106 ЦИФРОВЫЕ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ

ВВЕДЕНИЕ

 

В настоящее время во всем мире, в том числе и в РФ, возросли требования к сетям связи как с точки зрения обеспечения высоких показателей надежности связи, так и расширения предоставляемых услуг абонентам. Удовлетворение потребностей в средствах связи, развитие и модернизация сетей электросвязи, может быть реализована на базе новых технологий, таких как оптические линии связи, цифровые системы коммутации и цифровые системы передачи.

Интенсивное развитие цифровых систем передачи (ЦСП) объясняется существенными их преимуществами по сравнению с аналоговыми системами передачи информации (АСП) [1]. Основными преимуществами ЦСП перед АСП являются следующие:

1)      более высокая помехоустойчивость;

2)      независимость качества передачи от длины линии;

3)      стабильность параметров каналов ЦСП;

4)      эффективность использования пропускной способности каналов для передачи дискретных сигналов;

5)      более простая математическая обработка сигналов;

6)      возможность построения цифровой сети связи;

7)      высокие технико-экономические показатели.

Основными недостатками ЦСП, работающих на электрическом кабеле, является необходимость использования для передачи одинакового объема информации значительно более широкого, чем в аналоговых системах, спектра частот  в линии, из-за чего промежуточные регенерационные станции приходится размещать более часто, чем усилительные пункты в аналоговых системах. Однако при использовании ЦСП для работы на оптическом кабеле (ОК), благодаря широкой полосе пропускания и малому затуханию оптического волокна, это обстоятельство оказывается несущественным и расстояние между регенераторами на ОК во много раз превышает длину усилительного участка аналоговых систем передачи.

Достоинства ЦСП в наибольшей степени проявляются в условиях цифровой сети связи. Такая сеть содержит только цифровые тракты, которые соединяются на сетевых узлах и заканчиваются цифровыми системами коммутации и цифровыми абонентскими установками.

В настоящее время в нашей стране идет интенсивный процесс цифровизации связи, то есть переход с традиционных аналоговых системы передачи на цифровые.

Предполагаемое расширение цифровых сетей требует наличия подготовленных специалистов по проектированию и эксплуатации нового оборудования. Это в свою очередь предъявляет новые требования к процессу подготовки таких специалистов в ВУЗах. Возникает необходимость в более подробном изучении ЦСП, как наиболее перспективных. Решение данной задачи затруднительно без доступной, современной литературы. Следует отметить, что систематические сведения по ЦСП отсутствуют. Это существенно затрудняет решение вопросов изучения и проектирования в процессе подготовки специалистов связи. Поэтому актуальной является задача разработки методического пособия, которое может быть использовано в рамках учебного процесса, в том числе на этапах курсового и дипломного проектирования.

Целью данного учебного пособия является разработка методики проектирования ЦСП, работающих на линиях электрического и оптического кабелей.

Автор выражает признательность студентам кафедры радиоуправления и связи Родькину С. П., Дрынкину С. В., Фокину А. Г., Диваеву Д. С. и Хавронину А. Б. за помощь в подготовке и оформлении материалов пособия.

1.     ЭСКИЗНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЦСП

1.1. Задание исходных данных при проектировании ЦСП

Исходными данными при проектировании являются: информационная емкость, определяемая числом каналов ТЧ (N); оконечные пункты магистрали, определяющие длину трассы (L); режим работы ЦСП (ЧД-ИКМ или ВД-ИКМ).

1.2. Выбор трассы магистрали

Трасса линии передачи прокладывается так, чтобы при обеспечении связью всех пунктов затраты на сооружение и эксплуатацию магистрали были минимальными. Трасса магистрали выбирается, как правило, вдоль шоссейных и железных дорог, чтобы обеспечить удобное эксплуатационное обслуживание линейных сооружений связи, проходит через населенные пункты, в которых можно разместить обслуживаемые регенерационные пункты (ОРП). [1].

При сравнении вариантов трасс учитываются следующие факторы: протяженность трассы; необходимое количество каналов между различными пунктами; рельеф местности; энерговооруженность промежуточных пунктов и т.п.

При выборе трассы следует пользоваться картами с крупным масштабом (не менее чем в 1 см 25 км, т.е. 1:2500000).Удобно пользоваться атласом автомобильных дорог.

На ситуационной схеме трассы показываются шоссейные и железные дороги, реки и водоемы, населенные и усилительные пункты, трасса прокладки кабеля. Приводятся условные обозначения, указывается масштаб и направление стран света. Расстояния показываются дробью: в числителе - длина участка по трассе,  в знаменателе - электрическая длина кабеля. Электрическая длина кабеля равна 101% от длины трассы.

В дальнейших расчетах под длиной трассы подразумевают электрическую длину кабеля.

Выбор типа кабеля (оптический или электрический) делают на основе данных технического задания.

Примерный вид ситуационной схемы трассы приведен на рис.1.1.

1.3. Выбор аппаратуры уплотнения

В соответствии с выбранной трассой осуществляется выбор аппаратуры уплотнения и построение схемы организации связи. При этом необходимо знать назначение проектируемой  системы, требуемую дальность связи и количество каналов между оконечными и промежуточными пунктами.

На первом этапе составляют схему условного размещения пунктов связи с указанием необходимого количества каналов между оконечными и промежуточными пунктами исходя из задания на проектирование. Отметив количество каналов между отдельными пунктами связи, получим схему, приведенную на рис.1.2.

Определившаяся в соответствии с техническим заданием схема условного размещения пунктов связи может быть реализована несколькими вариантами. В качестве вариантов рассматриваются стандартные ЦСП. Выбор наилучшего из них обусловлен совокупностью технических и экономических показателей систем передачи.

 

Рис.1.1. Ситуационная схема трассы Рязань–Шилово–Сасово

 

 

Рис. 1.2. Схема условного размещения пунктов связи

 

Наиболее эффективным вариантом построения ЦСП на заданное количество каналов N при заданной длине L магистрали является вариант, определенный по минимальной сумме приведенных затрат Кåмин, которая вычисляется по формуле:

, у.е./кан.,

где Кi, Сi - соответственно удельные капитальные затраты и годовые эксплуатационные расходы i-го варианта; Ен– нормированный коэффициент эффективности, равный 0,15.

 

 

Удельные капитальные затраты на один телефонный канал можно оценить как:

, у.е./кан.-км,

где Ki.коо и Ki.лац– удельные затраты (на одно направление) по каналообразующему оборудованию (КОО) и оборудованию линейно-аппаратного цеха (ЛАЦ), у.е./кан; Kiл–удельные затраты по линейному тракту, у.е./кан.-км.

Аналогично рассчитываются годовые эксплуатационные расходы на один телефонный канал:

, у.е./кан.-км,

где Сi.коо и Сi.лац– удельные затраты (на одно направление) по каналообразующему оборудованию (КОО) и оборудованию линейно-аппаратного цеха (ЛАЦ), у.е./кан; Сiл - удельные затраты по линейному тракту, у.е./кан.-км.

Коэффициент 2 учитывает затраты на передающее и приемное направления.

Значения показателей для КОО оконечных станций могут быть приняты как:

Ki.коо.=117 у.е./кан., Сi.коо.=53 у.е./кан.

Расчетные величины экономических показателей Ki.лац, Сi.лац, Кi.л, Сi.л приведены соответственно на рисунке 1.3.

Итак, порядок расчета экономической эффективности выбранного варианта следующий:

1) На основании исходных данных (N и L) составляются варианты построения схемы организации связи на основе стандартных ЦСП. При этом N является эквивалентным числом основных цифровых каналов (ОЦК), соответствующим заданию. Определяется N как сумма ОЦК, соответствующих каждому сигналу из заданных, т.е. N=åNi. Так же следует учитывать возможность передачи того или иного сигнала выбранным типом аппаратуры (см. табл. 1.1).

2) Для каждого варианта определяются экономические показатели, Ki.лац, Сi.лац, Кi.л, Сi.л, Кåмин., которые удобно свести в таблицу.

3) По значению Кåмин. оценивают эффективность использования той или иной аппаратуры и делается выбор. Наиболее эффективным, как отмечалось выше, считается вариант построения ЦСП, обеспечивающий минимальную сумму приведенных затрат Кåмин.

При построении схемы организации связи в соответствии с заданием может быть предусмотрено ответвление части каналов для связи оконечного пункта с промежуточным пунктом. В этом случае используются два комплекта оконечного оборудования. Если это нецелесообразно с точки зрения технико-экономических показателей, тогда устанавливают аппаратуру выделения.

Данная методика дает представление об оптимальном использовании аппаратуры ЦСП. При определении требуемого количества систем представляется возможным варьировать исходные данные в разумных (порядка 30%) пределах.

За условную единицу принят американский доллар.

 

 

 

 

 

 

 

Рис.1.3. Экономические показатели ЦСП

 

 

Таблица 1.1.

Вид сигнала

ОЦК

КТЧ

1

ПГ ЧРК

90

ВГ ЧРК

90

ТГ ЧРК

360

РВ высшего класса

5

РВ 1 класса

4

РВ 2 класса

2

ТВ

1440