книги из ГПНТБ / Валиев Т.А. Передача данных по ЛЭП

решить большой круг задач.

Одними

из первых работ в области передачи

данных по

ВЧ-каналам

ЛЭП явились статьи X. Накамуры [87].

В резуль­

для линий 150—275 кв при системе

с частотной

модуляцией и

одной боковой полосой (ЧМ—ОБП)

и определено

в общих чер­

никновение

шумов.

Автор

не

анализировал

распределения

ошибок.

Более подробный анализ был сделан Б. Шакичем и М. Битра-

ном [130] по результатам измерений

ВЧ-канала ЛЭП между Ла-

уфенбургом

и Зоацца

(Швейцария)

протяженностью

220 км,

про­

водившихся

в январе

1968 г. Цифровая информация

передавалась

телеграммами

длиной

40 бит со скоростью

200 бод при

ЧМ

(2340 ± 90 гц).

Анализ

показал, что

канал

асимметричен

(ча­

стость ошибок

одного

вида превышала частость

ошибок

другого

в 3 раза). Удалось установить, что

средняя

частость

ошибок

равна 2 - 10~5, возрастая в отдельные

дни до Ю - 4 , причем

макси­

мальные частости ошибок коррелированы с периодами

сильного

снегопада.

Среднее

число

ошибок

на ошибочную

телеграмму

пределялись следующим образом: 83%—одиночные,

11,7 — двой­

ные, 2,5 — тройные и 2,8%—большей кратности.

Интервалы

Авторы

пытались

проанализировать

закон

распределения

ошибок.

Исходя

из

ошибочной

предпосылки,

что

вероятность

.'77-кратных

ошибок

при

некоррелированных

ошибках

Рт

должна

быть равна

рт,

они пришли к выводу, что помехи

(а

следователь­

но, и

ошибки)

коррелированы.

Закономерность

появления

неза­

висимых

ошибок, как

известно,

описывается биномиальным

рас­

пределением

где Рт

(п) — вероятность появления

m-кратной

ошибки

в

блоке

длины

п,

а р — вероятность ошибки

на символ. В то же

время

Б. Шакич

и М. Битран

констатируют, что подавляющее

число

ошибочных

телеграмм

имеет

по одной

ошибке или

ошибки

небольшой

кратности

(одиночные и

двойные ошибки

составляют

двумя ошибками имели расстояние

менее 5 бит) могло возникать

не вследствие коррелированности помех, а по

другим

причинам

(тем более, что вероятность появления сдвоенных ошибок

сильно

возрастала при смене

передаваемых символов).

Необходимо

иметь в виду и тот факт,

что на

результатах

измерений

могло

сказаться наличие в испытуемом ВЧ-тракте участка

кабельного

канала связи длиной в 18,6 км с посторонней

нагрузкой.

Вслед­

ствие указанных причин

к выводам

Б. Шакича и М. Битрана о

причиной возникновения ошибок следует считать

флуктуацион-

ные помехи от коронирования, которые

должны

вызывать при

передаче данных ошибки с независимым

законом распределения.

Большой интерес представляют исследования,

проведенные

которых

докладывались

в

Исследовательском

комитете № 35

(связь) СИГРЭ. Испытывалось несколько ВЧ-каналов

по ЛЭП

при передаче данных

со

средними скоростями (в

основном

2400 бод)

в полосе 300—3400 гц при фазовой

модуляции. Были

регулировка канала позволила

вести

передачу с частостью

оши­

бок символов

5 , 5 - Ю - 6 .

Увеличение

вероятности

ошибки

легко

компенсировалось снижением скорости.

Было зафиксировано также, что коммутационные

операции на

высоковольтной

сети вызывают

резкое увеличение

вероятности

ошибки. Исследователи

пришли

к оптимистическому

предположе­

ным числом

промежуточных усилителей

и переприемных

пунктов

на линиях с

напряжением ПО и 220 кв.

