Системы подвижной радиосвязи. Обзорная лекция

Системы подвижной радиосвязи. Обзорная лекция К. т. н. Алёшин А. В.

Системы подвижной радиосвязи 2 В настоящее время доминирующее положение на рынке подвижной радиосвязи занимают: • профессиональные (частные) системы подвижной радиосвязи (PMR, PAMR); • системы персонального радиовызова (Paging Systems); • системы сотовой подвижной радиосвязи (Cellular Radio Systems); • системы беспроводных телефонов (Cordless Telephony). 1 Профессиональные системы подвижной радиосвязи Профессиональные (частные) системы подвижной радиосвязи (PMR - Professional Mobile Radio, PAMR - Public Access Mobile Radio) исторически появились первыми. Системы, обеспечивающие взаимодействие с телефонными сетями общего пользования, получили название частных (PAMR), а не обеспечивающие такого взаимодействия - профессиональных (PMR), т. е. обеспечивающих связью замкнутую группу абонентов. Рис. Профессиональные (частные) системы подвижной радиосвязи В системе с общедоступным пучком каналов (транкинговые системы) (Рис. б) всем абонентам сети доступна целая группа каналов. При поступлении вызова за парой абонентов закрепляется один из свободных в этот момент каналов. После отбоя канал освобождается и может быть предоставлен любой другой паре абонентов. Технически это выполняется: • последовательным поиском радиостанцией свободного канала (например, по специальному маркерному сигналу незанятости). Однако такие системы характеризуются значительным временем установления соединения и могут применяться при небольшом количестве каналов (до 5. . 8); • специально выделенным общим каналом сигнализации, на который настроены все радиостанции сети в режиме дежурного приема. Такие системы являются наиболее распространенными. Пропускная способность системы с общедоступным пучком каналов существенно выше, чем системы с закрепленными каналами. Сети профессиональной радиосвязи проектируются по аналогии с вещательными сетями: достаточно мощный передатчик работает через высоко подвешенную антенну, охватывая территорию в пределах прямой видимости радиусом до 40. . . 50 км. При этом на площади обслуживания в 5. . . 8 тысяч кв. км абонентам может быть доступно несколько десятков радиоканалов.

Системы подвижной радиосвязи 3 2 Сотовые системы Сотовая система подвижной радиосвязи (ССПС) использует большое число маломощных передатчиков, которые предназначены для обслуживания только сравнительно небольшой зоны, скажем, радиусом в 1. . . 2 км. Например, вместо использования единственного передатчика для обслуживания территории Москвы город можно разбить на множество небольших зон покрытия, называемых сотами. Чтобы понять, как это изменит общую картину, предположим, что все имеющиеся в распоряжении частотные каналы могут повторно использоваться в каждой ячейке сотовой структуры. Тогда требуемые для 0, 1 % жителей Москвы 250 каналов можно получить, например, разделением обслуживаемой территории радиусом в 50 км на 25 ячеек радиусом по 10 км с организацией в каждой ячейке только 10 радиоканалов с одним и тем же набором частот. Расчеты показывают, что из-за недопустимо большого уровня взаимных помех ячейки с одинаковым набором частот необходимо перемежать буферными ячейками с другими наборами частот. Группа ячеек в зоне обслуживания с различными наборами частот называется кластером. На Рис. показан образец сотовой структуры с типичной для аналоговых сетей размерностью кластера n=7. Рис. Образец сотовой структуры Если, например, для обслуживания абонентов в одной ячейке требуется набор из 10 частот, то для создания сотовой структуры с размерностью кластера n=7, обслуживающей сколь угодно большую территорию, необходимо располагать набором из 70 частот. Основной потенциал сотовой идеи заключается в том, что уровень взаимных помех зависит не от собственно расстояния между ячейками, а от отношения расстояния между ячейками к их радиусу. Радиус ячейки зависит от мощности передатчика и, определяется разработчиком системы, который в процессе проектирования должен выбрать подходящую размерность кластера. С уменьшением радиуса ячейки возрастает количество базовых станций, приходящихся на 1 кв. км площади обслуживания и на 1 МГц используемой полосы частот.

