Перспективы развития телекоммуникационных систем в россии. Перспективы развития железнодорожной радиосвязи

В историческом развитии сетей и услуг связи можно выделить четыре основных этапа (рис.1). Каждый этап имеет свою логику развития, взаимосвязь с предыдущими и последующими этапами. Кроме того, каждый этап зависит от уровня развития экономики и национальных особенностей отдельного государства.

Рис 1.8 Этапы развития сетей и услуг связи.

Первый этап – построение телефонной сети общего пользования PSTN (Public Switched Telephone Network ). Телефонная сеть является самой протяженной, разветвленной и доступной сетью электросвязи. В течение длительного времени каждое государство создавало свою национальную аналоговую телефонную сеть общего пользования (ТфОП). Телефонная связь предоставлялась населению, учреждениям, предприятиям и отождествлялась с единственной услугой – передачей речевых сообщений. Оконечным устройством телефонной сети был телефонный аппарат, а компьютер выполнял только вычислительные функции. Затем длительное время процесс развития шёл по пути использования телефонных сетей общего пользования для передачи сигналов от ЭВМ и по телефонным сетям с помощью модемов стала осуществляться передача данных. Когда обмен информацией от ЭВМ достиг значительной величины, стало целесообразным создание телекоммуникационных сетей, представляющих собой совокупность средств электросвязи для доставки информации удаленным абонентам (пользователям) и средств хранения и обработки подлежащей передаче информации. Указанная совокупность включает также программные средства, обеспечивающие пользователям предоставление услуг одного или нескольких видов: обмен речевыми сообщениями (в том числе и традиционная телефонная связь), данными, файлами, факсимильными сообщениями, видиосигналами, доступ к всевозможным базам данных и т.д. Тем не менее, даже в настоящее время телефон остаётся основной услугой связи, принося эксплуатационным организациям более 80% доходов. Монтированная емкость отечественной телефонной сети общего пользования превышает 27 млн. номеров (планируется до 40-45 млн.), всего в мире насчитывается свыше 800 млн. телефонных аппаратов.

Второй этап – цифровизация телефонной сети. Для повышения качества услуг связи, увеличения их числа, повышения автоматизации управления и технологичности оборудования, промышленно развитые страны в начале 70-х годов начали работы по цифровизации первичных и вторичных сетей связи. Были созданы интегральные цифровые сети IDN (Integrated Digital Network ) , предоставляющие также в основном услуги телефонной связи на базе цифровых систем коммутации и передачи. В настоящее время во многих странах цифровизация телефонных сетей практически закончилась.

Третий этап – интеграция услуг. Цифровизация сетей связи позволила не только повысить качество услуг, но и перейти к увеличению их числа на основе интеграции. Так появилась концепция цифровой сети с интеграцией служб ISDN (Integrated Service Digital Network) . Пользователю этой сети предоставляется базовый доступ (2B+D), по которому информация передаётся по трём цифровым каналам: два канала В со скоростью передачи 64 Кбит/с и канал D со скоростью 16 Кбит/с. Каналы В используются для передачи речевых сообщений и данных, канал D – для сигнализации и для передачи данных в режиме пакетной коммутации. Для пользователя с большими потребностями может быть предоставлен первичный доступ, содержащий (30B+D) каналов. Концепция ISDN стремительно завоевывыет рынок телекоммуникаций, но оборудование ISDN достаточно дорого, кроме того перечень услуг ISDN превышает потребности массового пользователя. Именно поэтому интеграция услуг начинает заменяться концепцией интеллектуальной сети.

Четвертый этап - интеллектуальная сеть IN (Intelligent Network) . Эта сеть предназначена для быстрого, эффективного и экономичного представления информационных услуг массовому пользователю. Необходимая услуга предоставляется пользователю тогда, когда она ему требуется и в тот момент времени, когда она ему нужна. Соответственно и платить он будет за предоставленную услугу в течение этого интервала времени. Таким образом, быстрота и эффективность предоставления услуги позволяют обеспечить и её экономичность, так как пользователь будет использовать канал связи значительно меньшее время, что позволит ему уменьшить затраты. В этом заключается принципиальное отличие интеллектуальной сети от предшествующих сетей – в гибкости и экономичности предоставления услуг.

Состояние российской телефонной сети не удовлетворяет современным требованиям. Половина АТС на ТфОП уже отработали свои амортизационные сроки и требуют обновления. Поэтому развитие телекоммуникационных сетей и служб связано с переоборудованием АТС. По планам развития ТфОП в ближайшее время предполагается ввод в эксплуатацию значительной номерной емкости за счет установки новых электронных (цифровых) коммутационных станций и замены устаревших АТС декадно-шаговой и координатной систем. На телефонных сетях при этом сохраняется также аналоговое коммутационное и каналообразующее оборудование. Представителем АТС нового поколения и является коммутационная станция КСМ-400 производсва ОАО “Морион”.

СРЕДСТВА СВЯЗИ:

РАЗВИТИЕ,

ПРОБЛЕМЫ,

ПЕРСПЕКТИВЫ

МАТЕРИАЛЫ

НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ

МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«НОВОСЕЛИЦКАЯ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА»

НОВГОРОДСКОГО РАЙОНА НОВГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ

Материалы конференции содержат сведения от простейших звуковых и зрительных средствах для передачи сигналов и команд до самых современных. Показан исторический путь развития и совершенствования средств связи, роль ученых и практиков, новейшие достижения физики и техники, их практическое использование.

Урок - конференция способствует росту творческого потенциала учителя, формированию у учащихся умений самостоятельной работы с различными источниками информации, позволяет в новом свете осмыслить ранее приобретенные знания, систематизировать и обобщить их. Участие в конференции развивает способность публично выступать, слушать и анализировать сообщения своих одноклассников.

Материалы конференции рассчитаны на творческое использование и предназначены учителям в помощь при подготовке и проведении уроков по физике.

ИЗ ИСТОРИИ СРЕДСТВ СВЯЗИ

Средства связи всегда играли важную роль в жизни общества. В древние времена связь осуществлялась гонцами, передававшими сообщения устно, затем и письменно. Одними из первых стали применять сигнальные огни и дымы. Днем на фоне облаков хорошо заметен дым, даже если самого костра не видно, а ночью – пламя, особенно если оно зажжено на возвышенном месте. Сначала таким способом передавали только заранее оговоренные сигналы, скажем «враг приближается». Потом, особым образом располагая несколько дымов или огней, научились посылать целые сообщения.

Звуковые сигналы применялись главным образом на небольшие расстояния для сбора войск и населения. Для передачи звуковых сигналов применялись: било (металлическая или деревянная доска), колокол, барабан, труба, посвистель и накры.

Особо важную роль выполнял вечевой колокол в Великом Новгороде. По зову его новгородцы собирались на вече для решения военных и гражданских дел.

Для управления войсками немаловажное значение имели разной формы стяги, на которые укреплялись большие куски различных тканей яркого цвета. Военачальники носили отличительную одежду, особые головные уборы и знаки.

В средние века появилась флажная сигнализация, которую использовали во флоте. Форма, цвет и рисунок флажков имели конкретное значение. Один флажок мог означать предложение («Судно ведет водолазные работы» или «требую лоцмана»), и он же, в сочетании с другими, являлся буквой в слове.

С ХVI века на Руси распространение получила доставка информации с помощью ямской гоньбы. Ямские тракты были проложены к важным центрам государства и пограничным городам. В 1516 г. в Москве для управления почтой была создана ямская изба, а в 1550 г. был учрежден ямской приказ – центральное учреждение в России, ведавшее ямской гоньбой.

В Голландии, где было множество ветряных мельниц, несложные сообщения передавали, останавливая крылья мельниц в определенных положениях. Этот способ получил развитие в оптическом телеграфе. Между городами возводили башни, которые находились друг от друга на расстоянии прямой видимости. На каждой башне имелась пара огромных суставчатых крыльев с семафорами. Телеграфист принимал сообщение и тут же передавал его дальше, передвигая крылья рычагами.

Первый оптический телеграф построили в 1794 г. во Франции, между Парижем и Лиллем. Самая длинная линия – 1200 км –действовала в середине ХIХ в. между Петербургом и Варшавой. Линия имела 149 башен. Ее обслуживали 1308 человек. Сигнал по линии проходил из конца в конец за 15 минут.

В 1832 г офицер русской армии, ученый-физик и востоковед Павел Львович Шиллинг изобрел первый в мире электрический телеграф. В 1837 г. идею Шиллинга развил и дополнил С. Морзе. К 1850 г. русский ученый Борис Семенович Якоби создал прототип первого в мире телеграфного аппарата с буквопечатанием принимаемых сообщений.

В 1876 г. (США) изобрел телефон, а в 1895 г. русский ученый – радио. С начала ХХ в. стали внедряться радиосвязь, радиотелеграфная и радио-телефонная связь.

Карта ямских трактов XVI века. Почтовые пути России XVIII века.

КЛАССИФИКАЦИЯ СВЯЗИ

Связь может осуществляться подачей сигналов различной физической природы :

Звуковых;

Зрительных (световых);

Электрических.

В соответствии с характером сигналов , используемых для обмена информацией, средствами передачи (приема) и доставки сообщений и документов связь может быть:

Электрической (электросвязью);

Сигнальной;

Фельдъегерско-почтовой.

В зависимости от используемых линейных средств и среды распространения сигналов связь делится по роду на:

Проводную связь;

Радиосвязь;

Радиорелейную связь;

Тропосферную радиосвязь;

Ионосферную радиосвязь;

Метеорную радиосвязь;

Космическую связь;

Оптическую связь;

Связь подвижными средствами.

По характеру передаваемых сообщений и виду связь делится на;

Телефонную;

Телеграфную;

Телекодовую (передача данных);

Факсимильную (фототелеграфную);

Телевизионную;

Видеотелефонную;

Сигнальную;

Фельдъегерско-почтовую.

Связь может осуществляться путем передачи информации по линиям связи :

Открытым текстом;

Закодированной;

Зашифрованной (с помощью кодов, шифров) или засекреченной.

Различают дуплексную связь , когда обеспечивается одновременная передача сообщений в обоих направлениях и возможен перебой (переспрос) корреспондента, и симплексную связь , когда передача ведется поочередно в обоих направлениях.

Связь бывает двусторонней , при которой ведется дуплексный или симплексный обмен информацией, или односторонней , если происходит передача сообщений или сигналов в одном направлении без обратного ответа или подтверждения принятого сообщения.

СИГНАЛЬНАЯ СВЯЗЬ

Сигнальная связь, осуществляемая путем передачи сообщений в виде заранее обусловленных сигналов с помощью сигнальных средств. В Военно-Морском Флоте сигнальная связь используется для передачи служебной информации между кораблями, судами и рейдовыми постами как открытым текстом, так и сигналами, набранными по сводам.

Для сигнальной связи средствами предметной сигнализации обычно применяются одно-, двух - и трехфлажные своды сигналов ВМФ, а также флажный семафор. Для передачи открытого текста и сигнальных сочетаний сводов светосигнальными приборами применяются знаки телеграфной азбуки Морзе.

Корабли и суда ВМФ и рейдовые посты для переговоров с иностранными кораблями, торговыми судами и иностранными береговыми постами, особенно по вопросам обеспечения безопасности мореплавания и охраны человеческой жизни на море, используют Международный свод сигналов.

Сигнальные средства, средства сигнальной зрительной и звуковой связи, применяющиеся для передачи коротких команд, донесений, оповещения, обозначения и взаимного опознания.

Зрительные средства связи подразделяются на: а) средства предметной сигнализации (сигнальные флаги, фигуры, флажный семафор); б) средства световой связи и сигнализации (сигнальные фонари, прожекторы, сигнальные огни); в) пиротехнические средства сигнализации (сигнальные патроны, осветительно-сигнальные патроны, морские сигнальные факелы).

Средства звуковой сигнализации – сирены, мегафоны, свистки, гудки, судовые колокола и туманные горны.

Сигнальные средства применялись со времен гребного флота для управления судами. Они были примитивными (барабан, зажженный костер, треугольные и прямоугольные щиты). Петр I, создатель русского регулярного флота, установил различные флаги и ввел специальные сигналы. Было установлено 22 корабельных, 42 галерных флага и несколько вымпелов. С развитием флота увеличилось и число сигналов. В 1773 г. в книге сигналов содержалось 226 донесений, 45 ночных и 21 туманный сигнал.

В 1779 г. русский механик изобрел “фонарь-прожектор” со свечой и разработал специальный код для передачи сигналов. В 19 – 20 вв. дальнейшее развитие получили средства световой связи - фонари и прожекторы.

В настоящее время таблица флагов Военно-морского свода сигналов содержит 32 буквенных, 10 цифровых и 17 специальных флагов.

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ

В конце ХХ столетия широко распространена электросвязь – передача информации посредством электрических сигналов или электромагнитных волн. Сигналы идут по каналам связи – проводам (кабелям) либо без проводов.

Все способы электросвязи – телефон, телеграф, телефакс, Интернет, радио и телевидение схожи по структуре. В начале канала стоит устройство, которое преобразует информацию (звук, изображение, текст, команды) в электрические сигналы. Затем эти сигналы переводятся в форму, пригодную для передачи на большие расстояния, усиливаются до нужной мощности и «отправляются» в кабельную сеть или излучатся в пространство.

