Технико-экономическое обоснование применения многоканальных систем передачи

Глава 3. Общие принципы построения многоканальных систем передачи.

Основу современных телекоммуникационных систем составляют многоканальные системы передачи (МСП), позволяющие получить типовые каналы и тракты и обеспечить экономически целесообраз­но организованную связь на любые расстояния.

Пусть между пунктами А и Б, расстояние между которыми L км, требуется организовать N каналов. Необходимое количество каналов может быть организовано на воздушных, кабельных и радиорелейных линиях различными способами.

С экономической точки зрения представляют интерес только те варианты организации связи, которые при прочих равных условиях требуют меньших затрат.

Представление об эффективности использования МСП можно получить путем сравнения вариантов организации связи между пунктами А и Б по общим или удельным капитальным вложениям.

Рассмотрим два варианта организации N каналов: по первому из них необходимое количество каналов N получается путем использования N физических цепей, а по второму варианту необходимое количество каналов получается путем ис­пользования МСП и одной физической цепи.

Общие капитальные вложения определяются формулами:

־ по 1-му варианту

(1)

־ по 2-му варианту

(2)

где стоимость прокладки одного километра физической цепи и соответствующего технического оснащения;

стоимость одного километра физической цепи;

N - необходимое количество каналов (цепей);

L - протяженность магистрали (расстояние между пунктами А и Б);

стоимость оборудования МСП оконечных пунктов маги­страли.

Удельные капитальные вложения по вариантам и определяют­ся как частное от деления общих капитальных вложений на протяжен­ность каналов магистрали - на канало-километры NL.

Для первого варианта

(3)

для второго варианта

(4)

Общая экономия от применения оборудования многоканальных систем передачи (МСП) будет равна

(5)

и удельная экономия

(6)

Зависимости, выраженные формулами (1) (6), представлены графически на рис. 1 и рис. 3 при фиксированном количестве кана­лов N = const и на рис. 2 и рис. 4 при фиксированной протяженности магистрали L = const

Из формул (5) и (6) и рис. 1 4 видно, что использование многока­нальных систем передачи для получения заданного числа каналов на одной физической цепи экономически оправдано, если потребность каналов и протяженность магистрали больше некоторых критических значений N_К и L_K. Экономия от применения МСП тем выше, чем боль­ше пучок каналов N и протяженность магистрали L.

Рис. 1. К определению капитальных вло­жений Рис. 2. К определению капитальных вло­жений

и общей экономии для вариантов организации и удельной экономии для вариантов

связи при N = const организации связи при L = const

Рис. 3. К определению удельных капи­тальных Рис. 4. К определению удельных капитальных

вложений и удельной экономии для вложений и экономии для вариантов

вариантов организации связи при N = const организации связи при L = const

При использовании многоканальных систем передачи для раз­личных линий связи (кабельные, радиорелейные и др.) общие капитальные вложения равны

(7)

и удельные капитальные вложения

(8)

где стоимость одного километра магистрали без стоимости оборудования МСП;

стоимость одной МСП, отнесенная на один километр магистрали;

количество МСП;

количество каналов, образуемых одной МСП;

протя­женность магистрали, км.

§ Обобщенная структурная схема многоканальной системы передачи

Многоканальной системой передачи (в дальнейшем «систе­мой передачи») называется совокупность технических средств, обеспечивающих одновременную и независимую передачу однотип­ных или разнотипных сообщений от N источников к N получателям по одной линии связи (физической среде распространения сигналов электросвязи).

Обобщенная структурная схема N- канальной систе­мы передачи (СП) приведена на рис.

Рис. Обобщенная структурная схема многоканальной системы передачи

Первичные сигналы, время существования и спектры частот которых могут частично или полностью перекрываться, поступают в передающую часть системы передачи, где с помощью устройств M_i преобразуются в канальные сигналы.

Процесс преобразования первичного сигнала в канальный реша­ет две задачи.

Во-первых, каждый канальный сигнал наделяется совокупно­стью физических признаков, отличающих его от остальных каналь­ных сигналов; эти признаки или параметры называются разделительными.

Во-вторых, необходимо сформировать канальные сигналы так, чтобы в них содержались передаваемые сообщения, т.е. сведения о форме первичных сигналов, поступающих на входы каналов.

Многоканальный, или групповой сигнал S(t) получается объеди­нением канальных сигналов в устройстве объединения О. В частно­сти, групповой сигнал можно получить суммированием канальных сигналов, т. е.

Системы передачи, где групповой сигнал представляет сумму канальных сигналов, называются аддитивными.

