Многоканальные системы передачи

Содержание

Введение

1. Описательный раздел

1.1 Выбор и характеристика системы передачи

1.2 Характеристика кабеля

1.3 Характеристика трассы кабельной линии

2. Расчетный раздел

2.1 Расчет схемы организации связи

2.2 Расчет затухания участков регенерации

2.3 Расчет вероятности ошибки

2.3.1 Расчет допустимой вероятности ошибки

2.3.2 Расчет ожидаемой вероятности ошибки

2.4 Расчет напряжения дистанционного питания

3. Конструктивный раздел

3.1 Комплектация оборудования

Заключение

Литература

Введение

Целью данного курсового проекта является построение качественных каналов связи на заданном направлении Брест - Барановичи. Для этого мы будем использовать цифровые системы передачи, обладающие рядом преимуществ. К ним относятся: возможность передачи всех видов аналоговых и дискретных сигналов; простое объединение, разделение и транзит передаваемых сигналов; возможность взаимодействия ЦСП с аналоговыми системами, высокая помехоустойчивость; малая зависимость качества передачи от длины линии связи; стабильность параметров каналов ЦСП; высокие технико-экономические показатели. Параметры ЦСП выбираются с учетом характеристик существующих и перспективных линий связи, т.к. на данный момент в Республике Беларусь активно вводятся цифровые системы передачи, как наиболее перспективные, однако наряду с новыми системами работают и старые аналоговые системы, которые постепенно заменяются на цифровые.

Для рационального построения ЦСП необходимо, чтобы системы, рассчитанные на большое число каналов тональной частоты КТЧ, были кратны по числу каналов системе с минимальным числом каналов. Это дает возможность при построении системы передачи с любым числом каналов использовать стандартное каналообразующее оборудование.

В настоящее время наибольшее распространение получила иерархия ЦСП, в которой скорость передачи составляет:

кбит/с (первичная ЦСП), 30 КТЧ

кбит/с (вторичная ЦСП), 120 КТЧ

кбит/с (третичная ЦСП), 480 КТЧ

кбит/с (четверичная ЦСП), 1920 КТЧ

В качестве первичной системы МСЭ рекомендовал систему, рассчитанную на 30 КТЧ при 32 начальных интервалах.

1. Описательный раздел

1.1 Выбор и характеристика системы передачи

Система передачи должна обеспечивать требуемое число каналов и групповых цифровых потоков, а также иметь запас на развитие.

Тип системы передачи зависит от типа используемого кабеля. В соответствии с заданием мы используем кабель МКСБ 4x4, для которого наиболее подходящей является система передачи ИКМ-120У.

Система обеспечивает организацию 120 КТЧ или передачу стандартной 60-канальной группы со спектром 312…552 кГц и одного первичного цифрового потока на 30 каналов. Скорость передачи группового потока 8448 кбит/с, общая длина переприемного участка до 600 км. Для обеспечения указанной дальности связи в составе системы предусмотрены обслуживаемые (ОРП) и необслуживаемые (НРП) регенеративные пункты. Расстояние между ОРП составляет до 200 км, а номинальная длина регенерационного участка 5±0.5 км. Линейный тракт организуется по двухкабельной четырехпроводной схеме связи. Применение двухкабельной схемы обеспечивает необходимую защищенность между прямым и обратным напряжениями передачи. Групповой поток со скоростью 8448 кбит/с формируется из четырех первичных потоков, имеющих скорость 2048 кбит/с. Система ИКМ-120 предназначена для применения на линиях местной и внутризоновой сетей связи.

Для наглядности характеристик системы передачи и удобства выбора данных для дальнейших расчетов, основные параметры системы сведем в таблицу 1.

Таблица 1 - Основные параметры системы передачи

Определим требуемое число каналов систем передачи для организации заданного числа каналов на каждом из участков сети по формуле

сп = Nкан/Cсп, (1)

где Nсп - количество систем;

Ссп - емкость системы передачи в каналах ТЧ;кан - заданное количество каналов на участках ОП1-ОП2, ОП1-ПВ, ПВ-ОП2.

