Функционирования радиосвязи

Оперативность радиосвязи характеризуется вероятностью того, что информация от одного абонента к другому будет передана в течение времени, не более заданного:

Q = P[(T_пер + T_н) £ T_оп],

где T_пер – время «чистого» разговора по радиоканалу;

Т_н – непроизводительные затраты времени;

Т_оп – заданная величина времени, определяющая оперативность связи (критерий оперативности).

В случае, когда надёжность и качество канала связи идеальны, оперативность радиосвязи оценивается по формуле [4]:

Q = Р₀ + Р₁ (8.4),

где Р₀ – вероятность того, что радиоканал свободен и ожидающих нет;

Р₁ – вероятность того, что радиоканал занят, но ожидающих нет.

Вероятность состояний сети радиосвязи Р₀ и Р₁ рассчитываются по формулам [4]: (8.5),

(8.6),

где y_р= l_р·Т_пер – нагрузка в сети радиосвязи;

k – последовательность чисел k = 0, 1, 2, …, N.

Эффективность функционирования радиосети может быть оценена математическим ожиданием случайной величины её состояния (Е), которое является показателем целесообразности использования радиосети для выполнения заданных функций.

В случае, когда надёжность и качество радиоканала идеальны, эффективность функционирования радиосети оценивается по следующей формуле [14]:

Е = Р₀ + Р₁ + (1 – Р₀ – Р₁) , (8.7)

где Т_пер – время переговора в радиосети;

T_н – непроизводительные затраты времени в радиосети.

Оперативность радиосвязи с учетом исходных данных, нахождения нагрузки в радиосети и преобразования формулы 8.4 путем вставления формул 8.5 и 8.6 будет равна:

Эффективность функционирования радиосети с учетом исходных данных будет равна:

Е = Р₀ + Р₁ + (1 – (Р₀ + Р₁)) = 0,731+(1 - 0,731) = 0,946

8.4.5. Определение необходимых высот подъёма антенн стационарных

Радиостанций

При определении высот подъёма антенн стационарных радиостанций ЦДП и ПСЧ, необходимых для обеспечения заданной дальности радиосвязи с самой удалённой ПЧ, следует пользоваться графическими зависимостями напряжённости поля полезного сигнала от расстояния между антеннами для различных значений высот подъёма антенн. Эти графические зависимости приведены в приложении 5 (рис.1) и представляют собой медианные значения напряжённости поля, превышаемые в 50% мест и 50% времени. Графики приведены для вертикальной поляризации антенн и условий распространения радиоволн в полосе частот 140-174 МГц [14].

Расчет проводится исходя из минимально допустимого значения напряжённости поля с учётом влияния рельефа местности, выходной мощности передатчика, затухания антенно-фидерных трактов передатчика и приёмника, коэффициентов усиления передающей и приёмной антенн, величины превышения допустимого уровня мешающих сигналов определяется по формуле [14]:

Е_ср = Е_мин + В_осл + Е_дп + ∆Е_доп – В_м – G₁ – G₂ (8.8)

При расчёте условий обеспечения заданной дальности радиосвязи минимальное значение напряжённости поля полезного сигнала Е_мин берется равным 20 дБ (соотношение сигнал/шум определяется техническими характеристиками радиостанций) [4].

Графики напряжённости поля приведены для среднепересечённой местности (параметр рельефа местности ∆h =50м). Среднепересечённой считается такая местность, на которой среднее колебание отметок высот не превышает 50 м. В случае отличия рельефа местности от среднепересечённого необходимо ввести дополнительный коэффициент ослабления сигнала (В_осл), значения которого для полосы частот 140-174 МГц приведены в таблице 1 [14].

