Исследование методов оценки влияния замираний сигналов на показатели качества интервалов цифровых радиорелейных линий связи тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.13, кандидат технических наук Бабин, Николай Николаевич

• Бабин, Николай Николаевич
• кандидат технических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат технических наук Бабин, Николай Николаевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДОВ ВЫБОРА ВЫСОТ АНТЕНН НА ИНТЕРВАЛАХ ЦИФРОВЫХ РАДИОРЕЛЕЙНЫХ ЛИНИЙ (РРЛ)

1.1. Критерии допустимости пар высот антенн на интервалах РРЛ

1.2. Характеристика используемых исходных данных и условий проведения анализа

1.3. Результаты сравнительного анализа критериев допустимости и

методов выбора высот антенн

1.4. Основные выводы по главе 1

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СУБРЕФРАКЦИОННЫХ ЗАМИРАНИЙ НА ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ПЕРЕДАЧИ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ПРИБЛИЖЕННОЙ МЕТОДИКИ ВЫБОРА ВЫСОТ АНТЕНН

2.1. Общая характеристика влияния субрефракционных замираний на показатели качества передачи

2.2. Расчет субрефракционных составляющих показателей качества

2.3. Расчет показателя качества по ошибкам в условиях недостаточных

высот антенн

2.4. Расчет показателей неготовности в условиях недостаточных высот антенн

2.5. Основные выводы по главе 2

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ВЛИЯНИЯ СУБРЕФРАКЦИОННЫХ ЗАМИРАНИЙ ОТ ХАРАКТЕРИСТИК ИНТЕРВАЛОВ РРЛ

3.1. Характеристика особенностей интервалов

3.2. Исследование влияния энергетических характеристик интервалов

3.3. Исследование влияния региональной статистики рефракции

радиоволн

3.4. Исследование влияния требований к показателям качества передачи

3.5. Основные выводы по главе 3

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫХ ЗАМИРАНИЙ НА ИНТЕРВАЛАХ ЦИФРОВЫХ РРЛ

4.1. Сравнительный анализ методов оценки интерференционной составляющей неустойчивости при одинарном приеме сигналов

4.2. Сравнительный анализ методов оценки влияния интерференционных замираний при разнесенном приеме

4.3. Оценка влияния интерференционных замираний на показатели неготовности

4.4. Исследование модифицированного метода оценки интерференционной составляющей неустойчивости

4.5. Основные выводы по главе 4

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. РЕЗУЛЬТАТЫ СРАВНИТЕЛЬНОГО АНАЛИЗА ВЛИЯНИЯ КРИТЕРИЕВ ДОПУСТИМОСТИ И МЕТОДОВ ВЫБОРА ВЫСОТ АНТЕНН В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ХАРАКТЕРИСТИК

ИНТЕРВАЛОВ РРЛ

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. АКТ ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ В УЧЕБНЫЙ

ПРОЦЕСС

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование методов оценки влияния замираний сигналов на показатели качества интервалов цифровых радиорелейных линий связи»

ВВЕДЕНИЕ

Радиорелейные линии (РРЛ) играют важную роль на сетях связи России /1-5/. С одной стороны, это обусловлено известными их преимуществами в сравнении с кабельными, в том числе, волоконно-оптическими линиями (ВОЛС), такими как экономическая эффективность, высокая надежность линейного тракта, слабая зависимость от природных и климатических условий, быстрота ввода в эксплуатацию, возможность использования антенных опор РРЛ для организации подвижной связи (сотовой или транкинговой) и фиксированного радиодоступа вдоль трассы РРЛ. С другой стороны, в условиях огромной территории России с крайне неравномерной плотностью населения, суровых климатических условий в северных районах и слаборазвитой инфраструктурой связи в большинстве регионов страны РРЛ являются наиболее предпочтительным видом транспортных радиолиний связи. Поэтому в тех случаях, когда в настоящее время или в ближайшем будущем не требуется пропускная способность более примерно 2,5 Гбит/с, РРЛ являются хорошей альтернативой по отношению к ВОЛС /6-8/.

В силу известных преимуществ уже давно практически все строящиеся и реконструируемые РРЛ являются цифровыми. Следует отметить совместимость цифровых РРЛ и ВОЛС, которая обеспечивается за счет наличия в радиорелейном оборудовании не только электрических, но и оптических интерфейсов /3, 6/. Это позволяет обеспечить взаимное резервирование РРЛ и ВОЛС, по крайней мере, в части приоритетного трафика, а также дает возможность построения смешанных линий, содержащих участки ВОЛС и РРЛ (например, на участках, где строительство ВОЛС экономически не целесообразно).

В России цифровые РРЛ широко применяются на магистральных, внутризоновых и местных сетях единой сети электросвязи, а также на сетях технологической связи. Основными пользователями линий и сетей радиорелейной связи в России являются операторы фиксированной и подвижной связи, а также корпоративные пользователи, прежде всего, компании нефтегазовой отрасли. В

настоящее время PPJI работают в широком диапазоне частот от 160 МГц до примерно 80 ГГц, при этом наиболее широко используется сантиметровый диапазон с частотами от 4 до 23 ГГц /9-12/.

В соответствии с рекомендациями Международного союза электросвязи в настоящее время используются единые показатели качества передачи информации для всех типов кабельных линий и радиолиний связи /13-15/. При этом показатели качества передачи радиолиний и, особенно радиорелейных линий, в значительной степени определяются условиями распространения радиоволн, причем наиболее сложной задачей является учет влияния замираний, обусловленных случайными изменениями параметров радиоканала /16-21/. В этой связи исключительно важным является адекватный учет влияния замираний разных видов на показатели качества передачи.