Системы подвижной радиосвязи 4 3 Системы персонального радиовызова Современный рынок услуг подвижной связи характеризуется высокими темпами развития систем персонального радиовызова (СПРВ), которые гармонично сопрягаются с системами радиосвязи и передачи данных. Персональный вызов (пейджинг) - услуга электросвязи, обеспечивающая беспроводную одностороннюю передачу информации в пределах обслуживаемой зоны. По назначению СПРВ можно разделить на частные (ведомственные) и общего пользования. Частные СПРВ обеспечивают передачу сообщений в локальных зонах или на ограниченной территории в интересах отдельных групп абонентов. Как правило, передача сообщений в таких системах осуществляется с пультов управления диспетчерами без взаимодействия с телефонной сетью общего пользования (ТФОП). Под СПРВ общего пользования понимается совокупность технических средств, через которые через ТФОП происходит передача в радиоканале сообщений ограниченного объема. Развитие СПРВ происходит путем внедрения техники автоматического взаимодействия с ТФОП, применения цифровых способов передачи вызовов (адресов) и сообщений в буквенно-цифровом коде, повышения пропускной способности и помехоустойчивости, через миниатюризацию и уменьшение потребления электроэнергии оконечными устройствами. 4 Системы беспроводных телефонов (Cordless Telephony) общего пользования составляют значительную конкуренцию сотовым системам связи. Первоначально системы СТ были ориентированы на ограниченное по территории использование в условиях квартир и офисов. Позже они стали развиваться как системы общего пользования. Стандарт DECT (Digital European Cordless Telecommunications) был опубликован ETSI в 1992 году, а первые коммерческие продукты, соответствующие этому стандарту, появились в 1993 году. Стандарт DECT предусматривает функции защиты, такие как шифрование и аутентификацию. Рис. Взаимодействие DECT и GSM: "островки" DECT внутри ячеек (сот) GSM обеспечивают дополнительные каналы связи для пользователей с ограниченной мобильностью Рис. Архитектура беспроводной УАТС, поддерживающий стандарт DECT. Устройство радиообмена, в рамках стандарта DECT именуемое также стационарной подсистемой общего управления (Common Control Fixed Part - CCFP), работает в качестве шлюза между УАТС и беспроводной системой.

Классификация систем радиосвязи по 5 функциональному назначению

Системы и средства профессиональной 6 радиосвязи

Рынок телекоммуникаций 7

Рынок телекоммуникаций 8

Средства мобильной связи. Доля 9 отечественного оборудования на рынке РФ

Зависимость возможностей телекоммуни- 10 кационного оборудования от эл. базы л

Антенны. Задачи 11 • Создание наибольшей зоны обслуживания. • Уменьшение влияния передающей антенны на приемную (вертикальный, горизонтальный разнос). • Обеспечение надежного электрического контакта с металлоконструкциями опоры и соответственно с контуром молниезащиты. • Возможность демонтажа. Типы антенн: 1 Всенаправленные антенны. 2 Направленные

Всенаправленные антенны. Диапазон 12 370… 470 МГц § Усиление от 2 до 10 д. Би. § Максимальная мощность от 50 до 500 Вт. § Разъемы, как правило, розетка типа N или 7 -16. § Крепление: к вершине трубы, сбоку трубы или на кронштейне. § Максимальные ветровые нагрузки при скоростях ветра до 200 км/ч. § Диапазон рабочих температур – 55…+60ºС. § Гарантированный срок службы не менее 15 лет.

Диаграмма направленности 13 всенаправленных антенн Пример для антенны К 75 29 2 Пример диаграммы Расстояние между поясами направленности в верт. плоскости опоры 500 мм Расстояние А 0, 25 0, 5 Диаметр трубы 60 мм 0, 75

Крепление всенаправленных антенн 14 Варианты крепления Сбоку трубы На трубу

Крепление всенаправленных антенн 15 Варианты крепления

Крепление всенаправленных антенн 16 Пример крепления

Пример установки всенаправленных 17 антенн

Примерная величина изоляции при 18 разносе по вертикали и горизонтали Изоляция между двумя полуволновыми диполями, вертикальной поляризации и установленными вертикальной поляризации и вертикально на одной линии установленными вертикально на линии одна под другой

Направленные антенны. 19 Диапазон частот 370… 512 МГц § Усиление от 8, 5 до 15 д. Би. § Максимальная мощность от 350 до 500 Вт. § Разъемы, как правило, розетка типа N или 7 -16. § Крепление: сбоку трубы. § Максимальные ветровые нагрузки при скоростях ветра до 200 км/ч. § Диапазон рабочих температур – 55…+60ºС. § Гарантированный срок службы не менее 15 лет.

