Проектирование цифровой линии передачи. 2
МИНИСТЕРСТВО СВЯЗИ И ИНФОРМАТИЗАЦИИ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
Учреждение образования
«ВЫСШИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОЛЛЕДЖ СВЯЗИ»
ФАКУЛЬТЕТ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ
КАФЕДА ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЦИФРОВОЙ ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ
Пояснительная записка
к курсовому проекту
по дисциплине
«МНОГОКАНАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧ »
Выполнил студент гр. ТЭ912 В. В. Вагнер
Руководитель И. В. Куприянова
Минск
2012
СОДЕРЖАНИЕ
Введение3
1 Описательный раздел5
1.1 Выбор и характеристика системы передачи 5
1.2 Характеристика кабеля 10
1.3 Характеристика трассы кабельной линии 13
2 Расчетный раздел 16
2.1 Расчет схемы организации связи 16
2.2 Расчет затухания участков регенерации 18
2.3 Расчет вероятности ошибки 19
2.4 Расчет напряжения ДП 22
3 Конструктивный раздел 24
3.1 Комплектация оборудования 24
Заключение 25
Литература 26
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время
широкое распространение
- Высокая помехоустойчивость. Представление информации в цифровой форме, т.е. в виде последовательности символов с малым числом разрешенных значений и детерминированной частотой следования, позволяет осуществлять регенерацию этих символов при передаче их по линии связи, что резко снижает влияние помех и искажений на качество передачи информации. В результате обеспечивается возможность пользования ЦСП на линиях связи, на которых аналоговые системы применяться не могут. Так, аппаратура ИКМ-30 позволяет организовать передачу информации по городским многопарным кабелям с бумажной изоляцией, тогда как с помощью аналоговых систем передача по таким кабелям практически невозможна из-за высокого уровня переходных помех.
- Цифровые методы передачи весьма эффективны при работе по световым линиям, отличающимся высоким уровнем дисперсионных искажений и нелинейностью электронно-оптических и оптоэлектронных преобразователей.
- Независимость качества передачи от длины линии связи. Благодаря регенерации передаваемых сигналов искажения в пределах регенерационного участка ничтожны. Поэтому качество передачи практически не зависит от длины линии связи. Длина регенерационного участка и оборудование регенератора при передаче информации на большие расстояния остаются фактически такими же, как и в случае передачи информации на малые расстояния. Так, при увеличении длины линии в 100 раз длина регенерационного участка уменьшается лишь на 2…3% (при сохранении неизменной верности передачи информации).
- Эффективность использования пропускной способности каналов для передачи дискретных сигналов. Эффективное использование каналов цифровых систем для передачи дискретных сигналов обеспечивается при вводе этих сигналов непосредственно в групповой тракт ЦСП. При этом скорость передачи дискретных сигналов может приближаться к скорости передачи группового сигнала. Так, дискретные сигналы, вводимые в групповой тракт на временные позиции, соответствующие одному каналу ТЧ обычно не превышает 9.6 кбит/с. Кроме того, ввод дискретных сигналов непосредственно в групповой тракт цифровых систем позволяет значительно снизить требования к частотной и фазовой характеристикам канала ТЧ, которые являются весьма жесткими при передаче этих сигналов методом вторичного уплотнения канала аналоговых систем передачи.
- Более простая математическая обработка передаваемых сигналов. Цифровая форма представления информации позволяет производить математическую обработку сигналов, направленную как на устранение избыточности в исходных сигналах, так и на перекодировании передаваемых сигналов. В результате исходная скорость, например, цифрового телевизионного сигнала, равная 114 Мбит/с, может быть умешена до 35 Мбит/с, а скорость цифрового телефонного сигнала (при некотором ухудшении качественных характеристик канала ТЧ) – до 32 кбит/с.
- Возможность построения цифровой сети связи. Цифровые системы передачи в сочетании с оборудованием коммутации цифровых сигналов являются основой цифровой сети связи, в которой передача, транзит и коммутация сигналов осуществляются в цифровой форме. Отношение сигнал-шум, обеспечиваемое в оборудовании транзита и коммутации, является достаточно высоким. Следовательно, параметры сигналов практически не зависят от структуры сети, что обеспечивает возможность построения гибкой разветвленной сети связи, обладающей высокой надежностью.
