П.2 Параметры кабельных цепей для расчета ЦЛТ

⇐ Назад

Технические и экономические характеристики ЦЛТ во многом определяются параметрами соответствующих цепей. Так, при определении расчетной длины участка регенерации необходимо знать частотную зависимость коэффициента затухания кабеля a(f),переходного затухания кабеля на ближний A₀(f) и на дальний A_l(f) конец, защищенность сигнала от помех линейных переходов соответственно на ближний А_зб и дальний А_здконец, защищенность от собственных шумов участка регенерации А_зс, характеристическое сопротивление кабеля Z_с и др. Рассмотрим эти параметры.

Коэффицент затухания кабеля a(f)в широком диапазоне частот хорошо аппроксимируется выражением

. (П. 2.1)

Таблица П.2.1

Коэффициенты аппроксимации кабеля

Кабель	Коэффициенты

Симметричный	0,003	4,625	0,278
Коаксиальный	МКТ-4	0,065	5,265	0,0186
КМБ-4	0,015	2,435	0,0071

В табл. П. 2.1 приведены коэффициенты, аппроксимации , и для малогабаритных кабелей типа МКТ-4 (МКТП, МКТС, МКТА) и кабелей типа КМБ-4 с диаметром жил соответственно 1,2/4,6 и 2,6/9,6, заимствованные из [6]. Исследования, проведенные А. Ю. Цым, показали, что частотные характеристики затухания самых различных типов симметричных кабелей, отличающихся друг от друга диаметром жил, типом изоляции, конструкцией сердечника, оболочкой и бронепокровами, практически (с точностью до 1...2 дБ) совпадают друг с другом в эффективно передаваемой полосе частот ПЦСП, если эти частотные характеристики уравнять предварительно на одной частоте (например, на частоте 1 МГц). Этот факт позволяет использовать аппроксимацию вида (П.2.1), приведенную для одного симметричного кабеля и имеющую частотную зависимость для расчёта другого симметричного кабеля, умножив полученные результаты на множитель ,где

. (П.2.2)

В качестве будем использовать зависимость вида (П.2.1), коэффициенты которой , и для симметричного кабеля типа МКС 4 4, заимствованные из [5], приведены в табл. П.2.1. Соответствующая частотная характеристика имеет вид

. (П.2.3)

Будем называть ее нормированной частотной характеристикой симметричного кабеля. Зная денормирующий множитель для заданного кабеля, легко вычислить частотную зависимость его коэффициента затухания по формуле

. (П.2.4)

Значения множителя для различных типов симметричного кабеля приведены в табл. П. 2.2. Они получены по (П. 2.2) с учетом справочных значений соответствующих симметричных кабелей. Коэффициент затухания кабеля , рассчитанный по (П.2.4), соответствует температуре t = 20°С. Пересчет величины на заданную температуру t производится по известной формуле:

. (П.2.5)

Значения температурного коэффициента затухания кабеля также приведены в табл. П. 2.2.

Таблица П.2.2

Электрические характеристики кабелей

№ пп.
	КСПП 1 4 0,9	1,841	2,2	60,0
	КСПП 1 4 1,2	1,571	2,4	56,0
	МКСА 1 4 1,2	1,056	1,9	49,0
	МКСА 4 4 1,2	0,988	2,0	49,0
	МКСА 7 4 1,2	0,988	2,0	49,0
	МКСБ 4 4 1,2	1,087	2,0	49,0
	МКСБ 7 4 1,2	1,046	2,0	49,0
	МКССП 4 4 1,2	1,004	2,0	49,0
	ЗКП 1 4 1,2	1,125	2,0	48,0
	ЗКВ 1 4 1,2	1,125	2,0	48,0
	ЗКПА 1 4 1,2	1,082	2,0	48,0
	Коаксиальный	-	2,0

Характеристическое (волновое) сопротивление кабеля Z_c является комплексным и частотнозависимым. Однако в диапазоне высоких частот, которые используются в ЦСП, Z_c становится практически постоянным и активным. Эти значения и приведены в табл. П.2.2.

Переходные затухания симметричного кабеля.Известно, что частотная зависимость переходного затухания на ближний конец имеет сложный осциллирующий характер. Однако аппроксимация этих характеристик по наихудшим (минимальным) значениям переходного затухания для различных реализаций на разных частотах имеет простой вид:

. (П. 2.6)

Здесь — постоянная составляющая частотной характеристики переходного затухания кабеля на ближний конец. Величина зависит от типа кабеля и вида влияния. Различают внутричетверочное (ВВ) и межчетверочное (MB) влияния. Как правило, MB меньше чем ВВ. Некоторые сведения о таких влияниях приведены в [3, 4, 5, 7, 10 и 11]. Будем в дальнейшем полагать, что

(П.2.7)

где

Значения для некоторых типов кабелей приведены в табл. П.2.3.

Таблица П.2.3

Параметры переходного затухания симметричного кабеля

Влияние	, дБ	, дБ/дек	, дБ/дек
ВВ
МВ	+ 15

— крутизна изменения переходного затухания кабеля на ближний конец. Многочисленные измерения показали, что минимальные значения переходного затухания на ближний конец уменьшаются с увеличением частоты со скоростью 4,5 дБ на октаву (4,5 дБ/окт) или, что то же, 15 дБ на декаду, т. е. =15 дБ/дек. Переходное затухание на дальний конец зависит от частоты f и длины участка регенерации l и может быть представлено в виде

. (П. 2.8)

Здесь — составляющая ,которая зависит от длины l:

; (П.2.9)

— постоянная составляющая частотной характеристики переходного затухания кабеля на дальний конец,

при l = 1 км, f =1 МГц.

Величина является таким же важным параметром пepeходного затухания кабеля, как и . В |10] приведены зависимости и для кабеля типа МКС, из которых видно, что

. (П. 2.10)

При выполнении курсового проекта будем считать, что равенство (П. 2.10) справедливо для всех типов симметричного кабеля. Тогда, учитывая, что ,можно записать выражение для переходного затухания кабеля на дальний конец в виде

. (П. 2.11)

Здесь — крутизна изменения переходного затухания кабеля на дальний конец. Значения ,заимствованные из [5], приведены в табл. П. 2.3.

Защищенность регенератора от шумов кабельных цепей ЦЛТ(рис. П.2.1) зависит от рассмотренных выше вторичных параметров.

Общепринятой характеристикой СП-ЧРК является защищенность, измеренная с помощью гармонического (синусоидального) испытательного сигнала. Для такого синусоидального сигнала с частотой f защищенность от шумов линейных переходов на ближний конец

, (П.2.12)

где — количество влияющих систем; — затухание измеряемого участка цепи на частоте f, l — длина этого участка.

При импульсной передаче сигналов в ЦСП под защищенностью обычно понимают

, (П. 2.13)

где U — амплитудное значение откорректированного отклика тракта на единичную посылку, измеренное на входе решающего устройства регенератора, а и — соответственно мощность и среднеквадратичное значение помехи в этой же точке регенератора. Можно показать, что для помехи линейных переходов на ближний конец ЛП-БК

, (П.2.14)

где при ( - расчётная частота ЦСП, = 0,5 ; - тактовая частота ЦСП); , где при ; l — длина цепи; - добавка к защищённости, которая учитывает широкополосность сигнала и помехи ЛП-БК в ЦТЛ.

, (П.2.15)

где ; при - частоте среза тракта «кабель + КУс», ; a – праметр колоколообразного отклика (2.14);

. (П.2.16)

Здесь . Добавка зависит от длины l . Эту зависимость можно аппроксимировать степенным полиномом относительно . Высокую точность аппроксимации обеспечивает полином второй степени вида

. (П.2.17)

Подстановка (П.2.17) в (П.2.14), позволяет получить выражение для защищенности от шумов ЛП-БК в виде (2.50).

Аналогично получаем выражение (2.46) для защищенности от собственных шумов кабеля как функции длины l. Добавка к ожидаемой защищенности , учитывающая широкополосность линейного сигнала ЦСП и помехи СШ, имеет вид

, (П.2.18)

где . (П.2.19)

Добавка зависит от длины l , так как зависит от l.

Аппроксимация как функции переменной квадратичным полиномом имеет вид

. (П.2.20)

Погрешность квадратичной аппроксимации от не превышает 1% при изменении переменной в пределах

Коэффициенты аппроксимации , и для СШ и ЛП-БК с соответствующими индексами «с» и «б» приведены в табл. П.2.4.

Таблица П.2.4

Коэффициенты степенной аппроксимации поправки на широкополосность сигнала и шума ЦЛТ

Шум
СШ		2,36	-0,124	3,96
ЛП-БК		7,5	-0,083	2,6
ЛП-ДК		МВ	8,4	-	-
ВВ	8,0	-	-

С большей погрешностью (порядка 5%) допустима и линейная аппроксимация зависимости от вида

. (П.2.21)

При такой линейной аппроксимации коэффициенты и равны соответственно

(П.2.22)

(П.2.23)

Квадратичная аппроксимация , а значит, ожидаемой защищенности А₃, дает более точные формулы для определения длины участка регенерации — (2.75), (2.76), (2.78) и (2.79). Линейная аппроксимация А₃ позволяет получить эти выражения более простыми и наглядными. Так, при учете только СШ

. (П.2.24)

Подставляя (2.47) и численные значения (П. 2.22) и (П. 2.23), имеем

(П. 2.25)

При учете только ЛП-БК на 1 4 симметричном кабеле

. (П.2.26)

Подставляя (2.77) и численные значения (П. 2.22) и (П. 2.23), имеем

(П. 2.25)

Аналогично получаем упрощенное выражение для длины участка регенерации , определяемое СШ и ЛП-ДК-ВВ 1 4 кабеля при двухкабельной работе:

(П.2.28)

а также упрощенное выражение длины участка регенерации , определяемое и кабеля при однокабельной работе.

(П.2.29)

Во всех приведенных формулах длины участка регенерации слагаемое учитывает ограниченную по распределению помеху (ОП) ЛП-ДК-ВВ соотношениями (2.58), (2.59) и (2.68). Относительная величина этой помехи опре деляется защищенностью . Можно показать, что

,(П.2.30)

где добавка к ожидаемой защищенности , учитывающая широкополосность сигнала и помехи ЛП-ДК-ВВ в ЦЛТ, определяется выражением

, (П.2.31)
Здесь .

Видно, что не зависит от l, так как от l не зависит. Поэтому . Значения для внутричетверочного ВВ и межчетверочного MB влияния приведены в табл. П. 2.4.

Для большинства рассмотренных схем организации связи приближенные выражения длины участка регенерации получены потому, что из всех видов помех, действующих в кабеле ЦЛТ, в каждом конкретном варианте учтены только одна или две преобладающие по величине помехи. При этом оказалось, что из двух одновременно учитываемых помех одна является нормальной (НП), а другая — с ограниченным законом распределения мгновенных значений (ОП). Ожидаемая защищенность от совместного действия двух таких помех определяется (2.57), (2.58) и (2.59).

Учитывая, что в (2.59) (П.2.30), получаем (2.68). В качестве приближенного значения в (2.69) можно использовать длину (П. 2.28) или (П. 2.29), полагая .

Полученные выше выражения определяют ожидаемую защищенность сигнала ЦСП по отношению к среднеквадратичному значению помехи ЦЛТ. Между тем, вероятность ошибки определяется не среднеквадратичным, а мгновенным значением помехи, если величина этого мгновенного значения превышает порог решающего устройства регенератора. Для правильного составления уравнения длины, а значит, правильного определения длины участка регенерации необходимо знать пик-фактор помехи.

Пик-фактор помехи ЦЛТ определяет численно в дБ превышение пиковым значением помехи среднеквадратического значения этой же помехи. Под пиковым здесь понимается такое значение, которое превышается этой помехой с вероятностью, равной допустимой вероятности ошибки на участке регенерации.

Пик-фактор нормальной помехи определяют по табулированным значениям интеграла вероятности ошибки. Некоторые из результатов-исследований помехи линейных переходов и оценки величины пик-фактора этой помехи даны в [4, 5 и 8]. Соответствующие значения пик-фактора различных шумов кабельных ЦЛТ приведены в табл. П. 2.5.

Таблица П.2.5

Пик-фактор шумов линейного тракта ЦСП

Шумы
ЛП-ДК
ЛП-БК для В = 0,152 Мбит/с В = 1,024 Мбит/с В = 2,048 Мбит/с В = 8,488 Мбит/с СШ для	15,7 16,7

Экономические показатели кабелянеобходимы для оценки экономической эффективности различных вариантов схем организации связи с ЦСП. В проекте для такого сравнения необходимо знать только капитальные затраты (о факторах, определяющих капитальные затраты и эксплуатационные расходы см., например, [13]).

В табл. П. 2.6 приведены капитальные затраты на 1 км кабельной трассы, использующей различные типы кабелей [12] с учетом способа организации двухсторонней связи.

При однокабельном способе организации двухсторонней связи используется один кабель. В табл. П. 2.6 это отмечено цифрой 1. При двухкабельном способе организации связи используют два кабеля. В табл. П.2.6 это отмечено цифрой 2.

Таблица П.2.6

Удельные капитальные затраты различных типов кабеля,

Кабель	Емкость	Количество кабелей	, тыс. руб.
Симметричный КСПП	1 4		0,53
	0,72
Симметричный МКС	1 4		1,4
	1,8
4 4		2,7
	3,6
7 4		3,3
	4,6
Коаксиальный МКТ			4,0
	5,6

Список литературы

1. 3 и н г е р е н к о А. М., Б а е в а Н. Н., Т в е р е ц к и й М. С. Системы многоканальной связи: Учебник для вузов связи. — М.: Связь. 1980.—
440 с, ил.

2. Многоканальная электросвязь и РРЛ/Н. Н. Баева, И. К. Бобровская, В. А. Брескин, Е. Л. Федорова: Учебник для вузов связи. — М.: Радио и связь, 1984. — 216 с, ил.

3. Г р о д н е в С. А. Расчет на ЭВМ линейного тракта цифоовых систем передачи //Электросвязь. — 1983. — № 1. — С. 26—28.

4. Шульга В. Г., Распоркии А. Ф. Анализ импульсных ЦСП в симметричном кабеле связи //Электросвязь. — 1983. — № 8. — С. 9—16.

5. Ц ы м А. Ю., Камалягин В. Н., Деарт И. Д. Взаимные влияния ИКМ-120 и ИКМ-480 при совместной работе по одному кабелю //Электросвязь. — 1984. — № 4. — С. 27—30.

6. Воронцов А. С, Маркелов А. П. Основные параметры коаксиальных кабелей для широкополосных систем передачи //Электросвязь.— 1979. — № 4. — С. 21—24.

7. Ц ы м А. Ю., Камалягин В. И. Междугородные симметричные кабели для цифровых систем передачи. — М.: Радио и связь, 1984. — 160 с, ил.

8. Брескин В. А., Я ц е н к о С. Г. Вероятностные характеристики линейных переходов на ближний конец кабеля типа КСПП в ЦСП //Электросвязь. — 1984. — № 12. — С. 32—33.

9. Ц иф р о в ы е системы передачи: Пер. с пол./В. Маевский, Ф. Блоцкий, А. Новак и др.; Под ред. В. Маевского и Е. Милка. — М.: Связь, 1979. — 264 с, ил.

10. Л е в и н Л. С, П л о т к и н М. А. Цифровые системы передачи информации. — М.: Радио и связь, 1982. — 216 с, ил.

11. Аппаратура ИКМ-3О/А. Н. Голубев, Ю. П. Иванов, А. С. Левин и др.; Под ред. Ю. П. Иванова и Л. С. Левина. — М.: Радио и связь,
1983. — 184 с, ил.

12. Базык В. К., Спильная Н. П. Выбор наиболее экономичного варианта проектирования кабельной магистрали: Учеб. пособие. — Одесса, ОЭИС, 1978.

13. Выбор наиболее экономичного варианта проектирования на местных сетях: Методруководство /Сост. В. К. Базык, А. Я. Маркович, В. Н. Орлов, О. А. Молдованова. — Одесса, ОЭИС, 1968. — Ч. 2.

14. Брескин В. А., Бунчужная Т. С, Яценко С. Г. Методика расчета длины участка регенерации ЦСП //Методы повышения эффективности систем передачи информации: Сб. науч. трудов ОЭИС им. А. С. Попова. — Киев: Техника, 1987.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие………………………………………………………….3

Введение………………………………………………………………4

1. Структура и иерархия ЦСП……………………………………………..6

2. Линейный тракт ЦСП…………………………...………………………17

2.1.Формирование цифрового сигнала в линии передачи.…...………..17
2.2.Регенератор ЦСП……....……………………………………………26

2.3.Нормирование характеристик ЦЛТ. Длина участка регенерации…………………………………………………………….....38

3. Проектирование цифровой линии передачи………………………….48

3.1.Варианты раздела курсового проекта по ЦСП….…………………..48

3.2.Расчет линии передачи с заданной аппаратурой ЦСП……………...48

3.3.Расчет цифровой линии передачи с заданным типом кабеля………54

3.4.Переоборудование аналоговой линии передачи, использующей АСП-ЧРК, на линию с ЦСП……………………………………………...56

4. Особенности ЦСП…………………………………………………………..58

5. Вопросы для подготовки к защите курсового проекта………………..61

Приложения………………………………………………………………….63

П.1. Цифровые системы передачи …………………………….…….…...63

П.2. Параметры кабельных цепей для расчета ЦЛТ………………..…..68

Список литературы…………………..…………………………………….77

⇐ Назад
1
2
3
4
5
67