Pole Vault (komunikační systém) - Pole Vault (communications system)
Pole Vault byl prvním operačním troposférickým rozptylovým komunikačním systémem. Telefonicky propojila radarová stanoviště a vojenská letiště v Grónsku a východní Kanadě a posílala informace o sledování letadel a varovné informace po celé Severní Americe . Linka se táhla od letecké základny Thule v severním Grónsku na ostrov Baffin a poté podél východního pobřeží Labradoru a Newfoundlandu k St. John's pro připojení do stávajících komerčních telekomunikačních sítí.
Systém byl poprvé navržen v roce 1952 k odesílání informací podél izolovaných stanic Pinetree Line na pobřeží Labradoru. To vedlo k původnímu návrhu použít mikrovlnný reléový systém, v té době relativně novou technologii. Síť by vyžadovala 50 relé, mnoho z nich v divočině. Společnost Bell Canada získala zakázku na vybudování systému poté, co byla USAF přesvědčena, že práci zvládnou.
Před zahájením stavby se Bell dozvěděl o experimentech s dalekonosnými systémy troposcatter, které v USA provádějí Bell Labs a Lincoln Labs . Ty byly omezeny výkonem, nikoli přímou viditelností , což značně prodloužilo dosah mezi stanicemi. Vypůjčili si jeden systém pro testování v Labradoru a koncem roku 1954 úspěšně prokázali spojení několika stovek kilometrů. To jim umožnilo redukovat síť na pouhých 10 stanic, vše na stávajících radarových stanovištích.
První zpráva byla odeslána na síť 14. února 1955, ale kvůli rozšíření na Thule a upgradům, které na příkaz USAF mohly nést více linek, nebyla nakonec předána až 31. prosince 1956. Operačně byl systém používán až do roku 1975 když byl nahrazen novějšími systémy včetně ionosférických přeskakovacích systémů, podvodních kabelů a nakonec satelitní komunikace .
Dějiny
Pinetree problémy
Linka Pinetree začala jako raná studie v roce 1946 pro radarovou síť pro severní kontinentální Spojené státy (CONUS). Brzy byl rozšířen na sever do Kanady, protože Královské kanadské vojenské letectvo (RCAF) projevilo zájem o připojení k síti. Přesun linky na sever představoval problém odesílání sledovacích dat mezi stanicemi a zejména zpět do různých velitelství. Pro stanice na západě, které se obecně nacházely blízko stávajících populačních center, byly vhodným řešením pronajaté linky . Tak tomu nebylo ve východních oblastech linie, kde byly severní oblasti málo rozvinuté.
Chcete -li vyřešit místní problém poblíž hranic Ontaria a Quebecu , od roku 1950 zahájila RCAF stavbu mikrovlnného reléového systému známého jako ADCOM. Toto byla verze systémů vyvinutých Brity během druhé světové války pro taktickou komunikaci a spojení z Francie zpět do Anglie. The Canadian Signals Research and Development Establishment (CSRDE) vyvinula dvoufrekvenční verzi tohoto systému a tlačila na to, aby byl použit v řadě projektů souvisejících s Pinetree. Problémy s řízením projektu a plíživá featuritida vedly k počátečnímu odhadu ceny systému, asi 5 milionů dolarů, několikrát vzrostl a nakonec dosáhl 22 milionů dolarů (ekvivalent 212 300 000 dolarů v roce 2020) v době, kdy byl plně funkční.
Východní bariérou Pinetree Line byla řada stanic běžících ze St. Johns a Stephensville na Newfoundlandu a poté na sever podél pobřeží Labradoru, než skončila na Baffinově ostrově na letecké základně Crystal II ve Frobisher Bay , o celkové vzdálenosti 1450 mil (2250 km). Většina této části linky je mezi téměř neobydlenými oblastmi a byla k dispozici jen malá nebo žádná stávající telefonie. Tato místa byla místo toho vybavena konvenčními vysokofrekvenčními rádiovými spoji, ale ty se brzy ukázaly jako nedostatečné.
