Дипломный проект - Проектирование ВОЛС на участке ст. Тобол-ст.Костанай - файл n1.doc

Дипломный проект - Проектирование ВОЛС на участке ст. Тобол-ст.Костанай
скачать (830.2 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc2410kb.08.01.2011 02:23скачать

n1.doc

  1   2   3   4   5   6   7

Введение

Многоканальная связь получила широкое распространение на железнодорожном транспорте. Особенно большое значение эта связь приобретает в связи с разбросанностью подразделений железнодорожного транспорта на большие расстояния.

Управление работой отдельных хозяйственных единиц требует организации между командными пунктами (Национальной компании Казахстан Темиржолы, управления дорог и т.п.) и низовыми организациями оперативной (например, телефон) и документальной (телеграф, передача данных, факсимиле) связи.

Обеспечение оперативной отчетности и сбора данных от отдельных подразделений для фиксации проделанной работы и составление оперативных планов возможно только при четко работающей оперативной и документальной связи.

Организация различных видов оперативно-технологической связи требует создания между отдельными станциями, узлами и административными пунктами соответствующего числа каналов связи. Каналы могут быть получены с использованием соответствующей аппаратуры, обеспечивающей ведение нескольких независимых телефонных разговоров по одной линии передачи.

Идея образования нескольких одновременно действующих каналов связи по общей линии передачи с использованием токов различных частот была высказана в 1860 году Г.И. Морозовым. После изобретения телефона Г.Г. Игнатьевым в 1880 году предложил схему для одновременной передачи телеграфных и телефонных сигналов, основанную на их разделении прототипами электрических фильтров. Таким образом, было положено начало принципу частотного разделения различных связей, организуемых по общей цепи. В то же время во Франции Пикар и Кайло разработали схему одновременного телеграфирования и телефонирования, построенную по принципу уравновешенного моста.

Практическое создание многоканальных телефонных систем передачи стало возможным после изобретения в 1895 году радио А.С. Поповым, электронных ламп и применения их для усиления, генерации переменных токов, их модуляции и демодуляции, разработки теории и методов проектирования электрических фильтров, выравнивателей и других элементов.

Первая четырехканальная аппаратура высокочастотного телефонирования (так называли ранее системы передачи) была введена в действие в США на участке Балтимор – Питсбург в 1918 году. В СССР многоканальную телефонную связь стали применять в начале 20-х годов. Первая отечественная аппаратура высокочастотного телефонирования на один разговор, разработанная под руководством П.А. Азбукина при участии Я.И. Великина, была установлена на участке Ленинград – Бологое. В 1926 году под руководством В.Н. Листова создана аппаратура, дающая возможность организовать три телефонных канала на воздушных цветных цепях. В последующие годы был освоен выпуск более совершенной аппаратуры с передачей электрических колебаний несущей частоты СМТ-34 и вслед за ней аппаратуры без передачи по линии тока несущей частоты СМТ-35. Эта аппаратура была использована для организации телефонной связи Москва – Хабаровск. В 1940 году была закончена разработка 12-канальной системы передачи по воздушным цветным цепям.


В послевоенные годы последовательно проводилась модернизация аппаратуры избирательной связи с селекторным вызовом сначала на базе электронных ламп, а затем и полупроводниковых приборов, начали выпускать трёхканальную (В-3) и двенадцати канальную (В-12) системы передачи по воздушным цветным цепям и систему передачи ВС-3 по стальным воздушным цепям.

С начала 50-х годов большое внимание уделяется созданию систем передачи по кабельным непупинизированным цепям. Так, в 1951 году была разработана 12-канальная система передачи К-12 и 24-канальная система передачи по симметричным кабельным цепям К-24. С 1956 года в ряде стран и в том числе в СССР велись разработки многоканальных систем передачи с импульсно-кодовой модуляции (ИКМ), принцип которой был предложен А.Ривсом в конце 30-х годов.

Оперативно-технологическая связь прошла длительный путь развития на основе разработки и последовательной модернизации своей технической базы, а также поисков новых технических решений. Имеющиеся теперь на железнодорожном транспорте устройства оперативно-технологической связи были созданы в результате многолетнего труда большого коллектива транспортных специалистов.


Первым видом транспортной оперативно-технологической связи в нашей стране была поездная диспетчерская связь, появившаяся в 1921 году. В ней использовались групповые физические цепи воздушных линий связи. Вызов промежуточных станций осуществлялся посылкой с распорядительной станции импульсов постоянного тока, а сигнал вызова принимало электромагнитное избирательное устройство—селектор. По этому термину и вся связь в целом получила название ”селекторной”. Аналогичная система селекторной связи была использована для создания постанционной и линейно-путевой связи, а в последующем—аппаратуры дорожной распорядительной связи и на её основе—аппаратуры связи совещаний.

Традиционный способ построения оперативно-технологической связи на базе использования групповых физических цепей имеет существенный недостаток, заключающийся в том, что число физических цепей должно быть равно числу организуемых связей. С учетом цепей для обходных каналов на аппаратуре систем передачи это приводит к необходимости применения на транспортных линиях связи кабелей большой емкости (до 14 четверок). Для сокращения этой емкости разработана система передачи К-24Т, предназначенная для уплотнения двухкабельных линий передачи. Она позволяет включать промежуточные пункты избирательной связи непосредственно в каналы ТЧ. Создание этой аппаратуры вызвало необходимость разработки комплекса дополнительных устройств для сопряжения четырехпроводного тракта групповых каналов ТЧ с аппаратурой промежуточных пунктов.

Наряду с этими разработками ведутся поиски новых принципов построения аппаратуры групповой связи и способов организации групповых каналов на базе цифровых систем передачи с импульсно-кодовой модуляцией. Использование этих способов вместе с самой современной элементной базой обеспечит значительное повышение качества и надежности связи.

Значительные изменение в структуре управления экономикой Республики Казахстан существенно отразились на работе железнодорожного транспорта. Изменились условия работы всех служб, появились новые задачи, требующие перестройки всей системы управления.

В настоящее время ускоренными темпами создаются новые структуры управления производственно – финансовой деятельностью отрасли.

Необходимость повышения доходности работы ж.д. транспорта и всемерного сокращения расходов выдвинули в число главных стратегических задач создание и внедрение современных технологий во все сферы деятельности отрасли. Программа информатизации состоит из следующих разделов:

- создание информационной среды для обеспечения функционирования новых технологий;

- создание гибкой и хорошо развитой инфраструктуры информатизации;

- разработка новых информационных технологии по четырем направлениям;

- управление перевозками, маркетингом и финансами, инфраструктурой отрасли, персоналом и социальной сферой;

- модернизация сети связи.

Однако сегодня совершенствование действующих информационных систем, а тем более внедрение перспективных информационных технологий сдерживается из-за ограниченности телекоммуникационных ресурсов.

Остаточный принцип финансирования развития связи привел к тому, что связь стала тормозом в автоматизации перевозочных процессов и управлении экономическими вопросами ж.д. транспорта.

Связь является фундаментом не только системы информации, но и всего механизма управления отраслью.

Укрупнение маломощных линейных предприятий, преобразование последних в обособленные структурные подразделения железных дорог приводит к изменению длин диспетчерских кругов, их конфигурации, состав и местоположения абонентов. В результате этого имеет место частое изменение направлений и трафика информационных потоков на сети.

Расширение функций диспетчеров и руководителей разного уровня требует предоставления новых видов услуг связи. Для расширения этих проблем требуется коренная модернизация устройств электросвязи железнодорожного транспорта РК как технологической основы информатизации и системы управления.

Целью разработки в области железнодорожного транспорта является модернизация телекоммуникаций и и внедрение самых передовых компьютерных технологий, грамотного анализа состояния существующего положения и создание перспектив развития средств связи и вычислительной техники.


1 Аналитические исследования проблем по теме проекта и разработки основных решений по их технической реализации
1.1Существующая структура сетей и характеристика средств связи на железнодорожном транспорте
Существующая первичная сеть связи железнодорожного транспорта Республики Казахстан является полностью аналоговой и еще длительное время аналоговое оборудование будет на ней преобладающим, поэтому она должна быть в работоспособном состоянии, являясь на магистральных направлениях резервом создаваемой цифровой сети связи.

Развитие аналоговой сети должно осуществляться путем доуплотнения существующих 2-х кабельных магистралей системами К-60 -т, которые обладают более широкими функциональными возможностями по сравнению с К-60 п. Технической основой улучшения электрических характеристик действующих кабельных линий могут служить новые зарубежные технологии и их восстановления.

