8.3. Особенности применения

цифровых систем передачи

на железнодорожном транспорте

Структурная схема организации связи на участке железной дороги с использованием СП ИКМ-120 при-

ведена на рис. 8.10. Применение СП ИК.М-120 для построения отде­ленческой связи вызывает необходи­мость, как и в СП К-24Т, выделения каналов на промежуточных станциях ПС для подключения к ним абонент­ских устройств. Для этой цели разработана аппаратура выделения цифрового потока ВЦП, с помощью которой из вторичного потока ИКМ-120, работающего со скоростью передачи 8448 кбит/с, выделяется первичный поток со скоростью пере­дачи 2048 кбит/с на 30 каналов. Из выделяемого первичногопотока ком­плектами АЦО1 и АЦО2 образуются две 30-канальные группы, обеспечи­вающие связь в обе стороны от ПС. АЦО1 и АЦО2 работают совместно с дополнительным оборудованием ДО, которое определяет структуру и режим выделяемого канала (пря­мой, групповой, транзитный). Воз­можны различные варианты исполь­зования выделенных каналов: для связи общеслужебной, технологиче­ской или передачи данных. Выделяе­мые каналы 1...5 используются для связи ПС1 с ОСА, 6...10 — для связи ПС1 —ПС2, И, 12, 13-й каналы на ПС1 подключены к СП К-ЗТ и соеди­няют через ПК-ЗТ пункты с ОСА; 14, 15, 16-й каналы на ПС2 подключены к ОК-ЗТ и соединяют пункты ПК-ЗТ с ОСА.

Аппаратура ВЦП обеспечивает транзит в цифровой форме каналов, не используемых в выделенной группе.

Контрольные вопросы

35. Как выбираются в системах ИКМ периоддискретизации и количество уровней квантова­ния аналоговых сигналов?

36. Каково назначение АИМ-1 и АИМ-2?

3. Как образуются системы передачиИКМ-30, ИКМ-120, ИКМ-480?

4. Каковы назначение и принцип действиякодера и декодера в аппаратуре ИКМ?

5. Какие требования предъявляютсяк системам передачи ИКМ-120 для организа­ции связи на железнодорожном транспортеи как они реализуются?

Глава 9. Проектирование

И ОРГАНИЗАЦИЯ МНОГОКАНАЛЬНОЙ

СВЯЗИ

9.1. Линии связи

и применяемые системы передачи

Для организации многоканальной связи на железнодорожном транс­порте используют воздушные и ка­бельные проводные линии, а также частично радиорелейные.

На воздушных линиях при пяти-траверсном профиле можно подве­сить 20 пар проводов, в том числе шесть медных цепей с включением многоканальной аппаратуры в спект- , ре до 150 кГц и четыре стальные цепи I с включением аппаратуры в спектре| до 30 кГц.

Общее количество телефонных] каналов, которое можно организо­вать на воздушной линии, составляет!

93

не более 140. В каждую медную цепь может включаться аппаратура В-3-3 и В-12-3, обеспечивающая в сумме 15 каналов ТЧ. Аппаратура типов В-3-3 и В-12-3 выпускается на четыре варианта линейного спектра, отлича­ющихся инверсией и смещением рабочих частот каналов. Разделение частотных полос, относящихся к раз­ным системам связи, организуемым по медной цепи, осуществляется линейными фильтрами ДК-3,2 и ДК-33 (рис. 9.1). На стальных цепях в полосе частот до 31 кГц применя­ется аппаратура В-3-3. При органи­зации телефонного канала НЧ через 70—90 км включаются промежу­точные двусторонние усилители.

Воздушные линии связи обладают рядом существенных недостатков: они не обеспечивают необходимого количества каналов, стоимость их обслуживания высокая, а надеж­ность действия низкая. На участках с автоблокировкой или диспетчер­ской централизацией необходимо иметь не менее 12 групповых каналов технологической связи и 14 двухпро­водных цепей для систем автоматики и телемеханики, чего воздушные линии обеспечить не могут. Поэтому в качестве основного направления развития первичной сети связи МПС принято каблирование линий связи на основе применения симметрич­ных кабелей типа МКПАБ 7X4X1,5 + 5X2X0,7+1X0,7. На главных направлениях организуется двухкабельная система с применени­ем аппаратуры К-60П и К-24Т, а также ИКМ-120. На одной магистрали можно организовать параллельную работу шести систем передачи К-60П с общим количеством 360 каналов и четырех систем с К-24Т

с общим количеством 96 каналов ТЧ. Системы передачи ИКМ-120 могут применяться на действующих двух-кабельных линиях связи с предвари­тельным выполнением работ по уменьшению мешающих влияний на каналы ИКМ-120 со стороны каналов СЦБ и технологической связи, в кото­рых коммутируются цепи постоянно­го тока. Использование ИКМ-120 на обособленных кабелях трехкабель-ной магистрали не требует указанных дополнительных мер. Следует иметь в виду, что применение ИКМ-120 свя­зано со строительством регенераци-онных пунктов через 5—6 км, увеличением объема оборудования в линейно-аппаратном цехе, между­городной телефонной станции и дру­гих цехах ОУП и, как следствие,— расширением зон обслуживания устройств связи.

Однокабельная линия с использо­ванием симметричного кабеля орга­низуется на второстепенных участках железных дорог с установкой двух систем передачи К-12+12, так как остальные жилы кабеля использу­ются для технологической связи и цепей автоматики и телемеханики.

9.2. Электрические характеристики телефонных

каналов и нормы передачи

Качество передачи по телефон­ным каналам оценивается оста­точным затуханием, амплитудной характеристикой, устойчивостью, уровнями передачи, временем рас­пространения сигнала, псофометри-ческой мощностью или напряжением. шума и защищенностью от пере­ходного-разговора.

При этом предполагается, что все элементы канала согласованы друг с другом.

Остаточное затухание. Разность между суммой затуханий, действую­щих в канале, и суммой введенных в него усилений называется оста­точным затуханием:

Остаточное затухание телефон­ных каналов низкой и высокой частот нормируется при частоте 800 Гц, и по действующим нормам значение его не должно превышать 7 дБ. Частотная зависимость" остаточного затухания определяет амплитудные искажения, вносимые каналом в передачу речи. Для того чтобы канал не вносил искажений, зависимость a_o = ^vF(/) должна иметь вид кривой, пока­занной на рис. 9.2 в пределах полосы передаваемых частот от /„ до f_a. В этой полосе частот, передаваемой по телефонному каналу, остаточное затухание не должно превышать затухания того же канала при частоте 800 Гц на 8,7 дБ. Для того чтобы остаточное затухание в преде­лах полосы эффективно передавае­мых частот не испытывало значитель­ных колебаний, требуется чтобы кривая остаточного затухания распо­лагалась между некоторыми предель­ными линиями. Эти предельные ли­нии для стандартных телефонных ка­налов с полосой передаваемых частот 300—3400 Гц показаны на рис. 9.3.

Для разных типов телефонных каналов установлены нормированные полосы эффективно передаваемых частот, Гц:

Для двухпроводных каналов низ­кой частоты, организованных на

цветных цепях 300—2400

То же для каналов, организован­ных на стальных цепях . . . 300—2000Для телефонных каналов то­нальной частоты 300—3400

Вследствие изменений затухания цепи связи с изменением атмо­сферных условий и колебаний усиле­ния усилителей происходят колеба­ния остаточного затухания с течени­ем времени. Эти колебания не долж­ны превышать ± (0,9-=- 1,8) дБ.

Амплитудная характеристика. За­висимость уровня передачи на выхо­де канала от уровня на его входе определяется амплитудной характе­ристикой. Если бы все элементы канала были линейными, то характе­ристика (рис. 9.4) имела бы вид прямой линии. Однако вследствие

95

нелинейности некоторых элементов канала при определенном значении уровня на входе Р_{вх кр} происходит перегиб амплитудной характеристи­ки. Амплитудная характеристика канала тональной частоты должна быть прямолинейной при изменении уровня на входе от —18 до ~\-7 дБ. В некоторых случаях в качестве амплитудной характеристики пользу­ются зависимостью остаточного зату­хания телефонного канала от уровня на его входе. Явление нелинейности обусловливает возникновение в си­стеме передачи гармоник передавае­мых сигналов, а также комбинаци­онных составляющих. Поэтому для оценки явлений нелинейности пользу­ются понятием коэффициента нели­нейных искажений:

где U\ — значение напряжения ос­новной частоты;

Ui, U3, ..., Ui — значения напряжений 2,

3, ..., г-й гармоник. Для каналов ТЧ принимается

в качестве нормы /С_ни^!,5% при

подаче на вход канала ТЧ тока частотой 800 Гц и уровнем — 13 дБ.

Устойчивость. При наличии в двухпроводном телефонном канале НЧ двусторонних усилителей под устойчивостью канала понимают устойчивость такого усилителя, кото­рый находится в наиболее тяжелых условиях с точки зрения возможности генерации. Требуется, чтобы устойчи­вость телефонных двухпроводных каналов с двусторонними усилителя­ми была не менее 1,74 дБ при работе канала в режиме холостого хода. В четырехпроводном канале ТЧ, как было показано выше, существует только один путь генерации, охваты­вающий весь канал в целом. Поэтому устойчивость такого канала опреде­ляется как устойчивость эквива­лентного ему двустороннего усилите­ля. При этом устойчивость должна быть не ниже 5,2 дБ при работе канала в режиме холостого хода.

Уровни передачи. Наибольшие допустимые значения уровней пере­дачи в телефонных каналах ограни­чиваются в основном защищенно­стью от влияния на другие каналы связи. Наименьшие допустимые зна­чения уровней передачи ограничива­ются уровнем помех в телефонном канале. В связи с этим нормированы наибольшие допустимые значения уровней передачи, а наимень­шие определяются расчетом или нормируются. Так, для следующих видов телефонных каналов в качестве допустимых значений уровней пере­дачи приняты: +5,2 дБ для двухпро­водных телефонных каналов НЧ; + 17 дБ для телефонных каналов ТЧ, организованных по воздушным це­пям связи; —4,8 дБ для телефонных каналов, организованных по кабель­ным цепям на аппаратуре К-60П; + 12 дБ для каналов системы передачи ИКМ-120.

Наименьшие значения уровней приема для телефонных каналов НЧ не ниже —30 дБ; для каналов ТЧ, организованных по воздушным це­пям, считая по боковой частоте, допускаются —(434-45) дБ для трехканальных систем и —60 дБ для 12-канальных. Наименьшие значения

уровней приема для каналов систем передачи с ЧРК, организованных на кабельных линиях, доходят до —87 дБ; для каналов ИКМ-120 до —45 дБ.

Время распространения. По теле­фонному каналу проводных линий связи время распространения допу­скается не более 100 мс. При времени распространения сигналов между разговаривающими абонентами бо­лее 100 мс становится заметной задержка ответа, появляются пере­спросы, теряется связность разго­вора.

Неодинаковая скорость распро­странения составляющих различных частот, образующих разговорный сигнал, обусловливает фазовые иска­жения сигнала. Установлено, что при разности времени распространения составляющих сигнала на частотах 300 и 3400 Гц, превышающей 30 м с, разборчивость речи ухудшается. По­этому для типовых каналов ТЧ увеличение времени распространения на частоте 3400 Гц допускается не более 10 мс, а на частоте 300 Гц — не более 20 мс. С временем распростра­нения связано явление электрическо­го эха, которое ощущается при времени распространения сигнала свыше 30 мс на каналах протяженно­сти свыше 4000 км.

Явление электрического эха. На­личие дифференциальных систем в конечных пунктах четырехпро-водной цепи обусловливает появле­ние электрического эха. Как видно из рис. 9.5, часть разговорного сигнала возвращается вследствие неполной уравновешенности правой диффе­ренциальной системы. Часть возвра­тившегося к говорящему разговорно­го тока вновь поступает к слушающе­му вследствие недостаточной уравно­вешенности левой дифференциальной системы и т. д. Разговорный ток, возвратившийся к говорящему, обу­словливает эхо говорящего, который почувствует как бы раздвоение произносимой им речи. Аналогично разговорный ток, возвращающийся к слушающему, обусловливает эхо слушающего.

Опыт показал, что эхо говорящего оказывает большее мешающее воз-

действие на телефонный разговор, чем эхо слушающего. Также экспери­ментально установлено, что мешаю­щее действие эха становится за­метным, когда ток эха возвращается к говорящему или слушающему не менее чем через 50 мс. Вместе с тем воздействие эха на телефонную передачу тем больше, чем больше приходящий ток эха или, иначе говоря, чем меньше затухание на пути тока эха. Таким образом мешающее действие электрического эха тем больше, чем больше время пробега волны по пути эха и чем меньше затухание на этом пути.

Простейшим мероприятием по борьбе с эхом является включение в канал на его концах эхозаградите-лей. Принцип работы такого прибора состоит в том, что при передаче речи в одном направлении он под действи­ем разговорного сигнала увеличивает затухание пути обратного направле­ния передачи. Эхозаградитель (см. рис. 9.5) состоит из усилителя с выпрямителем ЭЗ и звена переменного затухания ЭПЗ, управ­ляемого выпрямленным током. Под действием разговорного тока, от­ветвляющегося в ЭЗ, повышается затухание звена ЭПЗ, отчего и умень­шается мешающее действие электри­ческого эха. Эхозаградитель должен быстро срабатывать (не более чем через 2 мс) и обладать достаточно большим временем последействия (порядка 50—150 мс), чтобы его действие не прекращалось во время пауз между словами.

