Скалин Цифровые системы передач. Учебник для техникумов Ю. В. Скалин, А. Г. Бернштейн, А. Д. Финкевич. М. Радио и связь, 1988. 272 с ил
 Скачать 4.61 Mb.
|
|
Глава 10 ПРОЕКТИРОВАНИЕ КАНАЛОВ ТЧ ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ 10.1 ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ТРАКТОВ ЦСП Проектирование линий связи любого назначения включает большой комплекс изыскательских, расчетных и чертежных работ, охватывающих строительство и монтаж всех видов сооружений: линейных, станционных и гражданских. 240 Проектирование выполняется в соответствии с существующим законодательством на основе нормативной документации. «Ведомственные нормы технологического проектирования» определяют порядок й объем строительно-монтажных работ, основные технические требования к сооружениям, аппаратуре, кабелю и позволяют рассчитать для конкретного проектного задания необходимое количество материалов, оборудования и объем строительно-монтажных работ. «Нормативы удельных капитальных затрат» укрупненно оценивают капитальные затраты на строительство при применении различных систем передачи, типов кабеля и схем организации связи, а также позволяют оценить технико-экономические показатели различных вариантов проектных решений. Для облегчения процесса проектирования Главсвязьпроектом Министерства связи СССР разрабатываются соответствующие методические рекомендации и типовые проекты. Порядок выполнения проектных работ, состав и объем проектной документации определяются требованиями действующих инструкций Госстроя СССР и Министерства связи СССР. Проектирование цифровой линии связи условно можно разбить на два этапа: проектирование линейного тракта ЦСП; проектирование линейно- аппаратных цехов ОП и ОРП. В настоящей главе рассмотрены в основном вопросы проектирования цифровых линейных трактов ЦЛТ: выбор трассы кабельной линии передачи; выбор системы передачи и типа кабеля; размещение регенерационных пунктов, сетевых узлов; составление схемы организации цифровой связи, служебной связи. Выбор трассы осуществляется в процессе изысканий в соответствии с «Ведомственными нормами технологического проектирования» ВНТП 116— 80 Министерства связи СССР. Длина трассы должна быть минимальной. В загородной части трассы линий должны проходить вдоль автомобильных дорог с круглогодичной эксплуатацией либо вдоль железных дорог. В случае отсутствия дорог в условиях Сибири, Дальнего Востока и Севера допускается по согласованию с эксплуатирующей организацией прокладка трассы в отдалении от дорог. Трасса должна проходить по землям несельскохозяйственного назначения в обход участков возможных обвалов и оползней, а также зон, зараженных грызунами. При проектировании следует учитывать расположение подземных коммуникаций, высоковольтных линий и электрифицированных железных дорог. Проектирование сближений и пересечений трассы с соответствующими объектами определяется нормативной документацией. В населенных пунктах трасса в основном должна проходить по существующей или проектируемой кабельной канализации, в тоннелях метро и в особых случаях в грунте. Расстояние между пунктами по трассе определяется в процессе изысканий, а в условиях учебного проекта — по картам или атласам автомобильных дорог в соответствии с их масштабами. В проекте приводится ситуационный план трассы (рис. 10.1). Для электрических расчетов расстояние между пунктами определяется также и по кабелю: с учетом неровностей и изгибов длина кабелей обычно превышает длину соответствующего участка трассы. Нормативные запасы составляют в среднем 2 % длины соответствующих участков. Выбор типа системы передачи осуществляется на основании сравнения технико-экономических показателей вариантов организации связи двух-трех различных систем передачи. Рис. 10.1. Ситуационный план трассы линии передачи Технико-экономическим показателем могут служить