В условиях железнодорожных кабельных магистралей цифровые системы передачи подвергаются воздействию импульсных помех. Они создаются цепями - низкочастотными ОТС и линейными СЦБ, поэтому использование ЦСП на существующих кабелях с цепями СЦБ затруднено. Следовательно, необходима прокладка 3-го содержащего источника импульсных помех или исключение их с переводом помехонесущих цепей в кабель СЦБ.

Для применения ЦСП на симметричных кабелях с медными жилами используются модемы высокоскоростной цифровой передачи данных по абонентским линиям –DSL. Применение модемов по технологии DSL является одним из эффективных решений проблемы использования существующих кабелей на местных и отделенческих сетях связи для организации абонентского доступа, соединительных линии между АТС и др. Наиболее распространенными типами являются модемы HDSL и ADSL, имеет ряд преимуществ перед ИКМ-30-4: примерно в 2 раза больше длины регенерационных участков, совершеннее системы эхоподавления и цифровой обработки сигналов, а также компенсации помех. При конкретном проектировании важно произвести оптимальный выбор состава оборудования по функциональным возможностям, надежности и стоимости.

Система электросвязи железнодорожного транспорта представляет собой комплекс взаимодействующих технических средств, образующих первичную сеть типовых и специальных каналов передачи и групповых трактов и построенные на ее основе вторичные сети различного назначения.

Для организации первичной сети электросвязи использованы кабельные и воздушны линии связи, уплотненные различными системами передачи.

Вторичная сеть электросвязи организована на основе каналов передачи первичной сети.

В общий комплекс вторичной сети входят отдельные сети: телефонная, телеграфная, передачи данных и телемеханики.

На основе этих функционируют отдельные специализированные системы: оперативно-технологической связи (ОТС); передачи данных; телеграфной связи;

В зависимости от назначения система ОТС подразделяется на 4 уровня:

магистральный; дорожный;- отделенческий; станционный.

На железных дорогах Казахстана функционируют следующие виды ОТС:

связи совещание (СС); дорожно-распорядительной связи (ДРС); диспетчерской связи (ДС); постанционной связи (ПС); комбинированной связи КС (ДС и ПС);прямой связи (ЦБ или МБ).

Для оперативного управления на участках железнодорожных линий в пределах отделений дороги организованы следующие виды проводной телефонной связи: ПДС – поездная диспетчерская; МЖС – поездная межстанционная; ЛПС – линейно-путевая; ЭДС – энергодиспетчерская; ПГС перегонная связь и другие (всего 15 видов связи).

Для оперативного руководства технологическим процессом работы железнодорожной станций имеются: станционная распорядительная телефонная связь, стрелочная связь, информационная связь сортировочных станций, двухсторонняя парковая радиосвязь и другие.

Для организации всех вышеперечисленных видов связи используются следующие технические средства:

- кабели и провода: магистральные (МКПАБ), распределительный (ТЗПА) местные (ТПП) телефонные кабели и провода различного назначения;

- аппаратура систем передачи: аналоговая (К-60п, К-12+12 и др.), цифровая (ИКМ-30-4); различные мультиплексоры (зарубежного и российского производства);

- многоканальная аппаратура тонального телеграфирования типа ТТ-48, ТТ-144 и современные модемы для передачи данных и другие;

- аппаратура автоматических телефонных станций: декадно-шаговой системы (УАТС-49 АТС-54); координатной системы (АТСКУ, АТСК-100/2000, АТСК-50/200,КРЖ и др.); квазиэлектронной системы ( Квант идр.); релейной системы (ESK-400 и др.) ;

- аппаратура избирательной связи различных типов (РСДТ-1, РСДТ-4-61, ПСТ-2-60 с промежуточными пунктами);

- аппаратура связи совещаний различных типов( МСС-12-6-60, ДОСС-58, ОСС-63 и современные ) ;

- аппаратура станционной связи дежурного промежуточной станции различных типов ( КАСС-6, КАСС-ДСП), коммутатор технологической связи типа КТС-1-14;

- аппаратура поездной радиосвязи на базе радиостанций ЖР-УК-СП и РС-46м;

- стационарные и переносные радиостанции типа ЖР-У-СС и другие.

Все выше перечисленные системы оборудования связи, кроме цифровых, являются морально и физически устаревшими, в большинстве промышленностью не выпускаются и имеют низкую ремонтопригодность.

Сети ОТС, поездной радиосвязи и другие построены на групповых каналах (один для всех оперативных работников) с использованием физических проводов, подверженных к влиянию атмосферных и индустриальных помех. Кроме того, сети ОТС смонтированы на релейном коммутационном оборудовании с низкой надежностью, требует больших затрат труда на их содержание и по своим функциональным возможностям не удовлетворяет требованиям, возникающим при структурной перестройке управления.

Основной недостаток существующей ОТС – неэффективное использование каналов связи (для каждого вида ОТС свой канал связи), а также аппаратуры связи.

Применение для каждого вида ОТС отделенных устройств, их наращивание по мере появление новых видов связи привели к сосредоточению на рабочих местах большого количества разнотипных пультов и переговорных приборов, создающих сложности в эксплуатации.

По этим причинам сети ОТС обладают низким качеством связи и надежности.

Из-за недостаточного количества каналов и их низкого качества вторичные сети телефонной и телеграфной связи, передачи данных, факсимильных сообщений и ОТС не позволяют уже в настоящее время эффективно решать задачи управления железнодорожным транспортом.

На сети общетехнологической связи функционируют около 300 автоматических телефонных станции из которых:

- около 40 декадно-шаговые системы (типа УАТС-49, АТС-54, ГАТС-54А);

- больше 150 координатных, релейных, квазиэлектронных систем (типа АТСК-100/2000, КРЖ-204, КРЖ-104, АТСК-50/200, ЕСК-400, ЕСК-1000, ЕСК-3000Е, ЕСК-3000Е, «Квант»;)

- около 20 цифровых АТС ( типа DPX-4, Alkatel, Hacom, SI-2000, 5ESS и другие);

- 5 П-437, электронных, корабельный вариант;

Из 40 АТС декадно-шаговой системы 17 телефонных станций эксплуатируются более 20 лет, что составляет предельный срок службы механических АТС. Эти оборудования физически изношены, давно сняты с производства в странах СНГ, ремонтонепригодны.

АТС типа П-437 – электронные, обеспечивают только внутреннюю связь абонентов, без выхода на сеть ДАТС и ГАТС, это крайне не отвечает требованиям современного дня.

АТС на станции Алматы-1, Защита и Уральск исчерпали монтируемую емкость, необходимо их расширение.

Из перечисленных 18% АТС выработали свой эксплуатационный ресурс.

В целом автоматически коммутируемая телефонная сеть (АКТС) общей монтированной емкостью порядка 120 тыс. номеров, обладает низкой пропускной способностью и малой надежностью.


Общая протяженность магистральной сети связи железных дорог Казахстана составляет 13604 км ( Рисунок 1…….Вставить)

Доля электрических кабельных линий связи составляет 49,7% от общего количества линий связи. Волоконно-оптические линий связи ускоренными темпами внедряются, но их доля пока еще незначительные. На сетях связи доминирует воздушные линий связи.

Во многих участках смонтированы 2-х кабельная магистраль (марки МКПАБ 7х4х1,05), которая уплотнена шестью системами К-60П. Возможности этих существующих кабелей исчерпана. В процессе эксплуатации и реконструкции железных дорог (строительство 2-х путных вставок), кабель неоднократно повреждался, а на засоленных участках, с повышенной коррозионной активностью, металлические покровы кабеля подвергались значительным разрушениям, и его реконструкция с заменой систем уплотнения и переразбивкой усилительных участков, невозможна.

На некоторых участках эксплуатируются до сегодняшнего дня ВЛС с 1940 года , например в 1942 году построили линию на участке Арысь-Чиили с 60-ю каналами. Данный участок является узким местом при передаче информации на Западном направлении. Такие участки встречаются и в других направлениях. Ниже даны некоторые из них:

-на участках Актюбинск – Илецк; Чингирлау – Уральск; Шубар – Кудук – Макат –Атырау; и Макат – Бейнеу – Мангышлак – Узень; все виды связи организованы по ВЛС.( Эксплуатируются с 1936 и 1942 годов).

Выше указанных узких направлениях цепи уплотнены ламповой аппаратурой В-3 и В-12, ресурс которой давно исчерпан. В связи с большим отложением гололеда на проводах в зимнее время, связь на этих участках крайне неустойчива. Воздушная линия связи 50-х годов постройки физически и морально устарела, реконструкции не подлежит. Устаревшая аппаратура уплотнения (В-3 и В-12) промышленностью стран СНГ не выпускается, следовательно, ремонтонепригодна.