Исследованию влияния замираний сигналов на интервалах PPJI посвящен целый ряд работ отечественных и зарубежных авторов. Наибольший вклад в результаты этих исследований внесли российские ученые: А.И. Калинин, В.Н. Троицкий, J1.B. Надененко, В.В. Святогор, Г.О. Василенко /22-32/, а также зарубежные исследователи: М. Glauner, R.L. Olsen, Т. Tjelta, I. Henne, Р. Thorvald-sen, J. Henriksson /33-39/.

В настоящее время существует целый ряд методов оценки влияния замираний сигналов на интервалах PPJI сантиметрового диапазона /33-39/, однако наиболее широкое применение получили следующие два метода. Первый из них основан на Рекомендации Р.530 Международного союза электросвязи (МСЭ) /40-43/. Второй метод соответствует российской «Методике расчета трасс цифровых PPJI прямой видимости в диапазоне частот 2-20 ГГц», разработанной научно - исследовательским институтом радио (НИИР) /18, 44/.

В этой связи представляет интерес сравнение указанных методов как с точки зрения рекомендаций по выбору высот подвеса антенн на интервалах, так и с точки зрения оценки показателей качества передачи.

Целью настоящей диссертационной работы является сравнительный анализ и выработка рекомендаций по использованию методов учета влияния суб-

рефракционных и интерференционных замираний сигналов на интервалах цифровых радиорелейных линий.

Указанная цель достигается решением следующих задач.

1. Сравнительный анализ критериев допустимости пар высот антенн на интервалах цифровых РРЛ в условиях нормальной рефракции и субрефракции радиоволн.

2. Сравнительный анализ и выработка рекомендаций по использованию методов выбора высот антенн на интервалах цифровых РРЛ.

3. Исследование влияния субрефракционных замираний на показатели качества по ошибкам и неготовности при недостаточных высотах подвеса антенн.

4. Исследование зависимости влияния субрефракционных замираний от характеристик интервалов и требований к показателям качества передачи.

5. Выработка рекомендаций по использованию методов оценки показателей качества по ошибкам и показателей неготовности в условиях недостаточных высот подвеса антенн.

6. Сравнительный анализ методов оценки интерференционной составляющей неустойчивости при одинарном и разнесенном методах приема.

7. Исследование влияния многолучевых замираний на показатели неготовности интервалов.

8. Исследование модифицированного метода оценки интерференционной составляющей неустойчивости.

Объектом исследования является методика автоматизированного проектирования и расчета качественных показателей цифровых радиорелейных линий связи.

Предмет исследования - исследование методов оценки влияния субрефракционных и интерференционных замираний сигналов на качественные показатели интервалов цифровых радиорелейных линий связи.

При проведении исследований применялись методы математической статистики, теории распространения радиоволн и имитационного моделирования. При этом использовались опубликованные труды, результаты исследований,

национальные и международные нормативные акты и официальные статистические материалы.

Научная новизна диссертационной работы заключается в том, что в ней впервые выполнен сравнительный анализ основных методов учета влияния субрефракционных и интерференционных замираний сигналов на интервалах цифровых радиорелейных линий и разработаны рекомендации по использованию этих методов для оценки влияния указанных замираний при выборе высот подвеса антенн и расчете показателей качества передачи информации в разных условиях.

Основные научные результаты, выносимые на защиту.

1. Результаты сравнительного анализа критериев допустимости пар высот антенн на интервалах цифровых РРЛ сантиметрового диапазона.

2. Рекомендации по использованию методов выбора высот антенн на интервалах цифровых РРЛ, основанные на результатах сравнительного анализа указанных методов.

3. Результаты исследования влияния субрефракционных замираний на показатели качества передачи при недостаточных высотах антенн, выбранных в соответствии с приближенной методикой.

4. Результаты исследования зависимости влияния субрефракционных замираний от характеристик интервалов при использовании разных методов учета влияния указанных замираний.

5. Рекомендации по использованию методов оценки показателей качества передачи в условиях недостаточных высот подвеса антенн.

6. Результаты сравнительного анализа методов оценки интерференционной составляющей неустойчивости при различных методах приема сигналов.

7. Результаты исследования влияния многолучевых замираний на показатели неготовности интервалов при одинарном и разнесенном методах приема.

8. Результаты исследования модифицированного метода оценки интерференционной составляющей неустойчивости на пересеченных и слабопересеченных интервалах.

Практическая значимость результатов исследования заключается в том, что полученные в диссертации результаты могут быть использованы в проектных институтах отрасли «Связь»: ОАО «Гипросвязь (г. Москва), ОАО «Ги-просвязь СПб» (г. С-Петербург), ОАО «Гипросвязь» (г. Самара), ОАО «Гипро-газцентр» (г. Нижний Новгород), ОАО «Гипроспецгаз» (г. С-Петербург) и других проектных организациях при автоматизированном проектировании цифровых радиорелейных линий сантиметрового диапазона. Особенно это относится к организациям и проектно-конструкторским отделам, использующим методику расчета РРЛ, основанную на рекомендациях МСЭ. Кроме того, указанные результаты могут быть использованы в учебном процессе высших учебных заведений связи: СПбГУТ (г. С-Петербург), МТУСИ (г. Москва), ПГУТИ (г. Самара), СибГУТИ (г. Новосибирск) и других вузов, готовящих специалистов в области радиосвязи.

Результаты диссертационной работы внедрены в СПбГУТ им. проф. М.А. Бонч-Бруевича, где используются при изучении дисциплин: «Спутниковые и радиорелейные системы передачи» и «Моделирование и оптимизация РТС», что подтверждено соответствующими актами внедрения.

