Орбиты спутниковых ретрансляторов

ГГц

способны рассеиваться этими неоднородностями (в том числе, и в сторону Земли).

Поскольку неоднородности находятся на значительной высоте, рассеянные (отраженные) ими радиоволны могут распространяться на сотни километров.

Рассеянное ЭМ поле наблюдается далеко за горизонтом. Причем, несмотря на малое значение напряженности этого поля, величина её отличается постоянством.

Дальность связи отраженной от тропосферы радиоволной может достигать 1000 км.

Однако, с учетом особенностей распространения РВ на интервале ТРЛ расстояние между станциями выбирают чаще в пределах 200…400 км.

ТРРЛ, подобно РРЛ прямой видимости, состоят из ряда станций: ОРС, ПРС, УРС.

Для борьбы с замираниями сигнала организуют параллельные каналы, отличающиеся несущими частотами (разнесение по частоте) и траекториями распространения волн (разнесение в пространстве за счет использования нескольких взаимно удаленных приемных антенн).

Частотный разнос выбирают в пределах

Δ f = (2·10^-3… 5·10^-3) * f₀,

где f₀ – рабочая частота связи.

Пространственный разнос антенн в перпендикулярном трассе связи направлении выбирают в пределах

Δ l = (70 … 100)* λ ₀,

где λ ₀ – длина рабочей волны.

При этом замирания сигналов в отдельных каналах становятся некоррелированными (взаимнонезависимыми).

Одновременная реализация пространственного и частотного разнесения получила название счетверенного приема.

25. Спу́ тниковая свя́ зь. Геостационарная и наклонная орбиты ИСЗ, достоинства и недостатки.

Спу́ тниковая свя́ зь — один из видов космической радиосвязи, основанный на использовании искусственных спутников земли в качестве ретрансляторов.

Спутниковая связь осуществляется между земными станциями, которые могут быть как стационарными, так и подвижными.

Спутниковая связь является развитием радиорелейной связи путем вынесения ретранслятора на очень большую высоту.

Орбиты спутниковых ретрансляторов

1 — экваториальная, 2 — наклонная, 3 — полярная.

Важной разновидностью экваториальной орбиты является геостационарная орбита, на которой спутник вращается с угловой скоростью, равной угловой скорости вращения Земли, в направлении, совпадающем с направлением вращения Земли. Земная станция в зоне обслуживания «видит» спутник постоянно.

Высота геостационарной орбиты над поверхностью Земли составляет порядка 36 тыс.км.

Зона видимости с ИСЗ на геостационарной орбите охватывает около 30% земной поверхности и поэтому 3 спутниками, отстоящими друг от друга на 120°, можно обеспечить связью почти весь земной шар.

Недостатком геостационарной орбиты является сложность вывода на нее спутника и невозможность обслуживания приполярных районов выше 81° северной или южной широты.

Наклонная орбита позволяет решить эту проблему, однако из-за перемещения спутника относительно земной станции необходимо запускать не меньше трех спутников на одну орбиту, чтобы обеспечить круглосуточный доступ к связи.

При использовании наклонных орбит земные станции оборудуются системами слежения, осуществляющими наведение антенны на спутник.

Станции, работающие со спутниками, находящимися на геостационарной орбите, как правило, также оборудуются такими системами, чтобы компенсировать отклонение от идеальной геостационарной орбиты.

26. Многостанционный доступ с частотным и временным разделением.

Поскольку спутник-ретранслятор может наблюдаться с большой территории на поверхности Земли, ретранслятор оказывается " доступным" множеству земных станций (ЗС).

Многостанционный доступ к ретранслятору (МСД) - это одновременное использование спутникового ретранслятора множеством пользователей (земных станций).

МСД с частотным разделением (МДЧР).

Для каждой станции выделяется определенная несущая частота

f₁, f₂, …, f_n.

Разнос между парой соседних несущих Δ f_защ выбирается таким, чтобы была исключена возможность взаимного перекрытия спектров при модуляции.

МСД с временным разделением (МДВР).

Все ЗС могут работать на одной несущей частоте.

Использование ЗС ретранслятора осуществляется поочередно.

При этом ЗС должны иметь общую систему синхронизации, обеспечивающую строго поочередные включения и выключения их передатчиков.

В течение интервалов времени τ, которые называются кадрами, каждая ЗС излучает сигнал.

τ ₃ - защитный интервал времени, предотвращающий взаимные помехи между ЗС.