По дороге сигналы сильно ослабевают, поэтому предусмотрены промежуточные усилители. Их нередко встраивают в кабели и ставят на ретрансляторы (от лат. re – приставка, указывающая на повторное действие, и translator – «переносчик»), передающие сигналы по наземным линиям связи или через спутник.

На другом конце линии сигналы попадают в приемник с усилителем, далее их переводят в форму, удобную для обработки и хранения, и, наконец, они снова превращаются в звук, изображение, текст, команды.

ПРОВОДНАЯ СВЯЗЬ

Проводная связь до появления и развития средств радиосвязи считалась основной. По предназначению проводная связь делится на:

Дальнюю – для межобластной и межрайонной связи;

Внутреннюю – для связи в населенном пункте, в производственных и служебных помещениях;

Служебную – для руководства эксплуатационной службой на линиях и узлах связи.

Проводные линии связи часто сопрягаются с радиорелейными, тропосферными и спутниковыми линиями. Проводная связь из-за ее большой уязвимости (природные воздействия: сильные ветры, налипание снега и льда, грозовые разряды или преступная деятельность человека) имеет недостатки в применении.

ТЕЛЕГРАФНАЯ СВЯЗЬ

Телеграфная связь применяется для передачи буквенно-цифровой информации. Слуховая телеграфная радиосвязь – наиболее простой вид связи, обладающий экономичностью и помехозащищенностью, однако ее скорость низка. Телеграфная буквопечатающая связь имеет более высокую скорость передачи и возможность документирования принимаемой информации.

В 1837 г. идею Шиллинга развил и дополнил С. Морзе. Он предложил телеграфную азбуку и более простой телеграфный аппарат. В 1884 г. американский изобретатель Морзе ввел в эксплуатацию первую в США линию пишущего телеграфа между Вашингтоном и Балтимором протяженностью 63 км. Поддержанный другими учеными и предпринимателями, Морзе добился значительного распространения своих аппаратов не только в Америке, но и в большинстве европейских стран.

К 1850 г. русский ученый Борис Семенович Якоби

(1801 – 1874 гг.) создал прототип первого в мире телеграфного аппарата с буквопечатанием принимаемых сообщений.

Принцип действия пишущего электромагнитного телеграфного аппарата следующий. Под действием поступающих с линии импульсов тока якорь приемного электромагнита притягивался, а при отсутствии тока – отталкивался. На конце якоря был закреплен карандаш. Перед ним по направляющим при помощи часового механизма перемещалась матовая фарфоровая или фаянсовая пластинка.

При работе электромагнита на пластинке записывалась волнистая линия, зигзаги которой соответствовали определенным знакам. В качестве передатчика использовался простой ключ, замыкающий и размыкающий электрическую цепь.

В 1841 г. Якоби построил первую в России линию электрического телеграфа между Зимним дворцом и Главным штабом в Петербурге, а через два года новую линию до дворца в Царском Селе. Телеграфные линии состояли из зарытых в землю медных изолированных проводов.

Во время сооружения железной дороги Петербург – Москва, правительство настаивало на прокладке вдоль нее подземной телеграфной линии. Якоби предложил строить воздушную линию на деревянных столбах, мотивируя это тем, что нельзя гарантировать надежность связи такой большой протяженности. Как и следовало ожидать, эта линия, построенная в 1852 г., из-за несовершенства изоляции не прослужила и двух лет и была заменена воздушной.

Академиком были осуществлены важнейшие работы по электри-ческим машинам, электрическим телеграфам, минной электротехнике , электрохимии и электрическим измерениям. Он открыл новый способ гальванопластики.

Сущность телеграфной связи состоит в представлении конечного числа символов буквенно-цифрового сообщения в передатчике телеграфного аппарата соответствующим числом отличающихся друг от друга сочетаний элементарных сигналов. Каждому такому сочетанию, называемому кодовой комбинацией, соответствует какая-либо буква или цифра.

Передача кодовых комбинаций обычно осуществляется двоичными сигналами переменного тока, модулированными чаще всего по частоте. При приеме происходит обратное преобразование электрических сигналов в знаки и регистрация этих знаков на бумаге в соответствии с принятыми кодовыми комбинациями.

ТЕЛЕФОННАЯ СВЯЗЬ

Телефонная связь предназначена для ведения устных переговоров между людьми (личных или служебных). При управлении сложными системами ПВО, железнодорожного транспорта , нефте - и газопроводами применяется оперативная телефонная связь, которая обеспечивает обмен информацией между центральным пунктом управления и управляемыми объектами, находящимися на расстоянии до несколько тысяч км. Возможна запись сообщений на звукозаписывающие устройства.

Телефон был изобретен американцем 14 февраля 1876 г. Конструктивно телефон Белла представлял собой трубку, внутри которой находился магнит. На полюсных наконечниках его надета катушка с большим числом витков изолированного провода. Против полюсных наконечников расположена металлическая мембрана.

Телефонная трубка Белла служила для передачи и приема звуков речи. Вызов абонента производился через эту же трубку при помощи свистка. Дальность действия телефона не превышала 500 м.

Миниатюрная цветная телекамера, снабженная микролампочкой, превращается в медицинский зонд. Вводя его в желудок или пищевод, врач исследует то, что раньше мог видеть только во время хирургического вмешательства.

Современное телевизионное оборудование позволяет контролировать сложные и вредные производства. Оператор-диспетчер на экране монитора наблюдает за несколькими технологическими процессами одновременно. Аналогичную задачу решает и оператор-диспетчер службы безопасности дорожного движения, следя на экране монитора за транспортными потоками на дорогах и перекрестках.

Телевидение широко применяется для наблюдения, разведки, контроля, связи, управления войсками, в системах наведения оружия, навигации, астроориентации и астрокоррекции, для наблюдения за подводными и космическими объектами.

В ракетных войсках телевидение позволяет осуществлять контроль за подготовкой к пуску и пуском ракет, наблюдение за состоянием агрегатов и узлов в полете.

На флоте телевидение обеспечивает контроль и наблюдение за надводной обстановкой, обзор помещений, техники и действий личного состава, поиск и обнаружение затонувших объектов, донных мин, аварийно-спасательные работы.

Малогабаритные телевизионные камеры могут доставляться в район разведки с помощью артиллерийских снарядов, беспилотных самолетов, управляемых по радио.

Телевидение нашло широкое применение в тренажерах.

Телевизионные системы, работающие в комплексе с радиолокационной, радиопеленгаторной аппаратурой, используются для обеспечения диспетчерской службы в аэропортах, полетов в сложных метеоусловиях и слепой посадки самолетов.

Применение телевидения ограничивается недостаточной дальностью действия, зависимостью от метеоусловий и освещенности, низкой помехоустойчивостью.

Тенденции развития телевидения – расширение диапазона спектральной чувствительности, внедрение цветного и объемного телевидения, снижение массы и габаритов аппаратуры.

ВИДЕОТЕЛЕФОННАЯ СВЯЗЬ

Видеотелефонная связь – объединение телефонной связи и замедленного телевидения (с малым числом строк развертки) – может быть осуществлена по телефонным каналам. Она позволяет видеть собеседника и показывать несложные неподвижные изображения.

ФЕЛЬДЪЕГЕРСКО – ПОЧТОВАЯ СВЯЗЬ

Производится доставка документов, периодической печати, посылок и личной корреспонденции при помощи фельдъегерей и подвижных средств связи : самолетов, вертолетов , автомобилей, БТР, мотоциклов, катеров и др.

КАЧЕСТВО СВЯЗИ

Качество связи определяется совокупностью ее взаимосвязанных основных свойств (характеристик).

Своевременность связи – способность ее обеспечить передачу и доставку сообщений или ведение переговоров в заданное время – определяется временем развертывания узлов и линий связи, быстротой установления связи с корреспондентом, скоростью передачи информации.

Надежность связи – ее способность безотказно (устойчиво) работать в течение определенного отрезка времени с заданными для данных условий эксплуатации достоверностью, скрытностью и быстротой. Существенное влияние на надежность связи оказывает помехоустойчивость системы связи, линий, каналов, которая характеризует их способность функционировать в условиях воздействия всех видов помех.

Достоверность связи – ее способность обеспечивать прием передаваемых сообщений с заданной точностью, которая оценивается потерей достоверности, то есть отношением числа знаков, принятых с ошибкой, к общему числу переданных.

В обычных линиях связи потеря достоверности в лучшем случае 10-3 – 10-4, поэтому в них применяются дополнительные технические устройства для обнаружения и исправления ошибок. В автоматизированных системах управления развитых стран мира норма достоверности составляет 10-7 – 10-9.

Скрытность связи характеризуется скрытностью самого факта связи, степенью выявления отличительных признаков связи, скрытностью содержания передаваемой информации. Скрытность содержания передаваемой информации обеспечивается за счет применения аппаратуры засекречивания, шифрования, кодирования передаваемых сообщений.

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СВЯЗИ

В настоящее время совершенствуются все рода и виды связи и соответствующие им технические средства. В радиорелейной связи используются новые участки сверхвысокочастотного диапазона частот. В тропосферной связи принимаются меры против нарушений связи за счет изменения состояния тропосферы. Космическая связь совершенствуется на основе «стационарных» спутников-ретрансляторов с аппаратурой многостанционного доступа. Получает развитие и практическое применение оптическая (лазерная) связь в первую очередь для передачи больших объемов информации в реальном масштабе времени между спутниками и космическими кораблями.

Большое внимание уделяется стандартизации и унификации блоков, узлов и элементов аппаратуры различных назначений в целях создания единых систем связи.

Одним из основных направлений совершенствования систем связи в развитых странах является обеспечение передачи всех видов информации (телефон, телеграф, факсимиле, данные ЭВМ и др.) в преобразованном дискретно-импульсном (цифровом) виде. Цифровые системы связи обладают большими преимуществами при создании глобальных систем связи.

ЛИТЕРАТУРА

1. Информатика. Энциклопедия для детей. Том 22. М., «Аванта+». 2003.

2. У истоков телевидения. Газета «Физика», № 16 за 2000 г.

3. Крег А., Росни К. Наука. Энциклопедия. М., «Росмэн». 1994.

4. Кьяндская-, К вопросу о первой в мире радиограмме. Газета «Физика», № 12 за 2001 г.

5. Морозов изобрел, и на что получил патент Г. Маркони. Газета «Физика», № 16 за 2002 г.

6. MS – DOS - не вопрос! Редакционно-издательский центр «Ток». Смоленск. 1993.

7. Рейд С., Фара П. История открытий. М., «Росмэн». 1995.

8. Советская военная энциклопедия. М., Военное издательство Министерства обороны. 1980.

9. Техника. Энциклопедия для детей. Том 14. М., «Аванта+». 1999.

10. Туровский военной связи. Том 1,2,3. М., Военное издательство. 1991.

11. Уилкинсон Ф., Поллард М. Ученые, изменившие мир. М., «Слово». 1994.

12. Урвалов телевизионной техники. (О). Газета «Физика», № 26 за 2000 г.

13. Урвалов электронного телевидения. Газета «Физика», № 4 за 2002 г.

14. Федотов схемы О. Лоджа, Г. Маркони. Газета «Физика», № 4 за 2001 г.

15. Физика. Энциклопедия для детей. Том 16. М., «Аванта+». 2000.

16. Хафкемейер Х. Internet. Путешествие по всемирной компьютерной сети. М., «Слово». 1998.

17. У истоков радиолокации в СССР. М., “Советское радио”. 1977.

18. Шменк А., Вэтьен А., Кете Р. Мультимедиа и виртуальные миры. М., «Слово». 1997.

Предисловие … 2

Из истории средств связи … 3

Классификация связи … 5

Сигнальная связь … 6

Физические основы электросвязи … 7

Проводная связь … 7

Телеграфная связь … 8

Телефонная связь … 10

Телекодовая связь … 12

Интернет … 12

Оптическая (лазерная) связь … 14

Факсимильная связь … 14

Радиосвязь … 15

Радиорелейная связь … 17

Тропосферная связь … 17

Ионосферная радиосвязь … 17

Метеорная радиосвязь … 17

Космическая связь … 18

Радиолокация … 18

Телевизионная связь … 21

Видеотелефонная связь … 24

Фельдъегерско-почтовая связь … 24

Качество связи … 25

Перспективы развития связи … 25

Литература … 26

Ответственная за выпуск:

Компьютерная верстка: Пресс Борис

Практически все системы поездной радиосвязи, станционной Связи с подвижными объектами, ремонтно-оперативной, служебно-оперативной радиосвязи и т. п. реализуются в диапазонах 2, 160, |530 и 450 МГц на радиостанциях с угловой модуляцией с фиксиро­ванным закреплением каналов связи. Лишь в некоторых подсисте­мах системы «Транспорт» предусматривалось использование прин­ципа равнодоступных каналов (транкинга).

Совершенствование сетей технологической железнодорожной радиосвязи ведется в два этапа с учетом этапов развития сети связи железных дорог и создания единой интегрированной цифровой сети связи.

Первый этап.

Внедрение поездной радиосвязи гектометрового диапазо­на (2 МГц) на основе модернизированных радиосредств: РС-46М, РС-23М, СР-234М, УС-2/4М, двухдиапазонных радиостанций РВ-1М, РВ-1.1М.

Внедрение поездной диспетчерской дуплексной радиосвязи систе­мы «Транспорт» диапазона 330 МГц на основных направлениях сети железных дорог Сибири и Дальнего Востока, что позволит органи­зовать сети радиосвязи при использовании на локомотивах трех- диапазонных радиостанций РВ-1М.