Основные результаты работы докладывались на 63-й научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов СПбГУТ 2011 г., на 64-й Международной научно-технической и научно-методической конференции «Актуальные проблемы инфотелекоммуни-каций в науке и образовании», СПб, 2012 г., на П-й Международной научно-технической и научно-методической конференции «Актуальные проблемы ин-фотелекоммуникаций в науке и образовании», СПб, 2013 г.

Основные научные положения, изложенные в диссертации и выносимые на защиту, опубликованы в 8 печатных работах, из них 4 в изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки Российской Федерации.

Диссертация включает оглавление, введение, четыре главы, заключение, список использованных источников из 72-х наименований и два приложения.

Работа содержит 150 страниц текста, включая два приложения, имеет 55 таблиц.

В первой главе рассмотрены методы выбора высот антенн на пересеченных интервалах цифровых PPJI, основанные на Рекомендациях МСЭ Р.530 и Методике НИИР. Для интервалов разной протяженности проанализирована относительная роль критериев допустимости пар высот антенн в условиях нормальной рефракции и субрефракции радиоволн, используемых в указанных методах. Выполнен сравнительный анализ результатов выбора наименьших допустимых высот антенн на основе методов МСЭ и НИИР, в результате которого установлено, что в большинстве случаев результаты выбора существенно отличаются, причем это различие в значительной степени зависит от длины интервалов. Произведена количественная оценка и получены соответствующие статистические характеристики разности минимальных допустимых высот антенн на интервалах разной протяженности при использовании Рекомендации МСЭ и Методики НИИР. На основе проведенного анализа сформулированы рекомендации по использованию рассмотренных методов выбора высот антенн на интервалах разной длины.

Вторая глава посвящена исследованию влияния субрефракционных замираний на субрефракционную составляющую неустойчивости и нормируемые показатели качества передачи в условиях недостаточных высот антенн, выбранных в соответствии с Рекомендациями МСЭ. Произведена оценка субрефракционных составляющих показателей качества по ошибкам и показателей неготовности для интервалов разной длины, а также относительных значений этих составляющих по отношению к нормируемым значениям указанных показателей качества передачи. Получены статистические характеристики субрефракционных составляющих показателей качества по ошибкам и показателей неготовности. На основе анализа полученных результатов представлены рекомендации, относящиеся к оценке влияния субрефракционных замираний на показатели качества передачи и выбору высот антенн на пересеченных интервалах.

Третья глава посвящена исследованию зависимости влияния субрефракционных замираний от характеристик интервалов. Выполнены сравнительный анализ методов выбора высот антенн и оценка нормируемых показателей качества передачи в условиях недостаточных высот антенн, выбранных в соответствии с Рекомендациями МСЭ, для интервалов с разной скоростью передачи информации, разными требованиями к показателям качества передачи и разной региональной статистикой рефракции радиоволн. На основе анализа полученных результатов представлены рекомендации, относящиеся к оценке влияния субрефракционных замираний на показатели качества передачи и выбору высот антенн на пересеченных интервалах, для пересеченных интервалов с различными характеристиками.

В четвертой главе содержатся результаты исследования и сравнительного анализа методов оценки влияния интерференционных (многолучевых) замираний сигналов, основанных на Рекомендации МСЭ Р.530-11 и Методике НИИР. Приведены результаты исследования влияния плоских и частотно-селективных многолучевых замираний на интерференционную составляющую неустойчивости при одинарном и пространственно разнесенном методах приема сигналов на интервалах с разными геоклиматическими характеристиками. Представлены результаты выполненной на основе Методики НИИР оценки интерференционных составляющих показателей неготовности на пересеченных и слабопересеченных интервалах, а также статистические характеристики этой составляющей при одинарном и разнесенном приеме сигналов. В этой главе содержатся также результаты исследования модифицированного метода оценки интерференционной составляющей неустойчивости, разработанного НИИР и обеспечивающего большую точность учета влияния тропосферных многолучевых замираний для территории стран СНГ. Применительно к интервалам с разными геоклиматическими характеристиками представлены результаты сравнительного анализа указанного метода, с одной стороны, и методов, основанных на Методике НИИР и Рекомендации МСЭ Р.530-11, с другой стороны.

В заключении представлены основные выводы и рекомендации, основанные на результатах выполненной диссертационной работы и подтверждающие достижение заявленной цели исследования и решение всех поставленных задач.

В приложении содержится акт внедрения результатов диссертации в учебный процесс СПбГУТ им. проф. М.А. Бонч-Бруевича.

Заключение диссертации по теме «Системы, сети и устройства телекоммуникаций», Бабин, Николай Николаевич

4.5. Основные выводы по главе 4

1. Исследованы различные методы оценки влияния интерференционных замираний на устойчивость связи при одинарном и разнесенном приеме сигналов на интервалах с разными геоклиматическими характеристиками. Произведена количественная оценка соответствующих статистических характеристик.

2. Показано, что в случае одинарного приема сигналов имеют место большое различие результатов оценки интерференционной составляющей неустойчивости, полученных на основе Методики НИИР и Рекомендации МСЭ Р.530 (в разы, а в отдельных случаях даже в десятки раз), а также большой разброс величины указанного различия, особенно на сухопутных пересеченных интервалах.

3. Для пересеченных приморских, слабопересеченных сухопутных и слабопересеченных приморских интервалов при одинарном приеме во всех случаях метод НИИР дает значительно большее значение интерференционной составляющей в сравнение с методом МСЭ, причем наибольшее превышение относится к слабопересеченным интервалам, особенно к приморским слабопересеченным. Лишь для пересеченных сухопутных интервалов в большинстве случаев (15 из 25) большее значение дает метод МСЭ.