Т_ц - интервал времени, соответствующий циклу передачи.

27. Мобильная радиосвязь. Радиальные и радиально-зоновые структуры сетей.

Мобильная радиосвязь – это радиосвязь между подвижными абонентами.

Разновидностями систем мобильной радиосвязи являются:

- профессиональные системы подвижной связи;

- системы персонального вызова;

- системы беспроводных телефонов;

- системы сотовой связи общего пользования.

Профессиональные системы подвижной радиосвязи создавались и развивались в интересах государственных организаций, коммерческих структур, скорой помощи, милиции.

В них наиболее эффективное использование выделенного частотного ресурса обеспечивается путем свободного доступа абонентов к общему частотному ресурсу - транкинга.

Различают транкинговые системы

- с последовательным (сканирующим) поиском свободного канала связи,

- с выделенным каналом управления.

Системы персонального радиовызова обеспечивают беспроводную одностороннюю передачу информации в пределах обслуживаемой зоны. По своему назначению они делятся на частные (ведомственные) и общего пользования.

Передача сообщений осуществляется с диспетчерских пультов управления без взаимодействия с телефонной сеть общего пользования (ТФ ОП) или при взаимодействии с ТФОП.

Системы беспроводных телефонов были первоначально ориентированы на использование в условиях офисов и квартир. Позже они стали развиваться как системы общего пользования одним или несколькими каналами связи.

Системы мобильной радиосвязи могут иметь радиальную, радиально-зоновую и сотовую структуру сети.

Радиальные системы основаны на использовании одной центральной наземной радиостанции, имеющей значительный радиус действия (до 50…100 км). Радиосвязь обеспечивается между абонентскими станциями и центральной, а также между абонентскими станциями через центральную как ретранслятор.

Радиальным сетям присущ ряд недостатков, основными из которых являются ограниченность зоны обслуживания, нерациональное использование имеющегося частотного ресурса, невозможность существенного увеличения числа обслуживаемых абонентов из-за появления взаимных помех.

При радиально-зоновой структуре сети область обслуживания радиосвязью делится на зоны, в каждой из которых используется радиальный принцип передачи сигналов. Центральные станции зон входят в состав единой сети связи, при помощи которой организуется связь между любыми абонентами сети связи радиально-зоновой структуры.

28. Принципы построения сотовых сетей радиосвязи.

Система сотовой связи строится в виде совокупности ячеек, или сот, покрывающих обслуживаемую территорию. Ячейки обычно схематически изображают в виде правильных равновеликих шестиугольников (рис. 1), что по сходству с пчелиными сотами и послужило поводом назвать систему сотовой.

Сотовая структура системы непосредственно связана с принципом повторного использования частот – основным принципом сотовой системы, определяющим эффективное использование выделенного частотного ресурса и высокую емкость системы.

В центре каждой ячейки находится базовая станция (БС), обслуживающая все абонентские подвижные станции (ПС или радиотелефонные аппараты) в пределах своей ячейки (рис. 2.).

При перемещении абонента из одной ячейки в другую происходит передача его обслуживания от одной базовой станции к другой.

Все базовые станции системы, в свою очередь, замыкаются на центр коммутации, с которого имеется выход во Взаимоувязанную сеть связи (ВСС) России.

29. Беспроводный абонентский доступ. Точка доступа.

Беспроводный абонентский доступ – это радиодоступ в сеть Интернет при свободном перемещении абонента с персональным компьютером с одного места на другое без потери соединения с сетью.

Обеспечивается технологиями беспроводных локальных сетей (WLAN), позволяющих быстро развертывать локальные сети связи без прокладки кабелей. Используются радиосигналы для приема и передачи данных на базе стандартов IEEE (Института инженеров по электротехнике и электронике).

Радиоприемные и радиопередающие устройства для работы в беспроводных сетях размещаются внутри сетевых адаптеров беспроводного доступа, которые позволяют подключать ПК или ноутбук к беспроводной сети по радиоканалу.

Для подключения к беспроводной сети компьютер должен оказаться в пределах зоны радиопокрытия беспроводной точки доступа (БТД).

БТД – это базовая станция, предназначенная для обеспечения беспроводного доступа к уже существующей сети (беспроводной или проводной) или создания новой беспроводной сети.

Для передачи и приема информации БТД используют радиоволны диапазона частот, определённого стандартом IEEE 802.11.