Системы передачи, в которых при формировании группового сиг­нала применяются другие операции, носят название комбинационных.

Современные многоканальные телекоммуникационные системы в основном являются аддитивными.

Прохождение группового сигнала по линии связи (среде распро­странения) сопровождается помехами и искажениями, следовательно, на входе приемной части системы передачи будем иметь сигнал S'(t).

Разделение группового сигнала на отдельные канальные сигналы осуществляется разделяющими устройствами Ф_i (фильтрующими устройствами) на основе тех разделительных признаков, которыми первичные сигналы были наделены на передаче. На выходе уст­ройств Ф_i получаем канальный сигнал отличающийся от каналь­ного сигнала наличием помех и искажений, обусловленных прохождением канального сигнала по элементам оборудования систем передачи и среды распространения (линии связи).

Разделяющие устройства Ф_i могут быть линейными и нелинейны­ми. Система передачи называется линейной или системой передачи с линейным разделением сигналов, если развязывающие устройства являются линейными четырехполюсниками с постоянными или пере­менными параметрами. Если разделяющие устройства представляют нелинейные четырехполюсники, то такие системы передачи называ­ются нелинейными. В основном применяются системы передачи с линейным разделением каналов (сигналов).

После разделения канальные сигналы поступают на устройства Д_i, где осуществляется преобразование канальных сигналов в первичные сигналы отличающиеся от первичных сигналов на передаче наличием помех и искажений, вносимых элементами оборудования систем передачи и линий связи.

При разработке и исследовании многоканальных систем переда­чи обычно известны свойства первичных сигналов, число каналов и характеристики линий связи-среды распространения и помех.

Теория построения многоканальных телекоммуникационных сис­тем должна указать класс канальных сигналов, обеспечивающих принципиальную возможность их разделения, и определить требо­вания к устройствам формирования канальных сигналов и их раз­деления, обеспечивающих минимальное различие между первичными сигналами на передаче C(t) и приеме C'(t). Должны быть также указаны пути технической реализации устройств фор­мирования канальных сигналов М, их объединения О и разделения.

В многоканальных системах передачи кроме внешних помех воз­никают специфические помехи, обусловленные неидеальностью функционирования устройств разделения канальных сигналов. Эти помехи проявляются как взаимные переходные влияния между каналами. Необходимо указать пути снижения этих влияний до допустимых значений.

Системы передачи должны обеспечивать не только высокое ка­чество передачи сигналов, но и ее необходимую надежность. При этом дальность связи может достигать многих тысяч километров. Важной задачей техники многоканальных систем передачи является также достижение высокой экономической эффективности, которая оценивается стоимостью строительства и эксплуатации 1 км канала передачи. В связи с этим может быть поставлена задача построения многоканальных систем передачи, минимизирующих эти показатели.

Следовательно, основные задачи техники многоканальных сис­тем передачи сводятся к созданию систем, обеспечивающих задан­ное число каналов, требуемые качество передачи, надежность, эффективность и дальность связи.

Современные многоканальные системы передачи состоят из следующих основных частей (рис.): каналообразующего оборудо­вания (КОО), оборудования сопряжения (ОС), оборудования линейного тракта (ОЛТ), унифицированного генераторного оборудования (УГО) и сервисного оборудования (СО).

Каналообразующее оборудование для конкретного типа систем передачи является унифицированным и предназначено для созда­ния типовых каналов с характеристиками, соответствующими опре­деленным нормам.

Рис. Унифицированное оборудование многоканальных систем передачи

Оборудование линейного тракта является частью системы пере­дачи, в которой сигналы всех каналов объединены в групповой или многоканальный сигнал, параметры которого согласованы с пара­метрами передачи среды распространения, и называется такой сигнал линейным. Оборудование линейного тракта включает в себя устройства, устанавливаемые на оконечных станциях, линию связи и оборудование промежуточных станций (усилительные или регенерационные пункты).

Оборудование сопряжения является специфическим для каждой системы передачи, оно обеспечивает согласование каналообра­зующего оборудования с оборудованием линейного тракта.

В состав системы передачи входит также унифицированное гене­раторное оборудование, вырабатывающее электрические сигналы, необходимые для формирования канальных сигналов, и вспомога­тельные сигналы, обеспечивающие качественное функционирование всего оборудования систем передачи.

Сервисное оборудование обеспечивает автоматизацию процес­сов технического обслуживания каналов и трактов систем передачи.

Самой дорогостоящей частью многоканальной системы переда­чи является каналообразующее оборудование, реализующее раз­личные методы разделения канальных сигналов.