Поездная диспетчерская радиосвязь создается в двух диапазо­нах - дециметровом (330 МГц) и гектометровом (2 МГц).

В диапазоне 330 МГц организуется основной канал диспетчерской связи, обеспечивающий непрерывную радиосвязь ДНЦ, ЭЧЦ и поезд­ного диспетчера по локомотивам (ТНЦ) с машинистами поездных ло­комотивов в пределах всего диспетчерского участка.

Сеть дуплексной поездной диспетчерской радиосвязи обеспечи­вает тестовую проверку исправности стационарной и возимой ап­паратуры с отображением результатов контроля. В гектометровом диапазоне организуется резервный канал диспетчерской связи, ис­пользуемый в основном для радиотелефонных переговоров диспет­черов с машинистами.

Связь машинистов поездных локомотивов с ДСП и по переез­дам организуется в гектометровом (2 МГц) и метровом (160 МГц) диапазонах.

Связь машинистов поездных локомотивов с дежурными по локомо­тивным депо, стрелками военизированной охраны, руководителями ре­монтных работ с различными категориями абонентов, оснащенных носимыми радиостанциями организуется в метровом диапазоне волн (160 МГц) с возможностью приема на возимой радиостанции фиксированных команд и сообщений от специализированных на­польных устройств или носимых радиостанций («Внимание, пере­езд», «Ремонт пути», «Пожар в поезде», «ЧП в поезде» и др.).

Связь машинистов поездных локомотивов с машинистами встречных и вслед идущих поездов организуется в гектометровом и метровом диапазонах волн и с помощниками машинистов при вы­ходе последних из кабины локомотива - в диапазоне метровых волн. Помощники машинистов при этом должны иметь носимые радиостанции.

Связь начальника (бригадира) пассажирского поезда с машинистом поездного локомотива, с дежурными по станциям и переездам и различ­ными категориями работников, оснащенных носимыми радиостанция­ми (дежурные по перрону, по вокзалу, сотрудники милиции и др.) организуется в метровом диапазоне волн (160 МГц).

Внутрипоездная сеть связи и громкоговорящего оповещения обеспечивает передачу информации пассажирам поезда и связь на­чальника поезда с членами бригады.

3. Разработка и внедрение поездной диспетчерской радиосвязи ПРС460 на основных направлениях сети дорог Европейской части России и районов Урала. При этом на подвижных объектах желез­нодорожного транспорта будут устанавливаться двухдиапазонные дуплексно-симплексные радиостанции дециметрового (460 МГц) и метрового (160 МГц) диапазонов. В переходный период будут оставаться в эксплуатации радиостанции гектометрового диапазо­на 42РТМ-А2-ЧМ (ЖР-К-ЛП) или РК-1.

Станционная и ремонтно-оперативная радиосвязь (РОРС) с использованием закрепленных каналов в диапазоне метровых волн (160 МГц). Тенденция развития РОРС связана с внедрением сетей, использующих равнодоступные каналы (транкинговых сетей).

Радиосвязь с использованием равнодоступных каналов в диа­пазоне дециметровых (460 МГц) волн.

В транкинговые сети должны включаться абоненты руководя­щего состава, а также абоненты следующих сетей станционной и ремонтно-оперативной связи: ремонтных служб пути, электроснаб­жения, связи и СЦБ; работников военизированной охраны; началь­ника пассажирского поезда с дежурными по вокзалам, линейными пунктами милиции; службы капитального строительства; площа­док погрузочно-разгрузочных работ; грузовой и коммерческой ра­боты; радиосетей локомотивного хозяйства; пунктов коммерческого осмотра вагонов; транспортно-экспедиционных предприятий по до­ставке контейнеров и грузов; радиосети пожарных и восстанови­тельных поездов.

Второй этап.

Создание цифровых сотовых сетей подвижной радиосвязи, при­нятых МСЖД (GSM-R) в соответствии с Рекомендациями UIC-751.4, которые позволят организовать каналы, обеспечивающие переда­чу ответственных команд в системе управления движением поездов; поездной диспетчерской радиосвязи для обеспечения связи диспет­черского аппарата с машинистами поездных локомотивов; поезд­ной технологической радиосвязи для решения всех технологичес­ких задач, включая станционную и ремонтно-оперативную радиосвязь (кроме маневровой и горочной связи), а также радио­связь обслуживания пассажиров за счет избыточной емкости поез­дной технологической радиосвязи и с выходом в сеть ЖАТС.

Организация связи обслуживания пассажиров и внутрипоездной радиосвязи с использованием средств железнодорожной технологической радиосвязи, сухопутной подвижной радиосвязи общего пользования и подвижной спутниковой связи.

Внутрипоездная радиосвязь должна строиться в соответствии с Рекомендациями МСЖД (ТЛС-568 с учетом требований к поезд­ной радиосвязи ШС-751.3) и обеспечивать:

Громкоговорящее оповещение пассажиров в пределах всего по­езда начальником поезда и поездным диспетчером с использовани­ем поездной диспетчерской радиосвязи; в пределах вагона - про­водником поезда;

Связь начальника поезда с проводниками и машинистами локомотива в пределах поезда, а на остановках - ив пределах перронов;

Связь пассажиров поезда с абонентами ЖАТС, абонентами в других поездах, выход в телефонную сеть общего пользования; связь с абонентами, входящими в систему железнодорожной технологи­ческой поездной радиосвязи, работающей в режиме цифровых тран- кинговых радиосетей и/или в системе GSM-R.

Необходимость совершенствования технологической радиосвя­зи обусловлена следующими задачами, стоящими перед железно­дорожным транспортом:

Совершенствование структуры управления и технологии рабо­ты транспорта;

Повышение производительности труда работников и сокраще­ние эксплуатационных расходов;

Повышение безопасности движения на основе развития систем управления движением поездов по радиоканалу;

Повышение качества обслуживания пассажиров, развитие сфе­ры услуг и коммерческих пассажирских перевозок.

Требования, предъявляемые эксплуатационными службами желез­нодорожного транспорта к системе технологической радиосвязи:

Наращивание числа абонентов сетей железнодорожной радио­связи и оснащение радиосредствами работников всех служб МПС;

Расширение зон связи и повышение надежности связи диспетчер­ского аппарата при организации поездной и маневровой радиосвязи;

Организация сетей радиосвязи работников ремонтных и эксп­луатационных подразделений;

Предоставление ряду категорий абонентов железнодорожного транспорта мобильных (носимых) радиотерминалов с обеспечени­ем возможности установления оперативной связи в телефонном ре­жиме или режиме передачи данных с аппаратом МПС, управлений и отделений дорог по сети общетехнологической связи МПС.

На современном этапе развития подвижной железнодорожной радиосвязи могут быть существенно изменены технологии ее исполь­зования. До настоящего времени радиосвязь применялась преиму­щественно в радиотелефонном режиме и только в отдельных тех­нологических процессах, например, для управления маневровыми" локомотивами или локомотивами соединенных поездов - в режи­ме передачи телеметрической информации.

В настоящее время значительное внимание должно уделяться ре­шению задач автоматизации управления движением поездов по ра­диоканалу, мониторинга технологических процессов транспорта и информационного обеспечения автоматизированных систем управ­ления.

Анализ возможностей современных средств подвижной радио­связи показывает, что их использование позволяет обеспечить ре­шение многих прикладных задач, в частности:

Автоматическое управление маневровыми и горочными локо­мотивами на станциях;

Контроль и передача диагностической информации о состоя­нии поезда и локомотива в депо, центры технического обслужива­ния;

Оповещение машинистов поездов и бортовых средств управле­ния с помощью аппаратуры контроля технического состояния под­вижного состава на ходу поезда (ДИСК, ПОНАБ и др.);

Интервальное регулирование движением поездов, в том числе для высокоскоростных магистралей,

Полуавтоматическая блокировка на малодеятельных линиях;

Пожарная и охранная сигнализация в депо, местах отстоя под­вижного состава;

Организация радиотелефонной связи, передачи факсимильной, видеоинформации с места проведения восстановительных работ с обеспечением возможности ведения переговоров и передачи ин­формации на уровень МПС России, управлений и отделений же­лезных дорог;

Оповещение ремонтных бригад и машинистов поездов о при­ближении к месту проведения ремонтных работ;

Передача телеметрической информации для управления стаци­онарными объектами электроснабжения, тяговыми подстанциями, шлагбаумами на неохраняемых переездах, компрессорными стан­циями и др.;

Управление соединенными поездами повышенной массы и длины;

Идентификация и контроль местоположения поездов по сты­кам дорог, границам диспетчерских участков и станций с переда­чей данных о поезде, включая сведения из натурного листа в реаль­ном масштабе времени в диспетчерский центр управления дороги в систему ДИСПАРК и др.

Контроль местоположения поездов, перевозящих особо ценные и опасные грузы;

Услуги доступа к системе «Экспресс-3» для заказа и приобрете­ния билетов в поездах.

На основании детального изучения и анализа потребностей всех служб железнодорожного транспорта в передаче речевой ин­формации и данных и с целью обеспечения совершенствования управления перевозочным процессом на основе удовлетворения этих потребностей разработаны «Эксплуатационно-технические требования к цифровой системе радиосвязи железнодорожного транспорта России».

Цифровые системы радиосвязи

В связи с модернизацией систем технологической радиосвязи МПС России осуществляет переход к цифровым системам. На ста­дии испытаний находятся система транкинговой связи стандарта TETRA и система сотовой связи GSM-R.

Общая характеристика стандарта TETRA, Стандарт TETRA описывает цифровую систему радиосвязи, предоставляющую ши­рокий спектр телекоммуникационных услуг. В их число входят ин­дивидуальные и групповые вызовы, выход в телефонную сеть об­щего пользования, передача данных, а также различные дополнительные службы.

Важнейшее свойство стандарта TETRA заключается в том, что он позволяет организовать одновременную работу множества не­зависимых виртуальных сетей, принадлежащих различным ве­домствам и организациям, в рамках одной и той же системы. Або­ненты каждой из них, общаясь между собой, никак не будут ощущать присутствие «чужих» сетей. В то же время при необходимости (на­пример, в чрезвычайных ситуациях) можно оперативно организо­вать их взаимодействие.

Стандарт TETRA обеспечивает надежную защиту информации. Для этого предусмотрена система мер, включая обязательное шиф­рование радиопереговоров. Несанкционированный доступ в систе­му стандарта TETRA невозможен - при каждом соединении або­нент и сеть проводят взаимную проверку подлинности, используя криптостойкий алгоритм. Пользователи, предъявляющие повышен­ные требования к конфиденциальности, могут воспользоваться ус­лугой сквозной передачи зашифрованной информации - этот ме­тод исключает перехват сообщений не только в эфире, но и в сетевой инфраструктуре.

Системы стандарта TETRA предоставляют абонентам широкий спектр услуг передачи данных - от пересылки коротких текстовых сообщений до организации каналов, позволяющих вести обмен ин­формацией со скоростью 28,8 кбит/с. Абонент сети TETRA может одновременно пользоваться услугами речевой связи и передачи дан­ных. Кроме того, абонентские радиостанции TETRA, имеющие встроенный графический дисплей и поддерживающие протокол WAP (Wireless Application Protocol - протокол беспроводных при­ложений), могут обращаться к информационным ресурсам ведом­ственных. корпоративных сетей и Интернет.

Стандарт TETRA позволяет назначить каждому абоненту опре­деленный уровень приоритета. Пользователи, имеющие высокий приоритет, располагают безусловным правом доступа в сеть-даже если все каналы окажутся занятыми, система при поступлении зап­роса немедленно разорвет одно из текущих соединений и предоста­вит канал связи. В стандарте TETRA используются специальные методы обработки речевого сигнала, которые обеспечивают не толь­ко верную передачу тембра голоса, но и сохранение разборчивости при работе в условиях сильных внешних шумов (например, на стройплощадках, железнодорожных станциях и т.д.). В момент перехода абонента из одной зоны обслуживания в другую разго­вор не прерывается.

Таким образом, стандарт TETRA позволяет создавать цифро­вые сети радиосвязи, в полной мере отвечающие потребностям са­мых разных абонентов. Несмотря на то, что стандарт включает се­годня все необходимые производителям спецификации, работы по его расширению продолжаются. Так, ведется разработка техноло­гии, которая позволит значительно увеличить дальность радиосвя­зи - до 100 км. Кроме того, совершенствуется спецификация TETRA PDO - специальная версия стандарта, ориентированная только на пакетную передачу данных.

В соответствии со спецификацией V+D, реализующейся в стан­дарте TETRA, пользователю для передачи данных предоставляет­ся одна из трех услуг: передача данных с коммутацией цепей (CD), передача коммутируемых пакетов данных (PD) и передача корот­ких сообщений (SDS). Метод CD в основном предназначен для транспортировки больших объемов данных поверх основного тра­фика канала, причем в каждом канале шириной 25 кГц задействуется один из четырех тайм-слотов. Именно в этом случае стандарт TETRA обеспечивает нужное качество обслуживания, так как по требованию можно зарезервировать необходимую полосу пропус­кания. Если пользователю необходимо повысить пропускную спо­собность, можно объединить два-четыре временных слота и уста­новить канал связи сквозным из конца в конец, а для повышения скорости пользователю придется понижать степень защищенности такого канала.

