Проект по информатике. Проект по инфе.. Станционная радиосвязь
 Скачать 263.32 Kb.
|
|
Магистральная сеть связи Служит для передачи информации между ОАО «РЖД» и управлениями железных дорог, а также между управлениями смежных дорог. К магистральным связям относятся телефонная и телеграфная связь общего пользования, оперативная распорядительная связь управлений ОАО «РЖД» с дорогами, связь между ГВЦ ОАО «РЖД» и дорожными ИВЦ, а также связь между главным диспетчерским центром министерства и дорожными диспетчерскими центрами (см. Оперативно-технологическая связь). Магистральные связи осуществляются по каналам тональной частоты и каналам тонального телеграфирования воздушных или кабельных проводных и радиорелейных линий, а также спутниковых систем передачи. В 1997 г. начато строительство магистральной цифровой сети связи (МЦСС). Строительство ведется на всех дорогах сети и к началу 2001 г. более 30% магистральной сети связи ОАО «РЖД» базируется на волоконно-оптических линиях передачи (ВОЛП), оборудованных синхронными цифровыми системами связи. Внедрение цифровых систем на магистральной сети связи позволяет наиболее оптимально решать проблемы информатизации отрасли, снимая ограничения по объемам и скорости обмена информацией, присущие аналоговым системам. На иной уровень переходят и системы телефонной связи. Преобладающими становятся цифровые системы коммутации каналов, что позволяет существенно расширить спектр услуг этого вида связи и повысить их качество. Параллельно создается сеть, основанная на принципе коммутации потоков (ATM), что позволит коренным образом изменить подход к формированию инфотелекоммуникационного пространства ОАО «РЖД». Сущность технологии ATM (Asynchronous Transfer Mode) состоит в транспортировании всех видов информации (голос, музыка, подвижные и неподвижные изображения, данные) пакетами фиксированной длины (ATM – пакет, ячейка), когда потоки ячеек от различных абонентов асинхронно мультиплексируются в едином цифровом тракте передачи. Дорожная сеть связи Предназначена для организации оперативно-технологической связи в пределах дороги между управлением, отделениями и крупными ж.-д. станциями, а также между станциями. К дорожным электрическим связям относятся телефонная и телеграфная связь общего пользования, оперативная распорядительная связь служб дороги с подразделениями, связь для передачи данных в вычислительные центры дороги. Применение телефонной связи на ж. д. России связано с именами изобретателей -П. М. Голубицкого, Е. И. Гвоздева, Ф. И. Балюкевича, И. Л. Полякова, которые в 1890-1900 гг. создали оригинальные системы телефонной связи на ж.-д. станциях и перегонах. С 1923 г. на отечественных ж. д. стала внедряться диспетчерская связь с избирательным (селекторным) вызовом. В 1926 г. на участке Ленинград – Бологое Октябрьской железной дороги была введена в эксплуатацию первая на ж. д. транспорте высокочастотная телефонная связь по медным проводам. С 1933 г. функционируют дорожная распорядительная связь, а также связь совещаний. С 1947 г. на ж.-д. транспорте были начаты работы по автоматизации дорожной телефонной связи. ОАО «РЖД» РФ имеет автоматическую связь с управлениями дорог, на многих дорогах автоматизированы дорожные телефонные и телеграфные сети. Предусматривается дальнейшее развитие электрической связи на ж.-д. транспорте на базе цифровых методов передачи информации. При этом максимально используются возможности этих технологий: практически неограниченный ресурс по количеству каналов; отсутствие помех как в системах передачи, так и в системах коммутации; новые виды связи (конференцсвязь, видеосвязь и т.д.); возможности Оперативного изменения конфигурации и масштаба систем; реализация принципиально новых технологий (Интернет, IP). К 2001 г. около 20% емкости сети автоматической телефонной связи представлено цифровыми системами коммутации. Задачами ближайших лет являются расширение дорожных систем цифровой коммутации и их интеграция как внутри ОАО «РЖД», так и в единой системе связи России. На основе строящейся магистральной цифровой сети связи реконструируется и дорожная сеть связи. Прежде всего, это касается оперативно-технологической связи (ОТС), которая строится на основе цифровых методов обработки, передачи и коммутации сигналов. Идеология этих систем, созданная с максимальным учетом особенностей сетей связи ОАО «РЖД», призвана, прежде всего, обеспечить безопасность движения поездов. При разработке систем ОТС большое внимание уделялось вопросам надежности, устойчивости и системам резервирования. Вместе с тем были максимально реализованы возможности цифровых систем в части расширения спектра услуг связи. Системы создаются по единой идеологии, предусматривают возможность развития как в части телефонии, так и в области расширения сети передачи данных, они адаптированы к внедрению новых информационных технологий. Цифровые технологии позволили приступить к реконструкции дорожных систем автоматической телефонной связи. Радиосвязь Радиосвязь является наиболее удобным видом связи, т. к. обеспечивает возможность взаимообмена информацией как между неподвижными, так и между подвижными объектами. На ж.