На сетях связи в железнодорожном транспорте встречаются также разнородные магистрали (участок монтируется из разных типов кабелей), но из-за этого качество работы каналов снижается. В качестве примера таких участков можно привести участки в Семипалатинской дистанции сигнализации и связи Алматы – Аягуз (где эксплуатируется кабель типа МКСАШп 4х4х1,2) и участок Актогай – Аягуз ( кабель типа МКАПАБл 7х4х1,2) с общей длиной 134 км. Данная дистанция является одной из наименее технически оснащенных на железных дорог Казахстана.

Наиболее хорошо оснащенными в техническом отношении являются железнодорожные участки бывшей Акмолинской железной дороги , так как дорога электрифицирована. От станций Моинты до станций Кокшетау и от станций Тобол до станций Павлодар проложены 2-х и 3-х кабельные магистрали, уплотненные аналоговыми системами передачи типа К-60П, К-24т, К-12+12, которые обеспечивают необходимую пропускную способность в Северном направлении. Но организованные аналоговыми системами каналы не удовлетворяют современные требования.

Радиорелейные линий (РРЛ) и спутниковые системы связи на железнодорожных сетях связи не имеется.

Сети телефонной и телеграфной связи, построенные на морально и физически устаревшем оборудовании, не отвечают современным требованиям и не обеспечивают качественной связи (доля отказов по вызовам на порядок выше установленных норм, а достоверность на три ниже нормы).

Таким образом, наличие большого количества ВЛС, применение аппаратуры связи на одной линии совместно с устройствами сигнализаций, централизаций и блокировки (СЦБ), структурная неоднородность сети в силу применения большого количества разнотипного оборудования и линий связи, их низкая помехозащищенность не позволяют обеспечить высокое качество каналов магистральных и дорожных сетей связи.




1.2 Анализ состояния магистральной сети участка ст. Тобыл– ст. Костанай



Протяженность магистрали на участке составляет-93 км.

На данном участке эксплуатируются разнородные линий связи:

1) на участке Костанай –Железнорудная (43 км) воздушные линии связи (ВЛС) и соответственно оборудования В-12 и В-3 Количество переприемных станций (НУП)-2 Всего замонтировано 60 каналов из них почти все каналы задействованы.

2) на участке Железнорудная - Тобыл (50 км) эксплуатируется кабельное оборудование К-60П (1 системы), всего замонтировано 60 каналов,из них почти все каналы задействованы. Количество переприемных участков НУП (ОУП)-3. Ниже даны краткие характеристики существующих оборудований.
1.2.1 Технические данные аппаратуры К-60П
Аппаратура К-60П предназначена для организации шестидесяти каналов тональной частоты на цепях симметричных кабелей МКС и МКБ. На железнодорожном транспорте ее широко используют для работы по кабелям МКП. Система связи двух кабельная однополосная, линейный спектр частот равен 12–252 кГц. Дальность передачи 12500 км. Максимальная длина переприемного участка по тональной частоте составляет 2500 км. Для обеспечения такой дальности в цепь включают обслуживаемые и необслуживаемые промежуточные усилители. Структурная схема оконечной станции ОК-60П показана на рисунке…..


с 206 СУГО

1-5

СТВ-ДС СИП-60 СГП СЛУК СВКО11 кабель1

60 ОП кабель2



ССС-7 СДП

ТУ ТМ


СТВ-ДС-60 стойка тонального вызова и дифференциальных систем

СИП-60 стойка индивидуального преобразователя

СГП стойка групповых преобразований

СЛУК ОП стойка линейных усилителей и корректоров

СУГО-1-5 стойка унифицированного генераторного оборудования

СВКО-11 стойка вводно-коммутационного оборудования

СДП стойки дистанционного питания

ССС-7 стойки служебной связи
Рисунок 3.2—Структурная схема оконечной станции ОК-60П

Номинальный относительный уровень передачи в линию без предыскажения по всем каналам равен -5 дБ, с предыскажением по верхнему каналу -1 дБ, по нижнему -11 дБ. Для поддержания остаточного затухания в аппаратуре оконечных и промежуточных станций постоянным током имеются устройства автоматической регулировки усиления—АРУ. Работой устройств автоматической регулировки усиления управляют токи контрольных частот: 16 кГц – наклонная, 112 кГц – криволинейная, 248 кГц – плоская. На оконечных станциях и ОУП-3 используют трехчастотные (плоско-наклонно-криволинейные); на ОУП-2 – двухчастотные (плоско-наклонные) АРУ; на НУП – частотно-зависимую грунтовую АРУ.

Наибольшее усиление усилительных станций на высшей предаваемой частоте для ОП и ОУП составляет 61 дБ, для НУП – 55 дБ. Необслуживаемые усилительные пункты размещают вдоль магистрали в среднем через 19 км, ОУП-2 – через 250-300 км, ОУП-3 – через 500-600 км.

Оконечные и обслуживаемые усилительные пункты имеют местные источники электропитания, НУП получают электропитание дистанционно с ОУП или ОП.

Наибольшее число НУП между ОУП (ОП) при организации дистанционного питания по системе провод-земля равно 12, по системе провод-провод – 6.

Для уменьшения взаимных помех между каналами систем, работающих на параллельных цепях в одной четверке кабеля, в системе передачи предусмотрены два варианта линейного спектра частот. В дополнительном варианте применена инверсия спектров.

Дополнительные данные К-60П:

247 и 17 кГц, дБ . . . . . . . . . . . . . . 17.0; 18.6; 20.2; 22; 23.6; 25

  1. расстояние между ними, км . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .60-8

  2. затухание на частоте 252 кГц, дБ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

  1. затухание, дБ, на частоте 252 кГц: ИЛ3 . . . . . . . . . . . . . . . . 7.4

ИЛ6 . . . . . . . . . . . . . . . 14.9

ИЛ3-ИЛ6 . . . . . . . . . . . . . 22.3

2) затухание, дБ, на частоте 12 кГц ИЛ3 . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2

ИЛ6 . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3

ИЛ3-ИЛ6 . . . . . . . . . . . . . 6.5

на 20°С (от -2 до + 18°С, от -10 до +10°С, от +10 до + 30°С), дБ; для

кабеля МКС

на частотах: 12 кГц . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

252 кГц . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1

1) для усилителей с двухчастотной АРУ:

плоская (248 кГц) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ± 4

наклонная (12 кГц) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ± 3.5

2) для усилителей с трехчастотной АРУ:

плоская (248 кГц) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ± 4

наклонная (12кГц) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ± 3.5

криволинейная (80кГц) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ± 3.5

при максимальном положении регуляторов АРУ, дБ:

1) для НУП . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

2) для ОУП, ОП . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

- минимальное усиление усилительных станций на частоте 252 кГц, дБ:

1) для НУП . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

2) для ОУП, ОП . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

относительным уровнем, вносимых в каналы ТЧ системы:

линейным трактом при дальности передачи 2500 км . . . . . . . . . . . 7500

оборудованием двух оконечных станций с НЧ окончанием каналов

и оборудованием транзита по НЧ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 500

оборудованием транзита по ВЧ (по первичным группам) . . . . . . . . . 200

прямого прохождением. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

выделения и введения четырех каналов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350

(248-252 кГц), приведенный по входу линейного усилителя, дБ:

НУП и ОУП-2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . -132

ОУП-3 и ОП . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . -129

1.2.2 Технические данные аппаратур В-3-3 и В-12-3
Аппаратура системы В-3-3 представляет собой модернизированный вариант аппаратуры В-3 и предназначена для уплотнения стальных воздушных цепей или цепей из цветных металлов (ЦМ) в спектре частот 4-31 кгц. В спектре частот ниже 4 кгц по той же цепи может быть организован или канал тч ( с шириной полосы 0,3-2,4 кгц при цепи ЦМ или 0,3-2,0 кгц при стальной цепи) или канал двухполосной связи ДПС, рассчитанный для работы в спектре частот 0,3-2,94 кгц. Этот канал может быть использован или для служебной телефонной связи, или для вторичного уплотнения шестью двойными каналами тонального телеграфа с частотной модуляцией.