Диаграмма направленности направленных 20 антенн Пример для антенны К 73 30 2 на частоте 450 МГц Расстояние А 0, 16 м 0, 22 м 0, 65 м Диаграмма направленности 1, 1 м в гор. плоскости 0, 5 м 0, 8 м 2, 1 м Диаграмма направленности в верт. плоскости

Крепление направленных антенн 21

Крепление направленных антенн 22 Стандартный крепеж с устройством наклона

Пример установки направленных антенн 23

Примерная величина изоляции при 24 разносе по вертикали и горизонтали Изоляция между двумя направленными антеннами на частоте 450 МГц

Делитель мощности 25 Устройство разделения мощности между антеннами. Характеристики: - Низкие потери на соединениях. - Количество разветвлений от 2 до 4. - Максимальная мощность – 1000 Вт. - КСВн менее 1, 1. - Волновое сопротивление 50 Ом. - Типы соединений – N и 7 -16 (розетки).

Кабели. Параметры 26 Электрические: • Коэффициент затухания. • КСВн. • Допустимая мощность сигнала. Эксплуатационные: • Минимальный радиус изгиба (однократный, многократный). • Рабочий диапазон температур. • Влагостойкость.

Кабели. Типы 27 Жесткие кабели Передача сигнала с минимальными потерями между приемо-передающим оборудованием и антенной системой. Длина фидера Кабель (450 МГц) <25 м RF 1/2"-50 25… 75 м RF 7/8"-50 75… 100 м RF 1 1/4"-50 100… 150 м RF 1 5/8"-50 > 150 м RF 2 1/4"-50 Гибкие кабели Применяются в том случае, когда важен минимальный радиус изгиба, а также служат для подсоединения магистрального кабеля к антенне, приемо-передающему оборудованию и т. д.

Пример прокладки кабелей 28

Заземляющие устройства 29 Заземляющее устройство предназначено для заземления кабелей с целью предотвращения опасного воздействия электричества на аппаратуру и персонал, путем заземления внешнего проводника кабеля.

Устройства молниезащиты 30 Грозоразрядники предназначены для защиты аппаратуры атмосферного электричества путем заземления внутреннего проводника кабеля. Грозоразрядники Панель элементов молниезащиты

Пример установки заземлителей и 31 элементов молниезащиты

Крепеж для кабеля 32 Зажим

Крепеж для кабеля 33 Струбцина Крепеж к тросу

Панель с уплотнителями 34

Схема соединений 35

Пример использования крепежа 36

Примеры реализации 37

Примеры реализации 38

Традиционный порядок действий при 39 строительстве объекта радиосвязи Принятие решения о строительстве системы/объекта радиосвязи Проведение предварительного анализа. Выбор оборудования Формирование технического задания Анализ электромагнитной обстановки. Выбор полос радиочастот Получение разрешений на использование радиочастот Обращение в проектную организацию и согласование ТЗ Выполнение предпроектных работ Регистрация начала строительства Разработка Рабочего проекта Экспертиза Рабочего проекта Корректировка проекта по итогам экспертизы (в ходе строительства) Строительство системы радиосвязи Сдача в эксплуатацию Эксплуатация системы радиосвязи

Согласование 40 СНи. П 11 -01– 95 «Инструкция о порядке разработки, согласования, утверждения и составе проектной документации на строительство предприятий, зданий и сооружений» : проектная документация подлежит согласованию с «заинтересованными организациями» . «Положение о проведении государственной экспертизы и утверждении градостроительной, предпроектной и проектной документации в Российской Федерации» , утвержденное Постановлением Правительства № 1008 от 27. 12. 2000 г. : проектная документация не подлежит согласованию с организациями, выдавшими технические условия и исходные данные для проектирования, за исключением случаев, прямо предусмотренных законодательством Российской Федерации.