капитальные затраты, определяемые в соответствии с нормативами удельных капитальных затрат: K=k(L/L H )r), (ЮТ) где К — капитальные затраты, тыс. руб.; к — удельные капитальные вложения на строительство линии связи нормативной длины, тыс. руб.; L — проектная длина линии, км; L H — нормативная длина линии, км; т) — коэффициент, учитывающий изменение нормативных капитальных вложений при длинах линий, отличных от L». Во многих случаях технико-экономическое сравнение систем можно произвести на основе приведенных годовых затрат, определяемых по формуле 3„. r = CNL+E H K, (10.2) где С —удельные годовые эксплуатационные расходы, тыс. руб.; N — проектируемое число каналов; £ н = 0,12 — нормативный коэффициент экономической эффективности. В процессе проектирования для выбранной системы передачи определяется основной тип кабеля. Для различных участков линии связи в соответствии с условиями внешней среды выбираются варианты основного кабеля с различными покровами. Для прокладки в грунтах всех категорий используют кабели, бронированные двумя стальными лентами или со стальной гофрированной броней. В агрессивных грунтах и в местах с повышенной вероятностью электрокоррозии блуждающими токами используются кабели с пластмассовыми оболочками поверх металлических. В кабельной канализации прокладывают небронированные кабели с металлическими или пластмассовыми оболочками. Бронированные и небронированные кабели с металлическими оболочками прокладываются на участках сильных электромагнитных влияний ВЛ и других электротехнических и радиотехнических, установок большой мощности. 10.2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДСП НА МЕСТНЫХ СЕТЯХ Размещение станций цифровой линии передачи на базе системы ИКМ- 30. Особенности проектирования линейного тракта ИКМ-30 связаны с тем, что линейный тракт системы строится на основе симметричных кабелей ГТС типов ТГ и ТПП с невысокими параметрами передачи. В процессе проектирования требуемая помехозащищенность достигается не только в результате размещения НРП соответствующим образом, но и благодаря правильному выбору пар кабеля для организации передачи цифровой информации. Наибольшие трудности в обеспечении нормы помехозащищенности возникают при организации однокабельного варианта работы. В то же время такой вариант является наиболее экономичным. При однокабельной варианте работы по однородной линии для определения затухания регенерационного участка предварительно по табл. 10.1 и 10.2 намечаются пары кабеля соответствующих повивов, закрепляемые за каждой из проектируемых систем в обоих направлениях передачи. Затем по табл. 10.3 в зависимости от взаимного расположения пар передачи и приема и типа кабеля для каждой конкретной системы определяется среднее значение Та б л и ца 10.1 Ёмкость кабеля Номинал ьное число систем Процент пар пригодны х к использо ванию Цисло экраниру кющих повивов Номер повива для выделения пар в направлении А-Б Б-А 100х2 9 18,2 2 5 Центральный; 1; 2 150х2 20 26,6 3 6 Центральный; 1; 2 200х2 23 23,0 3 7 Центральный; 1-3 300х2 38 25,3 4 9 Центральный; 1-5 400х2 57 28,5 4 10, 11 Центральный; 1-5 500х2 72 28,8 5 11, 12 Центральный; 1-5 600х2 103 34,4 5 12, 13 Центральный; 1-6 700х2 109 31,2 6 14, 15 Центральный; 1-6 800х2 121 30,2 6 14, 15 Центральный; 1-7 900х2 144 32,2 6 15, 16 Центральный; 1-8 1000х2 170 34,0 6 16, 17 Центральный; 1-9 1200х2 206 34,3 7 17…19 Центральный; 1-9 переходного затухания на ближнем конце А 0 рс и стандартное отклонение переходного затухания на ближнем конце для соответствующих пар оо ср на полутактовой частоте ИКМ-30 0,5/ т = = 1024 кГц. Из всех определенных по табл. 10.3 значений А 0 СР для проектируемой линии передачи выбирается минимальное, и относительно него решается неравенство, позволяющее определить расчетное значение затухания регенерационного участка: а Р .