Что касается режима PD, то на сегодняшний день это наиболее интересный и перспективный метод, что связано в основном с об­щемировыми тенденциями, в частности, с сетью Интернет. Тоталь­ное распространение IP-протокола и, как следствие, приложений, базирующихся на IP, нашло свое применение и в сетях TETRA. В данном случае мобильная радиостанция выступает в качестве IP- клиента, а сеть TETRA- в качестве транспортной среды. Такая схема отличается повышенными гибкостью и надежностью за счет существования различных путей доставки радиосигнала, готовно­сти к увеличенному трафику, возможности подсоединения к радио­станции практически любого компьютерного оборудования и, ес­тественно, поддержки стандартных продуктов и приложений.

Функциональные схемы построения различных сетей связи стан­дарта TETRA представляются как совокупность элементов сети, со­единенных определенными интерфейсами. Сети стандарта TETRA содержат следующие основные элементы:

Базовая приемопередающая станция BTS (Base Transceiver Station) - базовая стационарная радиостанция, обеспечивающая связь в определенной зоне (ячейке). Такая станция выполняет ос­новные функции, связанные с передачей радиосигналов: сопряже­ние с мобильными станциями, шифрование линий связи, простран­ственно-разнесенный прием, управление выходной мощностью мобильных радиостанций, управление радиоканалами;

Устройство управления базовой станцией BCF (Base Station Control Function) - элемент сети с возможностями коммутации, ко­торый управляет несколькими базовыми станциями и обеспечивает доступ к внешним сетям, а также используется с целью подключе­ния диспетчерских пультов и терминалов для эксплуатационного и технического обслуживания;

Контроллер базовой станции BSC(Base Station Controller) - элемент сети с большими по сравнению с устройством BCF ком­мутационными возможностями, позволяющий обмениваться дан­ными между несколькими BCF. BSC имеет гибкую модульную структуру, позволяющую использовать большое число интерфей­сов разного типа;

Диспетчерский пульт - устройство, подключаемое к контрол­леру базовой станции по проводной линии и обеспечивающее об­мен информацией между оператором (диспетчером сети) и други­ми пользователями сети. Часто используется для широковещатель­ной передачи информации, создания групп пользователей и т.п.;

Мобильная станция MS (Mobile Station) - радиостанция, ис­пользуемая подвижными абонентами;

Стационарная радиостанция FRS (Fixed Radio Station) - ра­диостанция, используемая абонентом в определенном месте;

Терминал технического обслуживания и эксплуатации - тер­минал, подключаемый к устройству управления базовой станцией BCF и предназначенный для контроля за состоянием системы, про­ведения диагностики неисправностей, учета тарификационной ин­формации, внесения изменений в базу данных абонентов и т.п. С помощью таких терминалов реализуется функция управления ло­кальной сетью LNM (Local Network Management). Благодаря мо­дульному принципу разработки оборудования, сети связи стандар­та TETRA могут быть реализованы с разными иерархическими уровнями и различной географической протяженностью (от локаль­ных до национальных). Функции управления базой данных и ком­мутации распределяются по всей сети, что обеспечивает быструю передачу вызовов и сохранение ограниченной работоспособности сети даже при потере связи с ее отдельными элементами.

На национальном или региональном уровне структура сети мо­жет быть реализована на основе сравнительно небольших, но пол­ных подсетей TETRA, соединенных между собой с помощью меж­системного интерфейса ISI для создания общей сети. При этом возможно централизованное управление сетью. Вариант построе­ния такой сети показан на рис. 21.7.

Каждая подсеть TETRA выполняет свои функции управления и коммутации, а также предоставляет возможность для централизо­ванного управления более высокого уровня. Структура подсети за­висит от нагрузки, а также от требований к эффективности уста­новления связи. В случае, если не требуется резервирование каналов, возможно и достаточно создание подсети по конфигурации звезды. При использовании линейных трактов подсеть TETRA может быть реализована в виде длинной линии (цепи). В этом случае каждый модуль устройства управления базовой станцией BCF наряду с тре­буемой дальностью связи обеспечивает локальный доступ к вне­шним сетям. Простейшая конфигурация подсети TETRA включает только один модуль BCF.

В сетях связи стандарта TETRA предусматриваются различные способы обеспечения отказоустойчивости, позволяющие в случае отказа отдельных элементов сети сохранять полную или частичную работоспособность, возможно - с ухудшением ряда параметров,

таких, как время установления соединения и т.д. Для сетей нацио­нального уровня, как правило, используется несколько альтерна­тивных маршрутов соединения сетей регионального уровня. В ре­гиональных сетях подобные альтернативные маршруты используются для соединения контроллеров базовых станций. Кро­ме этого, для региональных сетей предусматривается взаимное ко­пирование баз данных в контроллерах базовых станций.

Общая характеристика GSM-R. Система радиосвязи GSM-R разработана на основе сотового стандарта GSM и ориентирована на удовлетворение потребностей европейских железных дорог в обмене информацией с подвижными объектами, а также на созда­ние условий для реализации систем управления движением с исполь­зованием радиоканалов за счет применения полос шириной 4 МГц в диапазонах 876-880 МГц и 921-925 МГц (рис. 21.8).

Железнодорожный участок разбивается на несколько районов, покрываемых распорядительными центрами RBC. В системе фор­мируются команды управления, осуществляется контроль скорос­ти, определяется местоположение поезда. Во время связи между поездом и центром RBC возможна дуплексная передача. Например, центр передает разрешение для движения поезда, а поезд - инфор­мацию о своем местонахождении.

Стандарт GSM был принят Международным союзом железных дорог (МСЖД) в 1993 г. в качестве базовой технологии для реали­зации железнодорожной системы цифровой связи. Но так как дан­ный стандарт не обладал сервисом, необходимым для профессио­нальных систем, то в 1993 г. МСЖД сделал запрос в ETSI (European Telecommunication Standards Institute) на реализацию дополнитель­ных свойств ASCI. Они включают в себя расширенные многоуров­невые приоритеты, резервирование, услуги широковещательного речевого оповещения и речевого группового вызова. Наряду с ASCI для удовлетворения требований железных дорог на услуги поезд­ной, маневровой радиосвязи, передачи данных для управления дви­жением поездов, телеуправления и т.д. должны быть реализованы функциональная адресация, адресация в зависимости от текущего местоположения и обработка вызовов с высоким приоритетом.

Сеть GSM-R можно разделить на несколько подсистем:

Бортовые устройства;

Стационарные устройства;

Центр управления.

Разделение задач между тремя управляющими подсистемами осуществляется следующим образом:

Центр управления берет на себя управление маршрутами и обес­печивает поездам бесконфликтное назначение участков пути (регу­лирование порядка следования поездов);

Бортовые устройства выдают задания стационарным устрой­ствам в соответствии с назначенными им маршрутами и контроли­руют движение поездов;

Стационарные устройства выполняют, в свою очередь, функ­ции управления и контроля стрелок, подходов к пассажирским плат­формам и переездам.

Каждая из подсистем имеет свой доступ к сети радиосвязи и спо­собна взаимодействовать с другими подсистемами. Распределение функций обеспечения безопасности между несколькими подсистема­ми потребовало формирования единой базы данных. Это необходи­мо прежде всего для согласования данных на поездах и в центре уп­равления. Поэтому подсистемы работают с данными единого атласа линии, содержащего всю описывающую эту линию информацию. К ней относятся, наряду с топологическими сведениями (модель ли­нии, местоположение стрелок и переездов), данные о максимально допустимых скоростях и адресации в системе радиосвязи.

Сеть GSM-R состоит из сотов, расположенных вдоль железной дороги или на территории станции. Каждая ячейка сотов оборудует­ся одним или несколькими приемопередатчиками в зависимости от нагрузки. Каждый контроллер базовой станции прикреплен к опре­деленным номерам сотов. Контроллеры базовых станций соединены с центром управления MSC (Mobile Switching Center)/VLR (Visitor Location Register). MSC устанавливает внешние соединения и обеспечивает интерфейс с другими сетями (рис. 21.9), где использо­ваны следующие сокращения:

AUC (Authentication Center) - центр аутенфикации;

BSC (Base Station Controller) - контроллер базовой станции;

BTS (Base Station System) - приемопередатчик базовой станции;

GCR (Group Call Register) - регистр группировки вызовов;

EIR (Equipment Identification Register) - регистр идентифика­ции оборудования;

SMS (Short Message Service) - служба коротких сообщений;

VMS (Visitor Management Server) - сервер управления переме­щениями;

OSS (Operation System Server) - сервер центра управления;

ОМС (Operation and Maintenance Center) - центр управления и обслуживания;

SCP (Service Control Point) - пункт управления услугами связи;

IN (Intelligent Networks) - интеллектуальная сеть;

PABX (Private Automatic Branch Exchange) - автоматический коммутатор выделенных каналов.

Все сетевые компоненты в стандарте GSM-R взаимодействуют в соответствии с системой сигнализации ITU-T SS.No (CCITT SS №7).

Центр коммутации обслуживает группу сотов и обеспечивает все виды соединений подвижной станции.

ЛИТЕРАТУРЫ

1. Архипов Е. В., Гуревич В. Н. Справочник электромонтера СЦБ. М.: Транспорт, 1999. -351 с.

2. Буканов М.А. Безопасность движения поездов (в условиях нару­шения нормальной работы устройств СЦБ и связи). М.: Транспорт,- 112 с.

3. Волков В.М., Зоръко А.П., Прокофьев В.А. Технологическая телефонная свяязь на железнодорожном транспорте. М.: Транс­порт, 1990. -293 с.

4. Волков В.М., Лебединский А.К., Павловский А. А., Юркин Ю.В. / Под ред. В.М. Волкова. Автоматическая телефонная связь на желез­нодорожном транспорте. М.: Транспорт, 1996. - 342 с.

5. Гапеев В.И., Пищик Ф.П., Егоренко В И. Обеспечение безопасно­сти движения и предупреждения травматизма на железнодорожном транспорте. Минск, 1994. - 310с.

6. Грачев Г.Н., Колюжный К.О., Липовецкий Ю.А., Цывин М.Е. Кодовая автоблокировка на электронной элементной базе / Авто­матика, телемеханика и связь, №7, 1995. - С. 28-29.

7. Казаков А. А., Бубнов В.Д., Казаков Е. А. Автоматизированные системы интервального регулирования движения поездов. М.: Транспорт, 1995.- 320 с.

8. Козлов П.А. Курс - на комплексную автоматизацию сортиро­вочных станций // Автоматика, связь, информатика, №1, 2001. - С. 6-9.

9. Кондратьева Л. А., Борисов Б.Б. Устройства автоматики, теле­механики и связи на железнодорожном транспорте. М.: Транспорт,-407 с.

10. Косова В. В. Оперативно-технологическая связь отделения желез- нойдороги. М.: Транспорт, 1993. - 144 с.

11. Кравцов Ю.А., Нестеров В.Л., Леку та Г. Ф. Системы железнодо- оожной автоматики и телемеханики. М.: Транспорт, 1996. - 400 с.

12. Иванова Т.Н. Абонентские терминалы и компьютерная теле­фония. М.: Эко-Трендз, 1999. - 240 с.

13. Инструкция по движению поездов и маневровой работе на железных дорогах Российской Федерации: ЦД-790 / МПС России. М.: Техинформ, 2000. - 317 с.

14. Инструкция по обеспечению безопасности движения поездов при производстве работ по техническому обслуживанию и ремонту устройств СЦБ: ЦЩ/530 / МПС России. М.: Трансиздат, 1998. - 96 с.

15. Инструкция по сигнализации на железных дорогах Российс­кой Федерации / МПС России. М.: Транспорт, 2000. - 128 с.

16. Инструкция по эксплуатации железнодорожных переездов МПС России: ЦП/483 / МПС России. М.: Транспорт, 1997. - 103 с.

17. Петров А. Ф. Устройство заграждения железнодорожного пере­езда // Автоматика, связь, информатика, №7, 1998. - С. 24-28.

18. Правила технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации /МПС России. М.:Техинформ, 2000. - 190 с.

19. Сапожников В. В., Елкин Б.Н., Кокурин И.М., Кондратенко Л. Ф., Кононов В.А. Станционные системы автоматики и телемеханики. М.: Транспорт, 1997. - 432 с.

20. Слепое Н.Н. Синхронные цифровые сети SDH. М.: Эко-Трендз, 1998, - 148 с.

21. Соколов С. В. Автоматизированное рабочее место поездного дис­петчера - АРМ ДНЦ «Сетунь» / Автоматика, связь, информатика, №5, 2001, -С. 13-16.

22. Современные телекоммуникации железнодорожного транспор­та / Под ред. Г.В. Горелова. - УМК МПС РФ, 2000. - 577 с.

23. Убайдуллаев P.P. Волоконно-оптические сети. М.: Эко-Трендз,- 240 с.

24. Чернин М.А., Протопопов О.В. Автоматизированная система дис­петчерского контроля // Автоматика, связь, информатика, №10,- 48 с.

25. Щиголев С. А., Талалаев В.И., Шевцов В. А., Сергеев Б. С. Алго­ритм функционирования системы УКП СО и увязка с полуавтомати­ческой блокировкой // Автоматика, связь, информатика, №5,1999. - С. 10-14.