Точки доступа выполняют также функции

- подключения группы компьютеров с сетевыми адаптерами в самостоятельные сети (режим аd-hoc),

- моста между беспроводными и кабельными участками сети (режим Infrastructure).

Замечание. БТД - это обычный концентратор.

При нескольких подключениях к одной точке полоса её рабочих частот делится на количество подключённых пользователей.

Теоретически ограничений на количество подключений нет, но на практике ограничения вводятся, исходя из минимально необходимой скорости передачи данных для каждого пользователя (чем выше скорость передачи информации, тем шире должна быть полоса рабочих частот).

С помощью БТД можно легко организовать роуминг при перемещении мобильного компьютера пользователя в зоне охвата большей, чем зона охвата одной точки доступа, организовав «соты» из нескольких БТД и обеспечив перекрытие их зон действия.

30. Стандарт беспроводного абонентского доступа Wi-Fi.

Wi-Fi — торговая марка беспроводных сетей на базе стандарта IEEE 802.11.

IEEE 802.11 — набор стандартов связи в беспроводной локальной сетевой зоне с использованием частотных диапазонов в районе 2, 4; 3, 6 и 5 ГГц.

Например, стандарт IEEE 802.11n предусматривает использование диапазона частот 2, 4 ГГц, обеспечивая скорость передачи данных до 600 Мбит/с.

Обычно структура Wi-Fi сети содержит не менее одной точки доступа и не менее одного клиента.

Точка доступа передаёт свой идентификатор сети (SSID) с помощью специальных сигнальных пакетов на скорости 0, 1 Мбит/с каждые 100 мс. Поэтому 0, 1 Мбит/с — наименьшая скорость передачи данных для Wi-Fi.

Зная SSID сети, клиент может выяснить, возможно ли подключение к данной точке доступа.

При попадании в зону действия двух точек доступа с идентичными SSID приёмник может выбирать между ними на основании данных об уровне сигнала.

Особенности стандарта Wi-Fi:

· Позволяет развернуть сеть без прокладки кабеля.

· Обеспечивает доступ к сети мобильным устройствам.

· Поддерживает протоколы шифрования данных WPA и WPA2, использует дополнительное шифрование (VPN).

· В режиме ad-hoc реализуется скорость 11 Мбит/сек (802.11b). Шифрование WPA и WPA2 недоступно, только WEP.

Особенности Wi-Fi устройств:

Излучаемая мощность мобильного Wi-Fi устройства около 10 мВт.

Реальная скорость передачи данных между устройствами в Wi-Fi сети может быть многократно ниже максимальной, определяемой стандартом. Реальная скорость зависит от многих факторов: расстояния между устройствами, наличия между ними физических преград (мебель, стены), наличия помех от других беспроводных устройств или электронной аппаратуры, расположения устройств друг относительно друга, погодных условий и т.п.

31. Стандарт беспроводного абонентского доступа Bluetooth.

Bluetooth — производственная спецификация беспроводных персональных сетей (WPAN).

Bluetooth обеспечивает обмен информацией между такими устройствами как персональные компьютеры (настольные, карманные, ноутбуки), мобильные телефоны, принтеры, цифровые фотоаппараты, мышки, клавиатуры, джойстики, наушники, гарнитуры на надёжной, бесплатной, повсеместно доступной радиочастоте для ближней связи.

Bluetooth позволяет этим устройствам сообщаться, когда они находятся в радиусе до 100 метров друг от друга.

Bluetooth - часть стандарта IEEE 802.15.1.

Радиосвязь Bluetooth осуществляется в диапазоне 2, 4 - 2, 4835 ГГц.

В Bluetooth применяется метод передачи радиосигнала со скачкообразной перестройкой частоты, обеспечивающий устойчивость к широкополосным помехам.

Несущая частота сигнала скачкообразно меняется 1600 раз в секунду (всего выделяется 79 рабочих каналов шириной в 1 МГц).

Последовательность переключения между частотами для каждого соединения является псевдослучайной и известной только передатчику и приёмнику, которые через каждые 625 мкс (один временной слот) синхронно перестраиваются с одной несущей частоты на другую.

При таком алгоритме работающие рядом несколько пар приёмник-передатчик практически не мешают друг другу.

32. Этапы строительства базовой станции сотовой связи.