у ^Лоср—0о ср— lOlgtf—24,7, (10.3) где N — число одновременно работающих систем ИКМ-30; Лос Р — среднестатистическая величина переходного затухания на ближнем конце для выбранного взаимного расположения влияющих пар; Таблица 10.2 Ёмкость кабеля Система скрутки сердечника Номинальное число систем Процент пар, пригодных для использ. Местоположение пар различных направлений передачи в сердечнике 100х2 (3+7)х(10х2) 12 24,0 Через один элементарный пучок 150х2 3х(50х2) 15 20,0 В смежных главных пучках 200х2 4х(50х2) 20 20,0 Через один главный пучок 300х2 3х(100х2) 25 17,0 Внутринние элементарные пучки смежных главных пучков 400х2 4х(100х2) 83 41,5 Через один главный пучок 500х2 5х(100х2) 83 32,5 Через один главный пучок 600х2 (1+5)х(100х2) 83 27,7 Через один главный пучок Таблица 10.3 Взаимозаменяемые пары в кабеле Тип скрутки Кабель ТПП Кабель ТГ Внутри главного пучка - внутри элементарного пучка Пучковая 64,6 8,1 60,7 6,5 - в смежных элементарных пучках Пучковая 68,7 7,2 71,7 7,2 - через один элементарный пучок Пучковая 84,3 6,5 86,3 6,5 - через два элементарных пучка Пучковая 88,2 4,8 - - - вэлементарных пучках смежных повивов Пучковая 74,7 7,7 84,2 9,0 - среднее значение по главному повиву Пучковая 76,6 14,4 75,2 12,9 В смежных главных пучках - внутренний элементарный пучок на внутренний элементарный пучок Пучковая 95,6 5,5 99,7 7,6 - внутренний элементарный пучок на внутренний элементарный пучок Пучковая 92,4 5,1 98,7 6,1 - внутренний элементарный пучок на внешний Пучковая 79,1 6,6 93,3 6,2 элементарный пучок Среднее значение по смежным главным пучкам 89,2 6,1 95,3 7,1 - смежные в повиве Повивная 63,9 5,4 - через одну пару в повиве Повивная - - 64,8 8,3 - через две пары в повиве Повивная - - 71,4 6,5 - в смежных повивах Повивная - - 71,6 9,8 - через один повив Повивная - - 73,4 8,9 - через два повива Повивная - - 75,2 9,0 - через три повива Повивная - - 78,6 8,3 - через четыре повива Повивная - - 81,2 6,9 - через пять повивов Повивная - - 83,1 6,0 оо ср — стандарт отклонения Л 0 СР ; 24,7 — запас соотношения сигнал- шум. Расчетное затухание на полутактовой частоте 0,5f T = I024 кГц должно находиться в пределах 10s^a p y ^30 дБ. Если проектируемое число систем передачи по кабелю ТГ больше максимального числа, приведенного в табл. 10.1, расчетное значение затухания регенерационного участка следует определить по номограмме (рис. 10.2). Для этого по оси ординат N откладывается проектируемое число систем и отмечается точка а, из которой проводится прямая, параллельная оси абсцисс п, до пересечения с падающей кривой, обозначенной соответствующим проектному заданию числом пар кабеля ТГ (точка б). При этом восходящая кривая, проведенная через эту точку, дает значение затухания регенерационного участка. Если из точки б опустить перпендику ляр, то на оси п будет указано число повивов, которое должно разделять пары встречных направлений передачи. Рис. 10.2. Номограммы для определения затухания регенерационного участка ИКМ-30 при использовании кабелей типа Т При числе систем на кабеле ТПП, превышающем указанные в табд. 10.2 значения, по намеченному местоположению пар встречных направлений передачи по табл. 10.3 определяется минимальное значение Л 0С р и по неравенству (10.3) определяется затухание регенерационного участка. В практике проектирования могут возникнуть ситуации, когда невозможно наметить пары для встречных направлений передачи. В таких ситуациях пары берутся произвольно, а затухание участка должно быть сокращено в 1,5 раза по сравнению с номинальным а р.