Дослідження методів оцінки пропускної здатності радіорелейних ліній зв’язку із адаптивною модуляцією
Автор: Волков Віталій Миколайович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Інформаційні мережі зв'язку
Інститут: Інститут телекомунікацій, радіоелектроніки та електронної техніки
Форма навчання: заочна
Навчальний рік: 2024-2025 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Радіорелейні лінії (РРЛ) широко застосовуються на транспортних мережах зв’язку та мережах доступу різного призначення завдяки можливості швидкого розгортання з істотно меншими витратами, порівняно з волоконно-оптичними лініями зв’язку (ВОЛЗ). У мережах рухомого зв’язку радіорелейні лінії становлять основу бездротового розподільного транспортного сегмента, оскільки забезпечують інформаційне включення вузлів радіодоступу з ядром мережі безпосередньо або через найближчий майданчик, обладнаний точкою доступу до ВОЛЗ [1-3]. Розвиток технологій рухомого зв’язку 5G, і в перспективі 6G, висуває високі вимоги до пропускної спроможності бездротового транспортного сегмента загалом і радіорелейних ліній. Одним із напрямів підвищення пропускної здатності РРЛ для задоволення вимог мереж 5G є освоєння нових діапазонів радіочастотного спектра. Застосування діапазону міліметрових радіохвиль дає змогу загалом розв’язати завдання підвищення пропускної здатності радіорелейних систем передавання. Однак, суттєва залежність поширення радіохвиль зазначеного діапазону від метеоумов і недостатня вивченість цієї залежності є стримувальним фактором прогнозування якості зв’язку в радіорелейних лініях на етапі їхнього планування і проектування [4,5]. Склалася ситуація, коли методи і моделі розрахунку показників якості радіорелейного зв’язку, описані в нормативних документах галузі та рекомендаціях, відстають від технологічних досягнень і не охоплюють широко застосовувану на практиці ділянку міліметрового діапазону хвиль E-band. Особливістю радіорелейного зв’язку в міліметровому діапазоні частот є його сильна схильність до впливу опадів, що спричиняють глибокі завмирання сигналів, для боротьби з якими на інтервалах РРЛ (радіорелейних інтервалах - РРІ) або підтримують підвищений запас потужності, або використовують адаптивну модуляцію (АМ), або адаптивне управління потужністю передавача в поєднанні з АМ. Під адаптивною модуляцією розуміють автоматичне перемикання рівнів (режимів) модуляції залежно від величини глибини завмирань на радіорелейному інтервалі з метою підтримання максимальної пропускної здатності радіорелейного інтервалу залежно від поточних (контрольованих) умов поширення радіохвиль. Контрольованими параметрами є потужність сигналу на прийомі або відношення сигнал-шум, а керованими параметрами є рівні модуляції. Завдяки використанню вищих рівнів модуляції, що забезпечують вищу швидкість, але з меншою стійкістю, доступний запас на завмирання може бути перетворено на збільшення пропускної здатності. Хоча радіорелейне обладнання в міліметровому діапазоні з використанням адаптивної модуляції AQAM широко застосовують на практиці вже близько 10 років, відсутність в наявних методах і методиках розрахунку показників якості математичного апарату для врахування опадів у цьому діапазоні й урахуванні використання АМ ускладнює оцінювання ефективності функціонування РРЗІ на етапі планування, а також ускладнює обґрунтованість відповідних проєктних і технічних рішень. За час експлуатації радіорелейного обладнання міліметрового діапазону хвиль зібрано достатній обсяг статистичних даних, що дає змогу оцінити й узагальнити вплив метеоумов на завмирання сигналів. На основі наявних статистичних даних актуальним є дослідження зазначеного впливу в діапазоні E-Band. Таким чином, чинні методики оцінки РРІ вже не повною мірою відповідають сучасним технологіям. У зв’язку з цим, дослідження, спрямовані на врахування адаптивної модуляції та її впливу на пропускну спроможність цифрової радіорелейної лінії (ЦРРЛ) під час впливу опадів на завмирання в міліметровому діапазоні, є актуальними. Об’єктом дослідження є радіорелейна лінія (РРЛ) з адаптивною модуляцією (АМ). Предметом дослідження є методи розрахунку пропускної здатності радіорелейних ліній з адаптивною модуляцією. Мета дослідження полягає в підвищенні пропускної здатності радіорелейних ліній за рахунок використання адаптивної модуляції та кількісного обґрунтування режимів роботи радіорелейних станцій (РРС) під час планування й оптимізації РРЛ з АМ. У першому розділі розглянуто тенденції розвитку мереж мобільного зв’язку (ММЗ), що спрямовані на досягнення максимально можливої пропускної спроможності, мінімального часу затримки, поліпшеної спектральної ефективності, високої точності синхронізації тощо. У другому розділі представлено модель радіорелейної лінії з адаптивною модуляцією, що дає змогу оцінювати вплив режимів роботи радіорелейних станцій з адаптивною модуляцією на стійкість функціонування РРЛ в умовах впливу завмирань. Розроблена модель містить залежності пропускної спроможності від функції розподілу ймовірності завмирань для різних типів трафіку в РРЛ: для пріоритетного безперервного типу трафіку без використання АМ, для непріоритетного переривчастого типу трафіку з використанням АМ та для агрегованого типу трафіку, що поєднує у собі передавання безперервного та переривчастого типів трафіку в РРЛ з АМ. У третьому розділі представлено метод розрахунку пропускної здатності радіорелейної лінії з адаптивною модуляцією в умовах завмирань, характерних для міліметрового діапазону хвиль, що є найбільш точним порівняно з наявними. Показано взаємозв’язок пропускної здатності з коефіцієнтами неготовності інтервалів РРЛ з різними градаціями швидкості передавання за відомої функції розподілу завмирань. У четвертому розділі здійснено дослідження ефективності використання розробленого методу розрахунку пропускної здатності радіорелейної лінії з адаптивною модуляцією з урахуванням особливостей поширення радіохвиль у міліметровому діапазоні. У п’ятому розділі здійснена економічна оцінка впровадження автоматизованого тестування програмного забезпечення для контролю якості обслуговування користувачів. На основі здійснених обчислень підтверджено доцільність реалізації розглянутого проєкту.