1. Укрупнительная сборка (четыре секции под вертолет и одна под кран) организуется силами 6-8 человек и одним автокраном в течение 4-5 дней. В это же время тяжелым краном устанавливается первая секция сооружения, чтобы не тратить на нее время вертолетного монтажа.

2. Монтаж вертолетом в один день.

3. Измерения пространственного положения ствола опоры и ее " протяжка" (2-3 дня). Допуск очень жесткий - башня не должна отклоняться от вертикального положения более чем на 6-7 см.

4. Благоустройство участка вокруг башни (водоотводные лотки, установка ограждения).

5. Установка контейнера базовой станции, монтаж секторных и радиорелейных антенн.

6. Монтаж оборудования внутри контейнера.

7. Подводка электричества.

8. Монтаж систем светоограждения, молниезащиты, заземления.

9. Включение базовой станции и настройка пролетов (точная настройка азимутов и углов места антенн, проверка уровней сигналов).

10. Включение базовой станции в сеть (интеграция).

11. Сдача оператору сотовой связи всего объекта связи в комплексе.

33. Надежность объекта, составляющие надежности.

Надежность - свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих его способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования.

Надежность является комплексным свойством объекта.

В зависимости от назначения объекта и условий его применения надежность может включать безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость или определенное сочетание этих свойств.

Безотказность - свойство объекта сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени.

Долговечность - свойство объекта сохранять работоспособное состояние при установленной системе технического обслуживания и ремонта.

Ремонтопригодность - свойство объекта, заключающееся в приспособленности его к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем технического обслуживания и ремонта.

Сохраняемость - свойство объекта сохранять в заданных пределах значения параметров, характеризующих способность объекта выполнять требуемые функции, в течение и после хранения или транспортирования.

34. Основные виды технического состояния объекта.

Различают пять основных видов технического состояния объектов:

Исправное состояние - состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям нормативно-технической и проектно-конструкторской документации.

Неисправное состояние - состояние объекта, при котором он не соответствует хотя бы одному из требований нормативно-технической или проектно-конструкторской документации.

Работоспособное состояние - состояние объекта, при котором значения всех параметров, характеризующих его способность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям нормативно-технической и проектно-конструкторской документации.

Неработоспособное состояние - с остояние объекта, при котором значения хотя бы одного параметра, характеризующего его способность выполнять заданные функции, не соответствует требованиям нормативно-технической или проектно-конструкторской документации.

Предельное состояние - состояние объекта, при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна, или восстановление его работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно.

Совокупность фактических состояний объекта и возникающих событий, способствующих переходу в новое состояние, охватывает жизненный цикл объекта.

35. Оценка эффективности технического обслуживания.

Улучшение работоспособности аппаратуры за счет проведения регламентных работ - ТО можно оценить эффективностью технического обслуживания W_то, которая показывает во сколько раз увеличивается наработка аппаратуры на отказ при проведении на ней технического обслуживания по сравнению с наработкой на отказ, если обслуживание не проводится:

W_ТО = T_{отк с ТО} / T_{отк без ТО},

где T_{отк с ТО} – время наработки на отказ обслуживаемой аппаратуры,

T_{отк без ТО} - время наработки на отказ необслуживаемой аппаратуры.

Пусть аппаратура за период эксплуатации находилась в рабочем состоянии в течение времени Т_раб.

Наработка на отказ аппаратуры, на которой не проводится ТО с учетом того, что общее число возникающих отказов состоит из внезапных n_{отк внез} и постепенных n_{отк пост}, определяется из выражения:

T_{отк без ТО} = Т_раб / (n_{отк пост} + n_{отк внез}).

При идеальном техническом обслуживании полагаем, что все неисправности постепенного характера выявляются и устраняются и происходят только внезапные отказы. Тогда наработка на отказ аппаратуры определяется соотношением:

T_{отк с ТО} = Т_раб / n_{отк внез}.

Таким образом, эффективность идеального ТО оценивается как

W_{ТО макс} = n_{отк общ} / n_{отк внез}.

Однако, в реальных условиях эксплуатации не все неисправности постепенного характера устраняются: одни неисправности не выявляются за счет несвоевременного назначения ТО и приводят к отказам, другие не выявляются за счет низкого качества проведения ТО.

Поэтому эффективность реального ТО в общем случае может быть оценена как

W_{ТО реал} = W_{ТО макс} * Р_{выяв отк пост},

где Р_{выяв отк пост} - вероятность выявления постепенных отказов объекта при проведении его планового ТО.