Любой основной телефонный канал может быть занят для работы тонального телеграфа с организацией 12-17 двойных телеграфных каналов. Помимо этого, по любому телефонному каналу может быть организована одновременная работа одного двойного канала тонального телеграфа и телефонной связи за счет использования части полосы эффективно передаваемых частот канала ( фильтры для отделения выделяемой части спектра канала 25003400 гц в состав аппаратуры В-3-3 не входят). Каналы основной системы, которые далее будем называть каналами вч, также можно использовать для работы фототелеграфа или передачи дискретных сигналов (необходимые при этом устройства для корректирования фазовой постоянной в состав аппаратуры В-3-3 не входят).Наконец, при объединении каналов вч при помощи аппаратуры АВ-2/3 может быть осуществлена передача вещательных программ по сдвоенному каналу. Полоса эффективно передаваемых частот по каждому каналу вч лежит в спектре 0,33,4кгц, а по каналу ДПС – вспектре 0,3 1,5 кгц.

Чтобы облегчить условия работы аппаратуры на параллельных цепях, провода которых подвешаны на опорах общей столбовой линии, предусмотрены четыре варианта линейного спектра частот.Эти варианты отличаются друг от друга инверсией несущих частот или сдвигом частотных полос каналов.

В системе В-3-3 применяется тональный вызов с частотой 2100 гц по каналам вч и с частотой 800гц по каналу ДПС.

Упрощенная структурная схема око­нечной станции типа В-3-3 приведена на рисунке 1.1.



Рисунок 1.1 - Упрощенная структурная схема оконечной станции В-3-3
формируется групповой спектр трехканальной предгруппы 12,3—23,4 кГц Групповое оборудование обеспечи­вает перенос спектра трехканальной предгруппы в линейный спектр частот. Две ступени группового преобразования UF1 и UF2 определяют режим работы оконечной станции или Б) и обеспечивают формирование четырех вариантов линейного спектра.

Если оконечная станция работает в режиме станции А по первому варианту, то на групповые преобразо­ватели будут подаваться несущие, указанные на схеме (рисунок 1.1). Для других вариантов несущие указаны в скобках. Спектр трехка­нальной предгруппы 12,3—23,4 кГц объединяется с контрольными частотами 12 и 24 кГц и поступает на первый групповой преобразователь UF1 с несущей 108 кГц. На выходе UF1, как и на выходе модулятора, образуются две боковые полосы частот.

Полосовой фильтр, включенный на выходе UF1, выделяет группо­вой сигнал 84 — 96 кГц, который поступает на второй групповой преобразователь UF2. В режиме станции А на UF2 подается несущая 100 кГц. С помощью фильтра ZF33 выделяется полоса частот 4—16 кГц. Полученный линейный спектр после усиления усилителем ЛУ через направляющий фильтр ZF17 и линейный фильтр ZF3,2 поступает в линию.

Прием станция А обеспечивает на частоте 19—31 кГц. Для по­лучения этого спектра на второй групповой преобразователь UF2 станции Б подается несущая 115 кГц.

При приеме на станции А входящие сигналы проходят линейный фильтр ZF3,2, направляющий фильтр ZF17(e) и после усиления и коррекции поступает в групповой преобразователь UF3 с несущей 115 кГц. На выходе UF3 образуется полоса частот 84—96 кГц, которая выделяется фильтром ZF 84-96 и передается в групповой преобразователь UF4 с несущей 108 кГц.

На выходе UF4 получается спектр частот 12—24 кГц, который с помощью канальных фильтров разделяется на канальные спект­ры, поступающие в демодуляторы UP. В процессе демодуляции боковые полосы частот преобразуются в тональный спектр 0,3—3,4 кГц, который после усиления усилителями УНЧ через дифференциальные системы ДС поступает к абонентам.

Контрольные частоты 12 и 24 кГц преобразуются на станции А в частоты 4 и 16 кГц, а на станции Б — в 19 и 31 кГц и исполь­зуются для контроля уровней передачи на оконечных и промежуточных станциях, а также обеспечения автоматической регули­ровки усиления АРУ. Изменение погоды обычно приводит к изменению затухания цепи, а следовательно, и уровней контроль­ных частот. Устройство АРУ реагирует на изменение уровней контрольных частот и обеспечивает необходимую регулировку для поддержания уровня сигнала на выходе канала —7 дБ при ручном способе обслуживания каналов.

К выходам фильтров ZF3,2 на оконечных и промежуточных станциях можно подключить оборудование канала низкой частоты.

Для увеличения дальности связи по цветным цепям приме­няют обслуживаемые усилительные пункты (ОУП) типа ПВ-3-3.

Аппаратура В-12-2 предназначается для уплотнение воздушных медных и биметаллических цепей с проводами д=3,0 и 3,5 и ли 4мм в полосе частот от 36 до 143кГц. В пределах этой полосы частот размещаются 4 варианта линейного спектра.

Наибольшая дальность действия аппаратуры В-12-2 составляет 10000км при 4 переприемных участках. Длина каждого переприемного участка не должна превышать 2000км. Максимально допустимое затухание линии на усилительных участках составляет 5,65неп на частоте 84кГц и 8неп на частоте 143кГц. В аппаратуре предусмотрено (для аварийных случаях) возможность скачкообразного увеличения усиления на 0,5неп для нижней группы частот и на 0,8неп для верхней группы частот. Уровень передачи по боковой частоте для каждого канала системы на выходе оконечных и усилительных станции равен +2неп.

Аппаратура снабжена устройствами автоматической регулировки уровня электромеханической системы. Для управления работой приборов АРУ по линии передаются контрольные токи частотой 40 и 80кГц в группе низших частот 92 и 143 кГц в группе высших частот. Уровень контрольных токов на выходе оконечных и усилительных станции равен-0,3неп. Плоская регулировка усиления осуществляется в пределах 5неп, а наклонная- пределах 0,53,7неп для нижней группы частот.

Номинальная значение входного сопротивления аппаратуры со станционной и линейной сторон равно 600 Ом. Остаточное затухание , ширина полосы эффективно передаваемых частот, амплитудная характеристика, коэффициент на линейных искажении и другие электрические характеристики каналов многоканальных систем.

Для передачи сигналов вызова и наборной аппаратуре В-12-2 используется ток частотой 2100Гц. Устройства приема тонального вызова срабатывает при длительности посылки не менее 150мсек.

Упрощенная структурная схема оконечной станции В-12-3 приведена на рисунке 1.2 Аппаратура состоит из каналообразующего (индивидуального) и группового оборудования. Каналообразующее оборудование представляет со­бой стандартный 12-канальный блок индивидуального оборудо­вания, преобразующий в тракте передачи 12 информационных сигналов в спектр частот 60—108 кГц и обратное преобразование в тракте приема.

Существует несколько схем формирования 12-канальной пер­вичной группы. Индивидуальное оборудование системы ОВ-12-3 построено с применением трехканальных предгрупп, что позволило использовать обычные LC канальные фильтры, улучшить унифи­кацию и тем самым упростить производство аппаратуры уплот­нения.

Формирования первичной группы, все 12 каналов разбиты на 4 трехканальные предгруппы.

Спектры трехканальных предгрупп 12,3—23,4 кГц поступают на преобразователи предгрупп UF1UF4 с несущими соответственно 120, 108, 96 и 84 кГц. Полосовыми фильтрами ZF1ZF4 выделяются нижние боковые полосы 96—108, 84—96, 72—84 и 60—72 кГц. После объединения указанных полос формируется спектр 12-канальной первичной группы 60—108 кГц.

Далее токи первичной группы 60—108 кГц передаются в груп­повое оборудование, усиливаются и поступают в групповой пре­образователь UF1 с



Рисунок 1.2 - Упрощенная структурная схема оконченной станции В-12-3
несущей 324 кГц (рисунок 1.2). С по­мощью полосового фильтра ZF (384—432 кГц) выделяется верх­няя боковая полоса частот 384—432 кГц, поступающая на вход группового преобразователя UF2. Несущая, подаваемая на UF2, определяет режим работы станции и номер варианта. Если оконечная станция работает в режиме А по первому варианту, то на UF2 подается несущая 292 кГц. На выходе UF2 фильтром ZF200 (см. А) выделяется линейный спектр частот 92—143 кГц, который усиливается линейным усилителем ЛУ и через фильтры ZF88(e) и ZF33(e) передается в линию.

На преобразователь UF2 оконечной станции, работающей в режиме ст. Б по первому варианту, подается несущая 468 кГц. Полоса частот 36—84 кГц, представляющая собой линейный спектр, выделяется фильтром ZF88(h), усиливается линейным усилителем и по такому же пути передается в линию.

