Тропосферний зв'язок. Тропосферний радіорелейна лінія зв'язку «Північ»

Тропосферний зв'язок відома як тропосферний спосіб передачі інформації за допомогою радіохвиль на значні відстані – до 500 кілометрів і більше в залежності від ландшафту і кліматичних факторів. Цей метод розповсюдження сигналу використовує феномен тропосферного розсіювання, де радіохвилі на частотах УВЧ і СВЧ випадковим чином розповсюджуються у міру проходження через верхні шари тропосфери.

Як це працює

Поширення радіохвиль у тропосфері відбувається у вузькому промені, що проходить прямо над горизонтом у напрямку приймальної станції. Коли сигнали проходять через тропосферу, частина енергії розсіюється назад до Землі, дозволяючи оператору прийняти сигнал.


Як правило, хвилі в діапазоні частот НВЧ рухаються по прямих лініях і тому обмежені зоною, в межах якої приймач може "бачити" передавальну антену. Зазвичай відстань зв'язку обмежено візуальним горизонтом – це приблизно 48-64 км. Тропосферний радіозв'язок дозволяє використовувати загоризонтную мікрохвильову зв'язок.

Розробка

Система була розроблена в 1950-х роках і активно використовувалася для далекого зв'язку в основному військовими структурами, поки супутники зв'язку не змінили її в 70-х роках. Втім, тропосферний зв'язок використовується і сьогодні в якості альтернативи супутникам у важкодоступних регіонах. Піонерами в цьому напрямку були фахівці з США, Британії та СРСР. Вчені з'ясували, що, оскільки тропосфера є турбулентної і має високу частку вологи, радіосигнали тропосферного розсіювання заломлюються, і, отже, приймаюча антена збирає лише невелику частину радіоресурсу. Практичним шляхом встановлено, що частоти передачі в районі 2 ГГц найкраще підходять для систем тропосферного розсіювання, так як на цій частоті довжина хвилі сигналу добре взаємодіє з вологими, турбулентними ділянками верхній частині атмосфери, покращуючи співвідношення "сигнал/шум".

Розвиток

Сьогодні передачу сигналів на далекі відстані довірили супутникам. Радіорелейна зв'язок застосовується на дистанціях до 40-50 км. Тропосферные комунікації зайняли проміжну позицію. Типові відстані між станціями складають 50-250 км, хоча можуть бути досягнуті великі відстані в залежності від клімату, місцевості і від необхідної швидкості передачі даних. Наприклад, у ланцюзі станцій між Окинавой (Японія) і Гаваями (США), що простягнулася через Тихий океан, середня відстань складає 1000 миль, а на окремих ділянках перевищує 1300 миль. Радянська лінія зв'язку "Північ" мала рекордну загальну протяжність 13200 км. На окремих ділянках розрив між приймачем і передавачем становив 450 км.

Технології

При використанні супутників далекого зв'язку існуючі системи тропосферних ліній використовуються на більш коротких відстанях, ніж попередні системи 50-70-х років. Це дозволило значно зменшити розміри антен і підсилювачів, знизити енергоспоживання. При цьому пропускна здатність значно зросла. Типові розміри антен варіюються від 12 до 12 метрів, а типова потужність підсилювачів – від 10 Вт до 2 кВт. Завдяки впровадженню сучасних технологій швидкість передачі даних може перевищувати 20 Мбіт/с, чого цілком достатньо для забезпечення передачі мови, інформації, функціонування автоматичних систем у військовій та комунікаційній сфері.
Цей вид радіозв'язку є досить безпечним способом поширення інформації. Перехоплення сигналів надзвичайно скрутний, що робить технологію дуже привабливою для військових.

Характеристики

Раніше тропосферные лінії зв'язку, що використовуються військовими, були «вузькоспрямованими». Були задіяні тільки інформаційні канали з вузькою смугою пропускання: як правило, до 32 аналогових каналів з пропускною здатністю 4 кГц. Сучасні військові системи – «широкосмугові», оскільки вони працюють з цифровими каналами 4-16 Мбит/с. Цивільні системи тропосферних комунікацій, такі як мережу ретрансляторів на нафтових свердловинах в Північному морі компанії British Telecom (BT), вимагали застосування більш якісних інформаційних каналів. До впровадження супутникових технологій використовувалися високочастотні радіосигнали від 3 до 30 МГц. Системи BT були здатні передавати і отримувати 156 аналогових каналів даних і телефонії на нафтовидобувні платформи Північного моря, використовуючи мультиплексування з частотним поділом (FDMX) для об'єднання каналів.