-д. транспорте радиосвязь осуществляется по каналам коротковолновой радиосвязи, радиорелейным линиям и спутниковым системам связи. Магистральная коротковолновая радиосвязь на всей ж.-д. сети обеспечивает обмен информацией (преимущественно дискретной) между ОАО «РЖД» и управлениями железных дорог, а также обмен информацией управлений между собой и с отделениями. Коротковолновая радиосвязь совершенствуется в направлении повышения надежности и увеличения пропускной способности каналов. Эти задачи решаются адаптивными системами коротковолновой радиосвязи. Основная задача систем коротковолновой радиосвязи – обеспечение связи в экстремальных ситуациях. Радиорелейные линии связи наряду с проводными воздушными и кабельными линиями обеспечивают связь на сети ж. д. В настоящее время этот вид связи развивается в направлениях цифрового кодирования сообщений и освоения сверхвысокочастотного (десятки и сотни ГГц) радиодиапазона, что позволит значительно увеличить пропускную способность систем и повысить качество каналов. Спутниковые системы связи способны обеспечить связи в любой точке земного шара без строительства линейных сооружений. Могут быть развернуты в течение нескольких часов и обеспечивают достаточно массивные потоки информации (десятки Мбайт). Имеются мобильные и носимые средства спутниковой связи, обеспечивающие связь без предварительной подготовки. Спутниковые системы связи применяются гл. обр. в сетях связи ОАО «РЖД». Радиосвязь служит для передачи сообщений, распоряжений, указаний и т. п. на всех уровнях руководства и производственной деятельности. Технологическая радиосвязь с подвижными объектами предназначена для обмена сообщениями между руководителями и исполнителями, находящимися на стационарных и подвижных объектах и участвующими в обеспечении технологических процессов во всех звеньях ж.-д. транспорта. В России технологическая радиосвязь начала применяться в конце 1940 г. В зависимости от области применения различают поездную, станционную и ремонтную технологическую радиосвязь. Поездная радиосвязь предназначена для передачи оперативных распоряжений при управлении движением поездов; она обеспечивает переговоры поездного диспетчера и дежурных по станциям с машинистами, а также машинистов между собой и с другими работниками, связанными с поездной работой. Для организации поездной радиосвязи локомотивные радиостанции устанавливаются в кабине машиниста, а стационарные – в служебных помещениях дежурных по станциям. Связь диспетчера с машинистами локомотивов осуществляется с использованием тех же стационарных радиостанций, которые включаются в проводной канал связи поездного диспетчера и управляются им с пульта управления распорядительной станции. Поездная радиосвязь работает в симплексном режиме с групповым вызовом в наиболее распространенном гектометровом и метровом диапазонах. Уровни радиопомех в гектометровом диапазоне велики, поэтому для хорошего качества радиосвязи должен быть обеспечен высокий уровень радиосигналов на входе приемников радиостанций. Это достигается применением направляющих линий, в качестве которых используются специально подвешиваемый на опорах контактной сети биметаллический провод (волновод) или провода линии электроснабжения и воздушных линий связи, идущих вдоль ж. д. Поездная радиосвязь в метровом диапазоне позволяет машинисту обмениваться информацией с абонентами, участвующими в поездной работе. Кроме того, диспетчерская поездная радиосвязь может работать и в дуплексном режиме с индивидуальным вызовом машинистов в диапазоне дециметровых волн. Станционная радиосвязь предназначена для организации оперативного управления технологическими процессами на станции. Она обеспечивает связь между работниками станции и включает маневровую и горочную радиосвязь, а также радиосвязь персонала, обеспечивающего технологический процесс формирования составов на ж.