ЦИФРОВАЯ СИСТЕМА ПЕРЕДАЧИ ИКМ120

Совершенствование оперативного управления технологическими процессами на железнодорожном транспорте и внедрение для этой цели электронно вычислительной техники требуют качественного изменения средств связи. Одним из направлений этого является внедрение цифровых систем передачи (ЦСП) с импульсно кодовой модуляцией (ИКМ). Они в ближайшем будущем полностью вытеснят аналоговые системы.

На многих железных дорогах страны широкое распространение получила система ИКМ30, используемая в основном для организации соединительных линий между АТС. Система ИКМ120 только начинает применяться в сети железнодорожной связи для организации магистральной и дорожной связи. Ее широкое внедрение пока еще сдерживается рядом нерешенных проблем, таких как сложность совместной работы по симметричным парам одного кабеля аппаратуры ЦСП и устройств СЦБ, подверженность ЦСП влиянию электротяговых цепей железных дорог. Над решением этих проблем активно работают в научно-исследовательских и учебных институтах, конструкторских и проектных организациях МПС Можно* надеяться, что в самое ближайшее время область применения ЦСП на железнодорожной сети будет значительно расширена.

Чтобы облегчить инженерно техническому персонал/ дистанций процесс изучения и освоения этой сложной техники, редакция наметила публикацию серии статей о построении, технических характеристиках, особенностях ввода и эксплуатации аппаратуры системы передачи ИКМ 120. В первой статье этой серии приводятся структурные схемы основных блоков оборудования оконечной станции системы и описываются происходящие в них процессы. Цифровая система передачи ИКМ 120 позволяет организовать по двух кабельной однополосной системе связи с использованием временного разделения и импульсно кодовой модуляции 120 телефонных каналов. В состав ее оконечного оборудования входят стойки: аналого-цифрового оборудования САЦО, вторичного временного группообразования СВВГ1 и линейного оборудования СЛО1.

Стойка САЦО состоит из комплектов аналого-цифрового оборудования АЦОЗО, блока контроля и сигнализации КС и панели обслуживания ПО1. В стойке устанавливается до четырех комплектов АЦОЗО. В тракте передачи каждого АЦО осуществляется аналого-цифровое преобразование 30 телефонных сигналов и формирование группового цифрового потока со скоростью 2048 Кбит/с. В тракте приема выполняется распределение группового цифрового потока, цифро-аналоговое преобразование с последующим восстановлением телефонных сигналов. В АЦО также осуществляется сопряжение каждого телефонного канала с аппаратурой АТС с помощью согласующих устройств.

Стойка СВВГ1 состоит из комплектов вторичного временного групп образования КВВГ1 и панели обслуживания ПОВ. На стойке СВВГ1 может быть установлено до восьми комплектов КВВГ1 при питании от источника тока напряжением 60 В и до четырех КВВГ1 при 24 В. Комплект К8ВГ выполняет преобразование четырех первичных 30канальных потоков со скоростью 2048 Кбит/с в один вторичный 120канальный цифровой поток со скоростью 8448 Кбит/с в тракте передачи и обратное преобразование в тракте приема. Панель ПОВ служит для непрерывного автоматического контроля работоспособности КВВГ и индикации вида повреждения с указанием блока, в котором оно произошло, для переговоров по цифровому каналу служебной связи и подключения к низкочастотному каналу служебной связи стойки СЛО1.

Стойка СЛО1 дает возможность организовать от одного до четырех линейных 120канальных тракта. Она состоит из комплектов линейного тракта КЛТ, панели обслуживания ПО1, блоков дистанционного питания регенераторов ДП и устройств ввода. Устройства ввода служат для объединения или разъединения цифровых сигналов и сигналов служебной связи и телеконтроля, передаваемых по одним и тем же цепям, а также подключения к средним точкам линейных трансформаторов дистанционного питания. С помощью панели обслуживания дистанционно контролируется работоспособность линейных трактов, индицируется состояние аварии, осуществляются телефонные переговоры по НЧ каналам служебной связи. КЛТ передают цифровые сигналы от СВВГ1 в линию, принимают и восстанавливают параметры сигналов.

Рассмотрим назначение и функционирование основных узлов, входящих в состав блоков оборудования стоек САЦО, СВВГ1 и СЛО1.

