Глава 2. ЛИНИИ СВЯЗИ

2.1. Классификация линий связи

Итак, передача различных сигналов осуществляется через линии связи (лс).

Различают два основных типа лс:

_ линии в атмосфере (радиолинии - РЛ);

_ направляющие линии передачи (или просто лс, например проводные).

Отличительной особенностью РЛ является распространение электромагнитных

сигналов в свободном пространстве (космос, воздух, земля, вода и т. д.). Даль­ность РЛ может простираться от нескольких метров (модули Blиetooth для связи компьютеров с периферийным оборудованием) до сотен миллионов километров

(космические линии).

Характер распространения электромагнитных сигналов в различных средах в

первую очередь зависит от частоты радиосигнала (несущей частоты). Диапазоны

частот приведены в табл. 2.1.

Сверхдлинные волны (СДВ) 100... 10 км (3.. .30 кГц)

Длинные волны (ДВ) 10... 1 км (30...300 кГц)

Средние волны (СВ) 1,0...0,1 км (0,3...3 МГц)

Короткие волны (KB) 100...10 м (3...30 МГц)

Ультракороткие волны (УКВ) 10... 1 м (30...300 МГц)

Дециметровые волны (ДЦМ) 1 ...0,1 м (0,3...3 ГГц)

Сантиметровые волны (СМ) 10...1 см (3...30 ГГц)

Миллиметровые волны (ММ) 10... 1 мм (30...300 ГГц)

Оптический диапазон 10...0.1 мкм

Таблица 2.1Типовые диапазоны длин волн и радиочастот

К достоинствам РЛ следует отнести возможность установления связи на огром­ные расстояния с подвижными объектами, а также возможность обеспечения пе­редачи массовым средствам информации (радиовещание и телевидение) с неограниченным числом слушателей и зрителей.

Основными недостатками РЛ являются:

-зависимость качества связи от состояния среды распространения радиоволн и сторонних электромагнитных полей;

-низкая скорость;

-недостаточно высокая электромагнитная совместимость в диапазоне метровых волн и выше;

-сложность аппаратуры передатчика и приемника;

-узкополосность систем передачи, особенно заметная на длинных волнах.

В целях уменьшения этих недостатков в ходе развития радиосвязи интенсивно осваивались более высокие частоты (сантиметровые, миллиметровые и оптиче­ские диапазоны), что позволило повысить пропускную способность радиокана­лов, создать узконаправленные системы радиосвязи на базе использования направленных антенн и лазерных устройств и привело к резкому уменьшению уров­ня помех и повышению степени электромагнитной совместимости. Например, линии радиосвязи, работающие на ДВ, СВ, КВ, позволяют осуществлять связь на большие расстояния, но имеют низкую пропускную способность (один-два кана­ла тональной частоты - ТУ) и подвержены помехам. Поэтому в наши дни они за­нимают малый удельный вес 13 общем объеме электросвязи и используются глав­ным образом для радиофикации и связи между континентами и с труднодоступ­ными районами.

Радиорелейные линии (РРЛ) работают на дециметровых - миллиметровых вол­нах в пределах прямой видимости. Они представляют собой цепочку ретранслято­ров, устанавливаемых примерно через каждые 50 км (высота мачты 50 ... 70 м). При большей высоте антенной мачты ретрансляционные участки 'могут быть увеличены до 70 100 км. Радиорелейные линии позволяют получать большее число каналов (300 ……1920) на большие расстояния (до 12 500 км); они получили широкое применение для телевидения, радиофикации и связи. Эти линии в меньшей сте­пени подвержены помехам, обеспечивают достаточно устойчивую и качественную связь, хотя степень защищенности передачи по ним недостаточна.

---

Спутниковые линии связи (СЛ) используют, как и РРЛ, сантиметровый диапа­зон волн. СЛ действуют на принципе ретрансляции сигналоI3, осуществляемой ап­паратурой, расположенной на искусственном спутнике Земли (ИСЗ). Фактически ИСЗ - это ретранслятор РРЛ, поднятый на большую высоту. Спутниковые линии позволяют осущестI3ЛЯТЬ многоканальную связь на очень большие расстояния. На геостационарной орбите высотой 36 000 км спутник вращается со скоростью вра­щения Земли (один оборот за 24 часа). В этом случае можно с помощью трех спутников, расположенных под углом 120°, обеспечить связь на территории всего земного шара.

Достоинством СЛ является большая зона действия и передачи информации на значительные расстояния, к недостаткам относятся высокая стоимость запуска спутника и сложность организации дуплексной телефонной связи.

В направляющих ЛС распространение сигналов от одного абонента (станции, устройства, элемента схемы и т. д.) К другому осущеСТI3ляется только по специаль­но созданным цепям и трактам ЛС, образующим направляющие системы. На­правляющие системы (НС) предоставляют собой устройства, предназначенные для передачи электромагнитной энергии 13 заданном направлении. Направляющими свойстваr-1И обладают границы раздела сред с различными электрическими харак­теристиками (например, металл-диэлектрик, диэлектрик с ε₁ - диэлектрик с ε₂), поэтому роль НС могут выполнять металлические изолированные проводники ­воздушная ЛС, симметричный и коаксиальный кабель или тонкая двухслойная нить круглого сечения - оптическое волокно.

Достоинства направляющих ЛС состоят в обеспечении требуемого качества пе­редачи сигналов, высокой скорости передачи, большой защищенности от влияния сторонних полей, заданной степени электромагнитной совместимости, относите­льной простоты оконечных устройств. Недостатки ЛС определяется высокой сто­имостью капитальных и эксплуатационных расходов, а также относительно длите­льными сроками установления связи.

Сравнивая ЛС и РЛ, следует отметить, что они не противопоставляются, а до­полняют друг друга, способствуя решению глобальной задачи создания, развития и совершенствования сети связи

НС передачи электромагнитной энергии классифицируют по ряду признаков: назначению, области применения, спектру передаваемых частот, условиям про­кладки и эксплуатации. В соответствии с построением ЕАСС, в зависимости от области применения, НС подразделяют на магистральные, зоновые и местные (городские и сельские). По спектру передаваемых частот НС делят на низкочас­тотные (до 10 кГц) и высокочастотные (выше 10 кГц), в зависимости от условий прокладки и эксплуатации - на воздушные, подземные и подводные.

Воздушные ЛС состоят из совокупности симметричных металлических прово­дов, подвешенных на опорах с помощью изоляторов И специальной арматуры. Они позволяют организовать связь на значительные расстояния в диапазоне рабо­чих частот до 150 кГц. Однако из-за подверженности этих линий различным ви­дам помех, предпочтение отдается кабельным ЛС.

---

Кабелем связи называют изделие, содержащее одну или несколько цепей, заклю­ченных в металлическую или неметаллическую оболочку, поверх которой в зави­симости от условий прокладки накладывают соответствующий защитный покров.

Кабельные и воздушные линии относятся к проводным линиям, У которых на­правляющие системы образуются системами проводник-диэлектрик. Проводные линии связи работают в килогерцевом и мегагерцевом диапазонах частот. Кабель­ные линии обеспечивают надежную и помехозащищенную многоканальную связь на требуемые расстояния. Коаксиальные и симметричные кабели получили доми­нирующее развитие при организации городской и междугородной связи.

Тем не менее при всем многообразии кабелей (мы намеренно исключаем вол­новоды как особый _ вид передающей среды) они могут быть разделены на два класса - электрические и оптические.

2.2. Электрические кабели связи

Основой электрических кабелей являются металлические проводники (жилы), изготавливаемые преимущественно из меди, которая имеет высокую электропро­водность. Поэтому часто электрические кабели именуют медно-жильными или просто медными. Медь - дорогой материал, поэтому кроме меди могут использо­ваться и другие материалы, например алюминий, который имеет худшую электро­проводность.

Большое распространение в технике связи получили симметричные кабели типа «витая пара». Основу этих кабелей составляют витые пары из одножильной медной проволоки с изоляцией из полипропилена или тефлона. Существуют кабели с различным числом пар, но наибольшее распространение имеет кабель с че­тырьмя витыми парами. Шаг скрутки может сильно отличаться у различных про­изводителей и варьируется от 15 до 30 мм. В зависимости от шага скрутки кабели подразделяются на разные категории (табл. 2.2). Существует два основных типа кабелей:

]) неэкранированные (термин UTP в англоязычной литературе);

2) экранированные (термины FТP, STP, SFTP в англоязычной литературе).

Категории кабелей UTP

Полоса частот	Волновые сопротивления	Категория	Затухание на частоте 10 МГц при длине кабеля 100 м
До 0,1 МГц	150 Ом	Категория 1	Более 20 дБ/100 м
До 1 МГц	150Ом	Категория 2	Более 10 дБ/100 м
До 16 МГц	100,150 0м	Категория 3	10 дБ/100 м
До 20 МГц	100,150 0м	Категория 4	7 дБ/100 м
До 100 МГц	100,120,150 0м	Категория 5	6 дБ/100 м
До 200 МГц	100, 120, 150Ом	Категория 6	5,5 дБ/100 м
До 600 МГц	100, 120, 150Ом	Категория 7	5 дБ/100 м

Неэкранированный кабель более прост по конструкции, хотя в последнее время в связи с разработкой новых стандартов появился UTP кабель, который содержит дополнительный элемент - центральный разделитель. Этот разделитель позволяет зафиксировать витые пары и уменьшить затухание. К настоящему моменту можно выделить три основных типа экранированного кабеля типа «витая пара»:

---

1. кабель, экранированный фольгой;

2. кабель, экранированный фольгой и оплеткой; 3) кабель с индивидуальным экранированием пар.

В соответствии со стандартом ISO11801 2002 введено обозначение типов кабе­ля, которое позволяет однозначно идентифицировать кабель. Обозначение состо­ит из двух частей - первая часть отвечает за общую оболочку кабеля, вторая за конструкцию витой пары (рис. 2.3).

Наибольшее применение в практике монтажа находит кабель, экранированный фольгой. Фольга либо с нахлестом накручивается на пары, либо сваривается в единую оболочку. В любом случае в таком кабеле присутствует дренажный про­вод, который страхует от разрывов фольги и обеспечивает электрическую непре­рывность экрана. В качестве дренажного провода обычно используется одножиль­ный луженый медный провод диаметром 0,5 мм. Около 90% всех используемых экранированных экранированных кабелей приходится именно на этот тип.

Дополнительно, кроме фольги, может использоваться оплетка из медной луже­ной проволоки. Такая оплетка обеспечивает как электрическую непрерывность

Рис. 2.1. конструкция неэкранированного кабеля (UTP).

Рис.2.2. конструкция кабеля экранированного фольгой (FTP)

Рис. 2.3. Обозначение типов кабеля витая пара (SF / UТР - кабель с общим

экраном из фольги и оплетки, каждая пара без экрана)

экрана, так и дополнительное экранирование кабеля. Дренажный провод в таких случаях, как правило, отсутствует. Такой кабель обладает лучшими характеристи­ками и более надежным подключением в разъем.

Дальнейшее увеличение требований к полосе пропускания привели к разработ­ке 100-омного кабеля типа «витая пара» с индивидуальным экранированием каж­дой пары. Каждая пара заключена в экран из фольги, а все пары вместе находятся в общей оплетке из луженой, медной проволоки. Эти кабели разрабатываются для использования в кабельных системах категории 7. Большого практического при­менения этот кабель в настоящее время не имеет.

Для связи АТС с абонентами используются симметричные низкочастотные ка­бели (рис. 2.6) с количеством витых пар до 2400. По трассе многопарные кабели разветвляются, завершаясь десятипарными, которые заводятся в распределитель­ные коробки. К последним двухжильными проводами (в обиходе «лапша») присо­единяются оконечные абонентские устройства - телефоны, факсы, модемы или офисные А Тс.

Коаксиальные кабели в отличие от витой пары ~ несимметричные (рис. 2.7).

Один проводник (центральная жила) размещается внутри другого (оплетка или трубка). Главным достоинством коаксиальных кабелей является их высокая поме­хозащищенность, которая тем больше, чем выше частота передаваемых сигналов. Это объясняется тем, что центральная жила такого кабеля находится в окружении диэлектрика, а оплетка служит для нее экраном. Поэтому коаксиальный кабель способен передавать в десятки раз больше телефонных разговоров, чем симметричный. Правда для этого сопротивление генератора сигнала и сопротивление на­грузки должны быть равны волновому сопротивлению кабеля. Данное условие на­зывают согласованием. Волновые сопротивления кабелей находятся в пределах от 50 до 300 Ом

---

Рис. 2.4. Конструкция кабеля, экранированного фольгой и оплеткой (SFTP)

Рис. 2.5. Кабель с индивидуальным экранированием пар (SSTP)

Рис. 2.6. Конструкция многожильного симметричного кабеля: 1 - жилы; 2 - бумага; 3 - свинцовая оболочка

Рис. 2.7. Конструкция коаксиального телефонного кабеля: а - внутренний проводник; б - баллонно-полиэтиленовая изоляция; в - внешний проводник; г - экран; д - полиэтиленовая изоляция

Волновое сопротивление коаксиальной линии вычисляется по формуле ZЛ = ~ЦC, где L и С - погонные (на единицу длины) индуктивность и емкость линии. Погонное время задержки линии 1[ = -J LC. При отсутствии согласования в линиях наблюдаются отражения сигнала как на входе, так и на выходе, что сильно искажает форму сигнала. Именно поэтому согласование необходимо и должно обеспечиваться достаточно точно.

Наибольшее применение имеют коаксиальные кабели среднего (2,6/9,5 мм) и малогабаритного (1,2/4,6 мм) типов. В ряде случаев используют комбинированные конструкции кабелей, состоящие из 4, 6, 8 коаксиальных пар среднего типа и 4, 6 малогабаритных пар. Средние коаксиальные пары предназначены для организа­ции многоканальной связи и телевидения на большие расстояния между оконеч­ными пунктами и крупными узлами связи, а по малогабаритным парам организу­ются распределительные каналы между промежуточными пунктами и городскими, расположенными по трассе магистрали. В России применяются коаксиальные ка­бели среднего типа КМ-4, малогабаритные МКТ-4 и комбинированные КМ-8/6 (в числителе указано число коаксиальных пар среднего типа, в знаменателе _ число малогабаритных пар). Оболочки изготовляются из свинца и алюминия. Для удобства пользования и классификации кабелей используется специальная марки­ровка (рис. 2.8).

Известны также конструкции микрокоаксиальных кабелей, которые содержат 4,7, 19 и более тонких коаксиальных пар (0,7/2,9 мм) и используются для организации 300 аналоговых каналов до 1,3 МГц или 30-120 цифровых каналов в диапа­зонах 2 ... 8,5 Мбит/с. Микрокабели предназначены для городской и пригородной связи.

Большие коаксиальные пары представляют собой, как правило, одну пару бо­льшого размера (7/27, 11/40 и др.). Они предназначаются для организации боль­шого числа каналов на главных направлениях связи. Кабели предполагается испо­льзовать для систем передачи на 50 000 или 100 000 телефонных каналов в диапа­зоне 300 и 600 МГц соответственно.

Магистральный коаксиальный кабель КМ-4 типа 2,6/9,5 содержит четыре ко­аксиальные пары и пять звездных четверок (рис. 2.9). Каждая коаксиальная пара состоит из внутреннего медного проводника диаметром 2,6 мм и внешнего про­водника в виде медной трубки диаметром 9,5 мм с одним продольным швом. Ко­аксиальная пара имеет изоляцию из полиэтиленовых шайб толщиной 2,2 мм с расстоянием между ними 25 мм. Поверх внешнего проводника расположен допол­нительный экран в виде двух мягких стальных лент толщиной 0,15 ... 0,2 мм, кото­рый покрывается одним-двумя слоями кабельной бумаги. Кабель имеет свинцо­вую оболочку И обычные броневые покровы и маркируется КМБ, КМГ, КМК. Кабель типа 2,6/9,4 используется в основном по однокабельной системе.

---

Смотрите также файлы

• Экология зачет.docx

• 1.Титульний лист.doc

• 2.Зміст.docx

• 3.Вступ.docx

• 4.Пояснювальна записка.doc