V květnu 1952 ministerstvo obranné výroby (DDP) navrhlo vybudování mikrovlnné sítě i pro tyto stanice. Navrhované řešení DDP bylo podobné tomu, které používá ADCOM. Vzhledem k problémům s ADCOM se americký kontingent Pinetree Project Office (PPO) ukázal skepticky, i když s projektem váhavě souhlasili.
Počáteční koncept
V květnu 1952 byl Alex Lester zapůjčen z Bell Canada do Electronics Division of DDP, aby koordinoval vývoj komunikace armády s Bellem. Brzy se dozvěděl o problémech komunikace Pinetree Line a obrátil se na Thomase Wardrope Eadieho , tehdejšího viceprezidenta pro provoz ve společnosti Bell, s myšlenkou, že Bell nabídne převzetí řízení stavby linky.
To vedlo k dalším projektovým studiím, které zvažovaly vytvoření nové korunní korporace, která by zvládla vývoj, řekly USA, aby to udělaly, nebo uzavřely smlouvu s Bellem. Vláda byla proti vytváření nových korunních korporací a byla velmi znepokojena tím, že by jejich předání do USA mělo za následek ztrátu příležitostí pro kanadské pracovníky, a tak Bell byl v. Také přehodnotili různé technologie, včetně podvodních linek, ale znepokojení nad bouří zmítané vody a 40 stop (12 m) příliv a odliv ve Frobisher Bay naznačovaly, že to nebude spolehlivé a mikrovlnné relé se zdálo být jediným řešením.
Koncept se tedy ustálil na počátečním systému dvaceti relé pokrývajících 700 mil (1100 km) od CFB Gander po CFB Goose Bay , a poté druhá etapa s dalšími třiceti věžemi, které by ji rozšířily na sever do Frobisher Bay a na jih do St. John's a na západ do Stephanville. Síť by byla založena na komerčním systému 2,4 GHz TD2 , který nasazuje společnost AT&T v USA a brzy také v Kanadě. Tento systém by využíval multiplexování s frekvenčním dělením k přenosu 36 hlasových kanálů napříč řadou vybraných frekvencí. Dne 4. listopadu 1952, Bell dal DDP svůj původní návrh.
Další den se dozvěděli, že PPO již dobře prošel procesem přijetí systému podobného ADCOM, který navrhuje CSRDE. To používalo dvě oddělené frekvence, jednu na 2,0 GHz a druhou na 400 MHz, aby bylo možné přepínat mezi těmito dvěma, aby se zabránilo rušení. Záležitost byla poté odeslána zpět do USA k posouzení. Po měsících ticha zaslal DDP dne 2. dubna 1953 dopis společnosti Bell, Canadian Pacific Railway a Canadian National Railway , v té době jediným třem firmám s národními telekomunikačními zkušenostmi, v níž uvedl, že budou přijímat nabídky na systém založený na CSRDE pojem.
V dopise z 30. dubna Bell souhlasil s nabídkou na projekt, ale pouze v případě, že budou uznána rizika používání systému CSRDE. To bylo přijato a 23. července byla podepsána smlouva s DDP. První fáze vývoje pro místa mezi Goose Bay a Gander měla datum předání 30. září 1955. Rádiové systémy byly poskytnuty třetími stranami; Společnost Canadian General Electric vyráběla systém 2,0 GHz, zatímco společnost Canadian Westinghouse dodávala systém 400 MHz a Kanaďan Marconi dodával různá další zařízení. Zkušební spojení fungovalo mezi Bellinou podnikovou kanceláří v centru Montrealu a Ormstownem , jihozápadně od města vzdáleného asi 50 kilometrů. Bylo nutné další testování, ale bylo dosaženo pokroku.
