Сучасні інформаційні технології /4. Інформаційна безпека

Студент Ковальський О.О., доц. каф. КСЗІ Мелешко О.О.

Національний авіаційний університет, Україна

Тропосферний радіозв’язок

Тропосферний радіозв’язок-це такий вид радіозв’язку,що грунтується на властивості радіохвиль відбиватись від електричних неоднорідностей тропосфери.

Численні повідомлення про успішні випробування систем радіозв'язку на УКХ з᾽явилися на початку 50-х років, що працювали на відстані в декілька сотень кілометрів. Для зв'язку використовувалися спочатку метрові й декаметрові хвилі, а потім і хвилі порядку 10 см, вдавалося забезпечити передачу багатоканальних сигналів, а іноді й телебачення.

Використовувалися антени з посиленням до 40—50 дБ, приймачі СВЧ, а також потужні передавачі. Головним у цьому відкритті було те, що зв'язок існував не епізодично, а постійно.

Незалежно від пори року і доби з᾽явилась можливість створення регулярно діючих ліній УКХ радіозв'язку на далекі відстані. Крім того, на радіорелейних лініях могла бути значно збільшена довжина інтервалів, що дозволяло будувати радіорелейні лінії в районах з важкодоступною місцевістю.

Явище дифракції має особливу роль при поширенні радіохвиль в середовищах, які містять локальні неоднорідності – множини хаотично розміщених перепон – хмар різної форми, які відрізняються електричними властивостями.

Після проведення численних експериментальних і теоретичних досліджень відкритого явища воно було названо «далеким тропосферним поширенням ультракоротких радіохвиль» (ДТП УКХ).

Сутність явища ДТП УКХ є розсіяння і відбивання радіохвиль, зумовлених неоднорідностями метеорологічних параметрів повітря: температури, тиску, вологості. Такі неоднорідності вихрового і шаруватого характеру існують у тропосфері у всій її товщі — від поверхні Землі до верхньої границі на висоті 10-15 км. Хмара – простий приклад різновидності неоднорідності тропосфери.

Тропосферний радіозв’язок здійснюється за допомогою електромагнітних хвиль, і вимагає повітряного середовища, а от в радіорелейних лініях зв’язку прямої видимості повітряне середовище знижує стабільність роботи.

Через УКХ ДТП має декілька особливостей, наприклад, розсіювання та відбиття енергії від неоднорідності тропосфери знижує ефективність передачі даних.

Важливим також є те, що для передачі інформації по тропосферним лініям енергетично затрати є великими, тобто потрібні передавачі, приймачі, антени, що використовуються для підсилення сигналу. Але антени не реалізують повинного підсилення, яке можуть реалізувати в умовах вільного простору, через кліматичні особливості району та метеорологічні умови. Іншою важливою проблемою є нестабільність сигналу ДТП у часі. Через кліматичні умови взимку рівень сигналу гірший, ніж влітку. Для боротьби із нестабільністю сигналу використовують рознесений прийом, але вартість, вага апаратури зростає.

Деякі компоненти сигналу приходять на приймач із запізненням, адже у структурі радіосигналу ДТП трапляється викривлення фазочастотної і амплітудної характеристик, різко звужується смуга пропускання і як наслідок спотворюється сигнал.

В системах з частотною модуляцією і частотним ущільненням зростають шуми нелінійних переходів між каналами. Рознесений прийом зменшує небажаний ефект, та поліпшує частотні характеристики середовища поширення радіосигналу.

Щодо побудови станцій тропосферного зв’язку, то головним є забезпечення рознесеного прийому певної кратності. Є такі методи забезпечення рознесеного прийому: здвоєний прийом з рознесенням у просторі, здвоєний прийом з рознесенням по частоті, зчетверений прийом із дворазовим рознесенням у просторі й дворазовому рознесенні по частоті.