Тракт передачи

САЦО

О двухпроводном режиме разговорные токи через дифференциальную систему ДС приемопередатчика ПП поступают на вход четырехпроходной части канала (рис. 1). Общее затухание ДС и Уд1 составляет 13 дБ, что обеспечивает одинаковый измерительный уровень на входе четырехпроходной части канала при работе как в двух, так и в четырехпроходном режимах. Ограничитель амплитуд ОА защищает элементы группового тракта системы передачи от перегрузки, создаваемой импульсными помехами от автоматических телефонных станций. Усилитель низких частот Ус1 усиливает мощность входного сигнала, а> также согласует входное сопротивление канала и фильтра нижних частот Ф1. Последний ограничивает спектр частот речевого сигнала до 3,4 кГц, что позволяет осуществлять принцип временного разделения каналов, выбрав частоту дискретизации в амплитудно-импульсной модуляторе М1 равной 8 кГц. На выходе М1 появляется сигнал, который представляет собой дискретные значения напряжения речевого сигнала, повторяющиеся с частотой 8 кГц. Импульсы управления работой модулятора М1 поступают от генераторного оборудования ГО. Для обеспечения необходимой защищенности от внятных переходных разговоров между каналами в схеме модулятора предусмотрена возможность регулирования его сопротивления в закрытом состоянии. Аналогично работают устройства! трактов передачи приемопередатчиков остальных 29 каналов. Таким образом, на выходе кодера появляется групповой АИМ сигнал, представляющий собой дискретные мгновенные значения сигналов всех каналов, сдвинутые во времени относительно друг друга.

Кодер представляет собой аналого-цифровой преобразователь, выполняющий амплитудное квантование АИМ сигнала и 8разрядное нелинейное кодирование квантованного сигнала. Нелинейное кодирование заменяется для увеличения отношения сигнал/шум квантования в диапазоне малых входных сигналов. Амплитудная характеристика кодера представляет собой 13сегментную аппроксимацию квази логарифмической функции. Каждый сегмент складывается из 16 шагов квантования. Процесс кодирования состоит в определении шага квантования, в пределах которого находится преобразуемый сигнал, и формировании двоичного кода. В основу кодирования положен метод последовательного взвешивания, в данном случае представляющий собой последовательный поиск шага квантования путем подбора требуемой суммы эталонов сигналов различных видов для уравновешивания значения кодируемого сигнала. На каждом этапе подбора происходит сравнение эталонного сигнала с реальным. Эту функцию в аппаратуре выполняет компаратор.

Итак, групповой АИМ сигнал поступает из приемопередатчиков каналов на устройство выборки и хранения УВХ кодера. Здесь АИМ сиг нал запоминается и хранится в течение операции кодирования. С выхода усилителя Ус2 групповой АИМ сигнал поступает на компаратор К. На вход компаратора подаются также сигналы от блока формирователей эталонных сигналов ФЭС1. В компараторе, как указывалось выше, определяется полярность АИМ сигнала, сравнивается его амплитуда с амплитудой сигналов ФЭС1 и вырабатываются выходные логические сигналы, представляющие собой номер шага квантования в виде 8разрядного двоичного кода. Первый разряд двоичного кода содержит информацию о полярности входного сигнала. Разряды со второго по четвертый представляют собой код номера одного из восьми сегментов характеристики кодера, соответствующего сигналу. Разряды с пятого по восьмой несут информацию об одном из 16 шагов квантования в данном сегменте. Результат кодирования записывается в регистр памяти Р1 параллельным кодом. Затем в формирователе канального сигнала ФКС происходит преобразование символов параллельного кода в последовательный с инверсией символов его четных разрядов.

Блок логики управления работой кодера ЛУ1 предназначен для включения указанных эталонных токов. В схеме предусмотрена коррекция «нуля» кодера с помощью блока Кор. Узел управления работой кодера УРК вырабатывает сигналы, устанавливающие последовательность работы всех блоков кодера.

На входе блока формирователя линейного сигнала ФЛС в устройстве объединения УО объединяются цифровой поток, поступающий с кодера, цикловые и сверхцикловые сигналы, сигналы управления и взаимодействия. В преобразователе кода ПК1 происходит преобразование импульсов группового АИМ сигнала в квазитроичный линейный сигнал с чередованием полярности импульсов (ЧПИ) независимо от числа нулевых символов между ними. С выхода САЦО сигнал с амплитудой импульсов (3±0,3) В и длительностью (240± ±30) не на уровне половины амплитуды поступает в тракт передачи стойки ВВГ1.