Troposcatter převezme kontrolu
Před druhou světovou válkou převládající převládající teorie fyziky rádiových vln předpovídala vztah mezi frekvencí a difrakcí, což naznačovalo, že rádiové signály budou sledovat zakřivení Země, ale že síla účinku rychle opadla a zvláště na vyšších frekvencích. Během války však došlo k mnoha incidentům, kdy vysokofrekvenční radarové signály detekovaly cíle v dosahu daleko za teoretickými výpočty. V bezprostřední poválečné éře bylo omezení televizní stavby zrušeno a prodány miliony setů. To vedlo k dalším příkladům velmi dlouhého dosahu příjmu, což byl značný problém, když by široce oddělené stanice s ohledem na stejné alokace frekvencí vzájemně interferovaly v rozsahu, ve kterém uvedené rovnice nebudou problémem. V důsledku toho byly nové stanice v roce 1948 pozastaveny v takzvaném „televizním zmrazení“.
Ve stejné době, AT & T začínala experimenty s mikrovlnnou troubou reléových systémech, které by se rozšířit do jejich TD2 sítě. Také viděli příklady interference mezi vzdálenými věžemi. V roce 1950 Kenneth Bullington z Bell Labs publikoval zprávu na toto téma, které prokázalo, že přenos na obzoru byl možný na vysokých frekvencích pomocí dosud neznámého jevu rozptylu mimo troposféru. Rozptyl z ionosféry byl dobře známým jevem používaným od nejranějších dob rádia, ale fungoval pouze na nižších frekvencích a podobný účinek s troposférou zůstal nezjištěn, dokud se nezačaly používat vysokovýkonné signály UHF .
Možnost použití tohoto konceptu pro dálkovou komunikaci byla zřejmá a společnost Bell Labs brzy zahájila sérii experimentů s výzkumníky z Lincoln Laboratory , radarového výzkumného centra přidruženého k MIT. Začali experimentální testy počátkem roku 1952. Ve svém návrhu ze srpna 1952 Bell souhlasil s navázáním kontaktu se svými protějšky v USA a o experimentech se dozvěděl. To bylo nesmírně přitažlivé; reléové spoje byly typicky v řádu 30 mil (48 km), místní horizont , ale tento nový systém mohl fungovat na vzdálenosti nejméně pětkrát tak velký.
Bell navrhl, aby se naléhavá potřeba spojit Goose Bay a Gander s původním reléovým systémem co nejdříve, ale aby ostatní články v řetězci byly odloženy, dokud nebude možné prozkoumat výsledky experimentálního systému. Na podzim roku 1952 společnost Bell Labs souhlasila se zasláním svého systému do Bell Canada na testování chladného počasí v Labradoru pro sérii experimentů, které by trvaly asi rok. Mezitím probíhaly podobné testy v jižních USA, aby se zjistilo, které frekvence fungují nejlépe, a to určilo, že původní rozsah 2 GHz nebyl tak účinný jako nižší frekvence mezi 500 až 1 000 MHz. Bellovy testy v Labradoru byly mimořádně příznivé a Bell Canada i Bell Labs se shodly, že systém je připraven k vývoji.
Bell navrhl novou síť se stanicemi umístěnými na stanicích Pinetree, vzdálených od sebe asi 240 kilometrů. Pokud by se to v praxi ukázalo jako příliš náročné, mohly by být ve středech postaveny další stanice. Původní síť 50 stanic pro celou síť byla zredukována na 10, všechny v lokalitách se stávající logistickou podporou. Počáteční koncept byl pro jižní části mít 36 hlasových kanálů jako daleký sever jako Hopedale , 24 okruhů na Resolution Island a poté 12 na závěrečném krátkém skoku do Frobisher Bay . Odhadované náklady na původní reléový systém byly 41 milionů dolarů, ale široce se očekávalo, že to překročí. Očekávalo se, že nový systém bude mnohem levnější.