Крім основних пристроїв у реальних станціях передбачаються ще запасні пристрої: гарячий або холодний резерв певної кратності, системи аварійної сигналізації, система і апаратури службового зв'язку, й аварійної комутації, система енергоживлення, а на магістральних станціях, до складу обладнання входить спеціальна контрольно-вимірювальна апаратура.

Станції тропосферного зв’язку будуються за наступними принципами: Число участків на тропосферній лінії може досягати десятків, участками називають окремі прольоти тропосферних ліній. Число участків більше на тропосферній станції, ніж на радіорелейній при одній довжині.

В тропосферному зв'язку стволом називають одну гілку або здвоєну пару гілок у системі багатократного прийому, найчастіше вона одна, ширина смуги пропускання якої не перевищує декількох мегагерц і складає десятки або сотні кілогерців.

Всі станції тропосферних ліній зв'язку являються обслуговуємими.

На відміну від радіорелейних ліній у тропосферних лініях завжди здійснюється демодуляція сигналу до групового спектру в телефонних стволах і до відеосигналу в телевізійних стволах. Сигнали цих видів і використаються для ретрансляції.

Розподіл частот проводиться з урахуванням відведеного діапазону частот, технічних можливостей апаратури й сумісності з іншими засобами зв'язку.

Тропосферні лінії зв’язку бувають рухомі і стаціонарні. Стаціонарні мають фіксоване місцезнаходження, вони знаходяться на відведених площадках, такі лінії обладнані одним стволом для багатоканальної телефонії, і для телебачення у рідких випадках.

Рухомі станції розраховані на швидке згортання, робота може вестися на змінних частотах. Рухомі військові тропосферні лінії поділяються на важкі та легкі. Кількість транспортних одиниць для легких ліній розраховуються максимум на три транспортні одиниці, важкі лінії – на п’ять. Розрізняють лінії метрового, дециметрового й сантиметрового діапазонів частот. Найчастіше використовують діапазон дециметрових хвиль, якщо це стаціонарна лінія, а на рухомих - діапазон сантиметрових хвиль. Як на стаціонарних, так і на рухомих тропосферних лініях найбільш широко застосовують частотну модуляцію й частотне ущільнення стволів.

На стаціонарних лініях використовують частотну модуляцію, середня довжина участків порядку 300 км, але зустрічаються участки довжиною більше 600—700 км. Станції забезпечують не менш чим чотириразовий рознесений прийом. Для електроживлення станцій використовують дизель-електричні агрегати потужністю в сотні кіловат.

Надійність зв'язку забезпечується резервуванням передавачів, приймачів. У тропосферному зв'язку, на відміну від радіорелейного зв'язку прямої видимості, не застосовується принцип включення двох комплектів.

Важкі рухомі лінії можуть забезпечувати дальність зв'язку в кілька тисяч кілометрів при довжині участків до 500 км. Час розгортання станцій екіпажем із шести-восьми чоловік займає від декількох годин до доби. Дві розбірні антени параболічного типу мають діаметри до 8—10 м і більше.

Легкі рухомі тропосферні лінії зв'язку складаються з малого числа участків і дуже часто — з одного участку.Довжина участку лежить у межах 150—300 км.

Для роботи використовуються, як правило, дециметрові хвилі із частотами не нижче 700—800 Мгц. Сантиметрові хвилі застосовуються рідше. Надійність забезпечується резервуванням пристроїв і блоків. Станції, як правило, працюють у режимі здвоєного прийому з рознесенням у просторі, але можливі й інші методи рознесення.

Передавачі мають потужність не більше 1—2 кВт. Приймачі мають коефіцієнт шуму 5—10 дБ, нерідко забезпечуються малошумовими підсилювачами на тунельних діодах.

Живлення станцій здійснюється від бензо-електричних агрегатів або мережі змінного струму. Надійність забезпечується резервуванням.

Тропосферний зв'язок тримає своє місце серед інших видів зв’язку, не дивлячись на те, що залишилось ще багато недосліджених питань.