Помехи. В телефонных каналах могут быть шумы и переходные разговоры. Причины происхождения

шумов разнообразны. Они могут быть вызваны: влиянием соседних линий связи или электропередачи, влиянием контактной сети электриче­ской железной дороги или трамвая, грозовыми разрядами, термическими явлениями в проводниках и транзи­сторах, пульсациями напряжений, питающих аппаратуру, плохими кон­тактами в цепи, шумом в помещении и т. д. К шумам также относятся помехи, возникающие в телефонных каналах вследствие взаимодействия нескольких разговорных сигналов, передаваемых по общему тракту. Шумы, наблюдающиеся в теле­фонных каналах, вызывают маски­ровку слабых составляющих переда­ваемого разговорного сигнала, а сле­довательно, и снижение разборчиво­сти речи. Для оценки мешающего действия шумов пользуются понятия­ми псофометрической мощ­ности шума и псофометри-ческим напряжением шума. Псофометрической мощностью (на­пряжением) шума называется мощ­ность (напряжение) частотой 800 Гц, создающая такое же мешающее действие, как и действительный шум со всеми его составляющими. Суще­ствуют дифференцированные нормы для псофометрической мощности шума, выражаемые в пиковаттах (1 пВт = 10"¹² Вт). Эта величина в точке телефонного канала с относи­тельным нулевым уровнем не должна превышать в ЧНН 20 000 пВт для воздушных цепей и 10 000 пВт для кабельных при длине цепи 2500 км. Эти данные соответствуют псофо-метрическим напряжениям шума 1,6 мВ для воздушных цепей

4 Зак. 711

97

и 1,1 мВ для кабельных цепей в точке телефонного канала с относи­тельным уровнем —7 дБ. Указанные 10 000 пВт распределяются следую­щим образом: 7500 пВт относятся к шумам, возникающим в линейном тракте, а 2500 пВт — к шумам в оконечных и промежуточных стан­циях. Расчетную допустимую мощ­ность шума в канале можно опреде­лить исходя из нормы 4 пВт на 1 км длины канала.

Переходные разговоры. Они обу­словлены взаимным влиянием сосед­них телефонных каналов. Различают переходные разговоры на ближнем и дальнем концах канала, подвер­женного влиянию. Кроме того, переходные разговоры разделяют на внятные, или разборчивые, и невнят­ные. Внятные переходные разговоры наблюдаются, например, при перехо­де токов из одного телефонного канала НЧ в другой такой же канал. Внятный переходный разговор в ка­нале ТЧ получается тогда, когда рабочая полоса частот влияющего канала совпадает с рабочей полосой частот канала, подверженного влия­нию, и переход токов из одного канала в другой не сопровождается преобразованием частот (вследствие наличия преобразователей частоты в передающей и приемной частях обоих каналов), т. е. когда на выходе канала, подверженного влиянию, воз­никают колебания, идентичные коле­баниям, поданным на вход влияюще­го канала. Если же в процессе перехода тока из одного канала в другой происходит преобразование частот влияющего сигнала, то пере­ходный разговор может стать невнят­ным.

Влияние невнятного переходно­го разговора на телефонную передачу

оценивается как влияние шума, и к нему предъявляются менее жесткие требования, чем к внятному переходному разговору.

Для уменьшения влияния между телефонными каналами высокой ча­стоты наряду со скрещиванием проводов на воздушных линиях связи, симметрированием и экрани­рованием цепей в кабелях и другими подобными мероприятиями применя­ют еще следующие меры: располага­ют аппаратуру на параллельных цепях таким образом, чтобы переход токов из одного канала высокой частоты в другой происходил по пути переходного разговора на дальний конец, так как на этом пути можно получить большее переходное затуха­ние, чем на пути переходного разговора на ближний конец; приме­няют сдвиг частотных полос каналов и инверсию несущих частот.

Для оценки влияния внятного переходного разговора пользуются защищенностью от переходного раз­говора А₃,

где Р_с и Р„ — уровни полезного сигнала и переходного сигнала в рас­сматриваемой точке канала, подверженного влиянию (рис. 9.6).

Допустимые значения защищен­ности от переходного разговора нормируются при частоте 800 Гц как в каналах НЧ, так и в каналах ТЧ. Так, например, защищенность от переходного разговора телефонных каналов низкой частоты, организо­ванных по воздушным цепям, должна быть не менее 50 дБ. Не менее того же значения должна быть защищен­ность от переходного разговора между телефонными каналами высо­кой частоты системы В-3-3 или В-12-3, работающей на параллель­ных цепях при длине связи 2000 км. Защищенность от пере­ходного разговора между одно­именными каналами систем передачи типа К-60П, включенных в различные пары одного и того же кабеля, при длине линии связи 2500 км должно

быть не менее 55 дБ. Для других длин связи соответствующая нормирован­ная величина перерассчитывается.