Государственная экспертиза и 41 утверждение проектной документации Проектная документация, согласованная со всеми заинтересованными инстанциями, подлежит государственной экспертизе, порядок которой установлен Постановлением № 1008. Если проектируется объект технологической связи, то вступает приказ Министерства связи — № 113 от 9 сентября 2002 г. Этот приказ утвердил правила ввода в эксплуатацию сооружений связи, которые хотя и требуют предоставления в органы Россвязьнадзора копии заключения государственной ведомственной экспертизы, но касаются лишь сооружений и сетей электросвязи, предназначенных для предоставления услуг связи. В настоящее время правовые основы деятельности в области связи на территории Российской Федерации устанавливаются Федеральным законом от 07. 2003 № 126 -ФЗ «О связи» . При этом указанный закон не предусматривает оформления каких-либо специальных разрешений на проектирование и строительство на территории Российской Федерации радиоэлектронных средств и высокочастотных устройств.

Порядок действий при строительстве СПР 42 Банка России Принятие решения о строительстве системы/объекта радиосвязи Проведение предварительного анализа. Выбор оборудования Формирование технического задания Анализ электромагнитной обстановки. Выбор полос радиочастот Получение разрешений на использование радиочастот Обращение в проектную организацию и согласование ТЗ Выполнение предпроектных работ Разработка Рабочего проекта Строительство системы радиосвязи Сдача в эксплуатацию Эксплуатация системы радиосвязи

Состав Рабочего проекта 43 Рассмотрим общие принципы проектирования СПР. Создание объектов связи относится к строительной деятельности. Одностадийное проектирование – применяется только для «технически несложных» объектов. Рабочий проект: • общая пояснительная записка (ОПЗ), где излагаются основные технологические решения, описываются условия эксплуатации и обосновываются выбранные решения; • рабочая документация (РД) — все рабочие чертежи, необходимые для производства всех строительно-монтажных работ, и пояснения к ним; • сметная часть.

Техническое задание 44 Техническое задание (ТЗ) на проектирование проектировщик получает от Заказчика. ТЗ всегда подшивается в том пояснительной записки. Техническое задание — это официальный документ. Оно должно быть подписано компетентными представителями Заказчика и проектировщика.

Исходные данные для проектирования 45 Кроме ТЗ Заказчик предоставляет исходные данные: • адреса и координаты площадок объекта связи; • конструкторскую документацию на существующие высотно-мачтовые сооружения; • конструкторскую документацию на помещения для размещения технологического оборудования; • планы помещений, предназначенных для размещения технологического оборудования; • технические условия на подключение к сетям электропитания и заземления; • технические условия на присоединение к другим инженерным сетям и коммуникациям; • материалы согласований с соответствующими службами возможности подключения оборудования к источникам электроснабжения и заземлению, обеспечения объектов системы радиосвязи водой, теплом, вентиляцией, средствами охранной и пожарной сигнализации; • выкопировки из генпланов прилегающих к высотно-мачтовым сооружениям территорий (100 х100 м) в масштабе 1: 500; • и др.

Проектная документация 46 Проектную документацию комплектуют в тома. Каждый том нумеруют арабскими цифрами, например – Том 1, Том 2. Текстовые и графические материалы, включаемые в том, комплектуют, как правило, в следующем порядке: • обложка; • титульные лист; • содержание; • состав проекта; • пояснительная записка; • основные чертежи, предусмотренные СНи. П. Каждому документу, включенному в том, присваивают обозначение, которое указывают на титульном листе и в основных надписях.

Общая пояснительная записка 47 § Состав общей пояснительной записки: • Содержание. • Состав проекта. • Общая пояснительная записка (назначение системы, выбор оборудования и основные функциональные возможности предлагаемой системы, технологические решения, архитектурно- строительные решения, инженерное оборудование, ожидаемая зона обслуживания, расчет зоны опасного излучения передатчиков, мероприятия по охране труда при эксплуатации). • Ведомость ссылочных документов. • Ведомость прилагаемых документов. • Схема организации связи. • Приложения

Рабочая документация 48 Рабочие чертежи, предназначенные для производства строительных и монтажных работ, объединяют в комплекты по маркам: ТХ – технология производства; АС – архитектурно-строительные решения; ЭМ – силовое электрооборудование; ОВ – отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха; ОС – охранная и охранно-пожарная сигнализация; МЗ – молниезащита; ПТ – пожаротушение; и т. д.

Общие данные по рабочим чертежам 49 Основной комплект рабочих чертежей включает: • ведомость рабочих чертежей основного комплекта; • ведомость ссылочных и прилагаемых документов; • условные обозначения, не установленные государственными стандартами, и значения которых не указаны на других листах основного комплекта рабочих чертежей; • общие указания; • чертежи; • спецификации.