у„ =30 дБ при числе систем до 100 и в 2 раза при числе систем свыше 100. При проектировании линейного тракта ИКМ-30 на неоднородной существующей линии затухание регенерационного участка принимается равным номинальному значению, если для всех проектируемых систем можно с помощью измерений подобрать пары направлений передачи и приема с 50 %-ным запасом А 0 с р по сравнению с величиной, определяемой (10.3). В случае невозможности отбора пар по указанным условиям на неоднородной линии затухание участка регенерации следует сократить в 1,5 раза по сравнению с номинальным значением а р Ун при числе проектируемых систем до 100 и в 2 раза при числе систем свыше 100. Если курсовой или дипломный проект выполняется по реальным исходным данным, в затухание регенерационного участка, предшествующего ОРП или ОП, следует включить затухание станционного кабеля от перчаточной до стойки СОЛТ ИКМ-30. Расчетная длина регенерационного участка определяется по формуле *р.у р =а Р .у /а, (10.4) где а — километрическое затухание кабеля соответствующего типа на полутактовой частоте 0,5f T = 1024 кГц при £=+20°С, дБ/км. Километрическое затухание может быть определено как а=а с р+Аа, (10.5) где а С р — среднее значение километрического затухания для проектируемого кабеля, дБ/км; Да — стандарт отклонения километрического затухания, дБ/км. Число регенерационных участков на секции дистанционного питания я 0 у =£(1 с // р Ур )+2, (10.6) где Е — функция целой части; L c — проектная длина секции дистанционного питания, км. Отличие (10.6) от формулы, составленной для определения числа регенерационных участков магистральных систем, связано с тем, что станционные регенераторы ИКМ-30 при однокабельной варианте организации связи находятся под воздействием помех большего уровня по сравнению с линейными регенераторами, что приводит к необходимости сокращать длины участков, прилегающих к ОРП или ОП, в 2 раза по сравнению с длиной предшествующего участка. Длина секции дистанционного питания не должна превышать паспортных значений для проектируемой системы и может быть уточнена на основе расчета дистанционного питания. Достоинства двухкабельной системы при проектировании линейных трактов ИКМ-30 заключаются в отсутствии необходимости осуществления отбора пар в кабеле при установке до 100 систем. Двухкабельная система может быть рекомендована при организации линейных трактов по кабелям, проложенным по разным трассам и имеющим разную длину. Преимущество двухкабельной системы сказывается, когда в существующем кабеле не хватает пар и требуется прокладка еще одного кабеля, причем нередко меньшей емкости. Прилвухкабельном варианте связи и установки до 100 систем в однородных линиях пары для организации линейного тракта ИКМ-30 выбираются произвольно, если они удовлетворяют норме для низкочастотных линий и омической асимметрии жил пары не более 1 % сопротивления шлейфа. При установке свыше 100 систем отбор пар должен производиться по измерениям переходного затухания на дальнем конце Ai изм. Значение Ai изм для отбираемых пар должно удовлетворять условию Л, И зм^55+101д{Л'—1), (10.7) где N — число проектируемых систем. При выборе пар, удовлетворяющих условию (10.7), затухание регенерационного участка может быть принято равным номинальному значению а р Ун =30 дБ. Длины регенерационных участков могут быть определены по формулам (10.4) и (10.5). Места установки НРП могут быть изменены по сравнению с расчетными при привязке проекта к конкретным условиям трассы, при этом длина регенерационного участка с учетом ответвлений к НРП, а также длин кабелей от шахты до СОЛТ не должна отклоняться от расчетной более чем на 100 м. Необслуживаемые регенерационные пункты следует размещать на расстоянии 5... 10 м от трассы основных кабелей. Обслуживаемых регенерационных пунктов в системе ИКМ-30 не предусмотрено. Размещение станций цифровой линии передачи на базе систем передачи ИКМ-15, «Зона-15», ИКМ-ЗОС. Системы передачи ИКМ-15, «Зона- 15» и ИКМ-ЗОС предназначены для организации соединительных линий СТС на основе кабеля КСПП-0,9 и КСПП-1,2. Линейные тракты организованы по однокабельному методу. Регенераторы промежуточных станций цифровых систем передачи соединительных линий СТС не имеют искусственных линий, но благодаря системе АРУ, входящей в состав усилителя корректора регенератора, длина участков может меняться в достаточно широких пределах. В целях обеспечения экономической эффективности проектируемого линейного тракта длины регенерационных участков следует брать максимально близкими к номинальной с учетом привязки к условиям проекта. Расчет длин регенерационных участков можно вести, используя технические данные системы, по формуле 'р.у н = ap.y H / T (ttnax), (10.8) где а р Ун — номинальное затухание регенерационного участка на полутактовой частоте; ,5/ г 0 тах ) — километрическое затухание кабеля на полутактовой частоте при максимальной температуре грунта. В случае сближения кабельной линии СТС с источниками сильных электромагнитных влияний соответствующие регенерационные участки следует укоротить примерно в 1,5...2 раза, так как низкое качество экранов кабелей СТС не обеспечивает достаточной помехозащищенности регенераторов. Необходимые для расчетов параметры сельских кабелей приведены в табл. 10.4. Разработка схемы организации связи. Схема организации связи разрабатывается на основе произведенного размещения ОП, ОРП, НРП. В процессе разработки решаются вопросы организации требуемого числа каналов между оконечными пунктами, служебной связи, телеконтроля. Следует учесть, что в системе ИКМ-30 отсутствуют ОРП и линии с двумя секциями дистанционного питания организуются за счет транзита линейного сигнала. Транзит организуется двумя комплектами линейного тракта КЛТ. Таблица 10.4 Параметр Единица измерен ия Значение параметра для кабеля КСПП-1х4х0,9 КСПП-1х4х1,2 Волновое сопротивление Ом 125/121* 114/111 Километровое затухание дБ/км 6,28/9,17 5,64/7,87 Температурный коэфициент затухания 1/ 0 С 2,1х10 -3 /2,0х10 -3 2,4х10 -3 /2,3х10 -3 Переходное затухание на дальнем конце дБ 67/62 67/62 Переходное затухание на ближнем конце дБ 58/55 58/55 * В числителе дроби приводится значение параметра, полученное на частоте 512 кГц. в знаменателе—на частоте 1024 кГц. На линиях передачи с использованием систем ИК.М-30С и «Зо-на-15» при организации связи можно использовать не только транзиты по ТЧ и линейному сигналу, но и специальную аппаратуру выделения и цифрового транзита каналов. При удвоении длины линейного тракта по отношению к паспортной в ЦСП СТС можно использовать транзит по линейному сигналу с установкой в пункте переприема двух комплектов оборудования линейного тракта. 10.3 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЦСП НА ЗОНОВЫХ И МАГИСТРАЛЬНЫХ СЕТЯХ Размещение станций цифровых линий передачи магистральной и зоновой связи. Для серийно выпускаемой аппаратуры ЦСП зоновой и магистральной сетей предусмотрены оконечные пункты, обслуживаемые регенерационные пункты и необслуживаемые регенерационные пункты. Расстояние между ОП и ОРП или ОРП и ОРП называется секцией дистанционного питания и задается в паспортных данных системы передачи. При размещении ОРП следует руководствоваться следующими соображениями: расстояние ОРП—ОРП не должно превышать максимальной длины секции дистанционного питания; ОРП желательно располагать в населенных пунктах. Номинальная длина или номинальное затухание регенерационного участка для температуры ^ =+20°С задается в технических данных аппаратуры. Если есть необходимость определения номинальной длины ре- генерационного участка для температуры грунта, отличной от -f-20°C, номинальная длина регенерационного участка может быть определена по формуле (10.8). Километрическое затухание определяется по формуле «о. sf T (*««*) = «о. з/ т (20°) (1 — а„ (20 ' — t maX )) f (10.9) где а„ 5^(20°)—километрическое затухание кабеля для / =+20°С и полутактовой частоты, дБ/км; а а —температурный коэффициент затухания, 1/°С. Необходимые для расчета величины приведены в технических данных систем. Число регенерационных участков внутри секции дистанционного питания определяется по формуле n p y =£(Z,c//p.y„) + l, (Ю.10) где — длина секции дистанционного питания, км; / Р Ун — номинальная длина регенерационного участка, км; Е — функция целой части. 