Кроме того, был

иссле­

промышленной ЛЭП-750 кв,

Конаково — Москва. Передача дан­

ных осуществлялась со скоростями 600 и

1200 бод

при

ЧМ. Вы­

бор скоростей и вида модуляции определялся в первую

очередь

необходимостью выяснения

эффективности

работы

по

ВЧ-кана-

1) более широкая постановка задачи анализа процесса

пере­

дачи данных

по ВЧ-каналам ЛЭП,

включающая

определение

характеристик

по существующей нагрузке, надежности и

поиск

математической модели распределения

ошибок;

2) более обширный объем измерений, охватывающий

значи­

тельное число

(более 20) каналов

с различной

аппаратурой

му

мы стремились

освещать их более или менее подробно,

хотя

эни

н не относятся

к основной части настоящей работы.

§ 7.

Автоматизация

исследований

каналов передачи данных

Автоматизация

научных исследований

в

области

передачи

цифровой информации, основанная на самом

широком

примене­

нии ЭВМ на различных этапах, является

насущной

необходимо­

стью, вызванной требованиями экономии

времени и

средств

при

решении теоретических и экспериментальных

задач.

ваний,

на наш взгляд, должна включать следующие основные

этапы

(рис. 6):

1)

экспериментальные

и

теоретические

исследования

канала

для выбора

параметров

сигнала

(мощность,

вид

модуляции,

длительность

и т. д.)

и решающего

алгоритма;

2)

экспериментальные

и

теоретические

исследования

стати­

стики

ошибок, выбор

математической

модели потока

ошибок;

3)

выбор

способа

повышения

помехоустойчивости с

учетом

требований обслуживаемого

объекта

и

результатов

первого и

Выбор па^аметрвб

^

объект

ТраЫюниякпер&к

даче

дшыи

сигнала (мощ­

ность, Нидлкдуляции,

П

Ufn.d)

и

решающего

Экономические,

Выбор впосоЯа

алгоритма

факторы ;

передачи

Регистрация

анализ

ошибок

тапжтики

ошибок

Г

\BblOOD №№М8/Ж%\

Сущзстбующщ

I

код 'моделипотаха

ошибок

на?,оузка

z n z

Оценка

модели

А Нодежность

Аналитические

Выбор

методы Выбора

способа повы­

шения по­

Методы

мехоустой­

моделирования

чивости

на ЭВМ

Рис. 6.

Схема исследования

СПД.

сотки

результатов, так

и при

анализе

результатов

и проверке

эффективности различных методов передачи информации.

В

последние

годы

появилось

значительное

число

работ [15,

.28, 68

и др.] по

применению

ЭВМ

для

решения

отдельных задач

Целью

экспериментальных исследований, как уже говорилось

в § 6 гл.

I , является измерение основных характеристик — резер­

СПД. Для

того

чтобы наши

выводы, основанные

на анализе

результатов

экспериментов,

были

обоснованными,

необходимо'

испытать достаточное количество измеряемых объектов

(т. е. ка­

налов)

и иметь

достаточную

статистику

измерений,

которые

должны

проводиться при различных

технических

и

природных

ситуациях,

соответствующих

возможным

реальным

условиям

эксплуатации. Так, нагрузка

была измерена

на 13 каналах раз­

типов ЭПО-3,

КП-59, МК-60, ВЧА-1ТФ,

ВЧА-ЗТФ,

а

также

В-3 и В-12-2 на

линиях с напряжением

110,

220 кв и

канал па

грозозащитным тросам ЛЭП-750 кв.

Аппаратура

В-3 и В-12-2 представляет собой обычную

аппа­

ратуру уплотнения проводных линий связи и в каналах

по ЛЭП

применяется в

комплексе с

устройствами

преобразования

частот

и усилителями

мощности

(например,

типа

МПУ-12 и

УМ-100)

[19, 20, 78]. В каналах связи

по ЛЭП

на

высокой частоте

приме-

Известно, что пропускная

способность

канала передачи данных

зависит от его емкости Ук , определяемой

как произведение шири­

ны

спектра частот

F R . отводимой

для передачи данных,

на время

занятия канала Тк

и на превышение средней мощности

сигнала

Рс

над средней мощностью помех Р п :

V

= F

Т Н

c m a * =

Л F I o g 2 ( 1 + 7 г - ) > бит!сек,

где AF— ширина полосы частот канала, гц.