Тракт приема САЦО

С выхода тракта приема СВВГ1 сигнал в квазитроичном коде с ЧПИ поступает на усилитель УсЗ. Он обеспечивает с помощью системы

АРУ требуемые амплитуду и форму импульсов на входе формирователя ИКМ сигнала ФС. В нем с помощью решающих устройств и формирователей импульсов происходит преобразование сигнала квазитроичного кода в двоичный ИКМ сигнал. В данном блоке осуществляется также выделение тактовой частоты из принимаемого сигнала, которая используется для синхронизации работы устройств тракта приема стойки САЦО.

В декодере происходит цифроаналоговое преобразование последовательности групп 8разрядного двоичного кода в последовательность АИМ сигналов. В его первом функциональном узле — преобразователе ПКЗ выполняется преобразование последовательной во времени 8разрядной кодовой группы в параллельную. Результат данного преобразования запоминается в регистре памяти Р2. В логике управления ЛУ2 в соответствии с информацией о полярности и амплитуде сигнала выдается команда формирователям эталонных сигналов ФЭС2. Создаваемые ими сигналы подаются на вход усилителя Ус4. Таким образом, на выходе данного усилителя воспроизводится групповой АИМ сигнал, который подается в блоки приемопередатчиков. С помощью временного селектора ВС каждого приемопередатчика из группового АИМ сигнала выделяется последовательность АИМ сигнала данного канала. Фильтр нижних частот Ф2 с частотой среза 3,4 кГц выполняет восстановление непрерывного телефонного сигнала из последовательности его отсчетов. Усилитель низких частот Ус5 предназначен для согласования сопротивления фильтра Ф2 с выходным сопротивлением канала, а также для обеспечения измерительного уровня +4,3 дБ на выходе канала. Набор удлинителей Уд2 позволяет установить требуемое значение остаточного затухания канала.

Генераторное оборудование ГО управляет блоками стойки, обрабатывающими сигналы в трактах передачи и приема. Оно формирует и распределяет во времени управляющие импульсные последовательности и устанавливает требуемый алгоритм работы канальных и групповых устройств стойки.

Тракт передачи СВВГ1

Цифровой сигнал с выхода САЦО поступает на вход устройства стойки САЦОЗО согласования УС1 одного из четы рех блоков асинхронного сопряжения передачи (АСпер) (рис. 2). Блок АСпер принимает информационный и синхронизирующий сигналы, а также синхронизирует входной цифровой поток с групповым сигналом. С выхода устройства согласования УС1, представляющего собой трансформатор, сигнал поступает на пороговое устройство ПУ1. Его порог срабатывания регулируется в зависимости от уровня входного сигнала детектором порога срабатывания ДПС. Преобразователь кода ПК1 преобразует квазитроичный код цифрового сигнала в униполярный.

Запись сигнала в запоминающее устройство ЗУ1 происходит с помощью импульсной последовательности, формируемой выделителем тактовой частоты ВТЧ1. Считывание сигнала происходит с помощью последовательности импульсов, поступающих от генераторного оборудования, частота которых кратна частоте группового сигнала. Для правильного функционирования запоминающего устройства необходимо, чтобы моменты записи и считывания не совпадали. Поэтому в блоке АСпер. осуществляется постоянный контроль за временным интервалом между импульсами записи и считывания с помощью схемы обнаружения временных сдвигов ОВС. В случае если указанный интервал достигает предела, на выходе ОВС появляется сигнал, управляющий работой передатчика стаффингкоманд Пер. СК. Устройство Пер. СК формирует кодовую посылку, которая вместе с выходным информационным сигналом поступает в блок вторичного стыка передачи ВСпер. При этом схема управления СУ 1 восстанавливает требуемый интервал между импульсами записи и считывания в ЗУ1.

В формирователе группового сигнала ФГС блока ВСпер. производится посимвольное объединение четырех цифровых потоков, поступающих с блоков АСпер. и служебных сигналов. Затем в преобразователе кода группового сигнала ПКГС происходит преобразование кода в код высокой плотности единиц КВП3. Кроме того, в ПКГС преобразуется в биполярный код сигнал тактовой частоты 8448 кГц, поступающий с формирователя тактовых импульсов.

В тракте передачи СВВГ предусмотрены также устройства контроля сигналов на входе и выходе УК1 и УК2 При пропадании сигнала на входе тракта, а также группового сигнала или сигнала тактовой частоты на его выходе включается индикация на панели обслуживания и в блоке контроля и сигнализации. На выходе стойки амплитуда импульсов должна составлять (3+0,3) В, а их длительность (59+6) не на уровне половины Амплитуды.

Тракт приема СВВГ1

Групповой сигнал со стойки СЛО поступает на вход блока вторичного стыка приема ВСпр. Устройство согласования УС2, пороговое устройство ПУ2, выделитель тактовой частоты ВТЧ2 и устройство контроля УКЗ выполняют такие же функции, что и аналогичные устройства блока АСпер. Преобразователь кода ПКпр. преобразует код высокой плотности единиц КПВ3 в униполярный код. Из ПКпр. групповой сигнал поступает в блок приемника синхросигнала Пр с/с. Этот блок осуществляет непрерывный контроль циклового синхросигнала, обеспечивает и восстанавливает цикловую синхронизацию между передающей и приемной частями стоек СВВГ1, а также контролирует верность принимаемого цифрового сигнала. С помощью распределителя группового сигнала РГС выполняется разделение принимаемого группового сигнала на четыре потока, которые поступают соответственно в четыре блока асинхронного сопряжения АСпр. Информационные сигналы записываются в запоминающем устройстве ЗУ2 с помощью импульсной последовательности, поступающей из генераторного оборудования ГО через схему управления СУ2. Считывание сигнала выполняется импульсной последовательностью, поступающей с формирователя частоты считывания ФЧС. Для выделения стаффингкоманд служит приемник Пр. СК, выполняющий также их декодирование, анализ и коррекцию искажений. В результате функционирования Пр. СК при наличии стаффингкоманды осуществляется запрет или вставка одного такта записи. Первичный цифровой поток с выхода ЗУ2 поступает в преобразователь кода ПК2, в котором униполярный код преобразуется в биполярный квазитроичный. С выхода ПК2 информационные и синхронизирующие сигналы поступают на САЦО.

Тракт передачи СЛО1

Групповой сигнал от СВВГ1 по L ступает на вход блока формирователя сигнала передачи ФСП (рис. 3). В данном блоке производится восстановление амплитуды, формы и временных положений импульсов сигнала с тактовой частотой 8,448 МГц. С выхода ФСП сигнал с амплитудой импульсов (3+0,3) В и длительностью (59+6) не на уровне, равном половине амплитуды, подается на устройство ввода симметричных цепей УВС. Оно представляет собой высокочастотный Т1 и низкочастотный Т2 трансформаторы (на схеме рис. 3 не показаны). С их помощью в линию передаются цифровой сигнал, а также сигналы служебной связи тонального спектра частот и телеконтроля. К средней точке трансформатора Т2 подключается дистанционное питание регенераторов, поступающее по цепи от блока ДП через устройство ввода искусственных цепей УВИ линейного тракта. В блоке УВС1 расположен также разрядник, служащий для защиты оборудования стойки от опасных напряжений. Сигналы служебной связи проходят фильтр нижних частот Ф1 с частотой среза 3,4 кГц, усиливаются в усилителе Ус1 и поступают на вход УВС1. С блока УВС1 цифровой сигнал и сигнал служебной связи передаются через бокс Б1 ввода кабеля в линию.

Устройство УВИ позволяет вести служебные переговоры по двухпроводной искусственной цепи, используемой для организации дистанционного питания. Этим видом служебной связи пользуются при выключенном дистанционном питании, когда связь по рабочим парам становится невозможной. Имеющаяся на стойке система контроля выполняет непрерывный автоматический контроль параметров необслуживаемых регенерационных и обслуживаемых промежуточных пунктов, а так же оконечных станций. Дальность действия телеконтроля, осуществляемого с главной станции, может достигать 200 км при числе контролируемых пунктов не более 40. От контролируемого необслуживаемого регенерационного пункта НРП передаются следующие сигналы: «Ош.» — о достоверности, «Давл.» — о пропадании давления, «Расх». — о повышенном расходе воздуха из баллона системы содержания кабеля под избыточным давлением, «Балл.» — о снижении давления в баллоне. Если контролируемым пунктом является оконечная станция, то от нее передаются следующие сигналы: «Ош.» — о достоверности, «Пер.» — о наличии сигнала передачи, «ЛТ» — об аварии оборудования линейного тракта, «ВВГ» — об аварии оборудования стойки вторичного временного группообразования.

