книги из ГПНТБ / Гроднев, И. И. Линейные сооружения связи учебник

И. и. ГРОДНЕВ, Н. Д. КУРБАТОВ

ЛИНЕЙНЫЕ

СООРУЖЕНИЯ СВЯЗИ

Издание третье, дополненное и переработанное

Допущено Министерством связи СССР

в качестве учебника для электротехнических институтов связи

ИЗДАТЕЛЬСТВО «СВЯЗЬ: МОСКВА 1974

ПРЕДИСЛОВИЕ

Сеть связи, представляющая собой сложнейший комплекс уст­ ройств, предназначена для удовлетворения культурно-бытовых по­ требностей населения и организации четкой работы государствен­ ного аппарата, народного хозяйства и укрепления обороны страны.

Связь в стране развивается на основе Единой автоматизиро­ ванной системы связи (ЕАСС), которая объединяет все сети связи различных министерств и ведомств и все виды технических средств связи: кабельные, воздушные, радиорелейные, ионосферные, спут­ никовые и другие в единую общегосударственную сеть связи стра­ ны и обеспечивает бесперебойную и надежную передачу большого потока различной информации на большие расстояния.

Современные средства связи позволяют передавать весьма раз­ личные виды информации.

Решениями XXIV съезда КПСС по пятилетнему плану развития народного хозяйства СССР на 1971 —1975 гг. предусматривается существенный рост темпов развития телефонно-телеграфных средств связи, радиовещания и телевидения. Намечено увеличение протя­ женности каналов междугородной телефонной связи в 1,9 раза. Емкость телефонных станций в городах и сельской местности воз­ растает в 1,5 раза. Будут сооружены мощные многоканальные ка­ бельные и радиорелейные магистрали связи. Расширится сеть ра­ диовещательных и телевизионных станций, что позволит обеспечить передачу программ вещания и телевидения во все районы страны. Через искусственные спутники Земли программы Центрального те­ левидения будут приниматься в самых отдаленных пунктах Совет­ ского Союза.

При огромных просторах нашей Родины важным средством осу­ ществления надежной и высококачественной электрической связи, а также передачи программ вещания и телевидения являются междугородные кабельные линии.

Развитие современных кабелей междугородной связи проходит в направлении расширения диапазона передаваемых частот и со­ ответственно увеличения каналов связи, увеличения дальности свя­ зи и максимальной автоматизации кабельных магистралей. Наи­ более перспективными и экономичными являются коаксиальные ка­ бели, которые позволяют организовать мощные пучки связи и пе­ редачу программ телевидения. В дальнейшем будут использовать

— 3 -

Современная

1.1. КРАТКИЙ ОБЗОР РАЗВИТИЯ ЛИНИЙ СВЯЗИ

Линии связи возникли одновременно с появлением электричес­ кого телеграфа. Первые линии связи были кабельными. Однако вследствие несовершенства конструкции кабелей подземные кабель­ ные линии вскоре уступили место воздушным.

Первая воздушная линия большого протяжения в России бы­ ла построена в 1854 г. между Петербургом и Варшавой. В начале 70-х годов была построена телеграфная линия от Петербурга до Владивостока длиной около 10 000 км. В 1939 г. была пущена в эксплуатацию величайшая в мире по протяженности высокочастот­ ная телефонная магистраль Москва—Хабаровск длиной 8300 км.

Историю развития кабельных линий связи можно условно раз­ делить на четыре основных периода:

— период телеграфных кабелей, длившийся около 50 лет с 30-х до 80-х годов XIX века;

—период городских телефонных кабелей, начавшийся в 80-х годах XIX века;

—период низкочастотных кабелей дальней связи с искусствен­

но увеличенной индуктивностью, приходящийся на первые три де­ сятилетия XX века;

— период высокочастотных симметричных и коаксиальных ка­ белей дальней связи, начавшийся в середине 30-х годов.

Появление первых кабельных линий связано с именем русско­ го ученого П. Л. Шиллинга. Еще в 1812 г. Шиллинг в Петербурге демонстрировал взрывы подводных мин, использовав для этой це­ ли созданный им изолированный проводник.

В 1851 г. одновременно с постройкой железной дороги между Москвой и Петербургом был проложен телеграфный кабель, изо­ лированный гуттаперчей,- Первые подводные кабели были проло­ жены в 1862 г. через Северную Двину и в 1879 г. через Каспийское море между Баку и Красноводском. В 1866 г. вступила в строй кабельная трансатлантическая магистраль телеграфной связи меж­ ду Францией и США. В 90-х годах прошлого столетия на Москов­ ской и Петербургской городских телефонных сетях были подвеше­ ны первые кабели, насчитывающие до 54 жил; в 1901 г. началась постройка городской подземной кабельной сети.

— 5 —

Первые конструкции кабелей связи, относящиеся к началу XX века, позволили осуществлять телефонную передачу на небольшие расстояния. Это были так называемые городские телефонные кабе­ ли с воздушно-бумажной изоляцией жил и парной скруткой. В 20-х годах нашего столетия были сконструированы кабели дальней связи с кордельно-бумажной изоляцией жил и четверочной скрут­ кой по системе «звезда» или ДП (двойная парная скрутка), по­ зволившие увеличить дальность передачи до 30—40 «м и одновре­ менно улучшить качество телефонной связи. Применение скрутки типа ДП позволило в то же время решить задачу образования по четверке жил двух физических и третьей искусственной (фантом­ ной) цепей.

В 1900—1902 гг. была сделана успешная попытка повысить дальность передачи методами искусственного увеличения индук­ тивности кабелей путем включения в цепь катушек индуктивно­ сти (предложение Пупина) и путем применения токопроводящих жил с ферромагнитной обмоткой (предложение Крарупа). Такие способы позволили увеличить дальность телеграфной и телефон­ ной связи в несколько раз.

Важным этапом в развитии техники связи явилось изобрете­ ние, а начиная с 1912—1913 гг. — освоение производства электрон­ ных ламп. В. И. Коваленковым был разработан и в 1917 г. испы­ тан на линии телефонный усилитель (с использованием электрон­ ных ламп). В 1923 г. была осуществлена телефонная связь с уси­ лителями на линии Харьков—Москва—Петроград.

Применение усилителей в сочетании с искусственным увеличе­ нием индуктивности кабелей позволило осуществить междугород­ ную телефонно-телеграфную связь на большие расстояния. Рацио­ нальным распределением усилительных пунктов вдоль кабельных магистралей удалось снизить диаметр жил с 2—3 мм до 0,9— 1,4 мм.

В 30-х годах текущего столетия началось развитие многока­ нальных систем уплотнения цепей связи. В последующем стремле­ ние расширить спектр передаваемых частот привело к созданию новых типов кабелей с широкой полосой передаваемых частот — коаксиальных кабелей.

Теория коаксиальных кабелей была разработана нашим сооте­ чественником П. Д. Войнаровским еще в 1912 г., но массовое из­ готовление их относится лишь к 1930 г. — к моменту появления новых высококачественных диэлектриков: типа эскапон, высокоча­ стотной керамики, полистирола, стирофлекса и т. д. Эти кабели до­ пускают передачу энергии при частоте -несколько миллионов герц и позволяют производить по ним передачу телевизионных программ на большие расстояния. Первая коаксиальная линия на

1956 г., была сооружена подводная коаксиальная магистраль меж­

— 6 —

ду, Европой и Америкой для многоканальной телефонной связи. Первые опытные волноводные и световодные линии появились в

1966—1970 гг.

1.2. ОСНОВНЫЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ СОВРЕМЕННОЙ МЕЖДУГОРОДНОЙ СВЯЗИ

Междугородная сеть связи страны на современном этапе раз­ вития базируется в первую очередь на разветвленной сети кабель­ ных линий. На рис. 1.1 показан график роста за последнее трид-

Рис. 1.1. Соотношение кабельных (КЛ), воздушных (ВЛ) и радио­ релейных линий (РРЛ) междуго­ родной связи (кан.-км, %)

цатилетие междугородных кабельных линий (КЛ) по сравнению с протяженностью воздушных (ВЛ) и радиорелейных (РРЛ) линий связи (в канало-километрах).

До 1941 г. сеть связи у нас в стране была преимущественно из воздушных линий. К этому времени сети связи передовых стран Европы и США были практически уже полностью (на 93—95%) каблированы. После Великой Отечественной войны в СССР на­ чалось широкое строительство кабельных магистралей. К концу 1972 г. насчитывалось 69% канало-километров связи по междуго­ родным кабельным линиям. Удельный вес воздушных линий сни­ зился до 15%. Радиорелейные линии междугородной телефонно-те­ леграфной связи в настоящее время составляют 16%. В новой пя­ тилетке предусмотрен их дальнейший рост в прогрессирующем масштабе. Поэтому следует ожидать, что уже в ближайшей перс­ пективе магистральная сеть связи страны будет полностью ба­ зироваться на комплексном использовании кабельных и радиоре­ лейных линий. При рациональном использовании они дополняют и резервируют друг друга, обеспечивая передачу потоков информации любого назначения при заданном качестве. Для кабельных и ра­ диорелейных линий рекомендуется единая система передачи с уни­ фицированной оконечной аппаратурой. Радиолинии кв и укв диа­ пазонов в системе связи страны используются на тех направле­ ниях, где отсутствуют кабельные и радиорелейные связи или их строительство в данное время экономически не оправдано.

— 7 —

Проводные линии связи делятся на наземно-воздушные и под­ земно-кабельные. Особый вид линейных сооружений представля­ ют собой полые металлические волноводы, световоды и линии по­ верхностной волны ЛПВ.

К основным достоинствам подземных кабельных линий отно­ сятся: хорошая защищенность каналов связи от атмосферных влия­ ний и различных помех, высокая эксплуатационная устойчивость

идолговечность, возможность использования в самом широком диапазоне частот. Эти качества наиболее полно проявляются на современном этапе развития техники проводной связи, характеризу­ ющемся уплотнением кабельных цепей многоканальными система­ ми высокочастотной связи и телевидения. К настоящему времени кабельные магистрали дальней связи пересекают европейскую часть Советского Союза, Урал, Сибирь, Дальний Восток, Среднюю Азию, Закавказье. Широкая сеть кабельных магистралей западно­ го направления предназначена не только для внутрисоюзного ис­ пользования, но и для международных телефонно-телеграфных свя­ зей и обмена телевизионным'и программами с социалистическими странами.

Наряду с большим строительством магистральных кабельных линий связи все более широкое применение получают радиорелей­ ные линии связи. По кабельным и радиорелейным магистралям бо­ лее половины областных, краевых и республиканских телецентров

ибольшое количество крупных городов, где установлены ретранс­ ляторы, получили возможность регулярно принимать центральные телевизионные программы из Москвы и осуществлять через Цен­ тральную телестудию обмен программами с европейскими страна­ ми систем «Интервидение» и «Евровидение».

В соответствии с перспективой развития систем и средств связи страны предусматривается проведение необходимых работ по созданию единой, системы связи Советского Союза, охватывающей междугородную, городскую, пригородную и сельскую сети. Уже в текущем пятилетии будет полностью автоматизирована междуго­ родная связь большинства крупных городов Советского Союза.

Современная дальняя связь по кабельным линиям развивается

вследующих направлениях:

—расширение передаваемого спектра частот и увеличение чи­ сла каналов (до 1000 каналов по одному направлению);

—увеличение дальности связи (до 25 000 км) с выходом на международную сеть связи;

—создание автоматизированных кабельных магистралей с ди­ станционным электропитанием НУП (число ПУП составит 90— 95%);

—передача различных видов информации едиными методами;

—максимальная автоматизация междугородной связи;

—развитие частотных и временных импульсно-кодовых (ИКМ)

•систем передачи.

Основным направлением в развитии междугородной сети по кабелям является расширение спектра используемых частот с

— 8 —

целью многократного уплотнения цепей, т. е. одновременной пе­ редачи по одной паре жил значительного числа телефонных, те­ леграфных и других связей. Поэтому если раньше число действую­ щих связей определялось числом физических кабельных цепей, то в настоящее время пропускная способность кабеля определяет­ ся системой передачи и получаемым числом каналов связи. Ма­ гистральные симметричные кабели уплотняются многоканальными системами высокочастотного телефонирования типов К-60 и К-120 в частотном спектре до 252 и 552 кГц соответственно. Коаксиаль­ ные кабели уплотняются системами типа К-1920 в диапазоне ча­ стот до 8,5 МГц и К-3600 •— до 17 МГц. В будущем будут введе­ ны более мощные системы передачи К-10800, использующие диапа­ зон частот до 60 МГц. Известны также работы по созданию си­ стем передачи по коаксиальным кабелям на 100 000 каналов. Боль­ шое развитие получат весьма экономичные и технически эффек­ тивные конструкции малогабаритных коаксиальных кабелей, уп­ лотняемых высокочастотной аппаратурой типа К-300 в спектре до 1,3 МГц с дальнейшим расширением диапазона частот до 5,7 МГц (аппаратура типа К-1320). На основных магистралях связи стра­ ны прокладываются комбинированные коаксиальные кабели, вклю­ чающие коаксиальные пары среднего тина для дальней связи и телевидения и малогабаритные пары для обеспечения связью го­ родов, расположенных вдбль магистрали.

На зоновых (внутриобластных) сетях связи находят широкое применение однокоаксиальные кабели с уплотнением 120 канала­ ми (система К-120) и одночетверочные кабельные линии, оснащен­ ные экономичной полупроводниковой высокочастотной аппарату­ рой типа К-60п и др.

Для сетей сельской связи предназначаются упрощенные кон­ струкции одночетверочных кабелей с полиэтиленовой изоляцией (1X4) и малоканальная аппаратура уплотнения на 3, 6, 12 теле­ фонных каналов.

Наряду с частотными системами (4M) уплотнения цепей свя­ зи широкое развитие получат импульсно-кодовые системы (ИКМ), в первую очередь на 24 и 30 каналов, а также на 120 каналов. Для ИКМ систем имеется в виду как использование известных ко­ аксиальных и симметричных кабелей, так и создание экономичных микрокоаксиальных кабелей с парами 0,7/3,0 мм.

Большое внимание уделяется автоматизации сооружаемых ка­ бельных магистралей путем установки необслуживаемых усили­

аппаратура телеуправления и сигнализации, с помощью которой осуществляется контроль за состоянием кабеля и аппаратуры, включается резервное оборудование, регулируются температура и влажность в НУП. ОУП располагаются через 120—240 км вдоль магистрали, НУП — через 6—20 км, а иногда и через 40 км в за­ висимости от принятых систем организации связи.

Магистральные сети радиорелейных линий развиваются на ос­

— 9 —