ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ КАБЕЛЬНЫЕ ЛИНИИ СВЯЗИ

November 15, 2011 by admin Комментировать »

Основу единой автоматизированной сети связи СССР (ЕАСС) составляют кабельные и радиорелейные системы передачи информации. Постоянное совершенствование многоканальных систем обеспечивает техническую базу для интенсивного развития ЕАСС. За прошедшее десятилетие протяженность каналов междугородной связи увеличилась примерно в 4 раза, что позволило значительно улучшить качество передачи различных видов информации (телефонной, телеграфной, программ радиовещания и телевидения, изображений газетных полос, передачи данных .и т. п.) и тем самым полнее удовлетворить потребности народного хозяйства и населения.

Традиционные и перспективные системы и средства связи развивались в период 1975—1985 гг. в следующих основных направлениях:

совершенствование кабелей связи, снижение их стоимости, повышение надежности линейно-кабельных сооружений;

увеличение пропускной способности систем передачи, более полное использование широкополосных свойств кабеля;

повышение эффективности существующих кабельных линий связи путем их реконструкции;

разработка и освоение производства цифровых систем передачи на коаксиальных и симметричных кабелях;

создание автоматизированных измерительных и контрольно- диагностических комплексов, обеспечивающих измерение качественных показателей и обнаружение повреждений как в процессе производства оборудования, так и в процессе эксплуатации. Рассмотрим кратко эти направления.

Кабельные линии, составляющие основу сети электрической связи страны, сооружаются в самых разнообразных климатических зонах и грунтовых условиях (от районов вечной .мерзлоты до пустынь, в условиях агрессивных грунтов и высокой грозовой деятельности). Вредное воздействие оказывают линии электропередач высокого и сверхвысокого напряжения, электрифицированные железные дороги, являющиеся источниками опасных напряжений и помех. В этих условиях кабели связи должны обеспечивать высокие технико-экономические показатели в течение длительного срока службы.

Среди основных задач, стоящих перед разработчиками кабелей связи, мож.но назвать экономию цветных металлов, в первую очередь свинца и меди. Наиболее успешно решена задача экономии свинца в симметричных кабелях, удельный выпуск которых в алюминиевых и стальных гофрированных оболочках приближается в настоящее время к 90%. Например, серийно выпускаемые коаксиальные кабели КМА-4 и МКТА-4 в алюминиевых оболочках позволяют сэкономить соответственно 1,7 и 0,9 т свинца на каждый километр линии и снизить ее массу почти на 20%. Кабели в алюминиевой оболочке обладают лучшими экранирующими свойствами и большей грозостойкостью, повышенными механическими характеристиками и, что очень важно, более низкой стоимостью (на 20…30%).

Почти половина меди, расходуемой в .настоящее время на изготовление кабелей связи, приходится на кабели городской, телефонной сети (ГТС), следовательно, медь необходимо экономить прежде всего при производстве ка’белей для ГТС, где она используется крайне неэффективно. Переход к жилам диаметром 0,32 мм вместо 0,4 мм в многопарных кабелях ГТС обеспечивает экономию меди на 35%. Другим направлением, позволяющим экономить медь, является использование систем передачи на абонентском участке сети. Аппаратура Д-АВУ позволяет передавать информацию от 10 абонентов по двум абонентским линиям. В настоящее время разрабатывается еще более эффективная система связи, позволяющая существенно уменьшить расход меди на каждый канал абонентской линии. Проводятся работы по созданию кабелей ГТС с жилами из сплавов алюминия и биметаллов (алюминий—медь).

Дальнейшее увеличение многоканальное™ систем передачи требует расширения диапазона эффективно передаваемых частот, что достигается совершенствованием технологии производства коаксиальных пар. Для их контроля в соответствии с рекомендациями Международного консультативного комитета по телеграфии и телефонии (МККТТ) введены новые параметры: входной коэффициент отражения в рабочем диапазоне частот и средняя отраженная энергия в полосе частот 10 МГц. Для выявления структуры неоднородностей, в наибольшей степени влияющей на передаваемые сигналы, используются импульсы длительностью 10 не. За последние годы разработаны магистральный коаксиальный кабель КМ-4-60 для работы в диапазоне до 60 МГц, полностью удовлетворяющий рекомендациям МККТТ, и станционный однокоаксиаль- ный кабель КСК.

Следующей важной задачей, которой всегда уделялось большое внимание, является повышение надежности линейно-кабельных сооружений. Для этого улучшаются конструкции кабелей, используются более качественные исходные материалы, совершенствуется технология производства, улучшаются методы прокладки, монтажа и эксплуатации кабелей. Применение внешнего полиэтиленового шланга обеспечивает лучшую сохранность от коррозии бро,нелент, проволок, металлических оболочек. Одной из причин, снижающих надежность кабельных линий, является повреждение их молнией. В связи с этим весьма актуальна разработка и освоение в производстве грозоетойких кабелей.

Все созданные кабели с успехом могут быть использованы не только для аналоговых, но и для цифровых систем передачи.

Следующим важным направлением развития кабельных систем является повышение их пропускной способности путем увеличения числа передаваемых каналов. Анализ потребностей в передаче информации в ЕАСС показывает, что в ближайшие 15— 20 лет более 90% каналов и трактов на сети будут заняты передачей телефонной информации. Эффективным средством для такой передачи является стандартный канал тональной частоты (ТЧ) систем передачи с частотным разделением каналов или, как их еще называют, аналоговых систем передачи (АСП). По каналам и трактам современных АСП можно передавать различную информацию (в частности и в цифровой форме при скорости до нескольких мегабит в секунду). В настоящее время АСП благодаря высоким качественным и технико-экономическим показателям являются основой первичной магистральной сети ЕАСС. Продолжая совершенствоваться, АСП отвечают и в обозримом будущем будут отвечать требованиям сети на ряде участков ЕАСС и в первую очередь на первичной магистральной сети, где нужны мощные пучки каналов (20…50 тыс.) большой протяженности.

Среди магистральных АСП первое место по числу организованных на сети каналокилометров и по качеству получаемых каналов и трактов занимают АСП на коаксиальных кабелях с парами нормального (2,6/9,5 м;м) размера. Наиболее мощной и совершенной отечественной АСП, внедренной в рассматриваемый период, является К-3600, позволяющая получить 3600 каналов ТЧ по двум коаксиальным парам, т. е. 7200 каналов по кабелю КМ-4. Длина усилительного участка системы 3 км, длина секции между обслуживаемыми усилительными пунктами (ОУЛ—ОУП, она же — секция дистанционного питания — ДП) 186 км, длина однородного участка (т. е. участка, на котором все качественные показатели системы передачи должны соответствовать нормам без изменения числа и взаимного расположения каналов в линейном спектре) 1500 км. Несмотря на столь большую длину однородного участка, качественные показатели системы К-3600 соответствуют лучшим мировым стандартам. Например, удельный шум линейного тракта для самого «плохого» канала не превышает 1 пВтОп/км (согласно рекомендациям МККТТ допускается шум 3 пВтОп/км при длине однородного участка 280 км и мощности загрузки системы на 20% меньшей, чем в К-3600).

Систему К-3600 используют как для строящихся, так и для реконструируемых действующих магистралей, оснащенных ламповой аппаратурой К-1920. В последнем случае между необслуживаемыми усилительными пунктами (НУП) системы К-1920, следующими через 6 км, устанавливаются дополнительно НУП и заменяется вся аппаратура линейных трактов. Реконструкция, почти удваивая число каналов, позволяет также существенно повысить надежность и технико-экономические показатели магистрали благодаря отказу от электронных ламп и громоздких и ненадежных источников ДП, повышению стабильности, снижению шумов и т. п.

Наряду с системой К-3600 сейчас внедряется и разработанная на ее базе АСП К-1920П (3800 каналов по кабелю КМ-4), имеющая усилительный участок длиной 6 км, секцию ОУП—ОУП (секцию ДГ1) длиной 246 км и такую же, что и в К-3600, длину однородного участка. Эта система допускает на 20% большую, чем К-3600, удельную загрузку, обеспечивая шумы в «худшем» канале 1,5 пВтОп/км. Как и К-3600, она может использоваться для строящихся и реконструируемых магистралей К-1920. В последнем случае благодаря более длинной, чем в К-1920, секции ДП система К-1920П позволяет уменьшить и число обслуживаемых пунктов на магистрали.