- Высокие технико-экономические показатели. Большой удельный вес цифрового оборудования в аппаратном комплексе цифровых систем передачи определяет особенности изготовления, настройки и эксплуатации таких систем. Высокая стабильность параметров каналов ЦСП устраняет необходимость регулировки узлов аппаратуры, в частности узлов линейного тракта в условиях эксплуатации, что существенно повышает технико-экономические показатели цифровых систем. Высокая степень унификации узлов так же упрощает эксплуатацию систем и повышает надежность оборудования. Основу компонентной базы ЦСП составляют цифровые интегральные схемы, массовый выпуск которых осуществляется промышленностью. Широкое применение интегральных схем резко уменьшает трудоемкость изготовления оборудования ЦСП и позволяет значительно снизить его стоимость и габаритные размеры.
Кроме того, передача и коммутация сигналов в цифровой форме позволяет реализовать весь аппаратный комплекс цифровой сети на чисто электронной основе. Возможность использования в такой сети единого оборудования, осуществляющего операции каналообразования и коммутации, позволяет повысить экономическую эффективность систем связи.
Примерами цифровых систем передачи могут служить ИКМ-30, ИКМ-120, ИКМ-120У, ИКМ-480, ИКМ-1920 и т.д.
Целью данного курсового проекта является создание цифровой линии передачи на направлении Могилев – Быхов – Гомель
1 ОПИСАТЕЛЬНЫЙ РАЗДЕЛ
1.1 Выбор и характеристика системы передачи
Согласно заданию, тип кабеля, который необходимо использовать при построении цифровой линии передачи - МКСБ 4x4. Данный тип кабеля может быть использован в системе передачи ИКМ-120, поэтому из предложенных систем передачи (ИКМ-120 и ИКМ-480) выбираем ИКМ-120.
Система передачи должна обеспечивать требуемое число каналов и групповых цифровых потоков, а также иметь запас на развитие. В соответствии с заданием необходимо обеспечить 460 каналов на участке Могилев - Гомель, 110 на участке Могилев – Быхов и 270 на участке Гомель - Быхов. Определяем требуемое число систем передачи для организации заданного числа каналов на каждом из участков сети по формуле:
Nсп = Nкан/Cсп, (1)
где Nсп - количество систем,
Ссп – емкость системы передачи в каналах ТЧ (в нашем случае 120),
Nкан - заданное количество каналов на участках ОП1-ОП2, ОП1-ПВ и ОП2-ПВ соответственно.
Nсп(оп1-оп2) = 460/120 = 3.83 ≈ 4
Nсп(оп1-пв) = 110/120 = 0.91 ≈ 1
Nсп(оп2-пв) =270/120 =2.25 ≈ 3
Дробные значения необходимо округлить до целого числа в большую сторону, то есть в первом случае будет 4 системы передачи на ОП1-ОП2 участке сети, на ОП1-ПВ участке - 1 системы передачи, на ОП2-ПВ участке - 3 система передачи.
Запас каналов на развитие на каждом из участков определим по формуле:
Nрез = Nсп • Ссп – Nкан (2)
Для каждого участка в отдельности:
Nрез(оп1-оп2) = 4*120 – 460 =480 – 460 = 20
Nрез(оп1-пв) = 1*120 – 110 =120 – 110 = 10
Nрез(оп2-пв) = 3*120 – 100 =360 – 270 = 90
На участках ОП1-ОП2 и ОП1-ПВ количество каналов на развитие составляет менее 30% от общего числа каналов, поэтому необходимо дополнительно установить по одной резервной системе ИКМ-120 на каждом из этих участков.
2
1
ОП1
ПВ
ОП2
4
5
6
Рез.ю.ю
7
8
Рисунок -1 Системы передачи
Охарактеризуем выбранную систему передачи.
Система передачи
ИКМ-120у предназначена для
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. На рисунке 2 приведена схема организации связи системы передачи ИКМ-120у.
Рисунок 2- Схема организации связи системы передачи ИКМ-120у.
Оборудование
ВВГ обеспечивает: объединение 4 потоков
со скоростью 2048 кбит/с в цифровой
поток со скоростью 8448 кбит/с и
наоборот, организацию четырех каналов
дискретной информации со скоростью
по 8 кбит/с, организацию одного канала
служебной связи с
Оконечное оборудование линейного тракта обеспечивает согласование выхода оборудования ВВГ с линейным трактом, дистанционное питание НРП, телеконтроль и сигнализацию о состоянии линейного тракта, служебную связь между оконечными и промежуточными пунктами.
Рассмотрим построение цикла и формирование вторичного цифрового потока в системе ИКМ-120у. 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 блока асинхронного сопряжения тракта передачи БАСпер 2048 кГц, частота считывания кратна тактовой частоте группового потока 8448 кГц и равна 2112 кГц. Соотношение частот в этом случае fз/fсч=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-120у показана на листе 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 передаются первые символы команд согласования скоростей 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, а 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 БАСпр не поступают.
Для удобства выбора данных для дальнейших расчетов, основные параметры системы представлены в таблице 1.
Таблица 1 – Основные параметры системы передачи ИКМ-120у
Параметр |
Значение параметра |
Число организуемых каналов |
120 |
Скорость передачи информации, кбит/с |
8448 |
Тип линейного кода |
МЧПИ или ЧПИ (HDB-3 или AMI) |
Амплитуда импульсов в линии, В |
3 |
Расчетная частота, кГц |
4224 |
Номинальное затухание участка регенерации, дБ |
55±10 |
Номинальное значение тока ДП, мА |
65 |
Допустимое отклонение тока ДП, мА |
3,5 |
Допустимые значения напряжения ДП, В |
480 |
Максимальное расстояние ОРП-ОРП |
240 |
Максимальное число НРП между ОРП |
48 |
Максимальное число НРП в полусекции ДП |
24 |
1.2 Характеристика кабеля
Кабели типа МКС – это симметричные вч кабели с кордельно-полистирольной изоляцией жил в свинцовой оболочке (ГОСТ 5.2221-74) с числом четверок четыре и семь. Кабели предназначены для магистральных, внутризоновых и местных линий связи. Кабели могут изготавливаться с сигнальными медными жилами диаметром 0.9 мм. Изоляция сигнальных жил полистирольная. Количество сигнальных жил в четырехчетверочном составляет – 5 жил, в семчетверочном – 6 жил.
Предназначены кабели
МКСБ для использования на магистральных
и внутризоновых первичных
Конструкция - кабель МКСБ:
1. Токопроводящие жилы - из медной проволоки
2. Изоляция –
жилы изолированы
3. Четыре жилы с изоляцией различных цветов скручены в звездную четверку с центральным заполнителем из круглой полистирольной нити.
В четверке две жилы, расположенные по диагонали, образуют рабочую пару. Изоляция жил первой пары четверки имеет красный и желтый цвета, второй пары – синий и зеленый.
4. Скрученная
четверка обмотана по открытой
спирали цветной
5. Четверки скручены в сердечник кабеля. Сердечник кабеля МКСБ имеет поясную изоляцию из кабельной бумаги.
6. Оболочка –
наложена поверх поясной
7. Защитный покров типа Б:
подушка из синтетических лент и битума;
- броня из двух стальных лент;
- наружный покров
из стеклопряжи, битума и
Рисунок 2 - Кабели МКС четырех четверочные:
1-Наружный покров (джут); 2-Бронепроволока; 3-Две ленты крепированной бумаги; 4-Свинцовая оболочка; 5-Подушка; 6-Две бронеленты; 7-Медная проволока диаметром 0.9мм; 8-Полистирольная лента; 9-Кордель диаметром 0.4 мм; 10-Цветная хб пряжа; 11-Кордель диаметром 0.8 мм; 12-Токопровоящая жила диаметром 1.2мм; 13-Центрирующий кордель диаметром 1.1мм; 14-Полистирольная лента; 15-Поясная изоляция
Две жилы в четверке, расположенные по диагонали, образуют рабочую пару. Изоляция жил первой пары четверки имеет красный и желтые цвета, второй пары – синий и зеленый. Внешне четверки отличаются расцветкой хб пряжи или ленты из синтетического материала, наложенной поверх четверки открытой спиралью.
Электрические параметры приведены в таблице 2.
Таблица 2 – Основные параметры кабеля МКСБ 4х4
Параметр |
Значение параметра |
Сопротивление проводника (Ом/км) |
31,7 |
Сопротивление изоляции (МОм км) |
10000 |
Коэффициент затухания на fт/2 (дБ/км) при Т=20ºС |
11,4 |
Температурный коэффициент изменения затухания (1/град) |
1,9х10-3 |
|
Волновое сопротивление (Ом) |
163 |
Строительная длина (км) |
825-836 |
Необходимо отметить, что СП ИКМ-120у организуется по двухкабельной системе связи. Такое решение принято по следующим причинам:
1) практически
все существующие линии
2) при однокабельной системе связи максимальное расстояние между необслуживаемыми пунктами для вторичной ЦСП существенно короче (по крайней мере, вдвое), чем при двухкабельной.
Поэтому на участках ОП1-ПВ и ОП2-ПВ необходимо проложить два кабеля: один кабель на передачу и один кабель на прием.
Таблица 3 – Использование пар кабеля при работе СП
Тип пары кабеля |
Номер пары |
Назначение |
Симметричные пары(кабель 1) |
1 |
Передача по СП1 |
2 |
Передача по СП2 | |
3 |
Передача по СП3 | |
4 |
Передача по СП4 | |
5 |
Передача по СП5 | |
6 |
Передача по СП6 | |
7 |
Передача по СП7 | |
8 |
Передача по СП8 | |
Симметричные пары(кабель 2) |
1 |
Прием по СП1 |
2 |
Прием по СП2 | |
3 |
Прием по СП3 | |
4 |
Прием по СП4 | |
5 |
Прием по СП5 | |
6 |
Прием по СП6 | |
7 |
Прием по СП7 | |
8 |
Прием по СП8 |
1.3 Характеристика трассы кабельной линии
Выбор трассы линии
передачи определяется, прежде всего,
географическим расположением пунктов,
между которыми должна быть организована
связь. При этом должны быть соблюдены
основные требования, предъявляемые
при строительстве кабельной
линии связи, которые должны обеспечивать
минимальные затраты и
1) иметь минимальную
длину и проходить вдоль
2) иметь минимальное
количество естественных и
3) трасса должна
быть, по возможности, удалена
от высоковольтных ЛЭП,
Если это не возможно, то следует принимать специальные меры по уменьшению опасных и мешающих влияний в кабеле, которые создаются переменным электрическим током высокого напряжения. При невозможности прокладки трассы ЛП вдоль автомобильных дорог на отдельных участках допускается ее отклонение с целью спрямления (сокращения длины) и обхода естественных и искусственных преград, а также районов залегания полезных ископаемых.
Согласно заданию, необходимо проложить кабельную линию между оконечными пунктами ОП1 – Могилев и ОП2 – Гомель через пункт выделения ПВ – Быхов. Был выбран вариант прокладки трассы кабельной линии по маршруту Могилев – Вильчицы – Мирный – Сидоровичи – Быхов – Селец-Холопеев – Веть – Ильич – Звонец – Довск – Ямное – Старый Кривск – Новый Кривск – Меркуловичи – Дербичи – Холочье – Октябрь – Пытьково – Особино – Калинино – Большевик – Костюковка – Еремено – Гомель : по восточной стороне автодороги от Могилева к Быхову, и затем по восточной стороне автодороги от Быхова к Гомелю.
Прокладка кабеля осуществляется под землей на глубине порядка 0,7-1,3 метра специальными кабелеукладочными механизмами либо вручную в предварительно подготовленные траншеи. Глубина прокладки кабеля зависит от типа грунта, вида кабеля, проекта и иных особенностей.
При прокладке кабеля на открытой местности будем использовать кабелеукладчики и другие механизированные средства. Там, где применение механизированных средств не представляется возможным, прокладка кабеля будет осуществляется вручную. В данном случае ЛП проходит вдоль автомобильной дроги на всем её протяжении, что дает нам возможность использовать кабелеукладчики, а так же это значительно упрощает доступ персонала к линии передач.
На пути кабельной линии так же нередко возникают естественные и искусственные преграды: реки, железные и автомобильные дороги и др. В процессе прокладки данной кабельной линии необходимо преодолеть несколько водных преград: реку Днепр в Могилеве и перед Быховом, его притоки, а так же реки Вильчанка, Ухлясть, Тросна, Бобровка, Гутлянка, Чечера и Липа. Это можно осуществить двумя способами: проложить кабель по мосту либо под водой. В зависимости от конструкции моста кабель может быть проложен разными способами. Чаще он может быть проложен в асбоцементных трубах или желобах под пешеходной частью моста, но возможно также подвешивать трубы к балкам моста. Так же это экономичный и более рациональный способ.
Способы прокладки речных подводных кабелей зависят от характера реки, ее ширины, глубины, судоходства и других факторов. Эти способы требуют работы под водой, более трудны и предназначены, вероятнее всего, для преодоления рек в тех местах, где нет близлежащих мостов, либо для пересечения мелких рек. В нашем случае кабель будет пролегать возле автомобильной дороги которая пересекает вышеназванные водные препятствия, таким образом мы воспользуемся мостами данной дороги для прокладки кабеля одним из вышеперечисленных способов, в зависимости от конструкции мостов.
Наиболее частые препятствия на пути трассы кабельной линии – автомобильные дороги. При пересечении автомобильных и железных дорог кобель прокладывается в трубах, которые предварительно прокладываются в горизонтальные скважины без вскрытия покрова земли, чтобы не прекращать движение транспорта на время работ. Скважины могут устанавливаться тремя способами: продавливанием, прокалыванием и бурением. На практике чаще используют два последних способа, которые применим и мы. В местах пересечений и сближений с препятствиями для защиты кабелей следует применять асбоцементные, пластмассовые, бетонные, керамические, чугунные и гофрированные пластмассовые трубы. В нашем случае имеется одно пересечение кабельной трассы с железнодорожным полотном, вблизи населенного пункта Вильчицы, а так же 11 пересечения с небольшими автомобильными дрогами, где мы проложем кабель способом “проколов” под насыпью полотна дороги с закладкой кабеля в трубы. Это необходимо для снижения материальных и трудовых затрат при ремонте данных участков кабеля, если такая необходимость возникнет в процессе эксплуатации цифровой ЛП.
В городах и населенных пунктах кабель будем прокладываеть по кабельной канализации. В этом случае кабель закладывается в трубы из асбоцемента или пластмассы. Глубина залегания трубопровода кабельной канализации – 0,4-0,7 м, а под трамвайными путями – 1,1 м, считая от верхней поверхности трубы.
Вариант прохождения трассы сведен в таблицу 4.
Таблица 4 – Варианты прохождения трассы
Наименьшие характеристики |
Основной |
Альтернативный |
Общая протяженность трассы, км |
188 |
238 |
Протяженность участка ОП1-ПВ, км |
49 |
60 |
Протяженность участка ОП2-ПВ, км |
139 |
178 |
Количество водных преград |
9 |
12 |
Количество пересечений с железными дорогами |
1 |
1 |
Количество пересечений с автодорогами |
11 |
14 |
Количество пересечений с ЛЭП |
- |
- |
Количество населенных пунктов на пути трассы |
20 |
15 |
Протяженность болотистых участков, км |
- |
44 |
Протяженность участков сближения с железными дорогами |
- |
- |
2 РАСЧЁТНЫЙ РАЗДЕЛ
2.1 Расчёт схемы организации связи
Схема организации связи разрабатывается на основе заданного числа каналов и схемы их распределения по магистрали. На схеме указывается расстояние между станциями, организация служебной связи, телеконтроля и дистанционного питания. ОРП устанавливаются при расстояниях, превышающих возможности дистанционного питания или при необходимости выделения в промежуточном пункте части каналов или групповых цифровых потоков. Для размещения НРП необходимо определить номинальную длину участка регенерации (lном).
lном = Аном/αt max , (3)
где Аном – номинальное значение затухания участка регенерации.
Для ИКМ-120 Аном=55 дБ
αt max – коэффициент затухания кабеля на расчетной частоте при максимальной температуре грунта.
Коэффициент затухания кабеля для температуры грунта, отличной от 20° С, определяется по формуле
αt = α20 ∙(1-αα∙(20-t)), (4)
где α20 – коэффициент затухания кабеля при температуре 20˚С;
αα – температурный коэффициент изменения затухания;
t – расчетная температура.
αt = 11,4 ∙(1-1.9∙10-3∙ (20-18)) = 10,96 дБ/км
lном = 55/10,96 = 5,01 км.
Число участков регенерации между обслуживаемыми станциями определяется по формуле
Nуч.рег. = lоп2-пв /lном , (5)
где l оп1-пв – расстояние между обслуживаемыми пунктами ОП1-ПВ, км;
l пв-оп2 – расстояние между обслуживаемыми пунктами ОП2-ПВ, км.
Nуч.рег(оп1-пв)=49/5 = 9,8 = 10
Nуч.рег(пв-оп2)=139/5 = 27,8 = 28
Укороченные участки размещаются прилегающими к обслуживаемым станциям и дополняются до номинального затухания путем включения искусственных линий (ИЛ). Так как укороченные участки больше половины Lном, их длинна определяется по формуле
lук.уч.= К · lном, (6)
где К – дробная часть при определении Nуч.рег..
lук.уч.=0,8 · 5 = 4 км
ИЛ имеет параметры, эквивалентные отрезкам кабеля от 0,1 до 1,5 км ступенями через 0,1 км. Определить длину ИЛ.
lил= lном – lук.уч. (7)
lил= lном – lук.уч.= 5 – 4 = 1 км
Укороченные участки прилегают к обслуживаемым станциям.
Число НРП между обслуживаемыми станциями определяется по формуле
Nнрп = Nуч.рег. – 1. (8)
Nнрп = 10 – 1 = 9