Для работы устройств АРУ на вход линейного усилителя вводятся контрольные частоты 92 и 143 кГц в режиме ст. А или 40 и 80 кГц в режиме ст. Б. При приеме со стороны ст. Б токи с частотами 36—84 кГц проходят через фильтры ZF33(e), ZF88(h), устройства АРУ, усилитель приема РАРУ и поступают на вход преобразователя UF3 с несущей 468 кГц. На выходе UF3 полосовым фильтром выделяется полоса частот 384—432 кГц, поступающая на UF4 с несущей 324 кГц. На выходе VF4 образует­ся полоса частот 60—108 кГц и направляется в блок индивиду­ального оборудования, где преобразуется в 12 разговорных спектров 0,3—3,4 кГц. Вызов в аппаратуре В-12-3 осуществляется на частоте 2100 Гц, как в аппаратуре В-3-3.

1.3 Перспективы развития первичной сети связи на железнодорожном транспорте
Первичная сеть связи АО НК «Казахстан темір жолы» является основой любой системы связи и определяет ее главные качественные характеристики: надежность, управляемость, пропускную способность и технико – экономические показатели. Для железнодорожной отрасли необходимо осуществлять построение первичной сети, в первую очередь, из принципа надежности. Но необходимо, чтобы и экономические показатели были в допустимых пределах. Естественно, что в качестве основы для первичной сети связи необходимо выбрать цифровые технологии. Они существенно превосходят своих аналоговых оппонентов, благодаря высокому уровню унификации, интеграции технических средств и открытости системы.

Одной из основных особенностей построения цифровой первичной сети АО НК КТЖ является то, что по одной и той же линии передачи, проложенной вдоль полотна железной дороги, одновременно организуются все виды магистральных, региональных и отделенческих связей. Поэтому по сети связи железных дорог первоначально предполагается введение цифровой техники на уровне магистральной связи и последовательное ее внедрение через региональные узлы до отделенческих узлов – стратегия «сверху вниз».

При стратегии «снизу - вверх» цифровизация вводится сначала на отделениях перевозок и постепенно передвигается на более высокие уровни. Есть и промежуточный вариант, при котором цифровизация применяется там, где потребность в ней максимальна, а применение аналогового оборудования минимально, т.е. на участках оборудованных воздушными линиями связи.

Таким образом, из выше сказанного вытекают два метода перехода – метод наложения и метод «цифровых островов».

При методе наложения цифровые системы передачи (ЦСП) вводятся на всех уровнях сети. Сеть расширяется только за счет ввода цифрового оборудования, т.е. аналоговое оборудование постепенно демонтируют, на смену ему устанавливают цифровое, до полной цифровизации сети.

При методе «цифровых островов» цифровую технику первоначально внедряют на тех участках сети, где по всем показателям полностью возможна организация цифрового участка. В этом случае в аналоговой сети появляются «цифровые острова», которые постепенно соединяются между собой и сливаются в дальнейшем в единую цифровую сеть.

Для обеспечения цифровизации существующей аналоговой первичной сети на всех уровнях должна быть создана наложенная цифровая первичная сеть, являющаяся самостоятельной сетевой структурой. В этом случае резко сокращается эксплуатационные расходы.

Существующая аналоговая первичная сеть должна развиваться путем реконструкции кабельных линий связи на основе медных жилей, с заменой аналоговых систем связи на цифровые, а также путем уплотнения свободных пар симметричных медных кабелей цифровыми системами передачи. По мере цифровизации существующая аналоговая первичная сеть планомерно перерастет в аналого-цифровую, а затем и в цифровую.

Взаимодействие цифровой и аналоговой первичных сетей, до полного образования цифровой, будет основываться на возможности организации цифровых каналов и трактов по аналоговым системам и аналоговых каналов и трактов по цифровым системам передачи. Узлы и станции сети должны быть оснащены цифро-аналоговыми и аналого-цифровым оборудованием для соответствующего преобразования каналов и трактов.

При таком подходе на начальном этом эксплуатационные расходы растет за счет появления аналогово-цифровой системы, а затем плавно уменьшается за счет полного перехода на цифровую систему передачи. Однако эксплуатационные расходы на кабельной линии связи, построенной на основе симметричные медные кабели, сохраняется, а содержание воздушной линии связи увеличивается с каждым годом за счет удорожания материалов и дефицита элементной базы аналоговой аппаратуры системы передачи. Так как элементной базы аналоговой аппаратуры за рубежом производится в ограниченном количестве под «заказ» и не рентабельно.

Построение цифровой сети АО НК КТЖ с использованием технологии SDH необходимо осуществлять на магистральном уровне, используя стратегию «наложения». Это позволит создать качественно новую сеть, оптимальную по структуре, управлению и возможностям ее дальнейшего развития.

Развитие местных сетей целесообразно осуществлять на базе технологий PDH на ВОЛС и существующих кабельных линиях связи, используя стратегию «замещения» аналоговых систем на цифровые. Для этого на существующих линиях связи необходимо использовать специальные технологии, например хDSL.

Местная цифровая первичная сеть организуется на волоконно-отпических, медных кабельных, радиорелейных линиях передачи, оборудования HDSL и МП. По каналам передачи и физическим цепям первичной сети с помощью узлов и станций коммутации организуются оперативно – технологическая (ОТС), передачи данных (СПД) и обще технологическая (ОбТС) связи.

Развитие первичной сети связи АО НК КТЖ должно основываться на следующих основных принципах:

- первичная сеть должна быть цифровой на всех уровнях (магистральной, региональной, отделенческой и местной);

- необходимо организовывать линии передачи только на основе стандартных цифровых каналов (ОЦК и ПЦК) и групповых трактов;

- первичная сеть должна быть «открытой» системой, чтобы имелась возможность (система доступа) ее использования для любых вторичных сетей;

- топология первичной сети должна быть оптимальной для всех вторичных сетей, в том числе и с точки зрения их постепенной интеграции;

- первичная сеть должна иметь возможность существенного расширения пропускной способности;

- первичная сеть должна иметь систему управления для поддержки заданных показателей надежности и качества функционирования.

Данные принципы необходимы для того, чтобы создать оптимальную топологию первичной сети, потому цикл жизни первичной сети превышает аналогичный период вторичной сети и необходимо учесть будущее развитие вторичных сетей. Строительство ВОЛС на одном из важных железнодорожных направлений казахстанской сети дорог, прежде всего, обеспечит техническую возможность практически безотказного пропуска информационных потоков между центром управления работой транспорта АО НК «КТЖ» (город Астана) и его региональными подразделениями на востоке, юге и западе.

Дальнейшее использование существующих устройств связи не только тормозит внедрение прогрессивных автоматизированных технологий, но уже на современной этапе не гарантирует бесперебойное движение поездов из-за участившихся отказов аппаратуры.

Кроме того, низкое качество информации, передаваемой по существующим сетям связи, значительно повышает затраты времени на сбор оперативных и периодических данных, необходимых для управления транспортными потоками и анализа эксплуатационной деятельности отрасли.

Внедрение автоматизированных систем управления, предпосылки для которого создает строительство ВОЛС, обеспечит снижение текущих затрат по содержанию устройств связи за счет экономии эксплуатационного контингента.

Согласно расчетам по эффективности строительства цифровой магистрали связи на одном из участков российских дорог протяжением 380 км, эксплуатационный штат при этом сократился почти в семь раз с годовым эффектом порядка 19 тысяч долларов США.

Наличие высокоскоростной ВОЛС с высокой пропускной способностью позволит осуществить автоматизацию основных рабочих мест на направлении Костанай- Новоишимская и тем самым качественно изменить уровень эксплуатационной деятельности.

Одним из главных итогов автоматизации эксплуатационной деятельности следует считать повышение контроля за безопасностью движения поездов и других производственных процессов на транспорте.

Строительство ВОЛС, проходящей на большом протяжении вдоль основных международных транспортных коридоров республики, повысит их информационную обеспеченность и создаст предпосылки для внедрения систем слежения за продвижением грузов – непременного условия современного транспортного сервиса. Это повысит конкурентоспособность казахстанских маршрутов на мировом рынке транспортных услуг и явится одним из факторов привлечения перевозок на эти направления.

Проходя по территории региона с интенсивным развитием промышленности и высокой плотностью городского населения, проектируемая ВОЛС окажет благоприятное влияние на развитие телекоммуникационных систем в зоне ее тяготения, расширяя информационное пространство и обеспечивая высокое качество и надежность средств связи.

Таким образом, строительство ВОЛС Костанай-Тобыл по своей значимости не ограничивается транспортной отраслью, а создает предпосылки для мощного информационного прорыва одного из наиболее развитых промышленных регионов Республики, что определяет ее высокую экономическую эффективность не только для железнодорожной отрасли, но и для хозяйственного комплекса Республики в целом.