В точке приема возможно действие помех (атмосферных и промышленных). При одновременной работе близко расположенных радиостанций, работающих в различных радиосетях (на различных несущих частотах), возникает проблема обеспечения их электромагнитной совместимости, т.е. проблема обеспечения совместной работы радиостанций без взаимных мешающих влияний. Результаты экспериментальных исследований приёмопередатчиков стационарных и возимых радиостанций показали, что для обеспечения заданного качества и надёжности радиосвязи (заданного отношения сигнал/шум на выходе низкочастотного тракта приёмника) в случае повышения допустимого уровня мешающего сигнала требуется пропорциональное увеличение уровня полезного сигнала на входе приёмника. Таким образом, для обеспечения радиосвязи с заданным качеством и надёжностью (при заданной в контрольной работе величине превышения допустимого уровня мешающего сигнала ∆Е_доп) необходимо минимальную величину напряжённости поля Е_мин увеличить на величину ∆E_доп (т.е. на то же число децибел). Поэтому при расчетах берется запас помехоустойчивости к внешним помехам, величина которого определяется электромагнитной обстановкой в районе, где «прокладывается» радиолиния, и, как правило, задается в пределах от 5 до 20 дБ. В этом случае обеспечивается устойчивая радиосвязь.

Таблица 1. Зависимость коэффициента ослабления сигнала (В_осл) от рельефа

Кроме того, всегда есть дополнительные потери (Е_дп), обусловленные целым комплексом причин, включая ослабление сигнала в соединительных разъемах, потери из-за несовпадения поляризации антенн (Е_пот) и т.п. Величина Е_пот составляет порядка 2-5 дБ. Кроме того, при использовании внешних антенн, подключаемых к радиооборудованию с помощью коаксиальных кабелей, необходимо знать длину кабелей (l) и величину погонного затухания (β) в них, выражаемого в дБ/м (приложение 6). Результирующее затухание в кабелях добавляется к величине Е_дп:

Е_дп = Е_пот + β₁ l₁ + β₂ l₂

В_м – поправочный коэффициент, величина которого принимается равной 0 дБ в случае использования радиостанций, имеющих мощность передатчика Р_пер = 10 Вт. В случае отличия мощности излучения передающей антенны от 10 Вт необходимо пользоваться графиком, приведённым в приложении 5 (рис. 2). Этот график представляет собой значения поправочного коэффициента В_м, дБ, учитывающего изменение излучаемой мощности Р_пер от 1 до 100 Вт в зависимости от типа применяемых радиостанций [14].

Коэффициент усиления антенн достаточно значимая величина при расчете энергетических параметров радиолинии, т.к. имеет двойной эффект: на передаче и на приеме. Коэффициент усиления антенны показывает, насколько уровень наводимого в ней сигнала превышает уровень сигнала на эталонной антенне. В качестве эталонной антенны принимают полуволновый вибратор или изотропную антенну (полностью ненаправленная антенна, имеющая пространственную диаграмму направленности в виде сферы). В связи с тем, что данный параметр является относительной величиной, то производители антенного оборудования, указывая коэффициент усиления антенны, не дают ссылку относительно какого эталона приведены техническая характеристика. Для расчетов коэффициенты усиления антенн принимаем равным 1,5 дБ [14].

Пример: Рассчитываем напряженность поля сигнала исходя из имеющихся данных без учета затухания сигнала в антенно-фидерном тракте:

Е_ср = Е_мин + В_осл + ∆Е_доп – В_м – G₁ – G₂ = 20 + 8 + 3 – 0 – 1,5 – 1,5 = 28 дБ

По заданному удалению ПЧ от ЦДП (заданной дальности радиосвязи 24 км) и расчетной величине напряженности поля сигнала с помощью графиков осуществляется выбор необходимой кривой. Для данных условий высоты стационарных антенн должны размещаться: ЦДП h₁ ≈ 13 м и удалённой ПЧ h₂ ≈ 8 м ((h₁ ∙ h₂) = 104 м²).

Затухание сигнала в кабеле (при β₁ = β₂ = 0,08 дБ/м) составит:

Е_дп = β₁ l₁ + β₂ l₂ = 0,08 × 13 + 0,08 × 8 = 1,7 дБ

Затухание сигнала в кабеле при передаче составляет около 1 дБ, что приводит к уменьшению мощности излучения сигнала в передающей антенне приблизительно на 2 Вт.