Konstrukce
USA byly po celou dobu k systému CSRDE skeptické, a když Bell na podzim 1953 představil své výsledky, USAF navrhlo nahradit celý systém včetně spojení z Goose Bay do Gander. Generál Blake z USAF začal s PPO spolupracovat a novou koncepci schválil v lednu 1954. V té době byla letecká základna Thule spojena s kontinentálním USA pomocí podvodního kabelu. To se ukázalo jako velmi nespolehlivé, protože to bylo opakovaně řezáno rybářskými traulery . USAF požadovalo prodloužení linky do Thule prostřednictvím relé na mysu Dyer . Dne 7. ledna 1954 byl podepsán konečný plán s cílovým datem dokončení původní sítě v únoru 1955. Původní smlouva byla upravena a do původního mikrovlnného reléového systému byla přidána rozptylová síť.
První kusy vybavení, které měly být smluvně dodány, byly parabolické antény 36 60 stop (18 m), podepsané 10. února pro počáteční dodávku od července. Ty musely být schopné odolat větru o rychlosti 120 uzlů (220 km/h; 140 mph) nebo 100 uzlů (190 km/h; 120 mph), když byly pokryty ledem. Brzy následovaly smlouvy na elektroniku a smlouvy na fyzickou výstavbu. 10 kilowattové UHF vysílače, ve srovnání s 5 wattovými klystrony používanými v relé point-to-point, byly získány od Radio Engineering Laboratories v New Yorku. Pro pozdější spojení mezi Cape Dyer a Thule byly použity ještě větší vysílače, 50 kW.
Práce pokračovaly také na mikrovlnném systému, ale nakonec byly postaveny pouze první dvě stanice počínaje Goose Bay, než byl projekt zrušen ve prospěch systému rozptylu. Toto bylo formalizováno v září 1956, kdy konečný dodatek smlouvy změnil znění tak, že Bell byl nyní zodpovědný pouze za návrh relé, nikoli za jeho konstrukci.
Formální stavební smlouva s leteckou základnou Olmstead , zadavatelem, byla podepsána 23. března 1954. Stavba začala v polovině dubna a první stanice v Goose Bay byla dokončena za 6 týdnů. Na základě tohoto úspěchu USAF také dala Bellovi smlouvu na stavbu místních telefonních spínačů na řadě dalších stanic, včetně letecké základny Thule a Pepperrell v St. Johns. Následovala nabídka z 28. dubna na stanice Harmon Field (Stephensville) a Sondrestrom a Narssarssuaq v Grónsku.
První testovací připojení bylo provedeno na počátečních šesti stanicích dne 14. února 1955. Linka byla prohlášena za plně funkční end-to-end dne 31. prosince 1956. Celkové náklady dosáhly 24 590 000 USD (ekvivalent 235 582 517 USD v roce 2020), což je výrazně méně než originální reléový systém. Jednalo se o první operační systém troposcatter na světě.
Vylepšení
V době, kdy byl systém v provozu, bylo plánování dvou nových radarových linek velmi pokročilé. Přes střední část Kanady běžela Mid-Canada Line (MCL), jejíž východní konec byl umístěn společně s místem Pinetree v Hopedale a daleko na sever byla DEW Line, která končila na mysu Dyer.
MCL měl tu výhodu, že byl postaven na věžích a musel být navzájem viditelný, což znamená, že stávající technologie mikrovlnného relé mohla být použita k propojení stanic dohromady. Vzhledem k tomu, že většina stanic byla bez posádky, bylo množství dat velmi omezené, v podstatě předávalo radarový signál jednomu z osmi sektorových řídicích středisek, kde byly monitorovány. To zanechalo problém přenášení informací ze sektorových kontrol do velitelských a řídících center dále na jih, což bylo řešeno odesláním informací do James Bay, kde je nový systém troposcatterů poslal na jih, kde pokračoval v používání systému ADCOM. Východní konec propojený přes Tyčovou klenbu.
Linka DEW vyžadovala mnohem větší komunikační kapacitu, což vedlo k instalaci nového systému troposcatter, White Alice Communications System . To se táhlo přes Aljašku a severní pobřeží Kanady s dalšími odkazy na jih pomocí troposcatteru a ionosférického relé pro ještě delší spojení. To se také připojilo k systému Pole Vault na mysu Dyer a další spojení z Thule na Hall Beach a poté ionosféra přeskočilo na MCL na RCAF Station Bird v Manitobě .