ВВЕДЕНИЕ 3

СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ

Глава 1. Элементы систем регулирования движения 6

Классификация систем 6

Общие сведения об элементах систем 9

Общие сведения о реле 11

Реле постоянного тока 16

Реле переменного тока 24

Трансмиттеры и электронные приборы 26

Глава 2. Светофоры 31

Назначение, виды и места установки светофоров 31

Сигнализация светофоров 37

Классификация и устройство светофоров 43

Глава 3. Электропитание устройств автоматики и телемеханики.. 46

Аппаратура электропитания 46

Системы электропитания 49

Глава 4. Рельсовые цепи 52

Устройство, принцип действия и назначение рельсовых цепей.. 52

Классификация рельсовых цепей 56

Основные режимы работы рельсовых цепей 58

Надежность работы рельсовых цепей 61

Схемы рельсовых цепей 63

Глава 5. Полуавтоматическая блокировка 73

Назначение и принципы построения

полуавтоматической блокировки 73

Способы фиксации проследования

и контроля прибытия поезда 78

Релейная полуавтоматическая блокировка системы ГТСС 80

Глава 6. Автоматическая блокировка 91

Общие сведения и классификация систем автоблокировки 91

Системы сигнализации 94

Принципы построения автоблокировки постоянного тока 97

Принципы построения двухпутной

автоблокировки переменного тока 107

Глава 7. Автоматическая локомотивная

сигнализация и автостопы 119

Общие сведения 119

Автоматическая локомотивная

сигнализация непрерывного типа 121

Автоматическая локомотивная сигнализация

единого ряда с непрерывным каналом связи 129

Система автоматического управления тормозами 130

Глава 8. Ограждающие устройства на переездах 133

Назначение и виды автоматических

ограждающих устройств на переезде 133

Управление переездными светофорами

и автоматическими шлагбаумами 139

Устройство заграждения железнодорожного переезда 143

Глава 9. Электрическая централизация стрелок и сигналов 147

Назначение и классификация систем

электрической централизации 147

Оборудование станции устройствами

релейной централизации 151

Стрелочные электроприводы 170

Схемы управления стрелками 175

Релейная централизация промежуточных станций 179

Релейная централизация для средних и крупных станций 189

Принципы построения блочной

маршрутно-релейной централизации 201

Микропроцессорные системы ЭЦ 211

Глава 10. Механизация и автоматизация

работы сортировочных горок 223

Принципы механизации и автоматизации

работы сортировочных станций 223

Горочные вагонные замедлители 227

Горочный пульт управления 229

Комплексная автоматизация

работы сортировочных станций 237

Действия дежурного по горке при нарушении нормальной работы

устройств автоматизации и механизации 241

Глава 11. Диспетчерская централизация 244

Общие сведения 244

Аппараты управления и контроля 246

Основные требования, предъявляемые

к поездному диспетчеру и дежурному по станции 254

Глава 12. Диспетчерский контроль

за движением поездов и системы технической диагностики 256

Общие сведения 256

Система частотного диспетчерского контроля 258

Автоматизированная система

диспетчерского контроля АСДК 261

Система телеконтроля 262

Системы контроля состояния

подвижного состава на ходу поезда 264

Глава 13. Безопасность движения поездов

при неисправности устройств СЦБ 271

Обеспечение безопасного движения поездов

при полуавтоматической блокировке 271

Организация безопасного движения поездов при АБ 274

Организация безопасного движения на переездах 277

Организация безопасного движения

поездов при неисправности устройств ЭЦ 281

Раздел II СВЯЗЬ

Глава 14. Особенности и назначение железнодорожной связи 291

Состояние сети связи МПС России 291

Основные понятия и определения 292

Виды железнодорожной связи и их назначение 293

Перспективы развития телекоммуникаций

на железнодорожном транспорте 295

Глава 15. Линии связи 297

Назначение и классификация линий связи 297

Воздушные и кабельные линии связи 298

Волоконно-оптические линии связи 302

Глава 16. Телефонные аппараты и коммутаторы 306

Принцип телефонной передачи речи.

Схема двусторонней телефонной передачи 306

Конструкция телефонных аппаратов.

Телефонные аппараты технологической связи 309

Телефонные коммутаторы.

Назначение и принцип действия 313

Коммутаторы оперативной

и оперативно-технологической связи 315

Цифровые телефонные аппараты и коммутаторы 319

Глава 17. Телеграфная связь и передача данных 324

Принцип организации и назначение телеграфной связи 324

Телеграфные аппараты.

Автоматическая телеграфная связь 328

Создание сети передачи данных железных дорог России 334

Глава 18. Автоматическая телефонная связь

на железнодорожном транспорте 339

Принципы автоматической коммутации.

Общие сведения о системах АТС 339

АТС координатной системы и квазиэлектронные АТС 344

Цифровые АТС 347

Аппаратура оперативно-технологической

связи с временной коммутацией 349

Глава 19. Многоканачьные системы передачи 352

Особенности каналов связи и методы их уплотнения 352

Аналоговые многоканальные системы передачи 358

Цифровые многоканальные системы передачи 360

Цифровая первичная сеть 360

Глава 20. Технологическая телефонная связь

на железнодорожном транспорте 367

Классификация и назначение

технологической связи 367

Системы избирательного вызова 375

Магистральная и дорожная технологическая связь 382

Оперативно-технологическая связь

отделения железной дороги 385

Станционная технологическая связь 391

Единая цифровая платформа для организации общетехнологической и оперативно-технологической связи 395

Глава 21. Радиосвязь 399

Основные понятия 399

Станционная радиосвязь 402

Поездная радиосвязь 404

21.4. Ремонтно-оперативная радиосвязь 406

Радиорелейная связь 408

Перспективы развития железнодорожной радиосвязи 411

Цифровые системы радиосвязи 416

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 425

В приведенных единицах.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

Разработка перспективной системы радиосвязи в гражданской авиации

• Аннотация
• Перечень сокращений
• Введение
• 1. Общая часть
• 2. Специальная часть
• 2.1.1 Общие требования
• 2.1.2 Выбор типа сигнала
• 2.1.4 Дальность связи
• 2.1.6. Помехозащищенность
• 2.1.8 Основные типы ШПС
• 2.3 Разработка функциональной схемы генератора опорной псевдослучайной последовательности
• 2.3.1 Обоснование алгоритма работы генератора опорной ПСП
• 2.3.2 Обоснование функциональной схемы генератора
• 2.4 Разработка принципиальной схемы генератора опорной псевдослучайной последовательности
• 2.4.1 Выбор элементной базы
• 2.4.2 Расчет принципиальной схемы
• 2.4.3 Работа принципиальной схемы
• 3. Техническая эксплуатация
• 3.1 Расчет энергопотребления
• 3.2 Расчет быстродействия
• 3.3 Расчет надежности
• 3.4 Анализ эффективности разработанного генератора ПСП
• 3.5 Разработка инструкции по технической эксплуатации
• 5. Безопасность и экологичность
• 5.1 Охрана труда
• 5.1.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов
• 5.1.2 Мероприятия по технике безопасности
• 5.1.3 Мероприятия производственной санитарии
• 5.1.4 Мероприятия пожарной и взрывной безопасности
• 5.2 Экологичность проекта
• 6. Экономическое обоснование
• 6.1 Назначение проекта
• 6.2 Производственные затраты
• 6.2.1 Материальные издержки
• 6.2.2 Стоимость материалов
• 6.2.3 Стоимость покупных комплектующих изделий
• 6.3 Издержки на оплату труда персонала
• 6.4 Калькуляционные издержки
• 6.5 Издержки на оплату услуг сторонних организаций
• 6.6 Стоимость реализации проекта
• 6.7 Цена изделия
• 6.8 Инвестиции, необходимые для реализации проекта
• 6.9 Эксплуатационные расходы
• 6.9.1 Издержки на оплату труда персонала
• 6.9.2 Амортизационные отчисления
• 6.9.3 Затраты на техническое обслуживание и ремонт
• 6.9.4 Расходы на электроэнергию
• 6.9.5 Прочие расходы
• 6.10 Потоки денежных поступлений и выплат
• 6.11 Расчет показателей оценки эффективности инвестиций
• 6.11.1 Срок окупаемости инвестиций
• 6.11.2 Чистый дисконтированный доход
• 7. Безопасность полетов
• Заключение
• Список использованных источников

Аннотация

Авиационная воздушная УКВ радиосвязь является одним из основных видов связи, используемых для обеспечения управления полетами ЛА. В настоящее время к системам авиационной радиосвязи предъявляются достаточно жесткие требования по помехоустойчивости, достоверности и скорости передачи информации потребителям.

Целью дипломного проекта является разработка перспективной системы УКВ радиосвязи, обладающей повышенной помехоустойчивостью по сравнению с используемыми в гражданской авиации.

Для этого предлагается использовать новые принципы организации связи, базирующиеся на применении сложных сигналов. Проектируемая система обладает также более высокой по сравнению с существующими системами радиосвязи надежностью благодаря применению современной и более надежной элементной базы.

Основное внимание в ходе проектирования обращено на разработку принципов функционирования и схемы генератора псевдослучайной последовательности.

Перечень сокращений

AM - амплитудная модуляция

АСКУ - аппаратура сопряжения, контроля и управления

БЕВЧ - блок единого времени и частоты

БК - блок контроля

ВЧ - высокая частота

ВЧП - высокочастотный переключатель

ГА - гражданская авиация

ГОПСП - генератор опорной псевдослучайной последовательности"

ДЧС - дискретно-частотный сигнал

ДПП - диспетчерский пункт подхода

ЗИП - запасное имущество и принадлежности

ИМС - интегральная микросхема

KB - короткие волны

КП - канальный процессор

ЛА - летательный аппарат

ДОС - линейная обратная связь

МВД - местные воздушные линии

МДП - местный диспетчерский пункт

МШ - магистральная шина

МУ - модуль управления

МЧС - многочастотный сигнал

НОС - нелинейная обратная связь

ОГ - опорный генератор

ОВЧ - очень высокая частота

ОМ - однополосная модуляция

ОС - основная станция

ПДСП - производственно-диспетчерская служба предприятия

ПРЦ - передающий радиоцентр

ПРМЦ - приемный радиоцентр

ПСП - псевдослучайная последовательность

РЭО - радиоэлектронное оборудование

С - синхронизатор

СДП - стартовый диспетчерский пункт

СП - сигнальный процессор

СЧ - синтезатор частот

ТП - терминальный процессор

ТТЛ - транзисторно - транзисторно логика

УВД - управление воздушным движением

УКВ - ультракороткие волны

УМ - усилитель мощности

ФМС - фазаманипулированые сигналы

ЧМ - частотная модуляция

ЦКС - центр коммутации сообщений

ШПС - широкополосный сигнал

ШСС - широкополосная система связи

ЭМИ - электромагнитное излучение

ЭМС - электромагнитная совместимость

ЭСЛ - эммитерно-связная логика

Введение

Гражданская авиация (ГА) является одной из основных составных частей транспортной системы государства, от эффективности работы которой зависит обеспечение потребностей населения и объектов хозяйственной системы в воздушных перевозках. При этом мировая тенденция состоит в постоянном повышении объема воздушных перевозок, росте пассажирооборота и соответственно повышении интенсивности воздушного движения.

Успешное решение стоящих перед ГА народнохозяйственных задач обеспечивается оснащением авиакомпаний новыми типами самолетов и вертолетов, оборудованных все более совершенными и эффективными системами, а также модернизацией уже существующих образцов техники. Высокими темпами ведутся работы по созданию и вводу в эксплуатацию самолетов, технические и экономические характеристики которых соответствуют современным требованиям. Одновременно с этим совершенствуются радиотехнические средства наземного обеспечения полетов - системы радиосвязи, радиолокации и радионавигации.

В связи с повышением интенсивности воздушного движения и расширением круга задач, решаемых с помощью авиации, остается важнейшей проблемой обеспечение высокого уровня безопасности полетов. Одним из основных факторов в обеспечении безопасности воздушного движения является четкий и постоянный контроль за самолетами и вертолетами в воздушном пространстве, своевременное и надежное управление ими. С этой целью применяются разнообразные средства радиосвязи, использующие различные диапазоны радиоволн, прежде всего ультракоротковолновый (УКВ).

Средства радиосвязи УКВ диапазона, обладая высокой пропускной способностью, обеспечивают устойчивую и бесперебойную связь между объектами в пределах прямой видимости, что обусловлено особенностями распространения радиоволн. Однако повышение интенсивности воздушного движения приводит к увеличению числа самолетов в ограниченном объеме воздушного пространства, что неблагоприятно сказывается на качестве радиосвязи, так как возрастает вероятность ее нарушения из-за воздействия взаимных помех от работающих абонентов. Кроме этого, возрастают требования к качеству и достоверности передачи информации в авиационных каналах радиосвязи.

В настоящее время основными направлениями совершенствования радиоэлектронной аппаратуры, являются: микроминиатюризация, стандартизация и унификация, применения современных видов сигналов, методов формирования и обработки информации.

В дипломном проекте предлагается перспективная система радиосвязи, обладающая повышенной помехоустойчивостью благодаря использованию современных видов сигналов - так называемых псевдослучайных сигналов. Основное внимание обращено на разработку передающей аппаратуры системы связи, а именно устройства формирования псевдослучайного сигнала - генератора кода.