При условии, что на участке ОП1-ОП2 число каналов равно 270, на участке ОП1-ПВ - 60, а на участке ПВ-ОП2 - 60 получим:

сп (ОП1-ОП2) =270/120 =2,25≈3;сп (ОП1-ПВ) =60/120 =0,5≈1;сп (ПВ-ОП2) =60/120 =0,5≈1.

Из расчетов видно, что нам потребуется 3+1+1= 5 систем передачи.

Запас каналов на развитие на каждом из участков ОП1-ОП2; ОП1-ПВ; ПВ-ОП2 определим по формуле

рез = Nсп ∙ Ссп - Nкан (2)рез (ОП1-ОП2) =3*120-270=90;рез (ОП1-ПВ) =1*120-60=60;рез (ОП2-ПВ) =1*120-60=60.

Для организации связи по такой схеме необходимо использовать пять СП ИКМ-120У. Первая, вторая и третья обеспечивают транзит 270 каналов ТЧ между пунктами ОП1 и ОП2. Четвертая ИКМ - 120У обеспечивает 60 каналов ТЧ между ОП1 и ПВ. При помощи пятой ИКМ - 120У происходит организация 60 каналов ТЧ между пунктами ПВ-ОП2.

Рассмотрим построение цикла и формирование вторичного цифрового потока в системе ИКМ-120. Скорость передачи группового сигнала 8448 кбит/с. Он формируется из четырех первичных цифровых потоков, имеющих скорость 2048 кбит/с. Объединение потоков посимвольное. В оборудовании временного группообразования предусмотрено два режима: асинхронный и синхронный. При асинхронном режиме используется двухстороннее согласование скоростей. Частота записи первичного цифрового потока в запоминающее устройство БАС_пер 2048 кГц, частота считывания кратна тактовой частоте группового потока 8448 кГц и равна 2112 кГц. Соотношение частот в этом случае f_з/f_сч=32/33. Следовательно, временной сдвиг будет происходить через 32 такта считывания, или на 32 информационных символа приходится один служебный. Некоторые виды служебной информации, например кодовую комбинацию синхросигнала, надо передавать сосредоточено, т.е. все восемь разрядов подряд. Эти особенности учитываются при построении временного цикла группового сигнала. Временная диаграмма цикла ИКМ-120 показана на схеме в приложении (Лист 1).

Цикл содержит 1056 импульсных позиций, из которых 1024 занимают информационные символы, а 32-служебные. Служебные позиции в цикле обеспечивают передачу синхрокомбинации, команд согласования скоростей, аварийных сигналов, сигналов служебной связи, дискретной информации. Сам цикл разбит на четыре группы по 264 импульсных позиции. В каждой группе позиции 1.8 занимают служебные символы, 9…264-информационные символы. Такое разнесение служебных символов по группам позволяет уменьшить память ЗУ передачи и приема, тат как за время передачи одновременно 32 служебных символов в память ЗУ поступит восемь импульсных позиций первичного потока. В первой группе на позициях 1…8 передается синхрокомбинация 11100110. Во второй группе на позициях 1…4 первые символы КСС, а на позициях 5…8 символы служебной связи. В третьей группе на позициях 1…4 передаются вторые символы КСС, на позициях 5…8 символы дискретной информации. В четвертой группе на позициях 1…4 передаются третьи символы КСС, на позициях 5…8-информационные значения (0 или 1) изъятого временного интервала при отрицательном согласовании скоростей. При положительном согласовании скоростей позиции 9…12 четвертой группы занимают балластные символы соответственно первого, второго, третьего и четвертого объединяемых потоков, которые в ЗУ своих БАС_пр не поступают.