250 Конструкцией ЦСП предусмотрено возможное отклонение длины участков от номинала в обе стороны. Для проектирования задается обычно несколько меньший разброс длин участков относительно номинального значения, чем это позволяет оборудование ЦСП, что связано с возможным разбросом затухания кабеля и неточностью реализации длин участков в процессе строительства. В процессе проектирования трасса первоначально разбивается на участки номинальной длины, а затем по условиям местности производится привязка НРП с учетом допусков. Допустимые отклонения длин участков от номинала приведены в технических данных соответствующей системы передачи. Укороченные относительно номинала участки в пределах секции дистанционного питания при проектировании линейных трактов всех ЦСП следует располагать перед ОРП, ОП или пунктом переприема по ТЧ, так как блоки линейных регенераторов современных ЦСП не содержат искусственных линий. При этом укороченные участки следует «удлинить» за счет включения искусственных линий, доведя их эквивалентную длину до значения, находящегося в пределах от минимально до максимально допустимого. При необходимости можно размещать НРП с получением длин участков меньше или больше номинальной, причем длина регенерационного участка должна находиться в пределах возможных отклонений согласно технической характеристике применяемой системы передачи. Взаимное расположение укороченных и удлиненных относительно номинала регенерационных участков в пределах секции дистанционного питания может быть произвольным. Для ЦСП, предназначенных для магистральной связи, удлинение регенерационных участков недопустимо. Это связано с тем, что вероятность ошибки значительно повышается с ростом затухания регенерационного участка, при этом для всего линейного тракта ЦСП она определяется в основном вероятностью ошибки на худшем участке, которым обычно является самый длинный. Вероятность ошибки в проектируемой цифровой линии уже не окажется пропорциональной абсолютной длине линии, а будет зависеть от статистического распределения длин участков, что в большинстве случаев приводит к резкому уменьшению помехозащищенности и затрудняет ее оценку. Необходимое число НРП на секции дистанционного питания Я НР п =Лр.у—1. (10.11) Составление схемы организации связи. Схемы организации связи составляются на основании произведенного ранее размещения регенерационных пунктов, технических возможностей аппаратуры и технического задания с целью получить наиболее экономичный вариант организации нужного числа каналов между соответствующими населенными пунктами. Рис. 10.3. Пример схемы организации связи Для схем организации связи следует применить обозначения, приведенные в ГОСТ 2.753—79. Пример схемы организации связи приведен на рис. 10.3, где показаны: размещение НРП с указанием номера участка, диаметра жил кабеля (на схеме 1,2 мм), длины участка регенерации; тип аппаратуры, применяемой на оконечных и промежуточных станциях, а также организация двух каналов служебной связи УСС и ПСС (из которых УСС — двухпроводная без промежуточных усилителей) и системы ТК. Работа служебной связи и ТК ИКМ-120 рассматривается в гл. 8. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Определить число регенерационных участков для соединительной линии ГТ'С на кабеле ТПП-100X2X0,5 при длине трассы 10 км, однокабельном методе передачи, числе систем 18 и *=20°С. 2. Какой будет длина регенерационного участка системы ИКМ-30 при t= = 20 "С на кабеле ТПП-200Х2Х0.5 при однокабельном методе передачи и числе систем 27? 3. Как зависит длина регенерационного участка от числа линейных трактов, организованных в кабеле? |