1. Общая часть

1.1 Задачи воздушной радиосвязи

Радиосвязь является основным средством обеспечения связи между наземными службами управления воздушным движением (УВД) и ЛА в полете. Радиосвязь осуществляется на выделенных ICAO для этих целей частотах в диапазонах коротких (KB) и ультракоротких (УКВ) волн. Основными для систем УВД являются УКВ каналы радиосвязи. Каналы KB радиосвязи используются в основном для осуществления дальней связи с ЛА для УВД в районе, где нет УКВ радиосвязи, а также для резервирования каналов УКВ радиосвязи.

Организация авиационной воздушной радиосвязи должна обеспечивать ведение прямых переговоров в радиотелефонном режиме между диспетчерами пунктов УВД и экипажами ЛА на всю глубину их полета в пределах воздушного пространства диспетчерского района (зоны, сектора). При этом радиосвязь должна обладать высокой надежностью, так как потеря радиосвязи с летательными аппаратами рассматривается как чрезвычайное происшествие, могущее вызвать тяжелые последствия.

Для повышения надежности радиосвязи в каждом аэропорту необходимо иметь резерв радиосредств, готовый к немедленному использованию по заранее разработанной схеме резервирования.

Авиационная воздушная радиосвязь на диспетчерских пунктах служб УВД организуется и обеспечивается:

в верхнем и нижнем воздушном пространстве РДС. При этом УКВ радиосвязь для диспетчеров верхнего и нижнего воздушных пространств РДП (а при делении этих пространств на секторы - для диспетчеров РДП каждого сектора) обеспечивается на раздельных каналах. Каналы KB радиосвязи могут организовываться на раздельных частотах для каждого диспетчера РДП. на одной частоте для нескольких диспетчеров РДП, на общих частотах для одного РДС или для группы смежных РДС, работающих в сети с использованием "семейства" частот;

В районе аэродрома (подхода) и в зоне взлета и посадки радиосвязь организуется и обеспечивается только средствами УКВ радиосвязи. При этом для диспетчеров ДПП, ДПСП организуются УКВ каналы на раздельных § частотах. Диспетчер СДП должен работать, как правило, на частоте ДПСП, за исключением аэропортов с интенсивным воздушным движением, где при необходимости на СДП могут выделяться два УКВ канала: один - на частоте посадки, другой - на частоте круга;

В зоне МВД радиосвязь организуется средствами УКВ и KB радиосвязи. При этом радиосвязь обеспечивается на общей частоте для всех МДП определенного района.

На диспетчерских пунктах службы движения авиационная воздушная радиосвязь применяется:

на РДП для управления полетами в районе ответственности РДС;

на МДП для управления полетами на местных воздушных линиях;

на ДПП для управления полетами в районе аэродрома (коридорах подхода);

на ДПСП и СДП для управления полетами в зоне взлета и посадки, а также на аэродроме при рулении.

Организация радиосвязи на указанных пунктах призвана обеспечить решение следующих задач по УВД:

выполнение полетов по установленным маршрутам в заданное расписанием время и с соблюдением безопасных интервалов и дистанций между ЛА;

подвод ЛА к границам районов аэропортов и смежным районам диспетчерского руководства строго по линии заданного пути на наивыгоднейших высотах полета с соблюдением безопасных интервалов и дистанций между ЛА;

радиосвязь генератор гражданская авиация

предотвращение уклонения ЛА в случае вынужденного изменения маршрута при обходе районов со сложными метеоусловиями, в запретные зоны, в сторону государственной границы и в районы высоких препятствий (гор,

искусственных сооружений), когда высота полета не обеспечивает их преодоления.

По каналам авиационной воздушной радиосвязи, кроме того, обеспечивается передача разного рада сообщений по условиям полета, радионавигации, безопасности и регулярности полетов.

Для обеспечения передачи сообщений используются радиосети авиационной воздушной радиосвязи, которые организуются в соответствии с указаниями и действующими регламентами.

Таким образом, ЛА ведут радиосвязь в полете с пунктами УВД, расположенными в районе вылета, по маршруту полета и в районе посадки. При этом авиационная воздушная радиосвязь организуется для непосредственного управления полетами:

районными диспетчерскими пунктами и вспомогательными районными диспетчерскими пунктами - в верхнем и нижнем воздушном пространстве РДС в районе вылета, на маршруте и в районе посадки:

диспетчерскими пунктами подхода - в районах аэродрома вылета, аэродромов на маршруте полета и аэродрома посадки;

диспетчерскими пунктами системы посадки, старшими диспетчерскими пунктами - в зоне взлета и посадки.

Каждый из указанных диспетчерских пунктов для ведения переговоров с ЛА в своем районе (зоне, секторе) должен быть обеспечен надежной и четко действующей радиосвязью.

Диапазон УКВ является основным для использования в воздушной и наземной авиационной радиосвязи, что связано с его достаточно высокой емкостью и пропускной способностью. При этом распространение радиоволн УКВ диапазона имеет ряд специфических особенностей, основной из которых является возможность распространения радиоволн только в пределах прямой видимости.

Радиосвязь может организовываться на основе линейного и радиального принципов. Тот или иной принцип выбирается исходя из условий задач радиосвязи, характера и интенсивности радиообмена и наличия технических средств.

Линейный принцип применяется при построении канала радиосвязи между двумя пунктами, на каждом из которых устанавливаются приемопередающие радиостанции, работающие на радиоданных, выделенных для данной радиолинии. При построении каналов радиосвязи по линейному принципу могут применяться различные варианты назначения радиоданных для радиолинии в зависимости от ее назначения и задач связи, а именно:

одна частота для радиообмена (круглосуточная, ночная, дневная);

несколько частот для радиообмена, которые применяются в зависимости от обстановки и условий связи (радиопомехи, непрохождение связи на основной частоте и т.д.);

две частоты для радиообмена (на разных частотах приема и передачи).

Назначение частот по тому или иному варианту зависит от конкретных условий организации радиосвязи, задач и характера радиообмена, а также наличия средств и частот радиосвязи.

На отдельных направлениях радиосвязи в зависимости от расстояния между абонентами каналы по линейному принципу могут строиться с применением ретрансляционных станций. При этом радиосвязь с использованием ретрансляторов может осуществляться как на одной частоте приема и передачи, так и на двух частотах.

При больших потоках информации и наличии соответствующих средств ретрансляции каналы по линейному принципу могут строиться с применением промежуточных пунктов автоматической ретрансляции. При автоматической ретрансляции необходимо назначать не менее двух частот для обеспечения симплексной связи.

При построении каналов по радиальному принципу (радиосети) имеется возможность обеспечивать с помощью одной радиостанции радиосвязь с группой корреспондентов, у каждого из которых установлена приемопередающая радиостанция, работающая на радиоданных, выделенных для данной сети (радиоканала).

Радиальный принцип позволяет организовывать и обеспечивать с помощью одной радиостанции и дополнительных приемников радиосвязь с данного пункта управления с многими пунктами, что говорит об экономичности радиального принципа. При этом в зависимости от назначения каналы радиосвязи, организованные по радиальному принципу, могут иметь различную надежность и пропускную способность.

Радиальный принцип при построении каналов воздушной авиационной радиосвязи является основным. При этом сети воздушной авиационной радиосвязи работают, как правило, на одной частоте приема и передачи в симплексном режиме.

1.2 Основные требования к средствам авиационной воздушной связи

Передающий радиоцентр (ПРЦ) предназначен для организации авиационной подвижной воздушной электросвязи в диапазонах ОВЧ и ВЧ (обеспечение передачи информации в аналоговом и цифровом видах от диспетчерских наземных служб УВД экипажам воздушных судов), а также для организации авиационной фиксированной электросвязи.

Приемный радиоцентр (ПРМЦ) предназначен для организации авиационной подвижной воздушной электросвязи ОВЧ и ВЧ диапазонов (обеспечение приема информации в аналоговом и цифровом видах диспетчерскими наземными службами от экипажей воздушных судов), а также для организации авиационной фиксированной электросвязи.

Автономный ретранслятор авиационной подвижной воздушной связи (АРТР) предназначен для организации сплошного радиоперекрытия зон ответственности районных центров УВД различного уровня автоматизации многочастотным полем авиационной подвижной воздушной связи и обеспечения обмена информацией в аналоговом и цифровом видах между диспетчерскими наземными службами УВД и экипажами воздушных судов.

Средства авиационной подвижной воздушной связи ОВЧ - диапазона предназначены для использования в качестве основных средств связи аэродромных и районных диспетчерских пунктов, а также как резервные и I аварийные (с электропитанием от аккумуляторов) средства связи при отказе основных передающих и приемных устройств объектов ПРЦ и ПРМЦ.

Средства радиосвязи и ретрансляторы ВЧ - диапазона предназначены для организации радиоперекрытия зон ответственности районных центров УВД радиополем авиационной подвижной связи ВЧ - диапазона с целью обеспечения обмена информацией в аналоговом и цифровом видах между диспетчерскими пунктами УВД и экипажами ВС на участках маршрутов и трасс полетов.

Оборудование центров коммутации сообщений (ЦКС) предназначено для приема, анализа, маршрутирования, передачи, архивации сообщений, контроля состояния каналов связи и очередей на передачу, поддержания технологического единства сети телеграфной связи гражданской авиации.

В состав средств ПРЦ должны входить:

антенно-фидерная система;

антенно-фильтровые, развязывающие и переключающие устройства;

радиопередатчики ОВЧ - диапазона;

радиопередатчики ВЧ - диапазона;

аппаратура служебной связи;

вводно-коммутационные устройства с молниезащитой;

комплект ЗИП и КИП;

В состав средств ПРМЦ должны входить:

антенно-фидерная система:

мачты для размещения антенной системы;

радиоприемники ОВЧ - диапазона;

радиоприемники ВЧ - диапазона;,

аппаратура сопряжения, контроля и дистанционного управления;

аппаратура служебной связи;

вводно-коммутационные устройства с молниезашитой;

средства гарантированного электропитания;

комплект ЗИП и КИП;

комплект эксплуатационной документации ЭД.

В состав средств автономного ретранслятора авиационной подвижной воздушной связи должны входить:

мачта для размещения антенных систем;

приемо-передающая антенно-фидерная система;

приемо-передающие антенные фильтры, объединители, разветвители и коммутаторы ОВЧ сигналов;

передатчики ОВЧ иапазона;

- приемники ОВЧ диапазона;

аппаратура сопряжения, контроля и управления (АСКУ);

аппаратура служебной связи (при необходимости);

вводно-кроссовое оборудование с устройствами молниезащиты;

средства гарантированного электропитания;

комплект ЗИП и КИП;

комплект эксплуатационной документации.

Требования к оборудованию центров коммутации сообщений (ИКС).

Взаимодействие ЦКСов в процессе обмена информационными и служебными сообщениями должно производиться в соответствии с требованиями и рекомендациями следующих документов:

приложение 10 к Конвенции ИКАО тома 1 и 2 для телеграфной связи АФТН;

требования к функциональным характеристикам средств коммутации сообщений телеграфной сети связи ГА.

обмен информацией по телеграфным каналам связи должен осуществляться одной из скоростей: 50, 100 Бод для кода МКТ-2 или 100, 200 Бод для кода СТ-5 (КОИ-7).

ЦКС должен сопрягаться с телеграфными каналами в соответствии с требованиями ГОСТ 22937-78 (ГОСТ 18664-73) и обеспечивать возможность работы по телеграфным каналам связи и/или физическим линиям. ЦКС должен обеспечивать прием, обработку, хранение и передачу информации по телеграфным каналам при круглосуточном режиме работы.

ЦКС должен выполнять функции краткосрочной и долгосрочной архивации сообщений и их журналов. Доступ к этим архивам должен обеспечиваться соответствующими процедурами.

В ЦКС должна быть предусмотрена возможность управления основными параметрами. С помощью команд должно производиться изменение состояния и характеристик каналов связи, маршрутов, адресных указателей, а также обеспечиваться контроль и управление техническими средствами ЦКС и осуществление их реконфигурации, включение и отключение их работы, управление ресурсами.

Должна обеспечиваться возможность реконфигурации технических средств ЦКС для проведения диагностики, технического обслуживания и ремонта оборудования. Изменение режимов работы и состояния технических средств не должно приводить к потере сообщений или перерыву во взаимодействии с сетью.

ЦКС должен обеспечивать возможность подготовки сообщений для передачи в сеть, вывода неформатных сообщений для их корректировки или принятия соответствующего решения, обработку служебных сообщений, вывод извещений о состоянии каналов связи и работе оборудования, поиск и вывод сообщений. Для передачи информационных и служебных сообщении может использоваться один из двух типов телеграфных кодов (МКТ-2 или МКТ-5), поэтому должно быть предусмотрено однозначное преобразование между двумя типами телеграфных кодов.

В процедурах телеграфного обмена предусматривается обработка сообщений, принятых с отклонениями от стандартного формата в пределах допусков. Такие сообщения перед передачей должны быть преобразованы в сообщения, не имеющие отклонения от стандартного формата.

Основные технические характеристики средств авиационной воздушной электросвязи ОВЧ и ВЧ диапазонов должны соответствовать требованиям, изложенным в табл.1.1

Таблица 1.1

Таким образом, проведенный анализ показывает, что средства авиационной воздушной радиосвязи играют весьма важную роль в процессе обеспечения управления воздушным движением. От качества функционирования каналов радиосвязи, достоверности, оперативности доставки информации потребителям, прежде всего экипажам ВС, зависит уровень безопасности и регулярность полетов самолетов ГА. Поэтому необходимо постоянно совершенствовать возможности и характеристики систем радиосвязи, применяемых в ГА.