В состав аппаратуры ИКМ-120У входят: аналого-цифровое оборудование формирования стандартных потоков АЦО, оборудование вторичного временного группообразования ВВГ, оконечное оборудование линейного тракта ОЛТ, необслуживаемые регенерационные пункты НРП, комплекс измерительного оборудования. Групповой поток со скоростью 8448 кбит/с формируется из четырех первичных потоков, имеющих скорость 2048 кбит/с.

Если использовать основной вариант работы на 120 каналов ТЧ, то эти первичные потоки могут быть организованы на оборудовании АЦО, применяемом в ИКМ-30. Разработана и специальная стойка для установки а ЛАЦ междугородных телефонных станций - стойка аналого-цифрового каналообразования САЦК-1. Она предназначена для размещения четырех комплексов аппаратуры каналообразующей унифицированной АКУ-30 с источниками вторичного электропитания и комплекта сервисного оборудования. Размеры стойки 2600×120×225 мм. Комплект АКУ-30 предназначен для организации 30 телефонных каналов, а также организации абонентского доступа к двум цифровым каналам с пропускной способностью 64 кбит/с. Ввод цифровой информации синхронный. Эти цифровые каналы образуются на месте канальных интервалов КИ6 и КИ22. Структура построения временного цикла аналогична стандартному первичному цифровому потоку 2048 кбит/с.

многоканальная система передача регенерация

1.2 Характеристика кабеля

Кабелем связи называют систему изолированных друг от друга проводников, расположенных определенным образом и заключенных в общую оболочку. В необходимых случаях поверх оболочки кабеля может быть наложен защитный покров.

В соответствии с заданием на курсовой проект, необходимо использовать кабель МКСБ 4x4, четыре четверки.

Маркировка кабеля позволяет по условному обозначению определить его конструкцию и, следовательно, назначение. Буквенное обозначение определяет группу однотипных кабелей определенного назначения, а цифровое - уточняет конструкцию кабеля. Оно указывает емкость кабеля, скрутку и диаметр жил.

По заданию нам дан кабель МКСБ 4X4. Аббревиатура обозначает следующее: М - междугородный симметричный; КС - кордельно-стирофлексная изоляция; Б - подземный кабель, бронированный стальными лентами.

Данный кабель предназначен для магистральной и зоновой связи. Его можно прокладывать в грунтах всех категорий, через несудоходные реки с незаболоченными устойчивыми берегами и спокойным течением.

Рисунок 1 - Симметричный высокочастотный кабель типа МКСБ-4×4

Расположение жил в четверке кабеля МКС представлено на рисунке 2

Рисунок 2 - Расположение жил в четверке кабеля МКС: а - кордель красного цвета; b - кордель желтого цвета; с - кордель синего цвета; d - кордель зеленого цвета; (a+b) - первая пара; (c+d) - вторая пара.

Сердечник кабеля состоит из четырех четверок, с медными жилами диаметром 1,2 мм. Жилы кабеля изолируются разноцветным полистирольным корделем диаметром 0.8 мм и полистирольной лентой толщиной 0.05 мм с перекрытием 25-30%. Такая изоляция обеспечивает низкое значение диэлектрических потерь в широком диапазоне частот, обладает достаточной жесткостью и обеспечивает продольную однородность электрических свойств изолированных проводников.

Скрутка жил звездная. Для сохранения симметричного расположения жил по углам квадрата в центре четверки помещен опорный полистирольный кордель диаметром 1,1 мм. Цвета жил в четверке с конца А чередуются по часовой стрелке: красная, зелёная, жёлтая, синяя. Для конца В эти же цвета чередуются против часовой стрелки. Две диаметрально расположенные жилы образуют рабочую пару: первая пара состоит из жил с красной и желтой расцветками изоляции, вторая пара - синей и зеленой. Сердечник может состоять из одной, чаще четырех, семи четверок. Каждая из четверок имеет охватывающую нитку определённого цвета. Шаги скруток всех четвёрок подобраны так, чтобы обеспечить минимальное взаимное влияние между цепями. В четырёхчетвёрочном (4×4) кабеле принята следующая расцветка: первая четвёрка (счётная) - красная, шаг скрутки 160 мм, вторая четвёрка (направленная) - зелёная, шаг скрутки 125 мм, третья четвёрка - синяя, шаг скрутки 205 мм, четвёртая четвёрка - жёлтая, шаг скрутки 125 мм.