Повторно проводится расчет напряжённости поля полезного сигнала на входе приёмника для новых условий:

Е_ср = 20 + 8 + 1,7 + 3 – 0 – 1,5 – 1,5 ≈ 30 дБ

По заданной дальности радиосвязи и новой расчетной величине напряженности поля сигнала с помощью графиков делается вывод, что при данных условиях минимальная высота установки антенн составляет: для ЦДП h₁ ≈ 15 м и удалённой ПЧ h₂ ≈ 10 м ((h₁ ∙ h₂) =150 м²).

С помощью изложенного выше алгоритма расчёта, определяется максимальная дальность радиосвязи между ЦДП и пожарными автомобилями. При расчете высот установки антенн, а также дальности радиосвязи с автомобилями следует учитывать, что высота поднятия антенн не равна длине фидерной линии.

Список использованной литературы

1. О пожарной безопасности: федер. закон от 21.12.1994 г. N 69-ФЗ.

2. О связи: федер. закон от 07.07.2003 г. N 126-ФЗ.

3. Положение о единой государственной системе предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций: постановление Правительства РФ от 30.12.2003 г. N 794.

4. Наставление по организации управления и оперативного (экстренного) реагирования при ликвидации чрезвычайных ситуаций: утв. протоколом заседания Правительственной комиссии по предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций и обеспечению пожарной безопасности от 28.05.2010 г. № 4.

5. Об утверждении Порядка привлечения сил и средств подразделений пожарной охраны, гарнизонов пожарной охраны для тушения пожаров и проведения аварийно-спасательных работ: приказ МЧС России от 05.05.2008 г. № 240.

6. Об утверждении Порядка тушения пожаров подразделениями пожарной охраны: приказ МЧС России от 31.03.2011 г. № 156.

7. Об утверждении Порядка организации службы в подразделениях пожарной охраны: приказ МЧС России от 05.04.2011 г. № 167.

8. Об утверждении и введении в действие Руководства по радиосвязи МЧС России: приказ МЧС России от 23.06.2006 г. №375.

9. Об утверждении Норм табельной положенности пожарно-технического вооружения и аварийно-спасательного оборудования для основных и специальных пожарных автомобилей, изготавливаемых с 2006 года: приказ МЧС России от 25.07.2006 г. N 425.

10. Концепция развития системы связи и информационно-телекоммуникационных технологий МЧС России на период до 2015 года, утвержденной решением коллегии МЧС России от 24 июля 2013 года № 8/IV.

11. О принятии на снабжение в системе МЧС России программно-аппаратного комплекса автоматизированной геоинформационной системы поддержки принятия решений и оперативного управления подразделениями гарнизона пожарной охраны при предупреждении и ликвидации чрезвычайных ситуаций, тушении пожаров на территории субъекта Российской Федерации (ПАК «АРГО»): приказ МЧС России от 03.04.2013 г. № 225.

12. Наставление по организации деятельности центров управления в кризисных ситуациях МЧС России. Москва, 2012 г.

13. Вентцель, Е.С. Теория вероятностей. Москва. «Высшая школа» 2001г.

14. Зыков В.И. и др. Автоматизированные системы управления и связь. Учебник, 2-е изд., перераб. и доп.–М.: Академия ГПС МЧС России, 2006.– 665 с.

15. Гладков С. В., Колбашов М.А. Организация службы связи пожарной охраны: Учебное пособие по дисциплине «Автоматизированные системы управления и связь» для курсантов, слушателей и студентов, обучающихся по специальности: 280104.65 – «Пожарная безопасность». – Иваново: ООНИ ИвИ ГПС МЧС России. 2013. – 131с.

16. Гладков, С.В. Системы связи и оповещения: учебное пособие для студентов, курсантов и слушателей по направлению подготовки 280700.62 Техносферная безопасность (профиль подготовки «Защита в чрезвычайных ситуациях»)/С.В. Гладков. – Иваново: ООНИ ЭКО ИвИ ГПС МЧС России, 2012.– 104 с.

Приложение 1

Приложение 2

Рис. 1 Зависимости средних значений напряженности электромагнитного поля

от расстояния для различных высот подъёма антенн над землей.

Рис. 2 Поправочный коэффициент ВМ, учитывающий отличие мощности излучения передающей антенны от 10 Вт

Приложение 3

Электрические характеристики радиочастотных коаксиальных кабелей

со сплошной полиэтиленовой изоляцией

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: