П.2 Параметры кабельных цепей для расчета ЦЛТ

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_зд конец, 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