книги из ГПНТБ / Цалиович А.Б. Методы оптимизации параметров кабельных линий связи

Величина сопротивления кабеля постоянному току RK на питае­ мом участке зависит от системы питания. Для наиболее часто при­ меняемой системы «пара—земля»

чая сопротивление одного НУП постоянному току через Го, получаем

ток дистанционного питания. При этом на магистрали должно со­ блюдаться условие

Отсюда максимальное количество НУП между двумя питающими станциями

«Rno

пу = 2п п =

50

3.ВЫБОР ОПТИМАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК МАГИСТРАЛЕЙ И КАБЕЛЕЙ СВЯЗИ

3.1.Общие положения

Впредыдущих главах дано теоретическое обоснование

методики расчета оптимальных характеристик оборудования провод­ ной связи и получен ряд зависимостей, необходимых для осуществ­ ления таких расчетов. Для иллюстрации основных теоретических поло­ жений в настоящей главе рассматривается ряд примеров решения за­

из них. Основной целью этого раздела является иллюстрация некото­

линии или высокочастотной магистрали связи, а сложность исследо­

и экономических параметров, а расчеты доведены до численных ре­ зультатов. В этом смысле рассмотренные примеры могут представ­ лять определенный практический интерес. Однако построение и ана­

и стоимостных показателей кабелей, аппаратуры уплотнения и уси­ ления и магистрали в целом. Функцию приведенных затрат иссле­

Важность правильного выбора независимых переменных подчер­ кивалась выше, здесь же проиллюстрируем это положение на при­ мере рассмотрения характеристик симметричного кабеля связи. При заданных конструкциях внешних защитных покровов и количестве цепей стоимость симметричного кабеля фактически определяется диа­ метром неизолированной жилы и толщиной изоляции, которые и ян

52

лпются двумя действительно независимыми переменными. Однако расчет стоимости кабеля с подстановкой этих выражений приводит к весьма громоздким, неудобным для анализа выражениям, не отра­ жающим зависимость стоимости от требуемой величины коэффициен­

являются независимыми в строгом смысле слова, и уравнение связи

минимума, причем в роли условно независимых переменных остаются dt/do и а и частные производные должны браться по ним.

Для рассматриваемого случая стоимости кабеля — понятие ус­ ловного экстремума имеет простую и наглядную физическую интер­

тивного соотношения di/do при постоянной величине коэффициента

«згляд, представляется бессмысленной. Однако поскольку а является функцией не только di/do, но и do, всегда имеется возможность при изменении di/do оставить а неизменной путем соответствующего из­

полнительные условия конкретной задачи, например требование за­

и сельские (СТС) Ориентировочные значения некоторых характери­

нокоаксиальные кабели, количество ОУП не превышает 1—2, число НУП остается достаточно большое.

На линиях ДС и ЗС в настоящее время используются исключи­ тельно частотные системы с отводимой на канал шириной полосы частот, равной 4 кгц.

Для соединительных линий ГТС и СТС характерна небольшая протяженность, ОУП отсутствуют и могут быть исключены из рас­ смотрения. Количество НУП, особенно для линий ГТС, ограниченно. Как правило, на ГТС используется однокабельная двух- и четырехпроводная система. На соединительных линиях СТС применяется ап­ паратура уплотнения и специальные высокочастотные кабели связи с жилами диаметром 0,9 и 1,2 мм. На соединительных линиях ГТС могут уплотняться либо низкочастотные многопарные кабели, либо междугородные симметричные кабели.

53

На абонентских линиях ГТС и СТС применяются низкочастотные кабели. В этом случае в выражении (1.6) выпадают слагаемые, учи­ тывающие наличие аппаратуры уплотнения, и возникают специфиче­ ские проблемы ограничения дальности связи, наличия телефонной ка­ нализации (на ГТС) и др.

3.2.Выбор параметров цепей низкочастотных кабелей для городских телефонных сетей

Технико-экономической эффективности кабелей ГТС дол­ жно уделяться особое внимание, так как в общей сумме затрат на строительство ГТС расходы на линейные сооружения составляют около 45%.

Кабели ГТС используются для передачи разговорных токов в тональном диапазоне частот, вызывных сигналов и постоянных токов управления соединением и питания микрофонов.