Кабельный сердечник охвачен поясной изоляцией, состоящей из четырех слоев кабельной бумаги К-12. Броня состоит из двух стальных лент толщиной 0,5 и шириной 50 мм. Она выполняет роль экрана и существенно уменьшает электромагнитные воздействия на кабель. Диаметр кабеля МКСБ 4X4 составляет 29 мм, масса 1840 кг/км.

Электрические параметры кабеля приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Основные параметры кабеля МКСБ 4X4

При однокабельной системе связи (рисунок 3а) возможны взаимные влияния между цепями.

Рисунок 3 - Системы связи: а) - однокабельная; б) - двухкабельная

Сопротивление и индуктивность цепи симметричного кабеля зависят от частоты тока. В большей степени зависит от частоты сопротивление жил. При прохождении по цепи тока высокой частоты внутри каждого проводника образуются вихревые токи, которые замыкаются в толще проводника по траекториям, похожим на эллипсы. Направление вихревых токов в проводнике всегда совпадает с направлением передаваемого на поверхности проводника тока. Таким образом, передаваемый ток вытесняется из центра проводника на его поверхность. Это явление называется поверхностным эффектом. Вследствие потерь на вихревые токи активное сопротивление проводника возрастает.

Кроме того, в близкорасположенном обратном проводнике возникают также вихревые токи, которые замыкаются в толще соседнего проводника. Направление вихревых токов такое же, как у вихревых токов прямого проводника, т.е. в удаленных точках соседнего проводника совпадает с направлением передаваемого тока и в более близких точках противоположно ему. Если по соседнему проводу передается ток противоположного направления (обратный ток), то вихревые токи совпадают по направлению с обратно передаваемым током в более близких точках соседнего проводника и противоположно направлены в удаленных точках. Таким образом, передаваемый в соседнем проводнике обратный ток фактически вытесняется на ближнюю часть цилиндрической поверхности. Это явление называется эффектом близости (сближения).

Вследствие потерь на вихревые токи в соседнем проводнике активное сопротивление цепи также возрастает. Поэтому для повышения помехозащищенности цепей и устранения нежелательного режима встречной передачи кабельные магистрали строят, как правило, по двухкабельной системе связи (рисунок 1б). В этом случае прямые и обратные цепи находятся в отдельных кабелях (цепи направления А-Б в кабеле 1 и цепи направления Б-А в кабеле 2). В результате этого в каждом кабеле располагаются цепи, взаимно согласованные по режиму передачи.

Для выбранного кабеля составим таблицу использования пар кабеля при работе СП.

Таблица 3 - Использование пар кабеля для передачи при работе СП ИКМ-120у

1.3 Характеристика трассы кабельной линии

Выбор трассы линии передачи (ЛП) определяется, прежде всего, географическим расположением пунктов, между которыми должна быть организована связь. При этом должны быть выполнены основные требования, предъявляемые к строительству кабельной линии связи, которые позволяют снизить затраты по прокладке кабеля в грунт, проведении монтажных и наладочных работ, измерении характеристик кабельной линии и оборудования линейного тракта проектируемой ЛП в процессе настройки. Выбранный вариант трассы ЛП должен также обеспечивать минимальные затраты и наибольшие удобства в процессе ее эксплуатации и возможной последующей реконструкции.

