книги / Междугородные кабельные линии связи

У Д К 621.394.5 + 621.395.741(075.8)

Г л а в а 1

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КАБЕЛЬНЫХ

линиях связи

1.1. ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Кабельная линия связи состоит из трёх основных частей: кабеля, Кабельной арматуры и кабельных сооружений.

Кабель связи представляет собой совокупность электрически изолированных проводников, свитых по определённой системе и за­ ключённых в защитную оболочку. Он обычно состоит из медных проводников (жил) в бумажной или пластмассовой изоляции и свинцовой или алюминиевой оболочки, покрытой сверху бронёй из стальных лент или проволок.

Кабельная арматура состоит из оборудования и приспособлений, служащих для укрепления кабеля и защиты его от повреждений, для соединения отдельных кусков кабеля между собой и включе­ ния концов кабеля во вводные станционные устройства.

Кабельные сооружения состоят из устройств и приспособлений, предназначенных для прокладки и крепления кабеля, а также для установки и монтажа кабельной арматуры. К кабельным сооруже­ ниям относятся кабельная канализация, тоннели, шахты, колодцы, киоски и будки, а также желоба, вводы, кабельные опоры и т. п.

Кабельные линии при большом их числе для более гибкой и на­ дёжной связи соединяют между собой по определённой системе; при этом в местах соединений (узлах) отдельные связи могут пере­ ключаться с одной кабельной линии на другую. Такая система по­ строения кабельных линий называется кабельной сетью.

Основные кабельные линии, по которым проходят главные свя­ зи, соединяющие областные центры с Москвой и столицами союз­ ных республик и областные центры между собой, называются ка­ бельными магистралями. Современная кабельная магистраль обо­ рудуется усилительными станциями (пунктами), часть из которых

— обслуживаемые, а часть — необслуживаемые (сокращённо ОУП и НУП). Электропитание усилительной аппаратуры в НУП кабельных магистралей производится путём подачи электроэнергии по тем же жилам, по которым осуществляется связь.

Для обслуживания кабельной магистрали длиной 1—2 тыс. км организуется эксплуатационно-техническое управление кабельной магистрали (УКМ), которое осуществляет технический надзор за всеми сооружениями магистрали и в случае необходимости произ­ водит необходимый ремонт.

1.2.СРАВНЕНИЕ ВОЗДУШНЫХ, КАБЕЛЬНЫХ

ИРАДИОРЕЛЕЙНЫХ ЛИНИЙ СВЯЗИ

Для организации междугородной телефонно-телеграфной связи применяют воздушные, кабельные и радиорелейные линии. Исторически кабельные линии по­ явились раньше, чем воздушные. В 1812 г. .русский учёный П. Л. Шиллинг впер­ вые в мире сконструировал изолированный проводник для передачи электриче­ ских сигналов на расстояние и применил его для взрыва подводных мин на Неве. В 1837 г. он же предложил подвешивать провода на столбах с изоляторами.

За границей строили в основном кабельные линии связи. Для увеличения дальности телефонирования по кабельным линиям в 1900 г. М. И. Пупин пред­ ложил способ, основанный на искусственном увеличении индуктивности кабельной цепи путём включения в эту цепь специальных катушек. Впоследствии эти кабели стали называться пупинизированными.

В России строили преимущественно воздушные линии. Строительство воз­ душных линий связи не требует больших капитальных затрат, что является их основным преимуществом. Однако они обладают большими недостатками. Воз­ душные линии связи весьма чувствительны к воздействию таких атмосферных явлений, как буря, гололед и т. п. Опоры воздушных линий связи требуют кон­ сервации.

Кабельные линии связи ,не требуют частого ремонта, почти не подвержены ат­ мосферным воздействиям и имеют большой срок службы. Кабели, проложенные 40—60 лет тому назад, действуют до настоящего времени. При прохождении трас­ сы вдоль электрифицированных железных дорог и вблизи магистралей высоко­ вольтных линий электропередачи кабельные линии связи в меньшей степени под­ вергаются влиянию, чем воздушные.

Основным недостатком кабельных линий связи является их относительно высокая первоначальная стоимость. Следует отметить, что за последнее время и этот недостаток потерял своё значение. Дело в том, что кабельные цепи стали уплотнять в широком диапазоне частот. В результате этого стоимость одного ка­ нала связи кабельной линии значительно снизилась; так, например, при уплотне­ нии кабельной цепи аппаратурой 24-канальной системы стоимость одного канала связи по кабелю меньше, чем по воздушной линии. Поэтому кабельные линии при современном развитии техники и при большой потребности в каналах связи являются как в техническом, так и в экономическом отношениях более перспек­ тивными, чем воздушные линии.

Радиорелейные линии появились сравнительно недавно, они работают на принципе .передачи дециметровых и сантиметровых волн. Для этой цели исполь­ зуются радиопередатчики и радиоприёмники, установленные на высоких башнях, располагаемых по направлению передачи через каждые 50—80 км. Башни с ра­ диопередатчиками и радиоприёмниками (радиотрансляционная станция) выпол­ няют роль усилительных станций. По устойчивости работы и по помехозащищён­ ности радиорелейные линии уступают кабельным линиям связи, однако по неко­ торым экономическим показателям превосходят их.

1.3. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ МЕЖДУГОРОДНЫХ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ СВЯЗИ

Междугородные кабельные линии связи начали широко приме­ няться у нас после Великой Октябрьской революции. В настоящее время рост сети кабельных линий связи непрерывно продолжается.

Получают развитие городские, внутриобластные и сельские ка­ бельные сети.

Кабельные линии связи в ряде случаев уже сейчас вытесняют воздушные линии, особенно в городах и на магистральных направ­ лениях междугородной связи. В дальнейшем кабельные линии должны занять преимущественное положение во всех отраслях хо­ зяйства связи.

Развитие кабельных линий пойдёт по пути дальнейшего приме­ нения кабелей, уплотняемых аппаратурой многоканальных систем (60 и более каналов). Пупинизированные кабели на магистралях не проектируются и не прокладываются, наоборот, некоторые ранее проложенные пупинизированные кабели для расширения частотно­ го спектра передачи депупинизируются, т. е. освобождаются от пупиновских катушек.

В Советском Союзе и за границей в настоящее время работают над заменой дефицитных и 'влагоёмких материалов, идущих на из­ готовление кабеля, изоляционными пластмассами и недефицитны­ ми металлами. Так, например, медные жилы заменяют алюминие­ выми или биметаллическими, кабельную бумагу — высококачест­ венными пластмассами, свинцовую оболочку — гибким шлангом из пластмассы или оболочкой из алюминия.

1.4. КЛАССИФИКАЦИЯ МЕЖДУГОРОДНЫХ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ СВЯЗИ

Междугородные кабельные линии разделяются на три класса: магистрали 1-го класса — это линии, соединяющие Москву с глав­ ными узлами (в основном со столицами союзных республик) и по­ следние между собой; магистрали 2-го класса — это линии, соеди­ няющие главный узел с областными, краевыми и автономно-рес­ публиканскими центрами и эти центры между собой; и магистрали 3-го класса, соединяющие областной, краевой и автономно-респуб­ ликанский центр с районными центрами и последние между собой.

Кабельные линии 1 и 2-го классов обычно строятся по двухка­ бельной системе, при которой передача осуществляется по цепям одного кабеля, а приём — по цепям другого кабеля, и уплотняются аппаратурой многоканальной связи. Для уплотнения цепей приме­ няется аппаратура типа К-1920, К-300 и К-60, позволяющая орга­ низовать по одной цепи соответственно 1920, 300 и 60 каналов те­ лефонной связи. Аппаратура типа К-1920 позволяет также органи­ зовать 300 телефонных каналов и один телевизионный канал дву­ стороннего действия.

Кабельные линии 3-го класса обычно строятся по однокабель­ ной системе, при которой оба направления передачи совмещены в одном кабеле, т. е. каждая цепь уплотняется аппаратурой двухпо­ лосной связи типа КВ-12, позволяющей организовать 12 телефон­ ных каналов. Аппаратура типа КВ-12 может также применяться для уплотнения воздушных цепей из цветного металла.

Из.ф-лы (1.1) следует, что для увеличения 1у необходимо умень­ шить коэффициент затухания цепи.

По нормам Международного консультативного комитета по те­ леграфии и телефонии (МККТТ) затухание цепи между абонентски­ ми пунктами при междугородной телефонной связи без усилителей не должно превышать 3,3 неп, причём на городские участки линии приходится по 1 неп, а на междугородный участок 1,3 неп (рис. 1.1).

При междугородной связи с усилителями затухание между абонент­ скими пунктами не должно превышать 2,8 неп, а на городской уча­ сток цепи в этом случае приходится затухание не более 1 неп (рис. 1.2). Разница объясняется тем, что линии без усилителей не рассчитаны для использования в транзифнфх соединениях.

Рис. 1.2. Затухание телефонной /цепи' с>усилителями:

У П —усилительный пункт

Второе требование следует из условия необходимости предостав­ ления связи каждому абоненту, находящемуся в любом месте Со­ ветского Союза. Дальность передачи 1д зависит от времени и скоро­ сти распространения электромагнитных волн, т. е.

цепи,

I — допустимое время распространения.

Для нормальной телефонной связи между абонентами время распространения не должно превышать 0,25 сек. Исходя из этого, непупинизированные кабели обеспечивают дальность передачи до 12 000 км, а пупинизированные кабели такую дальность передачи обеспечить не могут.

Третье требование следует из условия обеспечения высокого ка­ чества телеграфно-телефонной связи. Качество связи характеризует­ ся степенью искажения и помехами. Как известно, существуют ча­ стотные (амплитудные и фазовые) и нелинейные искажения. Чем больше эти искажения, тем хуже качество передачи. Поэтому при

устройстве кабельных линий связи стремятся к тому, чтобы иска­ жения были минимальными. Кроме того, при устройстве кабельных линий связи добиваются устранения взаимных помех между цепя­ ми, а также внешних помех, в сильной степени снижающих качест­ во передачи.

Четвёртое требование вытекает из потребности в связи в любое время суток и независимо от метеорологических условий. Кроме того, хотя деловой обмен по связям происходит в основном в днев­ ное время, но вследствие того, что начало суток на востоке намного не совпадает с началом суток на западе СССР, этот обмен проте­ кает по междугородным линиям практически круглосуточно.

Поэтому связь по кабелю должна работать всё время безотказ­ но и надёжно.

Г лава 2

КОНСТРУКЦИИ СИММЕТРИЧНЫХ КАБЕЛ ЕЙ СВЯЗИ

2.1. ПОНЯТИЕ О СИММЕТРИЧНОМ КАБЕЛЕ

Исторически сложилось так, что впервые кабель стал -применяться для уст­ ройства подводных линий связи (для взрыва подводных мин, для телеграфной связи между населёнными пунктами, разделёнными водным пространством). Б данном случае связь 'осуществлялась по одному проводу, при этом электриче­ ский ток обратно возвращался через землю. Вследствие уединённости цепей и низкой чувствительности приёмников, выполненных -в виде электромагнитов, ука­ занные связи не были особенно восприимчивы к помехам.

После изобретения телефона (1876 г.) число линий связи стало сильно возра­ стать, особенно внутри населённых пунктов; появились своего рода сети, «спле­ тённые» из проводов, соединяющих между собой телефонные аппараты. Об уеди­ нённости цепей в этом случае говорить уже не приходилось. Чувствительность телефонного аппарата была значительно выше, чем у телеграфных приёмников. •Поэтому сразу же возникла проблема борьбы с помехами.

Исследования показали, что при постоянном токе сопротивление земли близ­ ко к нулю, а при переменном токе оно возрастает приблизительно пропорциональ­ но частоте. А так как средняя частота телефонного тока составляет 800 гц, то со­ противлением земли в общей цепи нельзя уже пренебрегать. При телефонировании по какой-либо цепи на сопротивлении земли образуется падение напряжения. Это напряжение передаётся затем в другую какую-либо цепь, создавая па том и другом концах этой цепи помехи. Иногда эти помехи прослушиваются в виде по­ стороннего разговора. Впоследствии посторонний разговор стали называть пе­ реходным разговором.

Для устранения переходного разговора стали применять двухпроводные цепи, причём оба провода должны быть одинаковыми по размерам и расположены сим­ метрично относительно земли. Смысл этого требование состоит в том, что теле­ фонный ток в прямом проводе создаёт падение напряжения с одним знаком, а в обратном проводе — с противоположным знаком, и, следовательно, действия этих напряжений на соседнюю цепь нейтрализуются. Полная нейтрализация на­ ступает только при равных сопротивлениях проводов.

Телефонные цепи, содержащие два одинаковых провода и рас­ положенные симметрично относительно земли, называются симмет­ ричными цепями, а кабели связи, содержащие симметричные цепи, •носят.название симметричных кабелей.

2.2. КОНСТРУКЦИЯ и МАТЕРИАЛ ПРОВОДНИКОВ

Проводники или токопроводящие жилы кабеля должны удовлет­ ворять следующим основным требованиям: обладать высокой элек­ трической 'Проводимостью, большой гибкостью, достаточной меха­ нической прочностью и не иметь высокой стоимости.