2. Специальная часть

Эксплуатационно-техническими характеристиками называют данные о функциональных возможностях и качестве работы систем связи. На первое место пользователь (эксплуатант) выдвигает эксплуатационные характеристики: информационные, эргономические, энергетические и обобщенные.

Информационные характеристики позволяют оценивать качество связи. При ведении связи существуют проблемы, связанные с искажениями принятых сообщений и нарушениями связи, при которых сообщения или их части не доходят до адресата.

Эргономические характеристики отражают степень приспособленности средств связи и устройств воспроизведения сообщений к потребностям эксплуатанта или оператора.

Экономические характеристики позволяют оценить затраты энергии и ресурсов на передачу сообщений с требуемым качеством.

Обобщенные характеристики предназначены для интегрального описания основных свойств системы связи и степени их соответствия некоторой эталонной системе.

Технические характеристики отражают особенности технической реализации систем связи и несут дополнительную информацию об их эксплуатационных возможностях.

К основным техническим характеристикам систем радиосвязи относятся диапазон волн, ширина полосы частот канала, число каналов, дальность действия, способы разделения каналов, энергетические характеристики (уровни сигналов и помех), используемые методы кодирования и модуляции.

Диапазоны используемых радиоволн и другие основные характеристики каналов воздушной радиосвязи регламентированы ICАО и Международным союзом электросвязи (см. табл.2.1)

Таблица 2.1.

Анализ данных, приведенных в табл.2.1 показывает, что для организации каналов УКВ радиосвязи выделены два участка диапазона: от 118 до 136 МГц и от 220 до 400 МГц.

Рассмотрим характеристики радиостанций УКВ диапазона, эксплуатируемых в ГА в настоящее время.

В настоящее время в ГА эксплуатируются следующие типы бортовых командных радиостанций: "Баклан-5", "Баклан-20", и "Орлан". Для повышения надежности управления ЛА на борту обычно устанавливаются две радиостанции. Основные характеристики перечисленных бортовых радиостанций приведены в табл.2.2.

В качестве наземных радиостанций УКВ каналов радиосвязи, устанавливаемых на диспетчерских пунктах, используются радиостанции "Полет-1 А", "Баклан-РН", передатчик "Ясень", приемник Р-870М. Основные технические данные радиостанций этого типа приведены в табл.2.3.

Данные, приведенные в таблицах, показывают, что характеристики бортовых и наземных радиостанций УКВ диапазона примерно аналогичны.

При этом диапазон частот, используемый наземными радиостанциями, шире, что позволяет создать большее число каналов связи. Большей у наземных станций является и мощность излучения. При этом следует отметить, что в наиболее совершенной из наземных радиостанций используется не только обычный режим работы с излучением амплитудно-модулированных (AM) колебаний, но введены также режимы амплитудной манипуляции (АМн) и однополосной модуляции (ОМ). Введение этих режимов излучения связано со стремлением разработчиков повысить помехоустойчивость каналов УКВ радиосвязи (известно, что помехоустойчивость каналов связи с AM самая низкая).

Однако принятие таких мер не позволяет кардинальным образом улучшить информационные, экономические и технические (прежде всего энергетические) характеристики систем радиосвязи.

Это вызвано тем, что существующие каналы связи с AM, АМн и ОМ имеют недостаточно высокую помехоустойчивость, что приводит к искажениям принимаемой информации. Если при передаче речевых (аналоговых) сигналов воздействие помех может быть частично скомпенсировано за счет некоторой информационной избыточности и натренированности органов восприятия оператора, повторением передаваемых сообщений, то при передаче информации по цифровым каналам связи требования к вероятности искажения символов при приеме (не более 10 -6 .10 -8) значительно ужесточаются.

Верность передачи сообщений обеспечивается проведением мероприятий по уменьшению уровня помех, применением радиостанций, обладающих повышенной мощностью излучения, надлежащего разноса несущих частот соседних каналов связи, фильтров, согласованных с применяемыми сигналами, помехоустойчивых кодов и видов модуляции.

Таблица 2.2

Таблица 2.3

Очевидно, что верность восприятия сообщений в каналах воздушной радиосвязи оказывает существенное влияние на эффективность УВД и на протекание процессов в системе воздушного транспорта в целом. В свою очередь, верность восприятия зависит не только от факторов технического характера, но и от психофизиологического состояния пилота и диспетчера УВД. Известны случаи, когда при хорошо работающих каналах связи сообщения воспринимались неправильно. Это относится в первую очередь к восприятию числовых сообщений.

В периоды пиковой интенсивности воздушного движения речевой канал загружен до предела. При этом становится значительным уровень взаимных помех, ухудшающих качество связи. При этом у пилотов и диспетчеров появляется желание говорить быстрее, что, как правило, ведет к повышению вероятности возникновения ошибок восприятия.

В документах ICAO (Doc.9426/AN/924) указываются важнейшие направления работ по обеспечению высокой надежности наземных систем диспетчерской связи. К их числу относится создание многофункциональных линий авиационной наземной связи, обеспечивающих возможность независимого обмена данными различных классов (например, обмена данными по вопросам взаимодействия органов УВД, метеорологической, аэронавигационной и другой информацией).

Таким образом, к основным направлениям совершенствования средств радиосвязи можно отнести следующие:

переход от однофункциональных к многофункциональным системам связи.

переход от передачи аналоговых сигналов к цифровым;

автоматизация управления сетями связи;

создание сетей с резервными каналами связи для повышения надежности связи;

применение уплотнения передаваемой информации с использованием временного уплотнения каналов связи;

повышение помехоустойчивости каналов связи;

совершенствование оконечной аппаратуры, применение в ней современной элементной базы, методов формирования и обработки сигналов, что способно повысить надежность каналов связи. Для получения устойчивой радиосвязи в сложной помеховой обстановке разработаны методы передачи информации с помощью широкополосных сигналов (ШПС). Используя ШПС возможно вести устойчивую радиосвязь даже в тех случаях, когда уровень принимаемого полезного сигнала ниже уровня помех.

Использование в широкополосных системах связи (ШСС) сигналов сложной формы затрудняет также извлечение информации из сигнала, если не известны данные о его структуре, что представляется в настоящее время весьма актуальным из-за участившихся случаев захвате воздушных судов.

Широкополосные сигналы могут обеспечить высокую достоверность Связи и передачу сообщений с требуемым для современных систем цифровой радиосвязи качеством и оперативностью.

Отличие широкополосной системы от обычной (узкополосной) состоит в использовании сигналов с полосой частот, значительно более широкой, чем полоса передаваемого сообщения, и методов селекции, основанных на применении сигналов различной формы на передающей и согласованных с формой сигналов различной формы фильтров на приемной стороне.

Важно отметить, что широкополосные системы радиосвязи принципиально совместимы с узкополосными, т.е. на одном и том же участке диапазона могут одновременно работать и те, и другие, не оказывая серьезных помех друг другу.

Проведенный анализ позволяет сделать вывод о том, что перспективы для использования широкополосных систем радиосвязи в ГА достаточно хорошие. Поэтому разработка таких систем является актуальной уже в настоящее время.

2.1 Обоснование технических требований к перспективной УКВ радиосвязи

2.1.1 Общие требования

Развитие и совершенствование систем УВД, повышение интенсивности воздушного движения привело к возрастанию объемов передаваемой по каналам УКВ авиационной воздушной радиосвязи информации. Это обстоятельство обусловливает возрастание требований к автоматизации обмена информацией и улучшению информационных и энергетических характеристик каналов связи.

В перспективных системах радиосвязи с применением ШПС, наряду с повышением пропускной способности, предусмотрена защита от естественных помех, криптозащита информации, а также меры по обеспечению электромагнитной совместимости с действующим парком радиосредств. При разработке новых поколений радиостанций произведена унификация многих узлов и блоков на основе модульного подхода к их конструированию, что снижает затраты на техническое обслуживание и ремонт в процессе эксплуатации. Применение новой элементной базы позволяет существенно снизить энергопотребление и массогабаритные характеристики, а также повысить надежность и ремонтопригодность оконечной приемо-передающей аппаратуры каналов радиосвязи.

Рассмотрим основные требования, предъявляемые к перспективным системам авиационной воздушной УКВ радиосвязи.

Достоверность связи . Из-за воздействия помех в канале связи при передаче информации возникают ошибки. Вследствие этого необходимо принимать меры по защите информации от ошибок, что возможно путем применения помехоустойчивого кодирования. Таким образом, можно сделать вывод, что информация, передаваемая по каналу радиосвязи, должна быть защищена помехоустойчивым кодом.

Скорость передачи информации . Система радиосвязи должна обеспечивать высокую достоверность передачи информации и высокую скорость обмена данными между абонентами системы. Эта скорость обусловлена высокими динамическими свойствами ЛА и его высокой скоростью, а также наличием большого количества абонентов в сети связи. Исходя из требований, сформулированных в , скорость передачи информации должна быть не менее 28 кбит/с.

Многостанционный доступ . Одним из требований к перспективным системам связи является многоканальность. Исходя их того, что информация, передаваемая в системе связи, объединена в общий информационный банк, то необходимо организовать доступ абонентов системы к нужной информации с минимальными временными затратами. Удовлетворение данного требования возможно благодаря использованию многоканальной системы радиосвязи с распределенным временным уплотнением. В такой системе связи посылки, принадлежащие одному сообщению, передаются в течение сравнительно большого временного интервала, а между ними находятся посылки других сообщений.

Помехоустойчивость системы . Помехоустойчивость - свойство системы связи выполнять поставленные задачи в условиях воздействия помех искусственного и естественного происхождения. Достижение высокой помехоустойчивости возможно благодаря применению ШПС. Согласно , для подавления системы радиосвязи с ШПС требуемая мощность помехи должна быть в базу раз больше, чем для подавления узкополосной системы связи.

Системы воздушной авиационной радиосвязи УКВ диапазона должны обеспечивать устойчивую и надежную радиосвязь в пределах прямой видимости.

Система радиосвязи должна обладать высокой эксплуатационной надежностью. Это достигается применением на этапе проектирования современной элементной базы и современной технологии на этапе изготовления, а также грамотной эксплуатацией и качественным техническим обслуживанием.

На основе перечисленных требований проведем обоснование основных технических характеристик проектируемой системы связи.

К основным информационным характеристикам проектируемой системы связи относятся:

высокая достоверность передачи информации, при которой вероятность искажения одного элемента в канале передачи данных должна лежать в пределах Р е =10 - 2 …10 - 4 ;

обеспечение высокой скорости передачи информации - до 1200 бит/с;

оптимизация выбора рабочих частот. Наиболее подходящим по условиям электромагнитной совместимости и с учетом требований ICAO является диапазон от 100 до 1000 МГц;

организация информационной сети с многостанционным доступом (минимизация потерь времени на обмен данными);

гибкость по отношению к перестройке организационной структуры системы;

функциональная надежность и отказоустойчивость.

К основным техническим характеристикам проектируемой системы радиосвязи относятся: тип сигнала, используемого в системе; дальность действия; ширина спектра сигнала; диапазон рабочих частот; мощность передающего устройства; чувствительность приемного устройства; количество каналов связи.

2.1.2 Выбор типа сигнала

Из всех известных типов сигналов, применяемых в радиосвязи, наилучшими характеристиками помехозащищенности, скрытности и простоты реализации многостанционного доступа с временным разделением являются ШПС. Помехозащищенность таких сигналов обеспечивается введением в передаваемый сигнал частотной избыточности. Расширение спектра сигнала осуществляется независимо от передаваемого сообщения с помощью модуляции или кодирования.

Частотная избыточность характеризуется базой сигнала. Найдем величину базы сигнала, используемого в проектируемой системе.

Для расширения спектра применяется внутриимпульсное кодирование с фазовой манипуляцией, т.е. посылка длительностью Т может включать в себя16, 32, 64 или 128 элементов длительностью ф э = 200 нс. Известно, что база угнала находится по формуле

В = Т/ ф э,

где: Т - длительность посылки; ф э - длительность элемента посылки.

Так как длительность элемента посылки является фиксированной, то база сигнала будет зависеть от количества элементов в посылке Т и примет значения: В=16; 32; 64; 128.

2.1.3 Обоснование рабочего диапазона частот

Требованиями ICAO для воздушной радиосвязи в диапазоне УКВ выделен частотный диапазон от 118 до 136 МГц. Для проектируемой системы радиосвязи также целесообразно выбрать диапазон УКВ. Это объясняется рядом факторов, к которым относятся: достаточно малые размеры антенн, обеспечивающие достаточную эффективность, малая вероятность искажения символов при передаче цифровой информации (Р е = 10 -3 .10 -5). Такую вероятность ошибки можно достичь благодаря применению кодов, исправляющих ошибки. При этом такая низкая вероятность ошибки при приеме цифровой информации по сравнению с другими диапазонами волн достигается тем, что в УКВ диапазоне действуют только аддитивные помехи и малы космические шумы.

Радиоволны УКВ диапазона распространяются прямолинейно и поэтому отсутствует многолучевость при приеме, а также отсутствуют замирания сигнала при распространении, что также оказывает положительное влияние на помехоустойчивость каналов связи.