В тракте передачи СЛО1 команды телеконтроля вырабатывает устройство формирования зондирующих и управляющих сигналов ФЗУС панели обслуживания ПО. Эти сигналы представляют собой последовательность импульсов, следующих с частотой 6,4 кГц и имеющих скважность 2. Чтобы уменьшить их влияние на цифровой сигнал, импульсы пропускают через фильтр нижних частот Ф2 с частотой среза 7 кГц. Затем, придав сигналу телеконтроля синусоидальную форму, его усиливают в усилителе Ус1 и передают через УВС1 и бокс передачи Б1 в линию.

Тракт приема СЛО1

Пришедший из линии сигнал чрез бокс приема Б2 поступает на вход блока УВС2. С его помощью разделяются цифровой сигнал, сигналы служебной связи и сигналы телеконтроля. Конструкция блоков УВС в тракте передачи и приема аналогична. Однако цифровые сигналы на выходах УВС тракта приема и передачи значительно отличаются. Сигнал в тракте приема, прошедший по кабельному тракту, имеет меньшую амплитуду, он искажен по форме и длительности. Поэтому с выхода УВС2 принятый сигнал поступает в блок станционного регенератора PC. В нем вначале осуществляется усиление и коррекция формы принимаемых импульсов, а затем восстановление их амплитуды, формы и временных положений. На выходе PC сигнал должен иметь амплитуду импульсов (3+0,3) В и длительность (59+0,6) не.

Одним из основных видов помех в кабельных трактах являются меж символьные помехи МСП, возникающие из-за неравномерности частотной характеристики участков кабеля. Для подавления МСП в регенераторе корректируется форма принимаемых импульсов. Задача корректирования осложняется тем, что на практике длина кабельного участка может быть от минимальной до максимально допустимой, особенно для участков, прилегающих к станции, где находится АТС. В системе передачи ИКМ120 рабочий диапазон затуханий кабельных участков, с которыми может работать регенератор, уже существующего на практике. Поэтому для устранения этого несоответствия предусмотрены две искусственные линии. Искусственные линии ИЛ включаются в случае, если затухание предшествующего кабельного участка на полутактовой частоте 4,224 МГц меньше 40 дБ. Эквивалентная длина каждой ИЛ составляет 1,5 км. Устройство АРУ регенератора дает возможность регулировать усиление на +10 дБ. С выхода PC цифровой сигнал поступает на СВВГ1.

Сигналы телеконтроля, поступающие от регенератора или оконечной станции на главную станцию, проходят через бокс приема Б2, УВС и усиливаются в усилителе Ус2. С помощью фильтра Ф4 сигнал с частотой 6,4 кГц отделяется от помех. Формирователь такта ФТ преобразует синусоидальный сигнал в последовательность прямоугольных импульсов, которые затем подаются на формирователь огибающей ФО. При отсутствии сигналов ответа на выходе ФО появляется напряжение логического 0, в случае их наличия— логической 1. Анализатор сигналов телеконтроля ACT в зависимости от сигнала на его входе включает или не включает устройства индикации состояния линейного тракта ИСТ и аварийную общесточную сигнализацию ОС. Устройство ИСТ дает информацию о виде аварии: номер аварийного тракта, направление передачи А или Б, номер аварийного пункта и вид аварии. В блоке оперативной памяти ИСТ информация об аварии хранится до ее устранения.

Блок контроля и сигнализации КС, входящий в состав панели линейного тракта, предназначен для контроля ее основных параметров. К ним относятся: пропадание сигнала на приеме и передаче, понижение верности передачи до 105, и меньше, авария оборудования СВВГ или блока дистанционного питания стойки СЛО, авария устройства питания стойки СЛО и блоков стабилизаторов напряжения СН.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
SQL - 36 | 1,800 сек. | 8.99 МБ