Учитывая все вышесказанное, проектируемая трасса кабельной линии связи должна отвечать следующим требованиям:

иметь минимальную длину и проходить вдоль автомобильных дорог, что необходимо для обеспечения транспортировки материалов при строительстве и передвижения обслуживающего персонала при эксплуатации проектируемой ЛП;

иметь минимальное количество естественных и искусственных преград на своем пути (рек, болот, карьеров, населенных пунктов, пересечений с автомобильными и железными дорогами, подземными коммуникациями и т.д.);

трасса должна проходить по землям несельскохозяйственного назначения в обход участков возможных обвалов и оползней, а так же зон зараженных грызунами;

быть, по возможности, удалена от высоковольтных линий передачи (ЛЭП), электрифицированных железных дорог и не иметь с ними пересечений. Это условие необходимо для уменьшения опасных и мешающих влияний в кабеле, создаваемых переменным электрическим током высокого напряжения. В противном случае должны быть предусмотрены специальные меры по снижению опасных и мешающих влияний и защиты кабельной линии связи от блуждающих токов в соответствии с установленными требованиями и нормами (что, в свою очередь, приводит к удорожанию строительства).

Трасса проектируемой ЛП в соответствии с исходными данными на курсовое проектирование должна проходить между оконечными пунктами: ОП1-Брест, ОП2-Барановичи через ПВ-Берёза. Географическое расположение данных населённых пунктов и наличие между ними разветвлённой сети автомобильных дорог позволяет выбрать оптимальный вариант прокладки кабельной линии связи.

В соответствии с заданием необходимо выбрать основной и альтернативный варианты прохождения ЛП, т.к. при реальном проектировании могут возникнуть непредвиденные препятствия.

Основной вариант трасы проходит через населенные пункты: ОП1-Брест, Тельмы, Кобрин, Запруды, ПВ-Берёза, Соколово, Яглевичи, Большая Волоховка, ОП2-Барановичи.

Альтернативный вариант трассы проходит через населённые пункты: ОП-1Брест, Ракитница, Ленинский, Хидры, Киселевца, Залесье, Сигневичи, Угляны, ПВ-Берёза, Стайки, Ивацевичи, ОП2-Барановичи.

В таблице 4 проведем сравнительный анализ основного и альтернативного вариантов прокладки кабельной линии связи. Прокладка кабеля через железные дороги, реки, болота производится с помощью кабелеукладчика. При прохождении через населённые пункты кабель целесообразно закладывать в кабельную канализацию ГТС, что позволит снизить затраты на прокладку и дальнейшую эксплуатацию кабеля.

Таблица 4 - Варианты прохождения трассы

Ситуационный план трассы отображен на схеме в приложении (Лист 2), на котором указываются:

) оконечные и промежуточные пункты;

) автомобильная дорога, вдоль которой прокладывается проектируемая трасса и автодороги, пересекающие проектируемую линию передачи;

) кабель, прокладываемый вдоль данной автомобильной дороги НРП;

) расстояние между ОП1-ПВ; ОП2-ПВ;

) прочие препятствия, которые встречаются на проектируемой линии.

Учитывая данные таблицы 4, основной вариант трассы отвечает основным требованиям:

·        меньшая длина (203 км) по сравнению с альтернативным вариантом;

·        имеет минимальное количество водных преград, пересечений с ж/д, автомобильными дорогами (по сравнению с альтернативным вариантом).

Поэтому при организации ЛП используем основной вариант трассы.

2. Расчетный раздел

2.1 Расчет схемы организации связи

Схему организации связи разработаем на основе заданного числа каналов и схемы их распределения по магистрали.

На междугородных кабельных линиях значительное большинство усилительных станций размещается в необслуживаемых усилительных пунктах. Между двумя ОУП размещают до 48 НУП, эксплуатация оборудования которых осуществляется в основном автоматически. Установленная в НУП усилительная аппаратура получает электропитание дистанционно от источников тока, расположенных в ОУП. Питание передается по тем же цепям, по которым передается основная информация. Контроль за работой усилительной аппаратуры, оборудованием для содержания кабеля под постоянным избыточным давлением и обеспечением нормального режима в НУП осуществляется также автоматически с помощью специальной системы телесигнализации и телеуправления. Системы телемеханики позволяют передавать из НУП в ОУП сигналы об открытии двери, появлении в цистерне воды, неисправности усилителей, понижении давления в кабеле, необходимости замены баллона с воздухом и т.п.

