Проект реконструкции участка первичной сети ЕВСС

КУРСОВАЯ РАБОТА

«Проект реконструкции участка первичной сети ЕВСС»

В настоящее время на всех участках первичной сети ВСС (местном, внутризоновом и магистральном) еще достаточно широко используются аналоговые системы передачи (АСП), работающие по металлическим кабелям связи (К-60П по кабелю типа МКС 4×4×1,2, К-300 по кабелю МКТ-4, К-1920П и К-3600 по кабелю МК-4 и т. д.). В связи с поставленной задачей полной цифронизации первичной сети России, возникает необходимость реконструкции существующих участков сети с АСП. Основными типами отечественных цифровых систем передачи (ЦСП), применяемыми при реконструкции, являются ЦСП типа ИКМ-120, ИКМ-480С (симметричный кабель) и ИКМ-480 (коаксиальный кабель). Магистрали с АСП типа К-1920 и К-3600 реконструкции не подлежат и в перспективе будут заменены волоконно-оптическими системами передачи (ВОСП).

1. Расчет диаграммы уровней на участке M-N

Обслуживаемые усилительные станции (в дальнейшем будем их называть усилительными пунктами — ОУП) размещаются на концах секции дистанционного питания ДП.

ОУПы располагаются обычно в населенных пунктах, обеспеченных энергои водоснабжением, а также обязательно в пунктах, где осуществляется выделение и ввод групп каналов ТЧ.

Необслуживаемые усилительные станции (в дальнейшем их будем именовать необслуживаемые усилительные пункты — НУП) рекомендуется размещать внутри секция ОУП — ОУП равномерно и так, чтобы длина усилительного участка между НУП была бы равной некоторой номинальной длине, при которой обеспечивается требуемая величина защищенности при всех допустимых значений температуры грунта и неточности коррекции.

Однако, чаще всего между соседними ОУП не укладывается целое число участков номинальной длины. Тогда большинство участков выбирают с номинальной длиной, а один-два участка (иногда более) имеют длины меньше (укороченные участки) или больше (удлиненные участки) номинальной. Применение удлиненных участков следует избегать, т.к. это приводит к увеличению мощности шумов на выходе секции ОУП — ОУП. Длины усилительных участков и типы станций приведены в таблице.1

Таблица 1 — Длины усилительных участков и типы станций

Для определения уровня на входе НУП, ОУП, ОП необходимо найти километрическое затухание кабеля:

где — километрическое затухание кабеля при температуре to=20oС;

— температурный коэффициент затухания.

В линейных трактах систем передачи К-3600, К-1920П, К-1020, в качестве основных используется НУП без АРУ. Кроме того, линейные тракты этих СП содержат регулирующие НУП (НУП-Р), в которых имеется АРУ по КЧ (послерегулировка) и устройства АРУ по температуре грунта. С помощью последней производится предрегулировка. В линейный тракт систем К-3600 и К-1020Р, кроме названных НУП-Р входят НУП с коррекцией (НУП-К). Эти НУП отличаются от НУП-Р наличием корректора, предназначенного для устранения накапливающихся амплитудно-частотных искажений.

Для построения диаграммы уровней необходимо определить уровни передачи на входе и выходе каждого линейного усилителя при заданной температуре грунта. В проекте расчет осуществляется при максимальной температуре грунта.

На входе i-го НУПа уровень приема равен:

Где — уровень передачи на выходе предшествующего (i-1)-го усилителя, а

где: — затухание УУ при максимальной температуре грунта;

— километрическое затухание при to=toмакс;

— длина i-го усилительного участка.

Определим затухание станционных устройств:

где: — затухание искусственной линии;

— затухание линейного трансформатора;

для УУ без ИЛ:

для УУ с использованием ИЛ:

;

Уровень передачи на выходе iго НУП определяется по формуле:

Здесь Sуст — установочное усиление этого НУП, а Sх определяется видом АРУ, применяемым в данном НУП. Установочное усиление НУП определяется выражением:

для коаксиальных систем передачи:

По справочнику «Аппаратура сетей связи» определим номера регулирующих НУП (стр.152)

Участок ОП-ОУП: 1;5;9;13;17.

Номиналы Sуст: 39,8; 40,5; 41,2; 41,9; 42,6 …дБ

Выберем ближайший номинал установочного усиления:

В НУП, содержащих одновременно АРУ по КЧ и по температуре грунта (НУП-Р и НУП-К систем передачи К-1920П. К-3600, К-1020Р), АРУ по КЧ осуществляет послерегулировку и обеспечивает уровень передачи, равный номинальному значению, а грунтовая АРУ осуществляет под регулировку и изменяет уровень передачи относительно номинального значения.

В результате:

Если НУП-Р расположен непосредственно перед ОУП (ОП), то в этом НУП грунтовая АРУ выключается.

Величина Sгр для соответствующей СП рассчитывается по формуле:

— максимальная температура грунта для расчетного участка магистрали;

— средняя расчетная температура для данной СП.

Сведем выше приведенные расчеты в таблицу:

Таблица 2 — Данные расчета диаграммы уровней

2. Расчет допустимой и ожидаемой мощности собственных и линейных помех в канале АСП

Распределение общей нормы допустимой мощности помех между различными видами помех определяется технико-экономическими показателями многоканальной СП и типом линии связи.

В системах передачи коаксиального кабеля отсутствуют помехи от линейных переходов. Для применяемых в настоящее время коаксиальных СП К-1920П и К-3600:

Соотношение (2.1) позволяет определить допустимую мощность любого вида помех, следовательно и

Псофометрическая мощность собственных шумов в ТНОУ в спектре канала ТЧ, от одного участка определяется из выражения:

где =0,56 — псофометрический коэффициент;

=-132дб для НУП;

=-131дб для ОУП и ОП — уровень собственных помех приведенных ко входу усилителя (i-го) НУП или ОУП для данной СП.

Мощности собственных шумов в канале от всех n участков магистрали суммируются:

Расчет мощности собственных помех по формулам (2.2) и (2.3) не учитывает влияния погрешности работы АРУ, установленных на усилителях, в частности АРУ по КЧ и грунтовой АРУ. В самом неблагоприятном случае эта погрешности приводят к снижению уровней передачи на выходе усилителей мощности собственных помех от каждого участка.

В системах передачи К-1920П, К-1020Р, К-3600 АРУ по КЧ также устанавливается, кроме OУП и ОП, на некоторых НУП (НУП-Р). На этих же НУП осуществляется, помимо послерегулировки по КЧ, предрегулировка по температуре грунта. Основные НУП, входящие в состав секции регулирования этих систем, вообще не имеют АРУ. Поэтому возможно понижение диаграммы уровней на секции регулирования за счет погрешности работы АРУ на НУП-Р. Общая мощность помех от секции регулирования, которая начинается с НУП-Р, равна в этих системах:

Общая мощность собственных помех от всей магистрали при использовании указавших систем передачи рассчитывается по формуле (2.4).

Для магистрали, содержащей N секций регулирования, общая мощность собственных шумов в канале от всех участков магистрали равна:

В нашем случае:

Для 1-й секции НУП 1Р — НУП 5Р:

Для 2,3,4-й секции НУП 5Р-НУП 9Р, НУП 9Р-НУП 13Р, НУП 13Р-НУП 17Р:

Для 5-й секции НУП 17Р — ОУП 18(для НУП 17Р ДSгр=0):

Для 6-й секции ОУП 18 — НУП 20Р:

Для 7-й секции НУП 20Р — НУП 24Р:

Для 8-й секции НУП 24Р — НУП 28 Р Для 9-й секции НУП 28Р — ОП-N:

Для ОП-N:

Общая мощность собственных шумов:

При расчете нелинейных помех следует учитывать помехи 2-го и 3-го порядков, а последние в свою очередь, разделяются на помехи 1-го и 2-го рода.

Псофометрическая мощность нелинейных помех 2-го порядка в ТНОУ с одного усилительного участка определяется выражением:

а 3-го порядка:

где мощность сигнала определяется в ТНОУ, определяемой при расчёте загрузки линейного тракта:

— затухание нелинейности в ТНОУ, соответственно 2-го и 3-го порядков, приведенные для различных систем передачи в таблице 6.3(1,стр45).

Где — величена перекоса уровней, Для НУП:

Для НУП-Р:

Для ОУП и ОП:

Суммарные мощности нелинейных помех от всех участков магистрали определяются по формулам:

для помех 2-го порядка

для помех 3-го порядка

В последнем выражении «К» определяет нумерацию секций регулирования, Nк — общее количество таких секций, а nк — число усилителей в к-ой секции (включая последний усилитель этой секции с АРУ по КЧ). Под секцией регулирования понимается часть линейного тракта, расположенная между усилителями с АРУ по КЧ.