Для проектируемой системы радиосвязи предлагается использовать

перспективный диапазон частот 220.400 МГц. Это обусловлено тем, что стандартный диапазон частот достаточно активно используется узкополосными системами связи, а также достаточно широкой полосой частот (несколько мегагерц), занимаемой применяемым типом сигналов.

2.1.4 Дальность связи

Дальность действия проектируемой системы связи характеризуется максимальным расстоянием, на котором обеспечивается получение заданных показателей качества функционирования.

Основной особенностью радиоволн диапазона УКВ является распространение волной поверхностного типа. Такие волны обладают малой способностью к огибанию препятствий, поэтому дальность радиосвязи ограничивается прямой видимостью. Дальность прямой видимости с учетом сферической формы Земли определяется по формуле

(2.1)

где: D - дальность прямой видимости в [км]; h1 и h2 - высоты подъема приемной и передающей антенн в [м].

При работе наземного пункта с самолетной радиостанции дальность действия определяется высотой полета самолета и высотой установки антенны наземной станции. С учетом явления тропосферной рефракции дальность связи в УКВ диапазоне определяется выражением

(2.2)

Расчеты по формуле (3.2) показывают, что дальность прямой видимости в диапазоне УКВ с учетом рефракции составляет при полете ЛА на высотах 100м, 4000м и 12000м соответственно не менее 89 км, 522 км и 903 км.

2.1.5 Количество каналов связи

Количество каналов связи зависит от ширины спектра сигнала:

где: ф э - длительность одного элемента, ф э = 200 не. Тогда получим Дf c = 5 МГц.

Так как для системы отводится диапазон частот 220.400 МГц, то располагаемое количество каналов связи

2.1.6. Помехозащищенность

Помехозащищенность характеризует способность системы связи противостоять воздействию помех. Помехозащищенность включает в себя такие понятия как скрытность и помехоустойчивость. Известно, что помехоустойчивость приема сигналов на фоне широкополосной помехи (Дf n >Дf c) типа белый гауссовский шум определяется только отношением энергии сигнала Е с к спектральной плотности шума N

q 0 = 2E/N = 2P c T/N, (2.3)

и не зависит от вида сигнала. Поэтому при известной спектральной плотности помех помехоустойчивость оптимального приема ШПС к широкополосным помехам равна помехозащищенности оптимального приема узкополосных сигналов в этих условиях.

Если ширина спектра помехи не превышает ширину спектра сигнала, то применение ШПС обеспечивает увеличение отношения сигнал/помеха относительно узкополосных сигналов

(2.4)

Таким образом, отношение сигнал/помеха в ШСС улучшается пропорционально базе сигнала.

Помехоустойчивость ШСС определяется соотношением, связывающим отношение сигнал/помеха на выходе приемника q 2 с отношением сигнал/помеха на его входе р 2

(2.5)

где - отношение мощности ШПС к мощности помехи; q 2 = 2E/N п - отношение энергии ШПС Е к спектральной плотности мощности помехи N п в полосе ШПС, т.е. Е = Р с Т, N п = Р п /Дf c .

Из данного соотношения следует, что прием ШПС сопровождается усилением сигнала в 2В раз.

Скрытность системы связи определяет ее способность противостоять обнаружению и измерению параметров сигнала. Если известно, что в данном диапазоне частот может работать система связи, но параметры ее неизвестны, то в этом случае можно говорить об энергетической скрытности системы связи, так как ее обнаружение возможно только с помощью анализа спектра. Скрытность ШСС связана с уменьшением спектральной плотности сигнала в результате увеличения его базы, т.е.

(2.6)

т.е. в В раз меньше, чем у узкополосного сигнала при равных мощностях и скорости передачи информации. Отношение спектральной плотности мощности сигнала N c к спектральной плотности мощности входных шумов N приемника, обнаруживающего сигнал, составляет

(2.7)

т.е. в В раз меньше, чем у узкополосных сигналов. Поэтому в точке приема при неизвестной структуре ШПС вероятность его обнаружения на фоне шума чрезвычайно низка . Таким образом, чем шире спектр ШПС и больше его база, тем выше энергетическая и параметрическая скрытность системы связи.

2.1.7 Электромагнитная совместимость

ШПС обеспечивает хорошую ЭМС с узкополосными системами связи. Для ШПС спектральная плотность мощности определяется выражением

(2.8)

для узкополосного сигнала

(2.9)

Помехоустойчивость системы связи с ШПС определяется соотношением (2.5), в котором

(2.10)

Если узкополосная система связи постоянно занимает определенный интервал частот, то ее спектр можно подавить, используя режекторный фильтр. Таким образом, воздействие узкополосной системы связи на широкополосную незначительно и определяется выражением

N шпс Дf y = Р шпс Дf y /Дf c . (2.11)

Исходя из этого, отношение сигнал/помеха на выходе узкополосного приемника будет определяться выражением (2.5), в котором

, (2.12)

B = Дf c /Дf y . (2.13)

Таким образом, чем больше отношение Af c /Af y , тем лучше фильтрация ШПС в узкополосной системе связи, т.е. чем больше база ШПС, тем выше ЭМС широкополосной и узкополосной систем связи.

Следовательно, системы связи с ШПС обладают хорошей ЭМС с узкополосными системами связи. Они обеспечивают высокую помехоустойчивость относительно мощных помех, скрытность, адресность, работоспособность в общей полосе частот, хорошую ЭМС с другими радиотехническими системами.

2.1.8 Основные типы ШПС

Известно большое число различных ШПС. В настоящее время в радиосвязи применяются:

частотно-модулированные сигналы (ЧМС);

многочастотные сигналы (МЧС);

фазоманипулированные сигналы (ФМС);

дискретные частотные сигналы (ДЧС);

дискретные составные частотные сигналы (ДСЧ).

Из перечисленных ШПС наиболее перспективными для систем связи являются ФМС. Это объясняется сравнительной простотой реализации устройств формирования и демодуляции ШПС на элементах цифровой микроэлектронной техники, возможностью создания большого числа сигналов для одной и той же величины последовательности, хорошими корреляционными свойствами сигналов в частотно-временной области.

ФМС представляют собой последовательность радиоимпульсов, начальные фазы которых изменяются по заданному закону. В большинстве случаев ФМС состоит из радиоимпульсов с двумя значениями начальных фаз О и р.

Для реализации фазовой манипуляции сигналов используются различные кодовые последовательности (коды Баркера, Голда и М-последовательности - последовательности максимальной длины).

Для проектируемой системы радиосвязи в качестве модулирующего сигнала выберем М-последовательность, обладающую следующими достоинствами :

М-последовательность является последовательностью с периодом, состоящим из n символов (импульсов);

боковые лепестки периодической автокорреляционной функции сигналов, образованных М-последовательностью, равны 1/n;

М-последовательность в общем случае состоит из нескольких видов импульсов. Импульсы различного вида встречаются в периоде примерно одинаковое количество раз, т.е. все импульсы распределены в периоде равномерно. Вследствие этого М-последовательности называют псевдослучайными;

М последовательности легко фильтруются с помощью линейных переключаемых схем на основе сдвигающих регистров;

автокорреляционная функция М-последовательности, под которой понимается непериодическая последовательность длиной L за период Т, имеет величину боковых лепестков, близкую к. Поэтому с ростом Т величина боковых пиков уменьшается.

М-последовательностью называется периодическая последовательность символов (элементов) d 1 d 2 ,., d i , удовлетворяющая следующему правилу:

(2.14)

где сложение производится по модулю 2. Это означает, что при возможных значениях а, = 0 или 1 символы di,. dj могут принимать значения 0 или 1.

Важным параметром М-последовательности является параметр n, определяющий число ячеек регистра сдвига, с помощью которого формируется сама последовательность. Такой регистр с заданными определенным образом обратными связями образует неповторяющуюся комбинацию из L =2 n - 1 символов. Эта неповторяющаяся комбинация является максимально возможной.

Для образования М-последовательности задаются произвольной начальной комбинацией из п символов d 1 . d n , которую называют начальным блоком. Используя правило определяются все остальные элементы последовательности d n +1 ,. dj. Изменение начального блока приводит к циклическому сдвигу последовательности.

Таким образом, ШПС формируется путем фазовой манипуляции несущей частоты кодовой М-последовательностью.

2.1.9 Чувствительность приемного устройства

Чувствительность приемника оказывает непосредственное влияние на дальность радиосвязи. Чувствительность приемников радиостанций систем связи УКВ диапазона находится в пределах 2,5.3 мкВ и ограничена собственными шумами радиоэлементов. Учитывая, что существенно снизить собственные шумы без значительного увеличения затрат не представляется возможным, чувствительность приемных устройств проектируемой системы радиосвязи должна быть не хуже 2 мкВ (с учетом применения современной элементной базы, имеющей пониженный уровень тепловых шумов).

2.2 Обоснование структурной схемы проектируемой системы связи

Проектируемая система связи состоит из аппаратуры, находящейся на наземном диспетчерском пункте, линии связи, под которой следует понимать среду распространения радиосигнала, и аппаратуры, устанавливаемой на борту ЛА. В состав аппаратуры на диспетчерском пункте и на борту ЛА должны входить приемо-передающие устройства - терминалы. Основное отличие терминала от обычного приемо-передающего устройства состоит в наличии в его составе специализированных вычислительных устройств - процессоров, реализующих функции формирования, передачи, приема и обработки широкополосных сигналов. При этом состав и структура наземного и бортового терминалов проектируемой системы связи практически одинакова. При разработке структурной схемы терминала следует учесть его многофункциональность, необходимость точной синхронизации с шкалой единого времени системы (для обеспечения своевременного выхода абонентов на связь), а также необходимость осуществления функционального контроля всего терминала.

Таким образом, структурная схема терминала приемопередающего устройства примет вид, представленный на рис.4.1 В состав терминала входят следующие устройства:

усилитель мощности (УМ);

приемопередатчик;

сигнальный процессор (СП);

канальный процессор (КП);

генератор опорной псевдослучайной последовательности (ГОПСП);

магистральная шина (МШ);

блок контроля (БК);

высокочастотный переключатель (ВЧП);

синтезатор частоты (СЧ);

синхронизатор (С);

блок единого времени и частоты (БЕВЧ);

терминальный процессор (ТП).

Кроме этого, для изменения и приспособления структуры и основных параметров системы связи к изменяющимся условиям функционирования и помеховой обстановки, в состав терминала входит адаптивный процессор (АДП).

Приемопередатчик обеспечивает усиление сигнала до уровня, необходимого для передачи сообщений, приема сообщений и их усиления до уровня, необходимого для работы сигнального процессора.

Сигнальный процессор имеет в своем составе модем, кодек, модуль управления (МУ).

Подобные документы

Перспективы мобильности беспроводных сетей связи. Диапазон частот радиосвязи. Возможности и ограничения телевизионных каналов. Расчет принимаемого антенной сигнала. Многоканальные системы радиосвязи. Структурные схемы радиопередатчика и приемника.

презентация , добавлен 20.10.2014


Этапы разработки структурной схемы системы оперативной связи гарнизона пожарной охраны. Оптимизация сети специальной связи по линиям 01. Особенности определения высоты подъема антенн стационарных радиостанций, обеспечивающих заданную дальность радиосвязи.

контрольная работа , добавлен 16.07.2012


Описание используемых плат расширение/модулей. Схема узлов связи и их лицевой панели шасси. Функциональная схема узла связи 1, 2, 3 и 4. Подбор оптического кабеля и его обоснование. Резервирование частот/волокон. Спецификация узлов, их главные элементы.

курсовая работа , добавлен 27.04.2014


Разработка электрической принципиальной и функциональной схемы генератора. Обоснование выбора схем блока вычитания и преобразователя кодов. Функциональная схема генератора последовательности двоичных слов. Расчет конденсаторов развязки в цепи питания.

курсовая работа , добавлен 14.09.2011


Виды и цели авиационной электросвязи гражданской авиации Российской Федерации, показатели ее надежности. Резервирование средств радиотехнического обеспечения полетов и авиационной электросвязи. Оценка качества передачи речевых сообщений по каналам связи.

реферат , добавлен 14.06.2011


Разработка канала радиосвязи метрового диапазона, его передающей и приемной части. Предварительный расчет параметров передающей и приемной частей каналов. Функциональная схема радиоприемной его части, расчет наземного затухания напряженности поля.

контрольная работа , добавлен 03.03.2014


Анализ оснащенности участка проектирования системами связи. Требования к стандартам радиосвязи. Преимущества GSM-R, принципы построения, организация каналов доступа, особенности базовой структуры. Энергетический расчет проектируемой системы радиосвязи.

дипломная работа , добавлен 24.06.2011


Выбор и обоснование перечня технических средств связи гарнизона. Расчёт основных характеристик системы. Пропускная способность сети спецсвязи "01". Высота подъёма антенн стационарных радиостанций. Максимальная дальность связи с подвижными объектами.

курсовая работа , добавлен 20.07.2014


Характеристики и параметры сигналов и каналов связи. Принципы преобразования сигналов в цифровую форму и требования к аналогово-цифровому преобразователю. Квантование случайного сигнала. Согласование источника информации с непрерывным каналом связи.

курсовая работа , добавлен 06.12.2015


Организация поездной радиосвязи. Расчет дальности действия радиосвязи на перегоне и на станции. Радиоаппаратура и диапазон частот. Выбор и анализ направляющих линий. Организация станционной радиосвязи. Организация громкоговорящей связи на станции.