Для практических

расчетов эту формулу удобно

переписать

в виде

= 3,31 ±F\g(l+e°'2ZLp)-

C m a x

(Н.1)

нала

и помех

(на

входе детектора

приемного

устройства)

для

телефонных

каналов

ВЧ-связи

по ЛЭП равна

26 дб,

a

AF =

= 2100 гц, то

максимальная пропускная способность канала, вы­

численная для идеального приемника по

формуле

(П. 1),

будет

равна 18 000

бит/сек.

В реальных

условиях достижимая

скорость

передачи будет

значительно ниже

теоретического

предела, при

расчете которого

предполагается,

что все искажения,

вызванные

неравномерностью

частотной

и фазовой

характеристик

канала,

колебаниями

остаточного затухания и другими причинами, скор­

ректированы.

Применение

эффективных

методов

модуляции

(многократной

относительной

фазовой модуляции,

многоуровне­

вой

передачи

с ОБП и др.) может позволить получить

пропуск­

ную

способность

до 10 000 бит/сек.

Однако

этого

значения можно

рать с учетом реально существующей стандартной АПД

и реко­

мендаций МККТТ в области передачи данных.

Для передачи по коммутируемым телефонным

каналам

МККТТ рекомендует

ЧМ

на скорости 600 или 1200 бод [69, 90,

123]. Для

передачи

контрольных

сигналов

предусматривается

обратный

канал в низкочастотной

части

спектра со

скоростью

до 75 бод.

Рекомендуются

следующие частоты:

Канал

Скорость

пе­

Средняя

Частота

Частота

редачи,

бод

частота, гц

передачи

передачи

„единицы,

„нуля", гц

гц

Прямой

600

1500

1300

1700

Прямой

1200

1700

1300

2100

Обратный

75

420

390

450

Нормы частостей ошибок по импульсам

(без повышения до­

стоверности) приводятся

ниже:

Канал

Скорость

пе­

Частость оши­

редачи,

бод

бок по

импульсам

Коммутируемый

Некоммутируе­

мый

С

учетом сказанного

выше

для

исследования

ВЧ-каналов

Л Э П

при передаче данных измерения

производились

на скоро­

частоты 400 гц.

Протяженность каналов при измерениях по шлейфу

находи­

лась в диапазоне 46—712 км, число промежуточных

усилителей

или переприемов доходило

до

четырех.

Программа

измерений,

исходящая

из

основных

целей

исследования

(см. §

6 гл. I ) ,

включала

измерение:

частостей ошибок за сеанс;

интервалов между ошибками;

асиммметрии двоичных

каналов;

амплитудно-частотных и фазо-частотных характеристик;

некоторых параметров

помех;

количества и времени занятий каналов.

Выяснялось

влияние следующих факторов

(главным

образом

•на статистику ошибок):

технических

характеристик

тракта

(числа

промежуточных

усилителей или переприемов в канале, напряжения на ЛЭП),;

времени суток и дней недели;

атмосферных условий;

отношения сигнал/помеха, ширины канала, скорости передачи,;

работы

соседних каналов

телефонии,

телемеханики

и

переда­

чи данных;

энергетических режимов и коммутационных переключений.

Разумеется,

перечисленные измерения

и влияющие

факторы

которых

анализ процессов передачи дискретной информации мог

бы быть

более

полным. Однако объем

измерений

позволяет

расширить наши

знания в указанной

области и на

основании

анализа

дать целесообразные практические рекомендации.

§ 2. Характеристики каналов

При оценке условий передачи

данных по каналам большую-

роль играют их амплитудно- и

фазо-частотные характеристики..

