7.3. Радиолинии - Радиолинии используется для организации радио и телевещания, подвижной радиосвязи, безшнуровой телефонии, сотовой связи, радио модемной связи, спутниковой связи, спутниковых систем позиционирования GPS (Global Positioning System). Достоинства радиосвязи следующие.
- 1. Быстрая развёртываемость (нет необходимости прокладывать физический кабель).
- 2. Возможность непрерывной связи с подвижными объектами.
- 3. Отсутствие мешающих кабелей.
- 4. При смене стандарта не нужно менять линию связи.
- 5. Обеспечивается более дешевая связь.
- Соединение кабеля и соединителя осуществляется с помощью обжима специальными инструментами, например, для обжима витой пары используется профессиональное обжимное устройство для RJ-45 (кримпер, англ. (Crimping Tool).), устройство для зачистки и обрезки витой пары (если этих компонент не содержит кримпер).
- Существует 2 схемы обжимки кабеля: прямой кабель и перекрёстный (кросс-овер) кабель. В свою очередь, для прямого кабеля существует два распространенных стандарта по разводке цветов по парам: T568A компании Siemon и T568B компании AT&T.
- К сожалению, радиосвязь имеет и существенные недостатки.
- 1. Сложность обеспечения безопасности.
- 2. Необходимость получения разрешения на работу системы связи в соответствующих органах (получения соответствующего диапазона частот). Отметим, что в новых радиоинтерфейсах UWB (Ultra Wedeband), WHDI (Wireless High Definition Interface), Wireless HD пытаются перейти на работу в нелицензируемом диапазоне частот свыше 3 ГГц.
- 3. Пока недостаточная для ряда применений скорость передачи данных. Например, для передачи видео высокой четкости без сжатия глубиной 24 бит на пиксель требуется скорость передачи данных 1139,1 Мбит/с, чего имеющиеся радиоинтерфейсы пока не обеспечивают.
- Упрощенная структура радиолинии приведена на рис. 7.5.
- Рис. 7.5 Упрощенная структура радиолинии: ГС – генератор сигнала высокой частоты; М – модулятор; УМК – усилитель модулированных колебаний; СЦ – селективные цепи; Д – детектор; А – антенна
- Электрический сигнал от источника данных поступает на радиопередающее устройство (РПУ), которое состоит из модулятора М, усилителя модулированных колебаний УМК и генератора сигнала высокой частоты. С помощью антенны А энергия электромагнитных колебаний излучается в окружающее пространство, тракт распространения радиоволн. На приёмной стороне радиоволны наводят ЭДС в приёмной антенне А. Радиоприемное устройство с помощью селективных цепей СЦ отфильтровывает нужные сигналы от помех. В детекторе происходит выделение из модулированных колебаний исходного электрического сигнала.
- Рассмотренная радиолиния обеспечивает одностороннюю передачу. Для организации двусторонней радиопередачи в каждом пункте необходимо иметь и передатчик и приёмник. Если при этом передача 99 и приём на каждом приёмопередатчике осуществляется поочерёдно, то такая связь называется симплексной. Двусторонняя радиосвязь, при которой связь между радиопередатчиками реализуется одновременно, называется дуплексной. При дуплексной связи передача в одном и приём в другом направлении ведётся на разных несущих частотах. Это делается для того, чтобы приемник принимал только сигналы от передатчика с противоположного пункта и не принимал сигналы собственного передатчика.
- Радиоволны по своей физической природе являются обычной электромагнитной волной, которая имеет длину более 0,1 мм и распространяется со скоростью света v = 300 тыс. км/с. Напомним формулу, связывающую частоту f с длиной волны –f v/. Принятая в настоящее время классификация радиоволн приведена в табл. 7.1.
- Распространение радиоволн из пункта передачи в пункт приема может происходить как в непосредственной близости к земной поверхности (поверхностные радиоволны), так и путем многократных отражений от земной поверхности и от ионосферы – слоя заряженных частиц, окружающих Землю на высоте от 80 до 450 км (пространственные радиоволны).
- Траектории распространения пространственных и поверхностных радиоволн приведены на рис. 7.6. Рис.
- 7.6. Траектории распространения радиоволн: 1 – пространственная волна; 2 – поверхностная волна
- В виде пространственных радиоволн распространяются только те радиоволны, которые могут отражаться от ионосферы. Способность радиоволн отражаться от ионосферы определяется соотношением между частотой радиоволны и некоторой критической частотой fкр, которая зависит от состояния ионосферы. Критическая частота меняется в зависимости от времени суток, времени года, фазы 11 – летнего периода солнечной активности. В среднем критическая частота ровна примерно 30 МГц (λкр = 10 м). Отражаться от ионосферы могут только сверхдлинные, длинные и короткие волны, которые соответствуют частоте менее 30 МГц. Ультракороткие волны в виде пространственных волн, как правило, распространяться не могут.
- Основную роль в процессе распространения ультракоротких волн играют поверхностные волны. Дальность их распространения определяется дальностью прямой видимости (рис. 7.7).
- Рис. 7.7. Дальность прямой видимости
- Дальность прямой связи (дальность видимости) можно определить по формуле
- где R – дальность связи в км;
- h1, h2 – высоты передающей и принимающей антенн над уровнем моря в м.
- Однако в ряде случаев при большой мощности передатчика, благоприятном рельефе местности, использовании антенн с большой направленностью можно осуществить связь и на расстояниях, превышающих дальность прямой видимости на 20–30 %.
- УКВ диапазон широко используется для организации линии связи в силу следующих факторов:
- 1. Малый уровень внешних помех. Здесь сказывается ослабление амплитуды составляющих спектра атмосферных и промышленных помех по мере увеличения частоты.
- 2. Возможность размещения большого количества широкополосных каналов без взаимных помех.
- 3. Дальность распространения УКВ не зависит от метеорологических условий.
- 4. Небольшие размеры передающих и приёмных антенн.
- Недостатком является ограниченность дальности связи, зависящая от высоты приёмной и передающей антенн.
- Первым шагом для увеличения дальности УВЧ-связи явилось создание радиорелейных линий, а затем появилась связь через искусственные спутники земли (ИСЗ).
|
Скачать 0.75 Mb.