Instalace systému včasného varování před balistickými střelami (BMEWS) vyžadovala propojení nejen v USA a Kanadě, ale také přes Atlantik na Island a do Velké Británie, kde se také napojila na stávající radary. Pro tento úkol byl nainstalován nový systém, North Atlantic Radio System (NARS). Společnost Bell dostala kontrakt na pomoc při budování stanic v této síti v Sondrestromu a Narssarssuaqu na Grónsku s napojením na mys Dyer. Tento systém byl uveden do provozu v roce 1961. NARS také sloužil jako transatlantická část sítě Allied Command Europe Highband (ACE High), která rozšiřovala spojení po celé Evropě. Vzhledem k tomu, že počet odkazů narůstal, musel být Pole Vault upgradován, aby zvládl až 70 okruhů.
Vypnout
Pokroky v komunikaci byly od padesátých let neustálé a objevila se řada nových technologií, které začaly konkurovat trezoru tyčí. Mezi nimi byly výrazně vylepšené podmořské kabely, které vedly k instalaci vysokokapacitního systému z Thule do Cape Dyer a poté do Newfoundlandu. Přidání satelitní komunikace pro spoje s vysokou hodnotou dále snížilo hodnotu systému. Nakonec byl odstaven v roce 1975. Ostatní části systému zůstaly v provozu, zejména koncový bod na mysu Dyer, který byl ještě nějakou dobu používán pro provoz NARS a ACE High.
Popis
Podle mapy připravené radiovou štafetou z roku 1876 zahrnovalo konečné uspořádání systému devět primárních stanic. Ze severního konce linky to byly Frobisher Bay, Resolution Island, CFS Saglek , Hopedale Air Station , CFB Goose Bay , Saint Anthony Air Station , CFB Gander , Pepperrell Air Force Base v St. Johns a Ernest Harmon Air Force Base na západní strana Newfoundlandu v Stephensville.
Typická stanice se skládala ze dvou parabolických antén z drátěného pletiva o průměru 60 stop (18 m), jedné pro příjem a druhé pro vysílání. Stanice uprostřed linky budou mít dvě taková nastavení, jedno směřovalo na sever a druhé na jih. Stanice v Ganderu měla třetinu pro spojení s Harmonem. Stanice Harmon, Pepperrell a Frobisher (zpočátku) měly pouze jednu soupravu, protože byly na koncích tratí. Nejdelší článek v tomto hlavním řetězci byl z Resolution do Saglek, na 228 mil (367 km).
Kromě toho byla k těmto hlavním místům připojena řada radarových stanic vyplňujících mezery pomocí spojení s kratším dosahem pomocí menších antén 30 stop (9,1 m). Ty byly na letecké stanici Cape Makkovik spojující Hopedale, leteckou stanici Cut Throat Island Air Station a Spotted Island Air Station napojenou na Cartwright, Fox Harbour Air Station a La Scie Air Station napojené na St. Anthony a Elliston Ridge Air Station a Red Cliff Air Station připojen k Pepperrell.
Není jasné, zda odkazy z Frobishera do Thule byly považovány za součást oficiálního systému Pole Vault. Neobjevují se na mapě letky 1876 systému v roce 1959, ačkoli se objevují na mapě „troposférického rozptylového systému“ ve stejném dokumentu. Seznam oddělení letky ze stejného dokumentu má oddělení 1 v St. Johns a 10 ve Frobisheru a 11 až 17 jako výplně mezer, bez výpisů pro Cape Dyer nebo Thule.
Poznámky
Reference
Citace
Bibliografie
- Stecker, Robert (březen 1960). „Scatter Radio Communications“ . Svět elektroniky .
- Rádiový reléový troposférický rozptylový systém (technická zpráva). 1876 Radio Relay Squadron. Srpna 1959.
- Lester, Alex (2019). Zvláštní smlouva: Příběh obranné komunikace v Kanadě (PDF) . Svatý František Xaverský.