-д. станциях, в т. ч. радиосвязь на пунктах технического обслуживания и пунктах коммерческого осмотра вагонов, радиосвязь списчиков вагонов и др. Станционная радиосвязь организуется в симплексном режиме с групповым вызовом или без него в диапазоне метровых волн. Ремонтная радиосвязь предназначена для оперативного управления проведением ремонтных работ и обеспечивает связь работников, занятых текущим содержанием устройств и ремонтно-восстановительными работами путевого и энергетического хозяйств, службы сигнализации и связи и др., находящихся на подвижных или временно стационарных объектах. Радиосвязь используется также для организации связи на месте работ и с сигналистами, ограждающими место производства ремонтных работ. Радиосвязь является наиболее динамично развивающимся видом электросвязи. Ее особенность – относительно быстрое моральное старение средств радиосвязи, что обусловлено особенностями их эксплуатации, а также непрерывным совершенствованием технологий собственно радиосвязи и производства радиооборудования. Широкое применение средств радиосвязи на ж.-д. транспорте обусловили необходимость модернизации действующих систем радиосвязи, а также внедрения принципиально новых. Основным направлением модернизации средств радиосвязи становится цифровое кодирование передаваемой информации. При этом система поездной радиосвязи должна органично вписаться в цифровую оперативно-технологическую связь. Применение цифровых информационных технологий позволяет создать комплексную систему, интегрирующую все виды ж.-д. радиосвязи. Реализация такой системы возможна в диапазоне дециметровых волн с использованием сетей подземной связи и автоматической коммутации. Высокочастотная связь Высокочастотная связь организуется на основе контактной сети электрических ж. д. Служит для передачи телемеханической информации между головным и дополнительным локомотивами (или толкачом) соединенного поезда, между центральным постом управления и локомотивами на станции в централизованных системах автоведения поездов, для организации телефонных переговоров между машинистами локомотивов. Высокочастотная связь осуществляется, как правило, в диапазоне частот 100-500 кГц. Для ввода сигнала в контактный провод используется емкостное (с помощью конденсатора связи) либо индуктивное (с помощью индуктивной рамочной антенны) устройство. На рис. 10.3 представлена схема высокочастотного канала связи по контактной сети между станцией и локомотивом с емкостным устройством присоединения, которая содержит высоковольтные конденсаторы CI, С2, универсальные фильтры присоединения (УФП1, УФП2) и приемо-передающую аппаратуру (ППА). Конденсаторы совместно с фильтрами обеспечивают изоляцию высокого напряжения между ППА и контактной сетью. УФП состоит из заземляющего дросселя, изолирующего вместе с конденсатором персонал от высокого напряжения, разрядника, который защищает схему фильтра от перенапряжений в контактном проводе, и согласующего трансформатора (Тр). Аналогично обеспечивается высокочастотная связь между локомотивами. В этом случае станционное оборудование располагается на втором локомотиве. Такая высокочастотная связь характеризуется высоким уровнем импульсных помех, основными источниками которых являются силовое оборудование локомотива и устройства токосъема. Поэтому в каналообразующей аппаратуре высокочастотной связи используют помехоустойчивую широкополосную частотную модуляцию и специальные методы приема, эффективные при импульсных помехах. Достоинством высокочастотной связи является использование готовой линии связи, образованной контактным проводом с несущим тросом и рельсами, не требующей дополнительных капиталовложений. Станционная распорядительная телефонная связь Предназначена для управления основными технологическими процессами работы ж.-д. станции. Один из видов оперативно-технологической связи. Структура сети станционной распорядительной телефонной связи определяется структурой системы управления технологическими процессами работы станции. На малых и средних станциях с одним руководителем сеть станционной распорядительной телефонной связи строится по радиальному принципу – все абоненты связаны только с этим руководителем-дежурным, являющимся распорядителем связи. На крупных станциях, объединяющих неск. взаимосвязанных технологических районов и имеющих два или три уровня управления технологическими процессами, связь строится по радиально-узловому принципу. При этом каждый руководитель технологического процесса имеет в своем распоряжении радиальную сеть, охватывающую технологическую зону, район или станцию в целом в зависимости от уровня управления. Такая структура сети обеспечивает возможность осуществления телефонной связи и бесперебойное управление технологическими процессами работы станции даже при повреждениях в сети и отказах ее составных частей – отдельных линий и устройств. На крупных станциях организуются связанные между собой сети для следующих категорий руководителей этих процессов -распорядителей связи: дежурный по станции; дежурный по парку или путям (сортировочному, приема или отправления); маневровый диспетчер сортировочной станции, участковой, грузовой или пассажирской станции; маневровый диспетчер по местной грузовой работе грузовой станции; дежурный по горке сортировочной станции; дежурный по горловине формирования сортировочной станции; станционный диспетчер сортировочной станции; оператор станционного технологического центра; оператор маневрового района; сменный вагонный мастер (старший осмотрщик вагонов); оператор пункта технического осмотра вагонов; дежурный локомотивного депо; заместитель начальника депо по ремонту; начальник подразделения военизированной охраны. На сортировочных станциях сети распорядительной связи организованы отдельно для каждого (четного и нечетного) направления движения. Сеть распорядительной связи относится к классу закрытых сетей, не имеющих выхода в др. сети. Абонентскими пользователями сети являются руководители и исполнители технологического процесса на станции, состав которых для каждого технологического района или зоны устанавливается нормативными документами. Лекция 1 Введение. История развития радиосвязи. Основные понятия радиосвязи 1.1 Основы построения устройств радиосвязи Р а д и о с в я з ь ю называется электрическая связь, предназначенная для передачи сообщений на большое расстояние, посредством электромагнитного излучения, с использованием тока высокой частоты (ВЧ). К а н а л о м радиосвязи или р а д и о л и н и е й называется совокупность технических средств и физической среды, в которой сигналы, отображающие передаваемую информацию, распространяются от ее источника к ее получателю, причем средой распространения служит открытое пространство. Структурная схема канала радиосвязи приведена на рисунке 1.1. Здесь ИС – источник сообщения, ПМ – преобразователь сообщения в сигнал и цепи связи этого преобразователя с радиооборудованием, Пер – радиопередающее устройство, В – пространство распространения радиоволн, Пр – радиоприемное устройство, ПД – цепи связи радиоприемного устройства с последующими цепями и преобразователь сигнала в сообщение, ПС – получатель сообщения. В качестве устройств, обеспечивающих согласование радиопередатчика и радиоприемника со средой, используются антенны. Рисунок 1.1 - Структурная схема канала радиосвязи В радиопередатчике осуществляются два основных процесса: г е н е р а ц и я колебаний радиочастоты требуемой амплитуды и мощности и управление одним из параметров этих колебаний в соответствии с мгновенными значениями электрических сигналов с выхода устройства их формирования. Процесс управления с помощью телеграфного сигнала называется м о д у л я ц и е й, процесс управления с помощью телеграфных сигналов – м а н и п у л я ц и е й. С выхода радиопередатчика модулированное колебание радиочастоты поступает в передающую антенну, которая является системой проводов или металлической поверхностью, здесь эти колебания превращаются в радиоволны. Возникновение и отрыв радиоволн от передатчика называются и з л у ч е н и е м. Радиоволны, взаимодействуя с окружающей средой, претерпевают ряд изменений и достигают приемного пункта. Здесь в приемной антенне, аналогичной передающей по конструкции, радиоволны наводят электродвижущую силу (ЭДС) радиочастоты. В связи с большой потерей энергии радиоволн в среде распространения ЭДС имеет весьма малую амплитуду. Поэтому главной задачей радиоприемного устройства является у с и л е н и е принятых модулированных колебаний радиочастоты по напряжению и мощности. Одновременно с усилением осуществляется процесс и з б и р а т е л ь н о с т и - подавления паразитных колебаний, наведенных в приемной антенне электромагнитными волнами от различных источников радиопомех, существующих в радиоканале. После усиления колебаний и освобождения от помех происходит процесс их д е м о д у л я ц и и, т.е. процесс преобразования модулированных (манипулированных) колебаний радиочастоты в электрические телефонные (телеграфные) сигналы звуковой частоты. Последние после дополнительной обработки (усиления, декодирования и т.д.) поступают в устройство преобразования сигналов, а далее непосредственно к получателю информации. Рассмотрим структурную схему радиоканала более подробно. Передаваемое сообщение преобразуется преобразователем в электрические сигналы, в качестве которого может быть применен телеграфный ключ или микрофон в зависимости от формы сообщения. Радиопередающее устройство состоит из генератора, модулятора, усилителя радиочастоты и передающей антенны. Генерирование тока ВЧ на передающей станции осуществляется генератором высокой частоты ГВЧ. Электрические сигналы, поступая на генератор ГВЧ, управляют током ВЧ, питающим антенну. Изменения тока ВЧ под воздействием передаваемых сигналов приводят к соответствующим изменениям излучаемых волн, которые отображают в себе электрические сигналы, а следовательно, и передаваемое сообщение. Модуляция сигнала необходима для представления его в помехоустойчивой форме, а также для увеличения скорости передачи информации. Так, изменяется один из параметров сигнала, ток звуковой частоты модулируется в ток ВЧ. К выходу усилителя подключается передающая антенна, представляющая собой провод, подвешенный на высоких мачтах над землей. Антенна излучает в окружающее пространство электромагнитную энергию в виде электромагнитных волн (радиоволн). Электромагнитное поле радиоволн распространяясь и встречая на своем пути приемную антенну, наводит в ней ЭДС, создавая ток ВЧ, повторяющий изменения тока в передающей антенне. Далее приступает к работе радиоприемник. Приемник содержит входное устройство, соединенное с приемной антенной, усилитель, детектор или демодулятор и воспроизводящее устройство. Так как, на приемную антенну падают электромагнитные волны от многих передатчиков, которые возбуждают в антенне целый ряд электрических сигналов, возникает необходимость выделения колебания определенного передатчика. Эту функцию выполняет колебательный контур входного устройства, который настраивается на частоту несущего колебания. Входное устройство также позволяет избавится от влияния мешающих станций или существенно ослабить его, тем самым резко увеличивая отношение сигнал/шум. С выхода входного устройства модулированное колебание поступает на демодулятор (или детектор), где осуществляется операция, обратная модуляции: из модулированного колебания получается управляющий электрический сигнал. Этот сигнал после усиления в усилителе поступает в воспроизводящее устройство и преобразуется в звуковой сигнал. Усилитель используется в тех случаях, когда приемник далеко удален от передатчика, поскольку интенсивность электромагнитной волны сильно убывает с увеличением расстояния. 1.2 Диапазоны радиоволн и области их применения Необходимость регулирования электромагнитных помех заставила человечество осознать, что передавать радиосигналы через атмосферу не очень трудно, на самом деле сложнее остановить их. Поверхность Земли служит проводником и отражает радиосигналы. В слоях атмосферы, называемых ионосферой, солнечный свет разрушает и ионизирует молекулы, т.е. они становятся проводящими. Поэтому характеристики ионосферы в дневное и ночное время различаются, а солнечная активность может также влиять на состояние ионосферы. Также, бурный рост систем и видов связи, использующих для передачи информации электромагнитные волны, приводит к проблеме электромагнитной совместимости радиосистем. Решением данной проблемы является выделение каждой системе связи определенной полосы частот, так называемый д и а п а з о н частот. Радиоспектр разделяется на диапазоны, которые различаются характеристиками распространения: - диапазон очень низких частот (ОНЧ) используется для связи с подводными лодками, поскольку только ОНЧ-сигналы распространяются под водой на глубине в несколько метров; - низкочастотный диапазон (НЧ) (300 кГц – 3 МГц) используется для ближней связи, т.к. радиус действия НЧ-сигналов незначителен; - высокочастотный диапазон (ВЧ) (3 –30 МГц), сигналы в этом диапазоне распространяются на очень большие расстояния за счет многократного отражения радиоволн от ионосферы и поверхности Земли; - диапазоны очень высоких частот (ОВЧ) (30 – 300 МГц), ультравысоких частот (УВЧ) (300 МГц - 1 ГГц) и сверхвысоких частот (СВЧ) (свыше 1 ГГц). Сигналы в этих диапазонах распространяются в пределах прямой видимости и отражаются от зданий и других объектов, что улучшает условия приема в зоне действия передатчика. В таблице 1.1 приведены используемые в настоящее время частоты, диапазоны радиоволн и области их применения. |