного канала по стандарту G.711 (64 кбит/с) на расстояние до 10 км. Обеспечивает передачу данных, факсимильных сообщений и выход в Интернет. Его модификация РМ-868 предназначена для передачи данных в формате RS-232.
Одним из производителей, предлагающих разнообразные передатчики и приемники в диапазонах 315, 433, 868 МГц, является компания Telecontrolli. Компании RF Monolitics и Xemics специализируются на совмещенных в одном приборе трансиверах в виде небольшого чипа с внешними контурами. В диапазоне 400-512 MГц на скоростях 9.6, 19.2, 64 и 128 кбит/с работают узкополосные cинхронные радиостанции RAN фирмы Wireless Inc.
Р и с. 6.26. Передача двух каналов телефонии, Ethernet и телеметрии (через RS-232С) по радиоканалу с помощью цифрового радиоудлинителя РТ-300 диапазона 300 МГц
При организации сбора данных на нижнем уровне (узле учета) небольших АСКУЭ находят применение беспроводные линии ближнего действия, к которым относятся радиотехнологии Bluetooth, SCP, LonTalk, HiperLAN, Wireless 1394 и др. Основные характеристики: расстояние 10...15 м при скорости 1...70 Мбит/с на частоте 2,4...5,4 ГГц. Маломощные радиоудлинители, которые работают в УКВ и сантиметровом диапазонах с излучаемой мощностью 1...5 мВт, действуют на расстоянии от 50 м до 20 км. Например, нелицензируемый удлинитель TR 1000 производства компании RFM обеспечивает пакетную передачу данных на частоте 916,5 МГц со скоростью до 115 кбод на расстояние до 200 м.