Для размещения НРП определим номинальную длину участка регенерации:

_ном = А_ном/α_{t max}, (3)

где А_ном - номинальное значение затухания участка регенерации (из технических данных на систему передачи), дБ;

α_{t max} - коэффициент затухания кабеля на расчетной частоте при максимальной температуре грунта, дБ/км.

Коэффициент затухания кабеля для температуры грунта, отличной от 20° С (справочное значение), определим по формуле

α_t = α₂₀ ∙ (1-α_α∙ (20-t)), (4)

где α₂₀ - коэффициент затухания кабеля при температуре 20˚С;

α_{α -} температурный коэффициент изменения затухания;- расчетная температура, ˚С.

Температурный коэффициент затухания α_α характеризует изменение затухания при изменении температуры на 1ْÑ и зависит от частоты тока. В диапазоне примерно до 10 кГц он возрастает, а затем уменьшается.

При условии, что α₂₀ = 11,4 дБ/км, α_α = 1,9_*10^-3 1/˚С, А_ном = 55, получим:

α_t = 11,4∙ (1-1,9∙10^-3 ∙ (20-17)) = 10,75 дБ/км;_ном = 55/10,75 = 4,84 км.

Число участков регенерации между обслуживаемыми станциями определим по формуле

уч. рег. = l_оп1-пв /l_{ном (}ОП1-ПВ),уч. рег. = l_оп2-пв /l_{ном (}ОП2-ПВ), (5)

где l _{(оп1-пв, оп2-пв) -} расстояние между соседними обслуживаемыми пунктами, км.

Учитывая, что расстояние ОП1-ПВ= 104 км, ОП2-ПВ= 99 км, получим:

уч. рег.1= l_оп1-пв /l_ном = 104/4,84 = 21,49≈22;уч. рег.2= l_оп2-пв /l_ном = 99/4,84 = 20,45≈21.

Укороченные участки нам необходимо разместить прилегающими к обслуживаемым станциям и дополнить до номинального затухания путем включения искусственных линий (ИЛ). Если укороченный участок больше 0,5 lном, длина участка определяется по формуле

_{ук. уч.} = К∙ l_ном, (6)

где К - дробная часть при определении Nуч. рег.

Т.к. длина укороченных участков <0,5 l_ном, проектируются два укороченных участка, длину которых определим по формуле:

_{ук. уч.} = (l_ном +К∙ l_ном) /2 (7)_{ук. уч.} = (4,84 +0,49 ∙ 4,84) /2 = 3,61 км (ОП1-ПВ),_{ук. уч.} = (4,84 +0,45 ∙ 4,84) /2 = 3,51 км (ОП2-ПВ).

ИЛ имеет параметры, эквивалентные отрезкам кабеля от 0,1 до 1,5 км ступенями через 0,1 км. Определим длину ИЛ по формуле:

_ил= l_{ном -} l_{ук. уч. (}7а)_ил= 4,84 - 3,61 = 1,23 (ОП1-ПВ);_ил = 4,84 - 3,51 = 1,33 км (ОП2-ПВ).

Значения округлим до эквивалентных отрезков кабеля:_ил= 1,2 (ОП1-ПВ);_ил=1,3 км (ОП2-ПВ).

Число НРП между обслуживаемыми станциями определим по формуле

нрп = Nуч. рег. - 1 (8), Nнрп =22 - 1 = 21 (ОП1-ПВ);нрп = 21 - 1= 20 (ОП2-ПВ).

Распределение длин участков регенерации сведем в таблицу 5.

Таблица 5 -