 |
Расчет длины участка регенерации
|
|
|
|
4.1 Общие методы определения длины участка регенерации
 |
Структурная схема регенерационного участка, приведенная на рисунке 6, содержит кабельную цепь, в качестве которой может использоваться электрический (симметричный или коаксиальный) или оптический кабель и регенератор. В составе регенератора выделены корректирующий усилитель (КУ), обеспечивающий ycилениe сигнала и коррекцию искажений, вносимых кабельной цепью, а также решающее yстройство (РУ), принимающее решение о виде передаваемого символа в каждом тактовом интервале (например, 0 или 1 при использовании двоичного кода) путем сравнения сигнала на выходе КУ с определенным пороговым напряжением.
В процессе регенерации возможно принятие ошибочных решений, т.е. возможно появление ошибок, приводящих к снижению качества передачи информации. Суммарное значение вероятности ошибки зависит от величины искажений, в частности, вызванных межсимвольной интерференцией (МСИ), количества регенераторов и защищенности сигнала от помех в точке принятия решения (ТР) (см. рисунок 6). Для поддержания требуемого качества передачи информации величина вероятности ошибки не должна превышать значений, установленных соответствующими нормами. Это, в конечном счете, и определяет допустимую длину участка регенерации.
В общем случае имеет место большое число различных помех, величины которых зависят от типа кабеля и способов организации связи.
Например, в коаксиальных кабелях основным видом помех является собственная помеха, а в симметричных кабелях – переходная помеха, связанная с наличием переходного влияния на дальнем (при двухкабельной схеме) или ближнем (при однокабельной схеме) конце.
|
|
|
4.2 Расчет допустимой защищенности на входе регенератора.
Допустимое значение вероятности ошибки для одного регенератора определяется как:
рош1 = р¢ош lp, (18)
Значение р¢ош, входящее в выражение (1), можно определить следующим образом. Если принять, что вероятность ошибки при передаче цифрового сигнала между двумя абонентами не должна превышать значения рош = 10-6 при организации международной связи (рисунок 7а), то при равномерном распределении ошибок на отдельных участках национальной сети, т.е. ВСС, получим значения рош.уч. = 10-7 (рисунок 7б).
В этом случае р¢ош равно:
р¢ош = р ош уч / l уч, (19)
где lуч - длина участка номинальной цепи основного цифрового канала (ОЦК), на котором используется ЦСП, км (рисунок 7б).
Определяем значение р¢ош, для каждого участка (таблица 5).
Таблица 5
| Участок | рош уч | l уч, км | р’ош |
| Местный | 10-7 | 1,25·10-9 | |
| Зоновый | 10-7 | 1,96·10-10 | |
| Магистральный | 10-7 | 2,00·10-11 |
Как известно, вероятность ошибки в регенераторе однозначно связана с защищенностью сигнала от помех в ТР. Для оценки допустимого значения защищенности, при котором обеспечивается заданная вероятность ошибки, можно воспользоваться следующим приближенным выражением:
Аз доп = 4,63 + 11,42 · lg lg р-1ош + 20 lg (mу - 1) + DА з, (20)
где mу - количество уровней кода в цифровом линейном тракте;
DАз - запас помехозащищенности, 4дБ, учитывающий неидеальность узлов регенератора и влияние различных дестабилизирующих факторов.
Определим допустимое значение защищенности для каждого из рассматриваемых участков сети.
· Для местного участка: р-1ош = 1,25·109;
Так как для передачи данных используется код ЧПИ, который является квазитроичным, то mу = 3 и:
Аз доп = 4,63 + 11,42 · lg lg 1,25·109 + 20 lg (3 - 1) + 4 = 25,6 дБ/км;
· Для внутризового участка: р-1ош = 1,96·1010;
Также используется код ЧПИ, mу = 3:
Аз доп = 4,63 + 11,42 · lg lg 1,96·1010 + 20 lg (3 - 1) + 4 = 26,2 дБ/км;
|
|
|
· Для магистрального участка: р-1ош = 2,00·1011;
Используется код КВП-3 являющийся модификацией ЧПИ, mу = 3:
Аз доп = 4,63 + 11,42 · lg lg 2,00·1011 + 20 lg (3 - 1) + 4 = 26,7 дБ/км;
Результаты расчетов сведем в таблицу 6.
Таблица 6
| Участок | Аз доп, дБ | my | ∆Aз | Код |
| Местный | 25,6 | ЧПИ | ||
| Внутризоновый | 26,2 | КВП-3/ЧПИ | ||
| Магистральный | 26,7 | КВП-3 |
4.3 Расчет длины участка регенерации при работе ЦСП по многопарным низкочастотным кабелям
Выполним расчет длины участка регенерации для кабеля, указанного в исходных данных, а именно Т-0,5.
Кабель типа Т-0,5 представляет собой телефонный кабель с воздушно-бумажной изоляцией в свинцовой оболочке, имеет жилы диаметром 0,5мм, число пар кабеля составляет от 10 до 1200 пар. Предназначен для прокладки в канализации, в коллекторах, по стенам зданий, подвески на опорах, в среде нейтральной по отношению к свинцовой оболочке, в районах, не характеризующихся повышенным электромагнитным влиянием. В данном случае используется для уплотнения 30-ю телефонными каналами аппаратурой ИКМ-30 при однокабельном и двухкабельном вариантах работы.
Переходные влияния невелики и существенно зависят от емкости кабеля, вида скрутки (повивная или пучковая) и взаимного расположения влияющих пар внутри кабеля. В этих условиях требуемая помехозащищенность на входе регенератора достигается за счет правильного выбора пар кабеля для организации цифровых трактов.
Наиболее экономичным является однокабельный вариант работы, но в тоже время наиболее трудоемкий для учета переходных влияний. В данном случае количество проектируемых ЦСП работающих по данному кабелю является единичным (Nс = 1). Так как для передачи и приема используется, только 2 пары, то будем использовать однокабельный вариант работы ЦСП.
Определим среднее значение переходного затухания на ближнем конце А0 и стандартное отклонение этого параметра s. Эти параметры определяются на частоте f т /2, что для ЦСП ИКМ-30 составляет 1024 кГц.
Для кабеля с повивной скруткой емкостью 200х2 для использования пригодны 23% пар и рекомендуется для одного направления передачи выбирать пары из 7-го повива, а для обратного направления - из центрального повива или из первых трех повивов (в этом случае число экранирующих повивов оказывается не менее трех) [1]. По таблице 7.1 [1] в зависимости от расположения взаимовлияющих пар, определяем А0 и s. Для 3 повивов эти параметры равны соответственно 78,6 дБ и 8,3 дБ.
|
|
|
Расчетную длину регенерационного участка, определяем по формуле:
l р £ А уу / a = (А0 - s - 10 lg Nс - Азап) / a (21)
где Nс - число организуемых цифровых трактов (не более максимального числа, установленного для данного кабеля), в данном случае Nс = 1;
Азап - эксплуатационный запас помехозащищенности, обычно принимаемый равным 24,7 дБ.
α – коэффициент затухания кабеля, α = 20,5 дБ/км.
l р £ А уу / a = (78,6 – 8,3 – 10 lg(1) – 24,7) / 20,5 = 2,224 км.
4.4 Расчет длины участка регенерации при работе ЦСП по коаксиальным кабелям.
Рассчитаем длину РУ на внутризоновом и магистральном участках, на каждом из которых используется коаксиальный кабель следующих типов: для внутризонового участка МКТ-4 и КМ-4 для магистрального участка, сечения, которых приведены в описании соответствующей аппаратуры ЦСП.
В коаксиальных кабелях основным видом помех являются собственные помехи.
Определим ожидаемую защищенность от собственных помех в ТР:
Аз сп = р пер + 121 - 10 lg F - 10 lg (f т / 2) - 1,175 Ац,
где рпер = 10lg(Uпер2103 / z в) - абсолютный уровень пиковой мощности прямоугольного импульса на входе участка, дБ,
F – коэффициент шума корректирующего усилителя, F ку = 7дБ;
fт – тактовая частота сигнала, для ИКМ-480 и ИКМ-1920 соответственно 34368 и 139264 кГц;
А ц – затухание цепи;
· Для внутризонового участка:
Волновое сопротивление кабеля МКТ-4, Zв = 73 Ом.
Используется код КВП-3/ЧПИ для которого Uпер = +3В, таким образом:
рпер = 10 lg (32 103 / 73) = 20,9 дБ,
Рассчитаем затухание цепи:
Аз сп = 20,9 + 121 - 10 lg 7 - 10 lg (34,368 / 2) - 1,175×22,1×lp =
= 105,74 – 25,97× l р;
В результате решения неравенства Аз сп ³ Аз доп получаем следующее выражение:
105,74 – 25,97× l р ³ 26,2 Þ 25,97× l р £ 105,74 – 26,2 Þ l р £ 79,54 / 25,97 = 3,06 км.
· Для магистрального участка:
Волновое сопротивление кабеля КМ-4, Zв = 74 Ом.
Используется код КВП-3, то есть:
рпер = 10 lg (32 103 / 73) = 20,9 дБ,
|
|
|
Рассчитаем затухание цепи:
Аз сп = 20,9 + 121 - 10 lg 7 - 10 lg (139,264 / 2) - 1,175×20,82×lp =
= 115,02 – 24,46× l р;
В результате решения неравенства Аз сп ³ Аз доп получаем следующее выражение:
115,02 – 24,46× l р ³ 26,7 Þ 24,46× l р £ 115,02 – 26,7 Þ
l р £ 88,32 / 24,46 = 3,6 км.
4.5 Расчет длины участка регенерации при работе ЦСП по оптическим кабелям.
На данном участке применяется оптический кабель ОКК-1-01-0,7-8, который имеет следующие параметры: λ = 1,3 мкм, выполнен на основе градиентного ОB с диаметром сердцевины 50 мкм (модификация 01) с затуханием α = 0,7 дБ/км, 8 ОВ. Широкополосность градиентного ОВ составляет не менее 1000 МГц·км. Строительная длина кабелей ОКК составляет 2000 м.
Длина регенерационного участка волоконно-оптических систем передачи (ВОСП) в основном определяется тремя параметрами: затуханием оптического кабеля (с учетом потерь в местах сращивания и стыка с аппаратурой), дисперсией оптического волокна и энергетическим потенциалом ВОСП.
Так как оптическая вставка организуется на магистральном участке, скорость передачи данных на котором соответствует скорости четвертичного цифрового потока, то применяется аппаратура ВОСП "Сопка-4". Она предназначена для организации четверичных цифровых трактов при использовании одно- и многомодового оптического кабеля. Длина волны излучения - 1,3 мкм. Коэффициент затухания кабеля не более 0,7 дБ/км. Максимальная длина линейного тракта - 12500 км, а расстояние между обслуживаемыми пунктами - до 830 км. Энергетический потенциал системы составляет 38 дБ. В линейном тракте используется код типа 10B12B.
Если учитывать только затухание, т.е. потери на участке регенерации, то длина участка регенерации может быть определена из соотношения:
l p £ (Эп - 2 А рс - А зап) / (a + А нс / l стр), (21)
где Эп - энергетический потенциал системы, 38 дБ;
Арс - потери в разъемном соединении, т.е. на каждом стыке аппаратуры с кабелем, 6 дБ;
Анс - потери в неразъемном соединении, т.е. в месте соединения волокон при сращивании строительных длин кабеля, 0,2 дБ;
Азап - эксплуатационный запас, 4 дБ;
a - коэффициент затухания оптического кабеля, 0,7 дБ/км;
lстр - строительная длина кабеля, 2 км.
l p £ (Эп - 2 А рс - А зап) / (a + А нс / l стр) = (38 - 2·6 - 4)/(0,7 + 0,2 / 2) = 27,5 км.
С учетом дисперсионных свойств оптического волокна длина участка регенерации не должна превышать значения, определенного из соотношения:
lp £ (0,25 / sов) · В, (22)
где В - скорость передачи информации, 139264000 бит/с;
sов - среднеквадратическое значение дисперсии оптического волокна, с/км.
Величина sов для многомодовых волокон определяем как:
sов » 0,25 / Df = 0,25/1000·106 = 250·10-12, (23)
|
|
|
где Df - коэффициент широкополосности волокна, указываемый в паспортных данных кабеля, 1000·106 Гц·км.
Определяем длину РУ по второму варианту:
lp £ (0,25 / sов) · В = (0,25/250·10-12) · 139264000 = 139,26·1015 м.
В качестве окончательного значения длины участка регенерации выбираем наименьшее значение из полученных выше.
Наименьшим значением длины регенерационного участка, является значение, полученное по первому варианту, т.е. l p £ 27,5 км.
|
|
|
