Проектирование многоканальной системы передачи ИКМ-120 на участке Чита-Борзя

РЛ – линейный регенератор;

УСС – усилитель служебной связи;

ТК – оборудование телеконтроля;

3 Разработка схемы организации связи

Число каналов, связывающих  заданные оконечные пункты, зависит  от численности населения в этих пунктах и от степени заинтересованности отдельных групп населения во взаимосвязи.

На 2010 год в городе А насчитывается 309 тыс. жителей, в городе Б – 30,5 тыс. жителей.

Численность населения  с учётом среднего прироста населения  с перспективой на 10 лет вперёд составит:

в городе А

в городе Б

 

Средний коэффициент  оснащённости населения телефонными аппаратами равен 0,3 (30 телефонов на 100 человек), включая телефоны, находящиеся в организациях, государственных и промышленных предприятиях.

Количество абонентов  в зоне действия АТС в городе А:

 абонентов.

Количество абонентов  в зоне действия АТС в городе Б:

 абонента.

 

Степень заинтересованности отдельных групп населения во взаимосвязи зависит от политических, экономических, культурных и социально-бытовых  отношений между группами населения, районами и областями. Практически, эти взаимосвязи выражаются через коэффициент тяготения fl, который для данной местности составляет 12%.

Учитывая это, а также  и то обстоятельство, что телефонные каналы в междугородней связи  имеют преобладающее значение, сначала необходимо определить количество телефонных каналов между заданными пунктами. Воспользуемся приближённой формулой:

,

где α1 и β1 – постоянные коэффициенты, соответствующие фиксированной  доступности и заданным потерям. Обычно потери задаются в размере 5%, тогда α1=1,3 и β1=5,6.

y – удельная нагрузка, т.е. средняя нагрузка, создаваемая одним абонентом, y=0,1 Эрл.

Таким образом, число  каналов для телефонной связи  между городом А и городом  Б равно:

.

Оставшиеся 6 каналов - в резерве.

 

Рис.3 Схема организации ЦСП

 

4 Модернизация существующей сети

Модернизация существующей сети осуществляется в два этапа. На первом этапе замене подлежит половина систем К-60П, при этом по кабелю будут  передаваться одновременно сигналы аналоговой и цифровой систем передачи. Для уменьшения влияния ЦСП на АСП их линейные тракты разносят по разным четвёркам кабеля, причём эти четвёрки не должны чередоваться.

На втором этапе модернизации всё  оставшееся оборудование К-60П заменяется на ИКМ-120-4.

 

4.1 Расчёт ожидаемой защищённости цифрового сигнала от собственной помехи

Согласно рекомендациям  МККТТ для цифрового линейного  тракта, соединяющего двух абонентов, допустимая вероятность ошибок должна составлять . При этом 70% приходится на соединительную линию между оконечными станциями местных сетей, а оставшиеся 30% делятся поровну между местными сетями. Для них вероятность ошибки не должна превышать 0,15·10^-6.

Для первичной национальной сети эта норма делится поровну между тремя основными составляющими первичной сети: магистральной, внутризоновой и местной. Таким образом вероятность ошибки на внутризоновой первичной сети равна

Тогда допустимый километрический  коэффициент ошибок для проектируемого ЦЛТ длинной L:

 км^-1.

Допустимый коэффициент  ошибок на входе регенератора:

Найдём требуемое значение защищённости, при котором обеспечивается допустимый коэффициент ошибки регенерации  линейного тракта. При передаче кода МЧПИ оно может быть рассчитано по следующей приближённой формуле:

 дБ

Значение ожидаемой величины защищённости сигнала от собственной помехи рассчитывается по формуле:

,

где P_пер. – абсолютный уровень пиковой мощности импульса на входе регенератора;

P_т.ш. – уровень теплового шума линии;

F_ш – коэффициент шума корректирующего усилителя;

f_т – тактовая частота;

А_ц – значение затухания для участка регенерации.

Абсолютный уровень пиковой  мощности импульса на входе регенератора рассчитывается по формуле:

,

где U_пер. – амплитуда импульса на входе участка регенерации. Для системы передачи ИКМ-120-4 U_пер. = 2В;

Z_e – волновое сопротивление кабельной сети связи, значение которого для марки кабеля МКСБ-4х4х1,2 равен Z_e = 164 Ом.

 дБ

Уровень теплового шума линии рассчитывается по формуле:

, ,

Где – постоянная Больцмана;

– абсолютная температура, ;

– рабочий диапазон частот линейного  тракта.

Уровень шума при максимальной температуре грунта +13°С:

 дБ

Максимальное затухание на участке  регенерации максимальной длины  составит

 дБ

Таким образом, ожидаемая  защищённость сигнала от собственной  помехи на участке регенерации максимальной длины составит

 дБ

Сравним полученные значения.

  (дБ)

Как видно из неравенства, имеется большой запас по помехозащищённости при заданных протяжённостях участка регенерации.

 

4.2 Расчёт переходных влияний ЦСП на АСП

Линейный тракт АСП К-60П построен по двухкабельной схеме. Естественно, что и после реконструкции  двухкабельный режим работы сохраняется. В этом случае существенной является переходная помеха, связанная с наличием переходного влияния на дальнем конце (ПВДК).

На усилительном участке АСП  имеется несколько источников помехи (регенераторов), поскольку длина  усилительного участка АСП К-60П значительно превосходят длину участка регенерации ЦСП ИКМ-120.

Рис.4 Влияние ЦСП на АСП

Для оценки влияния ЦСП  на АСП при совместной работе по схеме рис.4 интервал l_у разбивается на К участков (К = l_у / l_р), в каждом из которых находится мощность переходной помехи на дальний конец, а затем эти мощности пересчитываются на вход УП.

Влияние ЦСП на АСП  можно отобразить эквивалентной  схемой рис.5, где четырёхполюсник 1 характеризует частотно-зависимое ПЗДК А_Д ( f, l_р), блок 4 – затухание линии длиной ( j – 1)l_р, через которую проходят помехи от j-го РЛ за счёт ПЗДК (j=1, …, K). Блок 2 означает сложение мощностей помех, пришедших на вход УП. Усилитель 3 характеризуется величиной усиления S_у( f ) = α ( f )l_у, компенсирующего затухание прилегающего участка линии длиной l_у; G_р ( f ) – энергетический спектр линейного сигнала на выходе РЛ.

Рис.5 Эквивалентная схема  влияния ЦСП на АСП

Защищённость АСП от ЦСП определяется как разность между  уровнем p( f ) полезного сигнала в канале ТЧ, который передаётся в линейном спектре на частоте f, и уровнем переходной помехи, попавшей в полосу частот ΔF этого канала. Считая, что спектр помехи в этой полосе частот постоянен, получим

для участка ОП1 – НУП1:

 

для участка НУП1 – НУП2:

 

для участка НУП2 –  НУП3:

 

 

 

 

 

для участка НУП3 –  ОП2:

Обычно ожидаемую защищённость АСП от переходной помехи со стороны  ЦСП рассчитывают в верхнем канале ТЧ линейного спектра, т.е. для частоты f = f_в, полагая, что в этом канале будет наихудшая защищённость. В этом случае имеем

для участка ОП1 – НУП1:

для участка НУП1 –  НУП2:

для участка НУП2 –  НУП3:

для участка НУП3 –  ОП2:

Как видно из расчётов, ожидаемая защищённость АСП от помех  со стороны ЦСП значительно выше допустимой. Следовательно, переходные помехи находятся в пределах нормы.

 

4.3 Расчёт переходных влияний ЦСП на ЦСП

Ещё одним видом переходного  влияния, возникающего при совместной работе АСП и ЦСП в одном  кабеле, является влияние через третьи (спрямлённые) цепи (ПВТЦ). Оно проявляется  в виде перехода энергии с выходов  на входы регенераторов через цепи, на которых организованы линейные тракты АСП (рис.6). ПВТЦ оценивают величинами переходных затуханий А_оз между точкой подключения входа регенератора к данной паре и точками подключения выходов всех регенераторов, размещённых в НРП. Как видно из рис.4, ПВТЦ является разновидностью влияния на ближнем конце.

Рис.6 Переходное влияние через третьи цепи при совместной работе ЦСП и АСП.

 

При анализе взаимных влияний между ЦСП будем полагать, что энергетический спектр влияющей помехи G_пом( f ) на выходе РЛ равен энергетическому спектру сигнала влияющей системы G_p( f ), т.е. . Энергетический спектр линейного сигнала, передаваемого в коде ЧПИ, троичном или двоично-симметричном, в первом приближении описывается выражением

,

где постоянный множитель G₀ рассчитывается из следующих соображений. Средняя мощность сигнала на выходе РЛ может быть определена, с одной стороны, по известной спектральной плотности мощности G_p( f ), с другой – непосредственно по усреднённой временной функции U_p( f ). Тогда имеем

;       .

Приравнивая друг к другу  эти выражения  , получим

;     ;     ,

где К_с – коэффициент системы (для кода ЧПИ К_с = 4).

Оценим переходные влияния, возникающие при совместной работе однотипных ЦСП на совпадающих направлениях (рис. 7,а). При таком режиме работы необходимо учитывать как ПВБК, так и ПВДК. Модель канала прохождения помехи на вход РЛ ЦСП2 представлена на рис. 7,б. Здесь блок 1 отражает частотную зависимость переходного затухания на дальний конец (ПЗДК) А_д( f, l_p), а блок 5 характеризует частотно-зависимое ПЗБК А_б( f ).

Рис.7 Модель переходного влияния на ЦСП

 

Поскольку РЛ2 работает в  ключевом режиме, то его выходное сопротивление  явно не согласовано с сопротивлением линии, поэтому полагают, что коэффициент  отражения А_отр помехи (блок 6 на рис. 7,б) от ПВБК на передающем выходе РЛ2 практически равен 1, и помеха начинает распространяться по линии (блок 7) в том же направлении, что и полезный сигнал. В блоке 4 (физически он отсутствует) происходит сложение по мощности помех от ПВДК и ПВБК. Эти помехи затем поступают на выход ПУ 3 через УК2, имеющий коэффициент передачи, определяемый выражением

,

где К_с = 4 – постоянный коэффициент, зависящий от кода линейного сигнала.

На основании вышеописанной  эквивалентной схемы энергетический спектр помехи на входе ПУ 3 определяется из выражения

Тогда защищённость РЛ2 от переходных помех будет равна

Здесь - переходная защищённость на дальний конец. Учтём частотные зависимости величины А_б( f ) и А_зд( f , l _p) для ВВ и МВ:

,

где А_зд( f₁, l₁) – переходная защищённость, измеренная для частоты f₁ и длины участка l₁; k = 4 – для ВВ и k = 2 – для МВ.

Выполнив интегрирование и некоторые преобразования, получим

При учёте межчетвёрочных влияний (МВ) принимают k = 2 и J_n = J₄, а при учёте внутричетвёрочных влияний – k = 4 и J_n = J₃. При этом J₃ = 0,014; J₄ = 0,048; J₅ = 0,069 – поправочные коэффициенты, определяемые методом численного интегрирования из выражения

где ζ = f / f_T, причём при k = 1,5 имеем J_n = J₅.

Учитывая, что в многопарном  кабеле А_б( f₁) и А_зд( f₁, l₁) будут разными для ВВ и МВ, а мощности помех от отдельных влияющих пар складываются, получим защищённость цепи от всех влияющих ЦСП совпадающего направления:

,

где А_з11дj – защищённость от ПВ со стороны j-й цепи совпадающего направления; j [1; n]; n – количество влияющих цепей.

Таким образом, получим для МВ:

 

для ВВ:

По завершении второго  этапа реконструкции все 4 четвёрки каждого кабеля будут передавать сигналы ЦСП. Тогда защищённость от переходных помех составит

для МВ:

для ВВ:

Допустимые величины защищённости от переходных помех при влияниях внутри четвёрки и при межчетвёрочных влияниях соответственно равны 14 дБ и 25,5 дБ. Как показали расчёты, в данной системе передачи имеется запас защищённости от переходных влияний между ЦСП.