Параметри

Із-за характеру турбулентності в тропосфері для забезпечення надійності 9998 % зв'язківцями використовувалися шляхи розповсюдження з чотириразовим рознесенням сигналів. Системи з чотирма просторовими і поляризаційними разнесениями вимагали двох окремих антен (розставлених в декількох метрах один від одного) і двох по-різному поляризованих випромінювальних пристроїв: одне – з вертикальною поляризацією, друге – з горизонтальною. Це гарантувало, що хоча б один канал сигналу буде відкритий в будь-який момент часу. Сигнали від чотирьох різних напрямків були рекомбинированы в приймачі, де фазовий коректор видаляв різниці фаз кожного сигналу. Вони були викликані різною довжиною шляху кожного сигналу від передавача до приймача. Після корекції чотири фази сигналу можуть бути об'єднані адитивно.

Використання за кордоном

Явище тропосферного розсіювання використовувалося для створення як цивільних, так і військових каналів зв'язку в ряді районів світу, де неможливо (недоцільно) було застосовувати радіорелейний зв'язок. Серед найбільш великих об'єктів: ACE-High (користувач – європейське відділення НАТО). Функціонувала з 1956 по 1980 рік. British Telecom (Великобританія). Комунікаційний центр в Мормонд Хілл, Шетландські острови. Лінії зв'язку "Торфхаус – Берлін" і "Кленце – Берлін" (Німеччина). Діяли в епоху холодної війни. Portugal Telecom (Португалія). CNT (Канадська телекомунікаційна компанія). Лінія "Куба – Флорида". Діє між містами Гуанабо і Флорида Сіті. Корпорація AT&T (США). Центри в Чатеме, Букингеме, Шарлоттсвилле, Лисберге, Хейгерстауне. Texas Towers (США). Система радіолокаторів протиповітряної оборони, що складається з 5 веж. Mid Canada Line. Лінія з п'яти радіолокаційних станцій, що простягнулася через середню частину Канади від Атлантичного до Тихого океану. Pinetree Line. Серія з чотирнадцяти станцій, що забезпечують зв'язок для східних морських радіолокаційних станцій США і Канади. "Біла Аліса" (США). Військова та цивільна комунікаційна мережа, що складалася з 80 станцій, яка охоплювала більшу частину Аляски. В кінці 80-х припинила роботу. Лінія "Бахрейн – ОАЕ". Система, що зв'язує Аль-Манамі (Бахрейн) і Дубаї (Об'єднані Арабські Емірати). Японські мережі Troposcatter. Дві мережі, що зв'язують японські острови з півночі на південь.

СРСР/Росія

Враховуючи розміри Радянського Союзу, тропосферний зв'язок активно застосовувалася головним чином для підтримання каналів зв'язку на Півночі, в Сибіру, на Далекому Сході, а також між союзними країнами. Це: Лінія "Індія – СРСР". Діяла між пунктами Срінагар (Кашмір) і Дангара (Таджикистан). БАРС. Трапосеть Варшавського договору, що тягнулася від Ростока (НДР), через Чехословаччину, Угорщину, Польщу, БРСР, УРСР, Румунію і Болгарію. Система зв'язку "Північ". Одна з найбільших у світі ліній загоризонтної зв'язку, що простягається від Кольського півострова до Чукотки. Складається з 46 ТРСС, в основному розташованих уздовж північного Льодовитого океану, Уральських гір, річок Єнісей і Олена, Баренцева та Охотського морів.

Тактичні ТЗ

Крім постійних систем тропосферного зв'язку, поруч країн випускалися мобільні станції тактичного призначення: Радянські/Російські ТЗ серій MNIRTI ("Бриг", "Ешелон", "Атлет", "Альбатрос", "Баклан"), NIRTI (Багет), АЕС "Радіозв'язок". Китай: серія CETC. НАТО: системи зв'язку Troposcatter AN/TRC, AN/GRC.

День сьогоднішній

Сьогодні армія США використовує тактичні тропосферные системи розсіяння, розроблені компанією Raytheon для довготривалих комунікацій. Вони поставляються в двох конфігураціях: heavy tropo і більш сучасні - light tropo. Ці системи забезпечують чотири мультиплексованих групових каналу і шифрування зовнішньої лінії по 16 - або 32-му локальним аналоговим телефонним номерам. У Росії також ведуться роботи по вдосконаленню даного типу зв'язку. Наприклад, НПП "Радіозв'язок" розробила вже п'яте покоління МС: "Сосник–4ПМ" і Р423-АМК. Наприклад, мобільний контейнерна станція Р423-АМК працює на частотах 44-5 ГГц з заявленої дальністю зв'язку до 230 км. В сучасних станціях закладена можливість комбінувати тропосферную і супутниковий зв'язок. Розрахунки показують, що при темпах діючих здешевлення електроніки, зменшення лінійних розмірів станцій, впровадження новітніх розробок МС більш вигідна в експлуатації, ніж нарощування супутникового угруповання. У випадку ядерного конфлікту це єдиний вид зв'язку, який буде працювати.