Нормирование электрических характеристик цепей производится, исходя из требований, предъявляемых к кабельным линиям ГТС и регламентируемых рекомендациями МККТТ, нормами технологиче­ ского проектирования, соответствующими инструкциями и правила­ ми. Эти требования задаются на всю длину линии в виде частотных характеристик затухания и волнового сопротивления и сопротивления цепи постоянному току п могут быть различными для разных типов абонентских и соединительных линий.

Таким образом, задача технико-экономической оптимизации ка­ белей ГТС сводится к выбору параметров цепей, обеспечивающих за­ данные величины коэффициента затухания, волнового сопротивления рабочей емкости и сопротивления постоянному току при минималь­ ной стоимости и диаметре кабеля (последнее позволяет уменьшить расходы на телефонную канализацию).

В общем случае расчет конструкций низкочастотных кабелей мо­ жет производиться в соответствии с ф-лами (2.19), (2.32) с учетом (2.23), (2.46), (2.47).

Как видно из ф-л (2.46) и (2.47), чтобы задать частотные харак­ теристики коэффициента затухания и волнового сопротивления, до­ статочно задаться одной из точек на этих характеристиках. Для по­

конструкции кабеля определяются как диаметр неизолированной жи­ лы, так и толщина изоляции.

Это обстоятельство имеет наглядное физическое объяснение. Действительно, как следует из выражений (2.44) и (2.45), заданные

толщиной изоляции. Поэтому заданная величина а, например, может быть получена различными способами: путем уменьшения диаметра

55

дает возможность не только определить точку минимума, но и иссле­ довать функцию стоимости в его окрестностях, что оказывается по­ лезным при необходимости отступления от минимума из-за различно­ го рода дополнительных условий, при оценке необходимой точности соблюдения выбранных соотношений, учете разброса параметров, по­ грешностей .расчета л измерения, изменении цен и лругах факторах.

56

В то же время по трудоемкости этот способ незначительно уступает первому, так как взятие производных функций <(2.б4) приводит к гро­ моздким, неудобным для анализа и расчета выражениям.

струкции

и /=0,8 кгц от соотношения rfi/do для десятипарного (пятичетверочного) и пятидесятипарного (двадцатипятичетверочного) кабелей при принятых ценах на материалы. Стоимости г к имеют минимумы при (di/do)om ~.1,6-5-1,8).. Из сравнения рис. 3.2 и 3.3 видно, что величины оптимальных соотношений практически не зависят от ем­ кости (количества цепей кабеля).

Соотношения di/do в существующих конструкциях близки к оп­ тимальным, однако имеется возможность снизить стоимость кабеля на 5—'15%, применив жилу несколько большего диаметра и изоля цию меньшей толщины. В частности, применением doда0,55 мм и сплошной полиэтиленовой изоляции толщиной 0,5 мм (вместо при­ меняемых 0,5 мм и 0,6 мм соответственно) можно при той же вели­ чине затухания уменьшить стоимость кабеля примерно на 10%.

Можно показать, что при существующих конструктивных и стои­ мостных соотношениях увеличение стоимости оболочки и изоляции и уменьшение стоимости жил (меди) кабелей ГТС приводит к смеще­ нию оптимальных величин rfi/rfo в сторону меньших значений, хотя эта зависимость практически не сильно выражена.

При существующих ценах на исходные материалы и применяе­ мых обычно величинах соотношения dt/d0 звездная скрутка эконо-

57

возможности для изменения характеристик представляют лишь два параметра: do и di/do. Таким образом, приходится ограничиваться выполнением только двух условий, в качестве которых, естественно, выбрать условия минимума затрат и заданной частотной характери­ стики а. В результате определяются do и di/d 0 .

Проблема усложняется еще больше, если иметь в виду, что вели­ чина do связана с сопротивлением цепи постоянному току, которое для кабелей ГТС жестко лимитируется. Поэтому найденный из ука­ занных выше трех условий диаметр неизолированной жилы должен быть не меньше, чем определенный по ф-ле (2.19) с учетом нормы

ПО Ro.

Более того, так как максимальная длина линии определяется воз­ можностью передачи разговорных (переменных) токов и токов управления соединением и питания микрофонов, с технико-экономи­

лучаем условие равенства дальности связи по постоянному и пере­

ными жилами и полиэтиленовой изоляцией, аналогичного рассмотрен­

Поскольку общая дальность связи определяется меньшей из этих ве­ личин, казалось бы, имеется реальная возможность снизить расход

графике). Однако здесь следует иметь в виду, что наличие неисполь­

запаса приближает конструктивные соотношения в цепях к экономи­ чески оптимальным.

59