4. Показано, что и в случае пространственно разнесенного приема сигналов имеют место существенное различие результатов оценки интерференционной составляющей неустойчивости, полученных методами НИИР и МСЭ, а также большой разброс величины указанного различия, особенно на сухопутных интервалах.

5. В то время как на сухопутных интервалах при пространственно разнесенном приеме различие результатов расчета интерференционной составляющей Тинт на основе методов НИИР и МСЭ имеет разнонаправленный характер, на приморских интервалах метод НИИР всегда дает большее значение Тинт. Однако, при разнонаправленном характере различия на пересеченных сухопутных интервалах в большинстве случаев метод МСЭ дает существенно большие значения Тинт.

6. Исследовано влияние интерференционных замираний на показатели неготовности при одинарном и разнесенном приеме сигналов на интервалах с разными геоклиматическими характеристиками и произведена оценка соответствующих статистических характеристик.

7. Установлено, что во-первых, интерференционные замирания значительно сильнее влияют на показатели неготовности при одинарном приеме сигналов, причем на интервалах любого типа, во-вторых, наибольшие значения интерференционных составляющих показателей неготовности относятся к приморским интервалам, как пересеченным, так и слабопересеченным.

8. Показано, что интерференционная составляющая нормируемого среднегодового показателя неготовности при одинарном приеме не только соизмерима с нормой на среднегодовой показатель неготовности, учитывающий влияние распространения радиоволн, но во многих случаях превышает указанную норму в несколько раз, а в случае приморских интервалов даже превышает норму на суммарный показатель неготовности. В еще большей степени проявляется влияние интерференционных замираний на ненормируемый, но важный показатель неготовности для худшего месяца.

9. При пространственно разнесенном приеме сигналов влияние интерференционных замираний меньше всего сказывается на слабопересеченных интервалах, особенно на сухопутных. На пересеченных интервалах интерференционная составляющая среднегодового показателя неготовности соизмерима с нормой на этот показатель, а в отдельных случаях даже превышает норму.

10. Исследован модифицированный метод оценки интерференционной составляющей неустойчивости за усредненный худший месяц при одинарном приеме, разработанный НИИР и обеспечивающий большую точность учета влияния тропосферных многолучевых замираний для территории стран СНГ; произведен сравнительный анализ результатов оценки Тинт, полученных на основе этого метода и рассмотренных в разделе 4.1 методов, основанных на Методике НИИР и Рекомендации МСЭ .

11. Полученные результаты свидетельствуют о существенном различии результатов оценки интерференционной составляющей неустойчивости Тинт, разнонаправленном характере и большом разбросе значений различия результатов оценки Тинт, полученных с помощью модифицированного метода, с одной стороны, и методов НИИР и МСЭ, с другой стороны, причем указанное различие соизмеримо с величиной Тинт.

12. Следует также отметить, что в среднем по всем типам интервалов оценка интерференционной составляющей Тинт, полученная модифицированным методом, значительно превышает оценку, полученную методом МСЭ, однако существенно меньше оценки, полученной на основе методики НИИР. При этом разброс величины различия оценок интерференционной составляющей неустойчивости для метода НИИР вдвое больше, чем для метода МСЭ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных исследований выполнен сравнительный анализ методов учета влияния субрефракционных и интерференционных замираний сигналов на интервалах цифровых радиорелейных линий (ЦРРЛ), на основании которого сделаны соответствующие выводы и выработаны рекомендации по использованию этих методов при выборе высот подвеса антенн и оценке показателей качества передачи интервалов в практике автоматизированного проектирования ЦРРЛ.

На основе полученных результатов сравнительного анализа критериев допустимости пар высот антенн на интервалах цифровых РРЛ сантиметрового диапазона сделаны следующие основные выводы:

- адекватный учет совместного влияния земной поверхности и рефракции радиоволн при выборе высот антенн на интервалах любой протяженности обеспечивается лишь при использовании Методики НИИР, которая предусматривает комплексный учет всех основных факторов;

- метод, основанный на Рекомендации МСЭ Р.530, в большинстве случаев может быть использован лишь для предварительного ориентировочного выбора высот антенн, причем только в случаях интервалов небольшой протяженности;

- в большинстве случаев имеет место существенное различие результатов выбора наименьших допустимых высот антенн при использовании методов МСЭ и Методики НИИР, причем это различие в значительной степени зависит от длины интервалов;

- в случае коротких интервалов для обоих методов определяющую роль обычно играют критерии допустимости при нормальной (средней или стандартной) рефракции, а в случае протяженных интервалов определяющими чаще всего становятся критерии допустимости в условиях субрефракции;

- на коротких интервалах и интервалах средней протяженности использование метода МСЭ практически всегда дает большие значения минимально допустимых высот антенн в сравнении с Методикой НИИР, однако для протяженных интервалов ситуация прямо противоположная, в большинстве случаев наименьшие допустимые высоты антенн, выбранные методом МСЭ, оказываются явно недостаточными;

- в случае очень протяженных интервалов длиной более 50 км использование приближенного метода выбора высот антенн, основанного на Рекомендации МСЭ, неприемлемо из-за очень большого разброса необходимых высот антенн относительно высот, выбранных в соответствии с методом НИИР, причем чаще всего высоты, выбранные методом МСЭ, являются сильно заниженными.

Полученные результаты исследования влияния субрефракционных замираний на показатели качества передачи в условиях недостаточных высот антенн, выбранных в соответствии с Рекомендациями МСЭ, позволяют сделать следующие основные выводы:

- если выбор наименьших допустимых высот антенн в соответствии с Методикой НИИР обеспечивает достаточно небольшое, причем контролируемое влияние указанных замираний на показатели качества, то высоты антенн, выбранные на основе Рекомендации МСЭ Р.530, во многих случаях оказываются недостаточными, что обуславливает существенное, а порой неприемлемое ухудшение показателей качества передачи на интервалах;

- при недостаточных высотах антенн субрефракционные замирания влияют на оба нормируемых показателя качества: показатель качества по ошибкам (показатель SESR) и показатель неготовности, причем степень этого влияния быстро возрастает с увеличением длины интервалов;

- лишь в случае коротких интервалах длиной менее 30 км при выборе высот антенн на основе Рекомендации МСЭ можно пренебречь влиянием субрефракционных замираний на показатели качества;

- если на интервалах средней протяженности длиной от 30 до 40 км влияние субрефракции относительно невелико, то на интервалах длиной от 40 до 50 км расчетные значения субрефракционных составляющих обоих нормируемых показателей качества не только соизмеримы с соответствующими нормами, но в ряде случаев превышает половину нормируемых значений, а в случае протяженных интервалов длиной более 50 км указанные составляющие могут в несколько раз превышать соответствующие нормируемые значения, что дает основание говорить о неприемлемости выбора наименьших высот антенн в соответствии с Рекомендаций Р.530 на протяженных интервалах;

- следует отметить большой разброс расчетных значений субрефракционных составляющих обоих нормируемых показателей качества передачи, особенно для протяженных интервалов.

Проведенное исследование зависимости влияния субрефракционных замираний от скорости передачи информации, параметров региональной статистики рефракции радиоволн и требований к нормируемым показателям качества передачи дают основания для следующих основных выводов:

- энергетические характеристики радиорелейного оборудования и антенн, региональная статистика рефракции радиоволн и требования к показателям качества передачи оказывают существенное влияние на значение минимально допустимых высот антенн и показатели качества передачи;

- изменение пропускной способности РРЛ не учитывается Рекомендациями МСЭ-Р Р.530. В соответствии с Методикой НИИР величина пропускной способности РРЛ влияет на пороговое значение величины дифракционных потерь при субрефракции, что приводит к изменению наименьших допустимых высот антенн: чем меньше пропускная способность линии, тем ниже высота подвеса антенн;

- на интервалах длиной более 40 км снижение пропускной способности РРЛ позволяет уменьшить величину наименьших допустимых высот антенн, рассчитанных по Методике НИИР;

- региональная статистика рефракции радиоволн не оказывает влияния на значение минимально допустимых высот антенн, определеляемых Рекомендациями МСЭ-Р. Высоты антенн, рассчитанные по Методике НИИР, напротив, имеют существенные отличия в зависимости от радиоклиматического района как в условиях субрефракции, так и нормальной (стандартной) рефракции. Наиболее благоприятными с точки зрения статических характеристик рефракции радиоволн являются радиоклиматические районы №№ 1в, 6, худшими - районы №№ 4, 9. Радиоклиматический район № 8 и близкие к нему по характеристикам районы №№ 1, 2, 3, 10, 11 и 12 являются типовыми (типичными) для территории Российской Федерации;

- увеличение длины эталонного тракта приводит к повышению наименьших допустимых высот антенн, рассчитанных по Методике НИИР, особенно на интервалах большой протяженности;

- для интервалов длиной 30 - 40 км расчетное значение субрефракционной составляющей БЕБИСубр составляет для Ьэт= 600 км более 20 процентов от нормируемого значения показателя БЕБЯ, для Ьэт= 2500 км более 80 процентов, для интервалов длиной 40 - 50 км расчетное значение БЕБЯСубр в ряде случаев превышает норму в несколько раз, а в случае протяженных интервалов длиной более 50 км составляющая 5Я5Дсубр может превышать норму на суммарный показатель БЕБИ в десятки раз. При увеличении длины эталонного тракта минимально допустимые высоты антенн, рассчитанные в соответствии с Рекомендациями Р.530, становится все более недостаточными;

- субрефракционные замирания в зависимости от статуса РРЛ влияют на показатели неготовности в не меньшей степени, чем на показатель качества по ошибкам. Особенно сильно влияние субрефракционных замираний на показатели неготовности проявляется для протяженных интервалов длиной более 50 км.

Проведенные исследования и сравнительный анализ методов оценки влияния интерференционных замираний на интервалах с разными геоклиматическими характеристиками позволяют сделать следующие основные выводы:

- в случае одинарного приема сигналов имеют место большое различие результатов оценки интерференционной составляющей неустойчивости, полученных на основе Методики НИИР и Рекомендации МСЭ Р.530 (в разы, а в отдельных случаях даже в десятки раз), а также большой разброс величины указанного различия, особенно на сухопутных пересеченных интервалах;

- для пересеченных приморских и слабопересеченных сухопутных и приморских интервалов при одинарном приеме во всех случаях метод НИИР дает значительно большее значение интерференционной составляющей в сравнение с методом МСЭ, причем наибольшее превышение относится к слабопересеченным интервалам, особенно к приморским слабопересеченным. Лишь для пересеченных сухопутных интервалов в большинстве случаев большее значение дает метод МСЭ;

- в случае пространственно разнесенного приема сигналов также имеют место существенное различие результатов оценки интерференционной составляющей неустойчивости, полученных методами НИИР и МСЭ, и большой разброс величины указанного различия, особенно на сухопутных интервалах;

- в то время как на сухопутных интервалах при пространственно разнесенном приеме различие результатов расчета интерференционной составляющей Гинт на основе методов НИИР и МСЭ имеет разнонаправленный характер, на приморских интервалах метод НИИР всегда дает большее значение Гинт, однако при разнонаправленном характере различия на пересеченных сухопутных интервалах в большинстве случаев метод МСЭ дает существенно большие значения Гинт;

- на интервалах любого типа интерференционные замирания значительно сильнее влияют на показатели неготовности при одинарном приеме сигналов, при этом наибольшие значения интерференционных составляющих показателей неготовности относятся к приморским интервалам, как пересеченным, так и слабопересеченным;

- интерференционная составляющая среднегодового показателя неготовности при одинарном приеме не только соизмерима с нормой на среднегодовой показатель неготовности, учитывающий влияние распространения радиоволн, но во многих случаях превышает указанную норму в несколько раз, а в случае приморских интервалов даже превышает норму на суммарный показатель неготовности;

- при пространственно разнесенном приеме сигналов влияние интерференционных замираний меньше всего сказывается на слабопересеченных интервалах, особенно на сухопутных, однако на пересеченных интервалах интерференционная составляющая среднегодового показателя неготовности соизмерима с нормой на этот показатель, а в отдельных случаях даже превышает норму;

- имеют место существенное различие результатов оценки интерференционной составляющей неустойчивости Гинт, разнонаправленный характер и большой разброс значений различия результатов оценки Гинт, полученных с помощью модифицированного метода, разработанного НИИР и обеспечивающего большую точность учета влияния тропосферных многолучевых замираний для территории стран СНГ, с одной стороны, и методов НИИР и МСЭ, с другой стороны, причем указанное различие соизмеримо с величиной Гинт;

- в среднем по всем типам интервалов оценка интерференционной составляющей Гинт, полученная модифицированным методом, значительно превышает оценку, полученную методом МСЭ, однако существенно меньше оценки, полученной на основе методики НИИР, при этом разброс величины различия оценок интерференционной составляющей неустойчивости для метода НИИР вдвое больше, чем для метода МСЭ.

Все перечисленные выводы являются новыми научными результатами данной диссертационной работы, определяющими вклад в исследование влияния субрефракционных и интерференционных замираний сигналов на интервалах цифровых радиорелейных линий.

Полученные научные результаты позволяют сформулировать следующие рекомендации, относящиеся к использованию методов выбора наименьших допустимых высот антенн и оценке показателей качества передачи на интервалах цифровых РРЛ:

- метод, основанный на методике НИИР, является наиболее совершенным с точки зрения учета условий распространения радиоволн и потому может быть использован при выборе высот антенн на интервалах любой протяженности;

- метод, основанный на Рекомендации МСЭ Р.530, может быть использован лишь для предварительного ориентировочного выбора высот антенн, причем только в случаях интервалов небольшой протяженности;

- в случае коротких интервалов длиной до 30 км возможно использование метода, основанного на Рекомендации МСЭ Р.530, причем полученные высоты антенн почти всегда могут быть уменьшены на 2 - 3 м;

- следует отметить, что в случае коротких интервалов указанной протяженности можно ограничиться использованием лишь одного, наиболее простого, критерия допустимости - критерия допустимости в условиях нормальной рефракции радиоволн (средней в случае использования метода МСЭ и стандартной при использовании метода НИИР), при этом можно пренебречь влиянием субрефракционных замираний на показатели качества передачи;

- в случае протяженных интервалов длиной более 50 км адекватный выбор высот антенн возможен только на основе метода НИИР, использование в этом случае приближенного метода, основанного на Рекомендации МСЭ, недопустимо;

- в случае, если при выборе наименьших допустимых высот антенн использован метод МСЭ (в условиях отсутствия возможности использования метода НИИР), необходим расчет субрефракционных составляющих обоих нормируемых показателей качества передачи (показателя БЕБЯ) и среднегодового показателя неготовности с использованием Методики НИИР и сравнение их расчетных значений с соответствующими нормами;

- при оценке влияния интерференционных замираний на интервалах всех типов наряду с расчетом показателя качества по ошибкам в соответствии с Методикой НИИР необходимо выполнять расчет интерференционной составляющей показателя неготовности и учитывать ее при оценке суммарного показателя неготовности.

Указанные рекомендации имеют очевидный практический характер и определяют вклад диссертационной работы в практику автоматизированного проектирования цифровых радиорелейных линий сантиметрового диапазона.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Бабин, Николай Николаевич, 2013 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ источников

1. Бутенко В.В. Цифровизация сети РРЛ прямой видимости // Вестник связи. -

2009.-№8. С. 15-21.

2. Поборчий Е.Д. Научно-техническая политика и развитие новой техники для РРЛ и широкополосного радиодоступа // Электросвязь. - 2009. - № 1.

3. Кирик Ю.М., Петренко A.A. Высокоскоростные РРЛ на современном этапе // Электросвязь. - 2011. - № 6.

4. Тихомиров Д. Радиорелейная эволюция // Технологии и средства связи. -

2010,-№2.-С. 38-40.

5. Recommendation ITU-R F.750-4. Architectures and functional aspects of radio-relay systems for synchronous digital hierarchy (SDH)-based networks. - 2000. - 78 P-

6. Матвиив P.M. Цифровые РРЛ в транспортной сети связи // Вестник связи. -2008. - № 4.

7. Кирик Ю.М. Тенденции в развитии городской радиорелейной связи // Электросвязь. - 2009. - № 3. С. 11 - 13.

8. Курманов А. Радиорелейные линии связи - эффективное решение для транспортной сети ведомственного значения // Connect! Мир связи. - 2008. - № 11.

9. Мермелыптейн Д.В. РРЛ и IP - новая реальность // Технологии и средства связи. - 2010. - № 2. - С. 41 - 42.

10. Брусиловский Л.И. Радиорелейные станции нового поколения. Реализация и примеры внедрения // Connect ! Мир связи. - 2011. - № 11.

11. Москалев П.В., Петренко A.A. Системы радиорелейной связи: от гибридных к пакетным // Вестник связи. - 2011. - № 2.

12. Лаврентьев М. Транспорт по «телеком-бездорожью» // Технологии и средства связи. - 2011. - № 3. С. 28 - 30.

13. ITU-T Recommendation G.826 . Error Performance parameters and objectives for international constant bit rate digital paths at or above the primary rate, - 2002.

14. ITU-T Recommendation G.827. Availability parameters and objectives for path

elements of international constant bit rate digital paths at or above the primary rate. -2003.

15. ITU-T Recommendation G.828 . Error performance parameters and objectives for international constant bit rate synchronous digital paths. - 2000.

16. Справочник по радиорелейной связи / H.H. Каменский, A.M. Модель, Б.С. Надененко и др.; Под ред. С.В. Бородича. - М.: Радио и связь, 1981. - 416 с.

17. Методика расчета трасс аналоговых и цифровых PPJ1 прямой видимости. Т. 1,2 / А.И. Калинин, В.Н. Троицкий, JI.B. Надененко, В.В. Святогор и др. Гос. НИИР.-М., 1987.

18. Методика расчета трасс цифровых PPJT прямой видимости в диапазоне частот 2 - 20 ГГц, НИИР (ЗАО «Инженерный центр»). - М., 1998 г.

19. Демьянов А., Попик Е. Особенности проектирования радиорелейных линий в современных условиях // Connect! Мир связи. - 2006. - № 4.

20. Радиорелейные и спутниковые системы передачи: Учебник для вузов / A.C. Немировский, О.С. Данилович, Ю.И. Маримонт и др. Под ред. A.C. Немцовского. - М.: Радио и связь, 1986. - 392 с.

21. Проектирование цифровых радиорелейных линий. Выбор высот подвеса антенн: учеб. пособие / О.С. Данилович; ГОУВПО СПбГУТ. - СПб, 2008. - 82 с.

22. Калинин А.И. Распространение радиоволн на трассах наземных и космических радиолиний, - М.: Связь, 1979. - 293 с.

23. Калинин А.И. Статистические распределения глубины замирания на интервалах PPJ1 с гладкими профилями // Труды НИИР. - 1992.

24. Калинин А.И. Влияние частотной селективности интерференционных замираний на трассах с пересеченными профилями на устойчивость работы цифровых РРЛ // Электросвязь. - 1996. - № ю. - С. 36 - 40.

25. Калинин А.И. Влияние частотной селективности интерференционных замираний на трассах с гладкими профилями на устойчивость работы цифровых РРЛ // Электросвязь. - 1998. - № 3. - С. 25 - 29.

26. Калинин А.И., Черенкова Е.Л. Распространение радиоволн и работа радиолиний. - М.: Связь, 1971. - 439 с.

27. Черенкова E.JL, Чернышев О.В. Распространение радиоволн. - М.:Радио и связь, 1984.

28. Надененко JI.B. К расчету устойчивости сигнала на интервалах радиорелейных линий прямой видимости. - Труды НИИР, 1980, № 2, С. 61 - 64.

29. Надененко Л.В., Святогор В.В., Ломоносова А.Г. Метод расчета статистики глубины многолучевых замираний на линиях прямой видимости // Труды НИИР. - М.: НИИР, 2008. - № 3. - С. 80 - 86.

30. Надененко Л.В., Святогор В.В., Ломоносова А.Г. К расчету интенсивности отказов на цифровых линиях прямой видимости // Труды НИИР. - М.: НИИР, 2009. - № 2. - С. 39 - 46.

31. Антипенко В.А., Василенко Г.О. Расчет показателей готовности трактов цифровых радиорелейных линий связи // Электросвязь. - 2004. - № 12.

32. Василенко Г.О. Экспериментальная проверка методик расчета показателей качества и готовности цифровых радиорелейных линий // Радиотехника. - 2011. - № 2. - С. 37 - 42.

33. Glauner М. A model for calculating the transmission performance of digital radio-relay systems. Telecommunication report, Bosch Telecom, vol. 11, March 1994, pp 13-22.

34. Olsen R.L., Tjelta T. Wordwide techniques for predicting the multipath fading distribution on terrestrial LOS links: Background and results of tests // IEEE Transactions on antennas and propagation, vol. 47, NO. 1, January 1999.

35. Henne I., Thorvaldsen P. Planning of line-of-sight radio relay systems. ABB Nera, June 1994. - 151 p.

36. Хенриксон Ю. Расчеты трассы цифровой радиорелейной линии // Бумажная промышленность (спец. выпуск). - 1989.

37. Henriksson J. Route planning guide for digital radio links. Nokia research center, May 1988.

38. Хенриксон Ю. Расчеты трассы цифровой радиорелейной линии // Бумажная промышленность (спец. выпуск). - 1989.

39. Столлигс В. Беспроводные линии связи и сети. : Пер. с англ. - М.: Издательский дом «Вильяме», 2003. - 640 с.

40. ITU-R Recommendation Р.530-11. Propagation data and prediction methods required for the design of terrestrial line-of-sight systems. - 2005. - 45 c.

41. ITU-R Recommendation P.530-12. Propagation data and prediction methods required for the design of terrestrial line-of-sight systems. - 2007. - 47 c.

42. ITU-R Recommendation P.530-13. Propagation data and prediction methods required for the design of terrestrial line-of-sight systems. - 2009. - 48 c.

43. ITU-R Recommendation P.530-14. Propagation data and prediction methods required for the design of terrestrial line-of-sight systems. - 2012. -51c.

44. ITU-R Recommendation F. 1094-2. Maximum allowable error performance and availability degradations to digital fixed wireless systems arising from radio interference from emissions and radiations from other sources. - 2007.

45. ITU-R Recommendation P.526-11. Propagation by diffraction. - 2009. - 37 c.

46. ITU-R Recommendation P.453-9. The radio refractive index: its formula and re-fractivity data. - 2003. - 27 c.

47. ITU-R Recommendation F.699-7. Reference radiation patterns for fixed wireless system antennas for use in coordination studies and interference assessment in the frequency range from 100 MHz to about 70 GHz. - 2007.

48. Данилович O.C., Бабин H.H. Оптимизация мощностей передатчиков на интервалах цифровых РРЛ с учетом помех от сигналов обратного направления // Тезисы доклада на 63 НТК СПбГУТ, 2011 г.

49. ITU-R Recommendation Р.676-6. Attenuation by atmospheric gases. - 2005.

50. ITU-R Recommendation F.746-9. Radio-frequency arrangements for fixed service systems. - 2007.

51. ITU-R Recommendation P.386-8. Radio-frequency channel arrangements for fixed wireless systems operating in the 8 GHz (7 725 to 8 500 MHz) band. - 2007. -13 c.

52. Приказ № 25 Министерства информационных технологий и связи Российской Федерации от 27.02.2007 г. Часть 1. Правила применения цифровых ра-

диорелейных систем связи плезиохронной цифровой иерархии.

53. Приказ № 26 Министерства информационных технологий и связи Российской Федерации от 27.02.2007 г. Часть 2. Правила применения цифровых радиорелейных систем связи синхронной цифровой иерархии.

54. Бабин Н.Н., Данилович О.С. Сравнительный анализ методов выбора высот антенн на интервалах PPJI. Труды всеармейской научно-практической конференции 29-30 ноября 2012 г. СПб. Военная академия связи. 2012 г. (стр. 51-54).

55. Данилович О.С., Бабин Н.Н. Анализ критериев допустимости высот антенн на интервалах цифровых PPJI сантиметрового диапазона // Сборник материалов 65 научно - технической конференции СПбГУТ, СПб. - 2013 г.

56. ITU-R Recommendation Р.838-3. Specific attenuation model for rain for use in prediction methods. - 2005.

57. Проектирование цифровых радиорелейных линий. Расчет показателей качества передачи: учеб. пособие / О.С. Данилович. - СПб: Линк, 2009. - 76 с.

58. ITU-R Recommendation F.1668-1. Error performance objectives for real digital fixed wireless links used in 27 500 km hypothetical reference paths and connections. 2007.

59. ITU-R Recommendation F.1703. Availability objectives for real digital fixed wireless links used in 27 500 km hypothetical reference paths and connections. 2005.

60. ITU-R Recommendation F.751-2. Transmission characteristics and performance requirements of radio-relay systems for SDH-based networks. - 1997.

61. ITU-R Recommendation F.1605. Error performance and availability estimation for synchronous digital hierarchy terrestrial fixed wireless systems. - 2003.

62. Г.В. Сызранцев, О.С. Данилович, Н.Н. Бабин. Особенности учета влияния субрефракционных замираний при проектировании цифровых радиорелейных линий связи. Труды 15-й Всероссийской НПК РАРАН «Актуальные проблемы защиты и безопасности», том 5, спецвыпуск, СПб, НПО СМ, 3-6 апреля 2012 г.

63. ГОСТ Р 53363-2009. Цифровые радиорелейные линии. Показатели качества. -40 с.

64. ITU-R Recommendation F. 1093-2. Effects of multipath propagation on the design and operation of line-of-sight digital fixed wireless systems. - 2006.

65. Данилович O.C., Воронин B.P. Расчет малоканальных аналоговых радиорелейных линий связи дециметрового и метрового диапазонов. Учеб. пособие / ЭИС.-СПб, 1993.-39 с.

66. О.С. Данилович, H.H. Бабин. Сравнительный анализ методов оценки влияния интерференционных замираний на интервалах цифровых PPJI // Телекоммуникации. Спец. выпуск. - 2013. С. 34 - 46.

67. H.H. Бабин, Д.А. Данилович, О.С. Данилович. Оптимизация мощностей передатчиков и частотно-территориального планирования на сетях радиосвязи со звездообразной топологией. Известия вузов. Поволжский регион. Технические науки. 2012 г., № 4 (24). С. 67 - 75.

68. H.H. Бабин, Бачевский C.B., Д.А. Данилович, О.С. Данилович. Многовариантная оптимизация сетей радиосвязи со звездообразной топологией. Вопросы радиоэлектроники. Серия общетехническая, 2013 г., вып. 1.-е. 23-31.

69. Моделирование и оптимизация радиорелейных линий и сетей связи: учеб. пособие / О.С. Данилович; ГОУВПО СПбГУТ. - СПб, 2013. - 80 с. Немировского. - М.: Радио и связь, 1986. - 392 с.

70. Бородич C.B. ЭМС наземных и космических радиослужб. Критерии, условия и расчет. -М.: Радио и связь, 1990. - 272 с.

71. Использование радиочастотного спектра и радиопомехи / Е.И. Егоров, Н.И. Калашников, A.C. Михайлов. - М.: Радио и связь, 1986. - 304 с.

72. ITU-R Recommtndation Р.452-11. Prediction procedure for the evaluation of microwave interference between stations on the surface of the Earth at frequencies above about 0,7 Ghz. - 2003.