Число

Ширина по­

Уровень

каналов

Полоса эффек­

лосы ВЧ-

пиковой

Тип

Диапазон рабо­

тивно

переда­

Полоса частот

канала по

мощности

аппаратуры

чих частот, кгц

ваемых

частот

для T.M, кгц

промежу­

ТФ

тм

ТФ канала, кгц

точной час­

передатчи­

тоте, кги,

ка, дб

ЭПО-3

39—300

1

3

0,3-2.3

2,72-3,22

3,2

+ 40

КП-59

50-350

9

—

0,3 - 2,4

0,3

—2,85

2,4,"?, 1*

+40

1

7

0,3-2,4

МК-60

50—450

1

2

0,3—1,8

2,05-2,6

3,0

+38,5

ВЧА-1ТФ

40—500

1

4

0,3—2,3

ВЧА-ЗТФ

40-500

3

6

0,3—3,4**

2,54—3,22

3,1

+40

0,3—2,3

+40

0,3—3,4**

2,72-3,05

3,1

*

Значения

ширины полосы для первого и второго каналов соответственно.

**

При отсутствии каналов ТМ.

туры является телефонная

(ТФ) связь и телемеханика (ТМ) при

системе передачи с ОБП. При передаче

цифровой

информации

необходимо

учитывать,

что аппаратура

уплотнения

ЛЭП

отли­

чается от стандартной аппаратуры проводных линий связи

более

узкой полосой телефонного канала, в то время как

по промежу­

точной частоте ширина

полосы ВЧ-канала

намного

больше (см.

лась в основном между индивидуальными

преобразователями.

Амплитудно-частотные

характеристики

измерялись по

шлейфу

в той части

непрерывного

канала,

которая

использовалась

для

передачи дискретной информации,

т. е. фактически

между

инди­

видуальными

преобразователями

(при постоянном

уровне

пере­

дачи, соответствующем

нулевому уровню

на входе канала). В не­

обходимых случаях к

преобразователю

подключался

внешний

фильтр нижних частот Д-3,4 для

исключения

влияния

остатка

несущей на премный уровень сигнала. Затем

результаты

измере-

ристик для каналов 4, 5, 6, 9—11* с различной

аппаратурой

уплотнения.

канала) достигает

1,5

неп

(13 дб) (канал

9). Однако

увеличение

остаточного затухания

по

отношению к

затуханию

на частоте

дпг,неп(*№.дй)

_

йаг,неп('ап5.дй)

а-аппаратура

ВЧА-1ТФ: капал 4-ЛЭП-110

ко; капал

5-ЛЭП-22Э кв;

канал

6-ЛЭП-1Ш

кв;

о-аппаратура КП-5):

канал 9-ЛЭП-220

ка;

канал

10—ЛЭП-110

кв: канал И-ЛЭП-110

кв.

800 гц не превышает

1 неп

(8,7 дб)

во всех

измеренных

каналах.

Для некоторых каналов наблюдается значительное

(до

0,43 неп)

(3,7 дб) уменьшение остаточного затухания при низких

частотах

полосы по отношению

к затуханию

на частоте

800 гц (каналы

ного затухания

имеют

каналы 4 и 6,

образованные

с

помощью

аппаратуры типа ВЧА-1ТФ, которая в отличие

от других типов

имеет

в ВЧ-части

выравниватель частотной

характеристики и

схему

коррекции

частот.

С

помощью

последних

производится

частичная компенсация

частотных

искажений, вносимых

в пере­

дачу

ВЧ-трактом.

Абсолютная

разность между

нормальным

уровнем

приема

частоты 800 гц в точке приема дискретных сигналов

(по

отноше­

нию

к выходу

индивидуального

демодулятора)

и

фактическим

уровнем приема в измеренных каналах

находилась

в

пределах

от - f 0,8 ней ( +

7 дб)

(канал

2) до—1,5 неп (—13 дб)

(канал 10).

*

Параметры

каналов

даны

на

стр. 50—51.