Общая мощность нелинейных помех в ТНОУ определяется в виде:

Полученное по формуле (2.5) и (2.11) значение сравнивается с допустимым.

Рассчитанная мощность помех составила:

— собственных 126,03 пВт пс, что не превышает предельно допустимую величину мощности 175,9 пВт пс.

— нелинейных 19,34 пВт пс, что не превышает предельно допустимую величину мощности 87,95 пВт пс.

3. Выбор цифровых систем передачи для реконструируемых участков сети

Таблица 3 — Типы организуемых каналов

Выберем тип системы передачи по заданному количеству каналов и заданному типу кабелю. Произведем выбор для следующих участков:

А-М и В-N (работают 2 АСП К-60П по МКCA-4×4×1,2)

Определим необходимое число каналов:

N1 =123+90=213 каналов ТЧ С учетом действующих АСП N1=213+120=333

Для организации необходимого числа каналов по заданному кабелю МКС А, заменим АСП К-60П и используем три ИКМ-120У

N4 =148+75=223

С учетом действующих АСП N4=223+120=343

Для организации необходимого числа каналов по заданному кабелю МКС А, заменим АСП К-60П и используем три ИКМ-120У Б-М и N-Г (работает АСП К-300 по кабелю МКТ-4)

Определим необходимое число каналов:

N2 =90+148=238 каналов ТЧ С учетом действующих АСП N2=238+300=538

Для организации необходимого числа каналов по заданному кабелю МКТ-4, заменим АСП К-300, используем две ИКМ-480

N5 =90+112=202

С учетом действующих АСП N5=202+300=502

Для организации необходимого числа каналов по заданному кабелю МКТ-4, заменим АСП К-300, используем две ИКМ-480;

N-Д (работает АСП К-60П по ЗКП-1×4×1,2)

Определим необходимое число каналов:

N6 =75+112=187 каналов ТЧ С учетом действующих АСП N1=187+60=247

Для организации необходимого числа каналов по заданному кабелю ЗКП, заменим старую АСП К-60П и используем три ИКМ-120У

4. Схема организации связи на заданном участке сети

Построим схему организации связи на заданном участке основываясь на данные, рассчитанные в пункте 3 (тип выбранных систем передачи и необходимое число каналов). Схема на рис. 4.1.

Таблица 4 — Распределение СП по направлениям

5. Размещение НРП и ОРП на реконструируемых участках сети

Существуют следующие типы станций для выпускаемой аппаратуры ЦСП: оконечные пункты (ОП), обслуживаемые регенерационные пункты (ОРП), необслуживаемые регенерационные пункты (НРП).

Расстояние между ОП-ОРП или ОРП-ОРП называется секцией дистанционного питания и задается в паспортных данных системы передачи. При размещении ОРП следует руководствоваться следующими соображениями:

расстояние ОРП-ОРП не должно превышать максимальной длины секции дистанционного питания;

ОРП может располагаться только в населенных пунктах;

Расстояние между ОП-НРП, НРП-НРП или ОРП-НРП называется длиной регенерационного участка.

Номинальная длина LНОМ.ру или номинальное затухание Аном.РУ регенерационного участка для t=20С задаются в технических данных аппаратуры. Длина регенерационного участка при температуре грунта отличной от t=20С может быть определена:

где Аном.ру, Аmax.ру, Аmin.ру — номинальное, максимальное и номинальное затухание регенерационного участка по кабелю, согласно техническим данным системы передачи.

Километрическое затухание кабеля определяется по следующей формуле:

Расчет количества регенерационных участков внутри секции дистанционного питания можно осуществить по формуле:

Где Lсекц — длина секции дистанционного питания в км, lном.ру — номинальная длина РУ в км, Е (х) — функция целой части. Укороченной или удлиненные участки не должно превышать длин lмин.ру и lмакс.ру определенные ранее. При невозможности выполнения этого условия допускается увеличить на один число НРП и организовать два укороченных регенерационных участка, при этом их следует располагать перед ОРП или ОП.

Участки L1 и L4 (ИКМ-120У, МКСА-4×4×1,2)

где для кабеля МКСА-44 на частоте Fр=Fт/2=8,448/2=4,224 МГц составляет 10,661 дБ/км.

Определим длину регенерационного участка:

Затухание регенерационного участка для выбранной системы передачи 20−70дБ:

Определим количество участков регенерации:

Т.о. имеем 24 номинальных участка l=4,25 км и один укороченный l=2км Т.о. имеем 31 номинальный участок l=4,25 км и один укороченный l=3,25 км Участки L2 и L5 (ИКМ-480, МКТ-4)

Определим длину регенерационного участка:

Определим количество участков регенерации:

Т.о. имеем 35 номинальных участков l=2,64 км и два укороченных l=2,3 км В данном случае невозможно использование одного или двух укороченных участков, т.к. их длина получается меньше. Поэтому будем использовать два удлиненных участка l=3,22 км и 29 номинальных l=2,64 км. Таким образом, общее число участков уменьшится до 31.

И для участка L6 (ИКМ-120У, ЗКП-1×4×1,2)

Определим количество участков регенерации:

Т.о. имеем 29 номинальных участков l=3,9 км и один укороченный l=1,9 км

6. Расчет допустимых и ожидаемых значений защищенности от помех

линейный помеха сеть мощность Причиной возникновения ошибок при передаче цифрового сигнала являются помехи, мгновенные значения которых превышают пороговое напряжение в схеме сравнения генератора, что вызывает появление лишних или исчезновение имеющихся импульсов. Пороговое напряжение выбирается половине максимального напряжения цифрового сигнала на входе схемы сравнения генератора.

В цифровых линейных трактах ЦСП по симметричным кабелям имеют место собственные помехи, имеющие нормальный закон распределения, и помехи от линейных переходов, которые в общем случае суммируются от всех влияющих пар.

Определим допустимую и ожидаемую защищенность от помех от линейных переходов для регенераторов ЦСП:

Участки L1 и L4 (ИКМ-120У, МКСА-4×4×1,2)

Определим предельно допустимую величину вероятности ошибки на один регенератор: Рдоп. рег =Р1км*lру=1,67*10−10 4,25=7,1*10−10Вт.

Определим Аз.доп.рег:

Здесь L=3 — число уровней линейного сигнала (код HDB-3)

Определим предельно допустимую защищенность от помех от линейных переходов:

Где, n — количество влияющих пар n=7;

Где, К — постоянная Больцман К=1,38*10−23Дж/град;

Т — температура в градусах Кельвина;

D — коэффициент усиления шума (5−8);

Fт — тактовая частота ЦСП, Гц;

Zв — волновое сопротивление симметричного кабеля, Ом;

Арег=10.58*4,25=45 — затухание регенерационного участка, дБ.

Определим ожидаемую защищенность при двух кабельном режиме работы:

В данном режиме работы ЦСП определяющими являются переходные влияния на дальнем конце. Ожидаемая защищенность от помех от линейных переходов на дальнем конце может быть определена:

Где, Аз (lo) — среднее значение защищенности от переходного влияния на дальний конец на полу тактовой частоте, для табличного значения длины регенерационного участка l0, км;

Следовательно:

что больше допустимой 22,92дБ Аналогично для участка L6 (ИКМ-120У, ЗКП-1×4×1,2)

Аз.доп.рег =21,59 дБ Х= 2,94

= 1,02•10, В что больше допустимой 6,02 дБ Участки L2 и L5 (ИКМ-480, МКТ-4):

В ЦСП по коаксиальным кабелям основным видом помех являются собственные помехи, имеющие нормальный закон распределения.

что больше допустимой.

7. Комплектация оборудования в п. N

В сетевом узле N используем К-1920П, 6 ИКМ-120У, 2 ИКМ-480

Комплектацию оборудования укажем в таблице 5:

Таблица 5 — Ведомость комплектации

Заключение

В данном курсовом проекте был реконструирован участок первичной сети ЕВСС. Была произведена замена физически и морального устаревшего оборудования на современное цифровое оборудование.

В процессе выполнения курсового проекта была построена диаграмма уровней, произведен расчет допустимой и ожидаемой мощности собственных и линейных помех в канале аналоговой СП. Далее был произведен выбор цифровых систем передачи для реконструированных участков сети. Затем для участков сети был разработан план размещения НРП и ОРП.

В заключении данного проекта разработали схему организации связи на заданном участке и рассчитали комплектацию оборудования в пункте N.

Список используемой литературы

1. Попов Г. Н., Кудрявцева Э. А., Хазанов Г. Л. Проектирование реконструкции участка первичной сети ВСС с использованием цифровых систем передачи. — Новосибирск: СибГУТИ, 2000. 36 с.

2. Аппаратура сетей связи. Под ред. Шляхтера М.И.-М.: Связь, 1980. 440 с.

3. Конспект лекций по курсу «Многоканальные системы передачи».