Магистральная первичная сеть до сих пор была основана на системах К-3600 и К-1920П. Но они морально устарели и принципы их построения не соответствуют рекомендациям МККТТ. Поэтому принято решение о модернизации отечественных магистральных АСП. Одновременно переходят к рекомендованным МККТТ принципам построения систем. Создается перспективное семейство АСП на единой конструктивной, элементной и технологической основе, обеспечивающее более экономное построение и развитие первичной магистральной сети. При этом:

обеспечивается возможность последующих реконструкций кабельных магистралей с переходом к более мощным системам передачи путем деления пополам усилительного участка предыдущей системы с максимальным использованием ее аппаратуры;

снижаются до минимума расходы на строительство первой, наименее мощной, системы семейства (максимальная длина усилительного участка и секции ОУП—ОУП, минимум аппаратуры в НУП и обслуживаемых станциях);

повышается степень индустриализации строительства, снижается металлоемкость НУП и энергоемкость аппаратуры;

сокращается объем аппаратуры в сетевых узлах для транзита групп между магистралями и для выделения каналов в промежуточных пунктах, широко используются прямые транзиты групп в линейных спектрах;

достигается максимальная автоматизация эксплуатационного обслуживания на базе ЭВМ и другой современной техники;

обеспечивается совместимость по длинам участков с действующими АСП и проектируемыми цифровыми системами передачи.

Это семейство АСП будет содержать системы К-1800, К-5400 и К-10800, которые по важным эксплуатационным характеристикам (табл. 1) превосходят зарубежные и отечественные аналоги.

Таблица 1

Система передачи

Число каналов ТЧ на кабеле КМ-4

Длина усилительного участка, км

Длина секции ОУП—ОУП, км

Максимальная длина линейного тракта, км

Верхняя частота в линии, МГц

К-1800

3600

6

300

830

8,5

К-5400

10800

3

186

830

31

К-10800

21600

1,5

120

830

61

Система К-1800 весьма перспективна при освоении восточных регионов страны, где приходится преодолевать широкие водные и заболоченные пространства, поскольку у нее расстояние между НУП 6 км. Особенности этой системы позволяют рассматривать ее в качестве первоочередной при сооружении новых линий магистральной сети. В дальнейшем такие линии могут быть реконструированы путем перехода к более .мощным системам.

Система К-5400 предназначена как для нового строительства в районах с относительно высокой плотностью населения, так и для реконструкции действующих линий менее мощных систем (К-1800, К-1920П, К-3600). При том же числе НУП, что в системе К-3600, система К-5400 имеет в 1,5 раза больше каналов.

Система К-10800 находится вне конкуренции по мощности создаваемых пучков каналов. Это наиболее экономичное средство для создания пучков из 15…50 тысяч каналов, которые будут необходимы уже в ближайшем будущем. Для ее построения понадобились новые электрорадиоэлементы, конструктивные и технологические решения. Эти новшества будут использованы и в остальных системах семейства.

Основные качественные показатели систем (шумы, надежность и др.) нормируются на условных эталонных цепях длиной 2500 км (рекомендация МККТТ), разделенных на 9 однородных участков по 280 км и содержащих определенный набор преобразовательной аппаратуры на стыках участков. В частности, шум в большей части каналов линии должен быть менее 1,5 пВтОп/км, а в некоторой части (в 900-канальной группе систем К-5400 и К-10800 и в 300-канальной группе системы К-1800) менее 1 п’ВтОп/км. Эти каналы предназначены для связи на дальние (более 5 тыс. км) расстояния. Допускается один из однородных участков эталонной цепи увеличивать до 830 км (или два до 560 км), не изменяя общую длину цепи и суммарную мощность помех системы передачи, а так же номинальную длину остальных участков (280 км). Это превышает требования МККТТ, однако введено с учетом особенностей отечественной магистральной сети.

Линейные спектры систем передачи перспективного семейства образованы на основе 900-канальц£1х групп, занимающих полосу 8516… 12388 кГц; при этом спектр системы К-1800 соответствует двум нижним группам линейного спектра системы К-Ю800 (12 МГц системы МККТТ, рекомендация G332), а спектр системы К-5400 — шести нижним группам. Вторая группа (в полосе

частот 4332…8204 .кГц) имеется во всех трех системах семейства. Подобное согласование спектров позволяет широко применять на сети прямые транзиты между системами (т. е. обмен группами непосредственно в линейном спектре без предварительного переноса их в стандартный исходный диапазон), что значительно упрощает аппаратуру в сетевых узлах. Поскольку спектры систем семейства согласованы, разработка и организация производства аппаратуры этих АСП существенно облегчаются. Например, система К-5400 практически содержится «внутри» К-Ю800— в ней будет использована часть преобразовательной и транзитной аппаратуры системы К-10800 и упрощенный вариант ее линейного усилителя — основного узла линейного тракта. Для системы К-1800 потребуется добавить только один комплект преобразования первой 900-канальной группы. Решено сохранить полосу частот действующей системы К-1920П в линейном тракте К-1800, что позволит в необходимых случаях применять оконечную аппаратуру системы К-1920П. Во всех системах семейства для оконечной и промежуточной аппаратуры будут использованы единые конструктивные решения.

Для упрощения строительства и снижения металлоемкости в системах применены типовые малогабаритные камеры НУП, устанавливаемые непосредственно в грунт. В будущем большинство НУП с уменьшенными габаритами и повышенной надежностью будут размещаться только под землей.

Система К-10800 оснащается управляющим вычислительным комплексом и разветвленной системой контроля за состоянием линейного тракта. Эти средства позволяют автоматически и дистанционно измерять основные характеристики аппаратуры ОУП, контролировать усиление и уровень шумов аппаратуры НУП, накапливать и статистически обрабатывать результаты измерений и не только быстро обнаруживать, но и прогнозировать возможные неисправности, связанные с постепенным изменением параметров аппаратуры. Такой контроль повышает надежность линии передачи и снижает трудоемкость эксплуатации.

Аналогичные системы контроля предусмотрены и в других АСП семейства. Конструктивно и функционально эти системы выполнены поблочно, что позволяет поэтапно углублять и усложнять контроль по мере увеличения пропускной способности линии передачи при последовательных ее реконструкциях в процессе перехода к системам с большим числом каналов.

Наряду с транзитом по стандартным .группам и прямыми транзитами по линейному спектру в узлах сети в семействе систем передачи предусмотрены упрощенные способы выделения каналов — параллельным ответвлением линейных трактов в ОУП и даже в НУП. Эти способы выгодны на первых этапах освоения линии. В дальнейшем, когда пропускная способность линии будет полностью исчерпана, можно будет организовать в пункте ответвления сетевой узел выделения (если к тому времени еще не будет целесообразна реконструкция линии).

Около 70% протяженности магистралей составляют симметричные кабели, на которых работают бОнканальные системы передач (К-60П), занимающие полосу частот 12…252 МГц. Задача повышения эффективности использования этих многочисленных линий весьма актуальна. В нашей стране создана новая АСП —К-Ю20С (емкостью 1020 каналов), которая решает эту задачу просто и экономично. Система занимает полосу частот 312…4636 кГц, т. е. выше полосы систем К-60П, а потому обе системы не мешают друг другу. Новая система устанавливается вместо двух систем К-60П и существенно повышает пропускную способность магистрали, например — с 480 до 1380 каналов при использовании кабеля 4X4X1,2. Линейный тракт системы К-Ю20С функционально независим от работающих на том же кабеле систем К-60П, имеет свои НУП (устанавливаемые через 3,2 км), систему служебной связи, телеконтроля и ДП. Каждый шестой НУП К-1020С, совпадающий с НУП К-60П, выполняет функции корректирующего и размещается внутри цистерны К-60П. Каждый НУП К-1020С снабжен устройством автоматической регулировки усиления (АРУ) по . контрольной частоте 4896 кГц, что устраняет необходимость точной подгонки длин усилительных участков. На оконечных станциях используется автоматическая регулировка усиления по второй контрольной частоте 308 кГц. В качестве оконечной преобразовательной аппаратуры для систем К-Ю20С можно использовать любую (в том числе и импортную) стандартную аппаратуру, например типа «Окоп».

Одно из наиболее важных направлений совершенствования систем передачи за прошедшее десятилетие — разработка семейства цифровых систем передачи с ИКМ. Высокие технико-экономические и качественные показатели цифровых систем передачи с небольшим числом каналов (ИКМ-15, ИКМ-30) обеспечили их широкое и преимущественное внедрение на местной сети (сельской и городской). Разработаны и осваиваются цифровые системы для зоновой и магистральной сетей (ИКМ-480, ИКМ-480Х2, ИКМ-1920 и ИКМ-1920Х2). Появление на ЕАСС электронных коммутационных станций обусловливает внедрение цифровых систем передачи на зоновой и магистральной сетях.

Для взаимодействия цифровых и аналоговых систем на сети используют модемы, обеспечивающие передачу цифровых потоков в групповых трактах аналоговых систем передачи, а также устройства, преобразующие групповые сигналы аналоговых систем в форму, пригодную для передачи в трактах цифровых систем (цифровым системам передачи посвящена отдельная статья настоящего сборника).

За истекший период в стране достигнуты значительные успехи в развитии кабельных систем передачи информации. Созданы новые виды кабельной продукции, существенно модернизированы действующие линии связи, разработаны семейства аналоговых и цифровых систем передачи. Все это обеспечивает надежную техническую базу для дальнейшего развития ЕАСС.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты