Проектирование цифровых каналов передачи

2.4 Электрические кабели, используемые в цифровых системах передач                                               (ЦСП).

 

При расчете длины  участка регенерации в соответствии с методикой, необходимо знать значения ряда параметров кабелей связи: коэффициента затухания, переходных затуханий, волнового сопротивления и др. Точные значения параметров кабелей на различных частотах приводятся в специальной справочной литературе по линейно-кабельным сооружениям. При выполнении курсового проекта используются приближенные расчетные соотношения и усредненные данные, приводимые ниже.

Усредненные значения коэффициента затухания для многопарных низкочастотных симметричных кабелей приведены  в таблице 2.1 (на частоте 1024 кГц).

 

Таблица 2.4.1. - Коэффициент затухания многопарных симметричных кабелей

Тип кабеля	Т-0,5	Т-0,6	Т-0,7	ТП-0,5	ТП-0,7
a, дБ/км	20,5	18,2	16,1	17,1	12,6

 

Расчет коэффициента затухания a(f) для симметричных высокочастотных и коаксиальных кабелей на той или иной частоте можно осуществлять по формулам, приведенным в таблице 2.2.

 

Таблица 2.4.2 - Расчетные данные для коэффициента затухания как функции от частоты и волнового сопротивления различных кабелей

Тип кабелей

a(f), дБ/км

Zв, ом

 

ЗК 1х4х1,2	5,22Öf + 0,21f	140
КСПП 1х4х0,9	9,1Öf + 0,23f	160
МКСБ 4х4х1,2	5,24Öf + 0,15f	163
КСПП 1х4х1,2
МКСА 4х4х1,2	4,74Öf + 0,22f	164
МКССт 4х4х1,2	4,8Öf + 0,21f	164
МКСБ 7х4х1,2	5,07Öf + 0,16	169
КМ 2,6/9,4	2,43Öf + 0,0078f	74
МКТ 1,2/4,6	5,26Öf + 0,017f	73

В кабелях с повивной скруткой для взаимовлияющих пар, находящихся  в одном повиве, среднее значение переходного затухания на ближнем  конце А_о находится в пределах 64…71 дБ, а для пар находящихся в разных повивах, 72…84 дБ.

В кабелях с пучковой скруткой для взаимовлияющих пар, находящихся в одном повиве, среднее значение А_о находится в пределах 62…85 дБ, а для пар находящихся в различных главных пучках А_о приблизительно 80…95 дБ.

Переходные затухания  на дальнем конце А₁ оказываются выше приведенных значений для А_о примерно на 15…20 дБ.

Переходные затухания  для симметричных высокочастотных  кабелей А_о, А₁ находится в следующих пределах:

-на ближнем конце  – 60-70 дБ;

-на дальнем конце  – 80-90 дБ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                                                                                 

        

Рисунок 2.4.1 – Разрез коаксиального  кабеля МКТ – 4 с парами 1,2 / 4,6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

          3 РАСЧЕТ ДЛИНЫ УЧАСТКА РЕГЕНЕРАЦИИ

                            

3.1  Расчет местного участка  сети

 

а) При использовании двухкабельной  системы длина участка  регенерации  определяется как 

l_РЕГ = а_НОМ / a(f), км,

где а_НОМ =22 дБ - номинальное затухание участка;

 a(f) = 12,6 дБ/км коэффициент затухания кабеля ТП-0,7 на f = 1024 КГц,

l_РЕГ = а_НОМ / a(f)=22/12,6=1,746 км.

б) Число  регенераторов, используемых на местном  участке сети

К = l_М / l_РЕГ,

где l_М =80 км – длина местной сети;

К = l_М / l_РЕГ =45,819 регенераторов.

в) Длина  укороченных участков определяется как

l_ОСТ = l_М – К * l_РЕГ = 80- 45,819*1,746 =0,02 км = 20 м.

г) Укороченный  участок определяется как

l_УКОР = (l_РЕГ + l_ОСТ)/2 =(1,746+0,02)/2 = 0,883 км (т.к. для местного участка с кабелем ТП-0,7 ОРП ставится через 30 км, то укороченных участков будет 6). 

 

 

Рисунок 3.1- Структура линии местного участка

 

3.2  Расчет внутризонового участка  сети

 

Для оценки допустимого значения защищенности, при котором обеспечивается заданная вероятность ошибки, можно воспользоваться следующим приближенным выражением

А_З.ДОП. = 5,23 + 11 lg lg Р _ОШ1^-1 + 20 lg (m_У -1) + ΔА_З , дБ,

где Р _ОШ1 – вероятность ошибки одного регенератора; m_У = 3 – количество уровней кода в цифровом линейном тракте; ΔА_З = 10дБ – запас помехоустойчивости регенератора, учитывающий неидеальность его узлов и влияние различных дестабилизирующих факторов; Р _ОШ = 10^-8 – для внутризонового участка сети.

А_З.ДОП. = 5,23 + 11 lg lg Р _ОШ1^-1 + 20 lg (m_У -1) + ΔА_З = 5,23 + 11lglg1/10 +20lg2+10 = 31,18 дБ.

Защищенность от собственных помех

А_З.СП. = Р_ПЕР + 121 - 10 lg F – 10 lg(f_Т / 2) – 1,175А_Ц , дБ,

где Р_ПЕР = 10 – 12 дБ – абсолютный уровень пиковой мощности прямоугольного импульса на входе регенератора; F=6 – коэффициент шума корректирующего усилителя; f_Т – тактовая частота для заданной СП, f_Т = 8,448 МГц; А_Ц = a(f_РАСЧ)l_Р, дБ – затухание кабеля длиной, равной длине участка регенерации; l_Р - длина участка регенерации.

Соответственно типу кабеля значение a(f_РАСЧ) берется из таблицы 2.2.

a(f_РАСЧ)=5,26 =10,783+0,071=10,854 дБ/км,

А_З.СП. = Р_ПЕР + 121 - 10 lg F – 10 lg(f_Т / 2) – 1,175А_Ц =12+121- 10lg6 – 10lg4.224 – 1.175*10,854 = 118,962 – 12,753

Решением неравенства А_ЗСП³А_З.ДОП. нужно найти длину участка регенерации

l_Р = (118, 962 – А_З.ДОП.)/12,537 =  (118, 962 –31,18_.)/12,753 = 6,883 км.

 

Остаточная  длина кабеля

l_ВНЗ=k*l_РЕГ+l_ОСТ,км;  k=l_ВНЗ/l_РЕГ=400/6,8=58,8 число НРП;

l_ОСТ=l_ВНЗ–k*l_РЕГ=400-58,8*6,8=0,16 км=160 м;

l_УКОР=l_ОСТ/n_УКОР=0,16/4 =0,04 км =4 м (т.к. для системы ИКМ-120 ОРП располагается через 200 км, то укороченных участков будет 4).

 

Рисунок 3.2 - Структура линии внутризоновой  сети

 

3. Расчет магистрального участка сети

 

Для оценки допустимого значения защищенности, при котором обеспечивается заданная вероятность ошибки, можно воспользоваться следующим приближенным выражением

А_З.ДОП. = 5.23 + 11*lg lg P^-1_{ОШ1 + 20 lg (mУ–1) + DAЗ дБ,}

_где Р_{ОШ1 – вероятность ошибки одного регенератора;} m_У = 3 - количество уровней кода в цифровом линейном тракте.

В системе передачи магистрального участка используются коды КВП-3 или ЧПИ со скремблированием, т.е. трехуровневые коды.

_DAЗ = 10дБ – запас помехоустойчивости регенератора, учитывающий не идеальность его узлов и влияние различных дестабилизирующих факторов;

P_ОШ = 10^{-9 для магистрального участка сети;}

А_З.ДОП. = 5.23 + 11*lg lg P^-1_{ОШ1 + 20 lg (mУ–1) + DAЗ= 5,23+11lglg +20lg2+10 = 31.746  дБ;}

^{Защищенность  от собственных помех}

А_З.СП. = P_{ПЕР + 121-10lgF - 10 lg (fТ/2) – 1,175AЦ дБ,}

где Р_ПЕР = 10 – 12 дБ – абсолютный уровень пиковой мощности прямоугольного импульса на входе регенератора; F=6 – коэффициент шума корректирующего усилителя; f_Т – тактовая частота для заданной СП, f_Т = 139,264 МГц; А_Ц = a(f_РАСЧ)l_Р, дБ – затухание кабеля длиной, равной длине участка регенерации; l_Р - длина участка регенерации.

Соответственно типу кабеля значение a(f_РАСЧ) берется из таблицы 2.4.2

a(f_РАСЧ)= 20,2662+0,5431=20,809 дБ/км;

А_З.СП. = P_{ПЕР + 121-10}lgF _{- 10 lg (fТ/2) – 1,175AЦ= 12+121-10lg6-10lg - 1.175*20,809 = 106.799-24,45 .}

Решением неравенства А_ЗСП³А_З.ДОП. нужно найти длину участка регенерации

l_Р = (106.799 – А_З.ДОП.)/24,45 = (106.799 – 31.746_.)/24,45=3,06 км.

Остаточная длина кабеля

l_ВНЗ=k*l_РЕГ+l_ОСТ, км;  k=l_ВНЗ/l_РЕГ=4000/3,06=1307,2 число НРП;

l_ОСТ=l_ВНЗ–k*l_РЕГ=4000-1307,2*3,06=0,1 км;

l_УКОР=l_ОСТ/n_УКОР=0,1/56 = 0,001785 км = 0,1785 м (т.к. для системы ИКМ-1920 ОРП располагается через 240 км, то укороченных участков будет 56).

 

Рисунок 3.3 - Структура линии магистральной  сети

 

3.4 Расчет цепи дистанционного  питания

 

 Дистанционное питание  линейных регенераторов в основном  осуществляется стабилизированным постоянным током по схеме “провод-провод” с использованием фантомных цепей симметричного кабеля или центральных жил коаксиальных пар. При этом НРП включаются в цепь ДП последовательно.

Дистанционное питание  подается в линию от блоков ДП, устанавливаемых либо на стойках ДП, либо на стойках оборудования линейного тракта, которые размещаются на оконечных (ОП) и промежуточных обслуживаемых регенерационных пунктах (ОРП). При этом на секции ОРП-ОРП (или ОП – ОРП), называемой секцией дистанционного питания, организуется два участка дистанционного питания: половина НРП обеспечивается питанием от одного ОРП, а вторая половина – от другого ОРП.   

При расчете  напряжения на выходе блока ДП следует учитывать  падение напряжения на участках кабеля и на НРП:

Uдп = Iдп*R₀*lдп +Uнрп*n, где Iдп – ток дистанционного питания, А;

R₀– километрическое сопротивление цепи кабеля, используемой для передачи ДП постоянному току, Ом/км;

lдп – длина участка ДП, км;

n – число НРП питаемых от одного ОП (или ОРП);

Uнрп – падение напряжения на одном НРП, В;

R₀ для ТП-0,7 = 45 Ом/км;

R₀ для МКТ-4 с парами 1,2/4,6= 31,7 Ом/км;

R₀ для КМ-4 с парами 2,6/9,5=7,1 Ом/км;

lдп (ИКМ-30) = 80 км,           Iдп = 110 мА,       n = Lмест/ Lусил.уч= 80/2,7=29,6;

lдп (ИКМ-480) = 400 км, Iдп = 125 мА,       n = Lвнз/ Lусил.уч= 400/5,5=72,72;

lдп (ИКМ- 1920) = 4000 км,    Iдп = 400 мА,        n =L /Lусил.уч= 4000/3,15=1270;

где Lмест, Lвз,Lмаг - длины участков между ОП и ОРП (ОРП и ОРП),

 Lусил.уч - длина усилительного участка ЦСП, т.е длина участка регенерации, км:

• для ИКМ-30         Lусил.уч = 2,7 км;
• для ИКМ-480       Lусил.уч = 5,5 км;
• для ИКМ-1920      Lусил.уч =3,15 км.

 

Таким образом,Uдп  равен:

 Uдп (ИКМ-30) = 110*10^-3*45*80+7*6=396+42=438 В,

 Uдп (ИКМ-480) = 125*10^-3*31,7*400+7*18=1585+126=1711 В,

 Uдп (ИКМ-1920) = 400*10^-3*7,1*4000+7*38=11360+266=11626 В.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. РАСЧЕТ ТРЕБУЕМОЙ  И ОЖИДАЕМОЙ ЗАЩИЩЕННОСТЕЙ НА  ВХОДЕ РЕГЕНЕРАТОРА

 

4.1 Расчет допустимой защищенности  на входе регенератора

 

Значение Р’_ОШ можно определить следующим образом.

Если принять, что вероятность  ошибки при передаче цифрового сигнала  между двумя абонентами не должна превышать значения Р_ОШ = 10^-6  при организации международной связи (рисунок 4.1, а), то при равномерном распределении ошибок на отдельных участках национальной сети, т.е. ВСС, получим значения Р_{ОШ УЧ}= 10^-7 (рисунок 4.1, б).

В этом случае Р’_ОШ  равно: Р’_ОШ = Р_{ОШ УЧ}/l_УЧ,

где l_УЧ – длина участка номинальной цепи основного канала (ОЦК), на котором используется ЦСП, км (рисунок 4, б).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а) при международной связи; б) при номинальной цепи при использовании ЦСП

 

Рисунок 4.1 – Схема организации связи:

P_{ОШ1 =} P_{ОШ / n,}

_где P_{ОШ = 10^-7 вероятность ошибки на весь линейный участок; n – сумма НРП и ОРП на линейном участке.}

_{Для местного участка  сумма НРП и  ОРП равна 50, тогда  Рош = .}