Эффективность системы управления многоотраслевым хозяйством АО НК «КТЖ» в значительной мере определяется информационными возможностями систем связи. Качественные и количественные характеристики связи существенно влияют на экономические показатели работы отрасли в целом. Связь пронизывает всю отрасль на всех уровнях, включая отдельные предприятия, фактически обеспечивая жизнедеятельность железной дороги. В связи со структурной перестройкой управления железнодорожным транспортом Республики Казахстан, мировой тенденцией развития средств связи предлагается создание наложенной связи на основе волоконно-оптических, спутниковых линий связи и цифрового коммутационного оборудования.

Телекоммуникационная сеть железной дороги должна обеспечивать поддержку всех вторичных технологических сетей связи, сети «Единый автоматизированный диспетчерский центр управления», ЕАДЦУ сети оперативно-технологической связи (ОТС), общетехнологической связи, транкинговой сети, радионавигационной сети слежения за подвижным составом. Сеть должна обеспечивать эффективное коммерческое использование своей свободной емкости, предоставляя услуги цифровой сети населению и юридическим лицам. При организации качественной цифровой сети главных направлениях железной дороги можно надеяться на переход банковских других организаций в более привлекательную государственную сеть телекоммуникационную сеть из аналогичных коммерческих сетей.

В соответствии с видами услуг, необходимых пользователям, сеть может быть представлена тремя различными уровнями:

- Первичный (нижний) уровень в архитектуре сети представлен цифровой первичной транспортной сетью. Он будет реализован с использованием оборудования волоконно-оптического кабеля, использующего последние достижения в технологиях SDH и волоконной оптики. Транспортный уровень используется для переноса всех существующих и будущих протоколов независимо от их типа путем упаковки их в ячейки ATM.

- Второй уровень, представляющий голосовую (телефонную) связь будет обеспечиваться цифровыми телефонными станциями городского и учрежденческого типа.

-Третий уровень обеспечит передачу данных и мультимедиа. Эти услуги будут обеспечены семейством систем широкополосной пакетной коммутации, таких как ATM коммутаторы и мультипротокольные пакетные коммутаторы.

Услуги связи развиваются в 2-х направлениях:

-Услуги сотовой и персональной сетей связи;

-Услуги мультимедиа, объединяющие в одном терминале пять видов информации: речь, текст ,данные, неподвижное изображение, видео.

Для управления сетью должны быть следующие службы:

- маркетинга;

- управление сервисом;

-управление каналами, и трактами;

-управление комплексом технических средств.

Службы маркетинга и управления сервисом должны быть созданы вновь, а управление каналами, трактами и комплексом технических средств требуют коренной реконструкции.

Кроме того, создание АЦУП (автоматизированный центр управления перевозками), предпосылки для которого определяет строительство ВОЛС, обеспечит снижение текущих затрат по содержанию устройства и систем телекоммуникаций за счет экономии эксплуатационного контингента.

Наличие высокоскоростной волоконно-оптической систем передачи на основе SDH с высокой пропускной способностью позволит осуществить автоматизацию основных рабочих мест транзитных коридоров и тем самым качественно изменить уровень эксплуатационной деятельности. Это не только повысит производительность труда, но и обеспечит более эффективное использование подвижного состава, создает условия для повышения эффективности маркетинговой деятельности по привлечению на транспорт дополнительных грузопотоков за счет организации непосредственной связи с клиентами по планированию и оформлению перевозок.

Внедрение АЦУП также оптимизирует потребность в материальных и топливно-энергетических ресурсах за счет ускорения их оборота.

Одним из главных итогов автоматизации эксплуатационной деятельности следует считать повышение контроля за безопасностью движения поездов и других производственных процессов на транспорте, что позволит предотвратить возникновение чрезвычайных ситуаций.

Относительно небольшой опыт эксплуатации новых систем связи на железнодорожных магистралях СНГ не позволяет пока разработать систему показателей, количественно оценивающих их влияние на повышение эффективности работы транспортной отрасли. Тем не менее, укрупненный анализ доли новейших средств связи в общем эффекте от совершенствования транспортного процесса на российских дорогах позволяет сделать заключение, что не менее трети его достигается за счет информатизации отрасли.

Перспективным направлением является организация связи на международном уровне между железными дорогами Казахстана, России, Узбекистана, Кыргызстана, Таджикистана, Туркмении и Китая по обмену информации, связанной с учетом перехода поездов, вагонов и контейнеров через границу.

На пунктах стыковки организованы таможенные, пограничные и другие службы, которые заинтересованы в использовании высоконадежных каналов для связи с центральными органами.

В соответствии с исследованиями возможности использования ВОЛС для нужд телекоммуникационного обслуживания региона определился потенциальный сектор коммерческого использования проектируемой линии, основу которого составляет:

-международный транзитный трафик между Трансевропейской, Транссибирской информационными магистралями;

-международный и внутризоновый конечный график для операторов сотовой, транкинговой и Глобальной сети Интернет, которая растет значительно более быстрыми темпами, чем связь по телефонным каналам;

-организация контроля продвижения грузов по автомобильному транспортному коридору, а также информационного обеспечения водителей автотранспортных средств (информация о погодных условиях по трассе, наличии аварийных ситуаций и так далее);

Таким образом, строительство ВОЛС транзитных коридоров трансазиатской железной дороги по своей значимости не ограничивается транспортной отраслью, а создает предпосылки для мощного информационного прорыва одного из наиболее развитых промышленных регионов республики, что определяет ее высокую экономическую эффективность не только для железнодорожной отрасли, но и для хозяйственного комплекса страны в целом.

Строительство ВОЛС транзитных коридоров предусматривает в первую очередь цифровизацию первичной магистральной сети и должно осуществляться одновременно с внедрением цифрового коммутационного оборудования узел связи крупных железнодорожных станций, обеспечивая на этих уровнях реализацию новой структуры вторичных цифровых сетей. При этом ВОЛС должна использовать сетевые узлы и оборудования существующей первичной сети. Немаловажную роль играет реструктуризация сферы телекоммуникаций в нашей Республике. АО «Транстелеком», имеющему огромные потенциалы вдоль железнодорожного полотна создания конкурентной среды невозможно на базе устаревшего оборудования, решением которого является – введение ВОЛС.


1.4 Обоснование постановки задачи

Известно, что оборудования В-12 и В-3 не отвечают к современным требованиям, так как уплотненные ВЛС подвержены к атмосферно-климатическим условиям, невозможно по ним организовать высокоскоростную связь. Все эти существенные недостатки ВЛС требует незамедлительной замены. Применяемые в настоящее время цифровизация кабельных линии в данном случае не пригодны. Так как нигде не практиковалась цифровизация ВЛС. Что касается кабельных систем и линий, то в настоящее время оборудование К-60П не выпускается, т.е. отсутствует ремонтная база. Эксплуатируемые кабели свыше 15 лет морально и физически изношены, не соответствует норме и электрические и механические параметры. Цифровизация К-60П на базе оборудования «Мегатранс» на наших сетях не практиковалась. Остается один вариант: применение ВОЛС. Учитывая, опыт АО НК КТЖ и сравнивая аналогичные ситуации, считаем применение ОК эффективны. Поэтому в настоящем дипломном проекте предлагается прокладка оптического кабеля с внедрением современного цифрового оборудования. Это связано с преимуществом ВОЛС перед кабельными линиями с медными жилами : высокая надежность и помехозащищенность, большая скорость передачи информации, большая пропускная способность, возможность различные варианты подвески и прокладки в зависимости от условий эксплуатации.

Анализ технико-экономических показателей строительства сетей связи за рубежом и в России показывает, что капитальные удельные и эксплуатационные затраты на один канал/км при строительстве ВОЛС, по сравнению с медной магистральной линии связи при уплотнении аналоговыми системами К-60П, организующими каналы тональной частоты низкого качества, в 3 раза ниже. Стоимость волоконно-оптического кабеля (ВОК) сопоставима, в ряде случаев ниже стоимости магистрального симметричного медного кабеля.

При этом ВОК изготавливаются с требуемыми заказчиком конструктивными и механическими характеристиками под конкретные условия подвески, прокладки и эксплуатации. Данный факт свидетельствует о том, что дальнейшее развитие первичной магистральной сети с медными жилами на аналоговых системах нецелесообразно.

Оптоволоконная технология и системы передачи на основе SDH поднимают первичную магистральную сети связи на качественно новый, значительно более высокий уровень развития. Это и надежный высокочастотный канал, вторичные сети связи с существенным расширением спектра новых услуг, цифровые телекоммуникационные сети, действующие в реальном масштабе времени, автоматизированный центр управления перевозками и другие глобальные проекты, осуществление которых в настоящее время на железнодорожном транспорте возможно только при строительстве ВОЛС. Впервые ЦСП первой ступени иерархии были разработаны в США в годов и предназначались для передачи 3х сигналов ТЧ (ИКМ-24). Скорость передачи цифрового потока в линейном тракте составляла 1544 кбит/с, вслед за США система такого же типа была разработана в Японии. В результате в основу американской - японской иерархии легла система на 24 телефонных канала. Несколько позже первичные ЦСП были разработаны а европейских странах и СССР. Однако эти системы, в отличие от разработанных в США и Японии, предназначались для организации 30 каналов и имели скорость передачи цифрового потока в линейном тракте 2048 кбит/с. Система такого типа легла в основу другой (европейской) иерархии ЦСП.

Цифровые иерархии были разработаны в начале 80-х годов. В Европе и Южной Америке, в качестве принятой была выбрана скорость 2048 Кбит/с (формально n=32, фактически n = 30, т.е. в качестве информационных используется тридцать или информационных каналов 64 кбит/с плюс два канала сигнализации и управления по 64 кбит/с). Это дало последовательность Е1-Е5(30,120,480, и далее) и вошло в основу иерархии плезиохронной-РDН соответственно и системы передачи ИКМ-30.

Общая схема канала передачи с использованием технологии PDH даже в самом простом варианте топологии сети "точка - точка" на скорости 140 Мбит/с должна включать три уровня мультиплексирования на передающей стороне (для ЕС, например, 2 —> 8, 8 —> 34 и 34 —> 140) и три уровня демультиплексирования на приемной стороне, что приводит к достаточно сложной аппаратурной реализации таких систем, однако существенное удешевление цифровой аппаратуры за последнее десятилетие использование оптоволоконных кабелей в качестве среды передачи PDH сигнала привели к тому, что системы цифровой телефонии с использованием технологии PDH получили значительное распространение. Эти системы позволили транспортировать большое количество каналов цифровой высококачественной телефонной связи. Например, один канал 140 мбит/с эквивалентен 1920 (30x4x4x4=1920) каналам 64 кбит/с, которые в первую очередь использовались для передачи речи, но могут быть использованы, в частности, для передачи данных.

С использованием современных методов ИКМ (например дифференциальной ИКМ - ДИКМ) можно использовать скорость 32 кбит/с для передачи одного речевого канала, что приводит к схемам каналов Т1 или Е1, несущих 48 или 60 каналов. PDH системами стали пользоваться для передачи данных, используя главным образом каналы 64 кбит/с с протоколом пакетной коммутации Х.25. Однако в последствии обнаружилось ряд недостатков РDН:

-добавление выравнивающих бит делает невозможным идентификацию и вывод, например, потока 64 мбит/с или 2 мбит/с, "зашитого" в поток 140 мбит/с, без полного демультиплексирования, поэтому при наличии многих пользователей, требующих ввода/вывода исходных (например, 2 мбит/с) потоков, для аппаратурной реализации сети требуется чрезмерно большое количество мультиплексоров, эксплуатация сети становится экономически невыгодной;

- другое узкое место технологии PDH - слабые возможности в организации служебных каналов для целей контроля и управления потоком, практически полное отсутствие средств маршрутизации мультиплексированных потоков, что крайне важно для использования передачи данных.

Указанные недостатки PDH привели к созданию синхронной цифровой иерархии SDH, предложенной для использования на волоконно-оптических линиях связи (ВОЛС).

Линейные сигналы SDH организованы в синхронные транспортные модули STM .Первый из них-STM-1- соответствует скорости 155 мбит/с. Каждый последующий образуется побайтным синхронным мультиплексированием и имеет скорость в 4 раза большую, чем предыдущий; STM- 4 - 622 мбит/с, STM -16-2438 мбит/с.

В сети SDH используется принцип контейнерных перевозок: Подлежащие транспортированию сигналы предварительно размещаются в стандартных.

Важной особенностью аппаратуры SDH, отличающей ее от аппаратуры предшествующих поколений, является отсутствие жесткого разделения на аппаратуру линейного тракта, преобразовательную, аппаратуру оперативного переключения контроля и управления. Все эти средства интегрированы.

Аппаратура SDH является программно управляемой, что обеспечивает гибкость, упрощает эксплуатацию и развитие сетей.

Для обеспечения высокой надежности в аппаратуре SDH используют различные виды резервирования. Как правило, блоки питания и другие важнейшие дублируются. В результате коэффициент ''простоя аппаратуры SDH в расчет соединение имеет порядок 10-5. Кроме того, встроенные средства контроля и управления облегчают и ускоряют обнаружение неисправностей и переключение на резерв.

Для увеличения надежности и живучести сети разработана концепция построения самозалечивающихся сетей на основе SDH.

Наиболее эффективные и экономичные методы эксплуатации сетей связи обеспечивают системы управления, построенные на принципе центра управления, рекомендованной МСЭ (22).

TMN является очень важной частью сети SDH, которая непосредственным образом влияет на показатели надежности, экономичности, удобства и технологичности обслуживания.

Преимущество управляющих решений, заложенных в TMN, объясняются тем, что они опираются на модель взаимодействия открытых систем, стандарты и унифицированные интерфейсы. TMN снижает стоимость выполняемых операций через стандартизацию процедур управления на уровне услуг. Прикладные системы, использующие стандартные программные компоненты, требуют меньших на дополнительное программирование и снижают затраты на их разработку.

Наряду с этим TMN определяет управляющие протоколы, управляемые интерфейсы, которые необходимы для обеспечения унифицированного доступа к сетевой управляющей информации. Это также сокращает время и затраты на разработку прикладных управляющих систем за счет использования средств высокого уровня как прикладные базовые структуры, средств на основе языков описания структур и общих управляющих услуг. Стандартизированная природа определений интерфейсов позволяет ускорить разработку и внедрение новых услуг.

Рекомендации МСЭ подразделяют систему управления на пять уровней: элементы сети, управление элементами, управление сетью, управление услугами и бизнес управление. Первые три уровня рассматриваются как техническое управление, а два последних (высших) - как административное.

На низшем уровне управления находятся элементы сети (мультиплексоры, кросс-коннекторы и другие виды оборудования). Каждый элемент современных сетей управляется, контролируется и диагностируется с помощью встроенных микропроцессоров и специализированного программного обеспечения. Такое оборудование предназначено для использования в сетях по программе TMN, но не может работать и самостоятельно без TMN. Аппаратура любой фирмы имеет интерфейсы к системе TMN, местному терминалу и стоечные сигнализации.

Следующие два уровня - уровень управления элементами сети и уровень управления сетью поддерживают стандартный набор функций управления, определенных рекомендациями МСЭ из строя отдельных элементов способна сохранять или автоматически восстанавливать в короткое время нарушенные связи без серьезных последствий для пользователей.

Простейшим способом самозалечивания является резервирование по схеме 1+1 при соединении "точка-точка". В этом случае два пункта соединяются между собой двумя кабелями по географически разнесенным трассам. Каждый сигнал передается одновременно по обеим трассам, а на приемном конце осуществляется автоматический контроль поступающих сигналов и выбор лучшего из них.

В настоящее время различная аппаратура SDH выпускается целым рядом ведущих фирм AT&T, Alkatel, Siemens, Philips, Ericson, GPT, Nokia и другие российские производители, как Морион, Натекс и др.

Взаимосогласованные требования к аппаратуре ЦСП, соответствующей европейской иерархии, позволяющие стыковать между собой различные типы аппаратуры, независимо от фирмы - разработчика и предприятия - изготовителя задаются рекомендациями МККТТ.

SDH позволяет организовать универсальную транспортную систему, охватывающую все участки сети и выполняющую функции как контроля, так управления.

SDH обеспечивает в произвольном пункте железной дороги доведение до пользователей цифровых потоков 64-2048 кбит/с, цифровой доступ по сетей передачи данных, цифровой доступ по каналу ISDN, аналоговый доступ по двух и четырех проводным линиям.

Одна из основных задач ЦСП - выделение тактовой частоты, что определяет выбор линейного сигнала, так как от него зависит принципиальная возможность регенерации сигналов.

Синхронизация по тактовой частоте обеспечивает равенство скоростей обработки сигналов на передаче и приеме в оборудовании PDH, SDH и ЦАТС.

Система синхронизации должна обеспечивать синхронную передачу первичных цифровых потоков 2-048 мбит/с и, соответственно, всех компонентных сигналов с более низкими скоростями; она должна быть привязана к соответствующим уровням системы ТСС взаимоувязанной сети связи (ВСС).

В тех случаях, когда невозможно питать ведущие узлы от эталонных генераторов ВСС, необходимо устанавливать собственное генераторное оборудование должно быть увязано с ТСС ВСС.

Первичная сеть связи железных дорог Казахстана должна иметь систему управлений; главной проблемой является реализация единой системы управления технологической связью на территории всех железных дорог Республики Казахстан.

В перспективе система поддержки телекоммуникационного управления сетей должна полностью удовлетворять принципам открытости, модульности масштабируемости.


2 Особенности цифровых систем передачи



2.1Системы передачи PDH, характеристика, особенности
На современных сетях эксплуатируются как системы плезиохронной, так и системы синхронной цифровой иерархии.

Стандарт PDH – плезиохронная цифровая иерархия. Иерархия, рекомендованная для цифровых систем передач, чем-то похожа на иерархию календаря. Для этого необходимо было выбрать некоторую единицу измерения "электронную" скорость цифрового потока, единую для всех стран и предприятий, выпускающих аппаратуру систем передач и позволяющую измерять скорость суммарных цифровых потоков. Такой "единичной" скоростью во всем мире является скорость передачи цифровой речи, равная 64 Кбит/c. Канал, в котором передаются со скоростью 64 000 бит/с, получил название основного цифрового канала. Возможности любой цифровой системы передачи оцениваются числом организованных с ее помощью именно таких стандартных каналов.

Объединение потоков с выравниванием скоростей получило название плезиохронного (почти синхронного), а существующая иерархия скоростей передачи цифровых потоков, а значит и систем передачи типа ИКМ (импульсно-кодовой модуляции) – плезиохронной цифровой иерархией (в англоязычном написании Plesiohronous Digital Hierarhi, PDH).

Плезиохронная цифровая иерархия была разработана в начале 80-х годов. На эту иерархию возлагались большие надежды, но она оказалась очень не гибкой, чтобы вводить в цифровой поток "несущийся" с высокой скоростью или выводить из него низкоскоростные потоки, необходимо полностью "расшивать", а затем снова "сшивать" высокоскоростной поток. Это требует установки большого числа мультиплексоров и де мультиплексоров. Ясно, что делать эту операцию часто весьма дорого.

Система PDH использует принцип плезиохронного мультиплексирования, согласно которому для мультиплексирования, например, 4-х потоков Е1 (2048 Кбит/с) в один поток Е2 (8448 Кбит/с) производится процедура выравнивания таковых частот происходящих сигналов методом стаффинга. В результате при мультиплексировании необходимо производить пошаговый процесс восстановления исходных каналов. Например, во вторичных сетях цифровой телефонии наиболее распространено использование потока Е1. При передаче этого потока по сети PDH в тракте Е3 необходимо сначала провести пошаговое мультиплексирование Е1-Е2-Е3, а затем пошаговое демультиплексирование Е3-Е2-Е1, в каждом пункте выделения канала Е1. Это очень крупный недостаток аппаратуры PDH – из-за увеличения количества необходимого оборудования для выделения одного-двух потоков. Первичный цифровой канал Е1 объединяет 32 канала DSO, из которых один DSO используется для кадровой синхронизации, другой - для сигнализации. Кадр этого потока состоит из 32 канальных интервалов по 8 бит каждых. Частота следования кадров 8 Кгц, что дает скорость потока 32*8*8=2048 Кбит/с.

Суть основных недостатков РDН заключается в том, что добавление выравнивающих бит делает невозможным идентификацию и вывод, например, потока 64 Мбит/с или 2 Мбит/с "зашитого" в поток 140 Мбит/с без полного демультиплексирования или "расшитого" этого потока и удаления выравнивающих бит. Одно дело "гнать" поток междугородных или международных телефонных разговоров от одного телефонного узла к другому "смешивая" и "расшивая" их достаточно редко. Другое дело – связывать несколько банков и / или их отделение с помощью РDН сети. В последнем случае часто приходится либо выводить поток 64 Кбит/с или 2 Мбит/с из потока 140 Мбит/с, чтобы завести его, например, в отделение банка, либо наоборот выводить поток 64 Кбит/с или 2 Мбит/с из банка для ввода его обратно в поток 140 Мбит, осуществление такой ступени ввод\вывод приходится проводить достаточно сложную операцию трехуровневого демультиплексирования ("расшивая") РDН сигнала с удалением\добавлением выравнивающих бит (на всех трех уровнях) и его последующего трехуровневого мультиплексирования ("сшивая") с добавлением новых выравнивающих бит.

Схема такой операции для одного пользователя (с потоком 2 Мбит/с) показана на рисунке 5. При наличии многих пользователей, требующих ввода\вывода исходных (2 Мбит\с) потоков для аппаратурной реализации сети требуется чрезмерно большое количество мультиплексоров, в результате эксплуатация сети становится экономически не выгодной.

Другое узкое место технологии РDН – слабые возможности в организации каналов для целей контроля и управления потоком в сети и практически полное отсутствие средств маршрутизации низовых мультиплексированных потоков, что крайне важно для использования в сетях передачи данных. Обычно для целей последующей идентификации и сигнализации поток разбивается на группы тайм-слотов, или фреймы, из которых затем компонуются группы из нескольких фреймов или мультифреймы. Последние, давая возможность идентифицировать на приемной стороне отдельные фреймы, снабжаются дополнительными битами циклических помехоустойчивых кодов и используемых систем сигнализации. Однако эти средства слишком слабы.


MUX

E4

E4

E3

E3



DMUX


Рис.6. 1 - Выделение сигнала со скоростью 2 Мбит/с из плезиохронного цифрового потока 140 Мбит/с.

В связи с отсутствием специальных средств маршрутизации, при формировании РDН фреймов и мультифреймов увеличивается (при возрастании числа мультиплексирований и переключений потоков при маршрутизации), возможность ошибки в отслеживании "истории" текущих переключений, а значит увеличивается и возможность "потерять" сведения не только о текущем переключении, но и о его "истории" в целом, что приводит к нарушению схемы маршрутизации всего трафика. Так казалось бы существенное достоинство метода – небольшая "перегруженность заголовками" (рекомендация G.704 вообще не предусматривает необходимые для нормальной маршрутизации заголовки) – на деле оборачивается еще одним серьезным недостатком, как только возникает необходимость в развитой маршрутизации, вызванная использованием сети РDН для передачи данных.

И так, ряд недостатков РDН:

-затрудненный ввод/вывод цифровых потоков в промежуточных пунктах;

-отсутствие средств сетевого автоматического контроля и управления;

-многоступенчатого восстановления наличие трех различных иерархий.
2.2 Стандарт SDH
Указанные недостатки РDН а также ряд других факторов привели к разработке в США еще одной иерархии – иерархии синхронной оптической сети SONET, а в Европе аналитической синхронной цифровой иерархии SDH, предложенными для использования на ВОЛС. Но из-за неудачно выбранной скорости передачи для STS-1, было принято решение – отказаться от создания SONET, а создать ан ее основе SONET/ SDH со скоростью 51,84 Мбит /с первого уровня ОС1 этой СЦИ. В результате ОСЗ SONET/ SDH соответствует STМ-1 иерархии SDH. Скорости передач иерархии SDH представлены в таблице 6.3.1.

Таблица 6.3.1 – Скорости передачи иерархии SDH

Уровень SDH

Скорость передачи Мбит/с

STМ-1

155,520

STМ-4

622,080

STМ-16

2487,320



SDH – синхронная цифровая иерархия. SDH – это набор цифровых структур, стандартизированных с целью транспортирования нужным образом адаптированной нагрузки по физическим сетям. SDH – рассчитывается на транспортирование как сигналов действующих PDH, имеющих скорости, указанные в рекомендации G.703, как сигналов новых широкополосных служб. В тоже время значительно повышаются надежность и живучесть сетей, их гибкость, качество связи, Линейные сигналы SDH организованы в так называемые синхронные транспортные модули STM. Первый из них STM – 1 соответствует скорости 155 Мбит/с. Каждый последующий имеет скорость в четыре раза большую, чем предыдущий и образуется по байтным синхронным мультиплексированием. Уже стандартизованы STM – 4 (622 Мбит/с) и STM – 16 (2,5 Гбит/с).

В сети SDH используется принцип контейнерных перевозок, Подлежащие транспортированию сигналы предварительно размещаются в стандартных контейнерах С. Все операции производятся с контейнерами независимо от их содержимого. Благодаря этому достигается прозрачность сети SDH, то есть возможность транспортировать различные сигналы SDH, потоки ячеек АТМ или какие-либо новые сигналы. Имеются контейнеры четырех уровней. Все они, вместе с сигналами SDH в них размещенными указаны в таблице 6.3.2 и приложении 4.
  1   2   3   4   5   6   7


Введение
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации