/
Автор: Горелик А.В.
Теги: рельсовый транспорт железнодорожное движение железнодорожный транспорт автоматика телемеханика
ISBN: 978-5-9994-0084-0
Год: 2012
Текст
СИСТЕМЫ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ
АВТОМАТИКИ, ТЕЛЕМЕХАНИКИ
И СВЯЗИ
В двух частях
Часть 2
Под редакцией
доктора технических наук, профессора А.В. Горелика
Допущено
Федеральным агентством железнодорожного транспорта
в качестве учебника для студентов вузов
железнодорожного транспорта
Москва
2012
УДК 656.25; 656.251/.256
ББК 39.27
С40
Авторы: А.В. Горелик — введение, гл. 1 (п. 1.5); Д.В. Шалягин — введение,
гл. 1 (пп. 1.1, 1.4—1.6), гл. 2 (п. 2.7), гл. 3 (пп. 3.1—3.4), гл. 4 и 6; Ю.Г. Боров-
ков — гл. 1 (пп. 1.2, 1.3) гл. 2 (пп. 2.1—2.3, 2.5, 2.6), гл. 3 (пп. 3.5, 3.6), гл. 5;
ПА. Неверов — гл. 1 (п. 1.3), гл. 2 (пп. 2.4, 2.7); В.Е. Митрохин — гл. 7, гл. 8
(п. 8.5), гл. 12; О.Н. Коваленко — гл. 8 (пп. 8.1—8.4); С.А. Батраков — гл. 9;
В.С. Черноусова — гл. 10; Е.Г. Гребина — гл. 11; Е.Д. Бычков — гл. 13 (п. 13.1);
ГА. Кузьменко — гл. 13 (пп. 13.2—13.4).
Рецензенты: зав. кафедрой «Автоматика и телемеханика на железнодо-
рожном транспорте» МИИТа, проф. В.М. Лисенков', начальник отдела ПКТБ
ЦШ — филиала ОАО «РЖД» С.В. Чернов
С40 Системы железнодорожной автоматики, телемеханики и свя-
зи: учебник: в 2 ч. / А.В. Горелик, Д.В. Шалягин, Ю.Г. Боров-
ков, В.Е. Митрохин и др.; под ред. А.В. Горелика. — М.:
ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию на же-
лезнодорожном транспорте», 2012.
ISBN 978-5-9994-0082-6
Ч. 2. - 205 с.
ISBN 978-5-9994-0084-0
Изложены принципы построения систем и устройств железнодорожной ав-
томатики, телемеханики и связи (ЖАТС), обеспечивающих безопасность дви-
жения поездов и автоматизирующих работу железнодорожного транспорта.
Приведены эксплуатационные основы систем ЖАТ, условия обеспечения бе-
зопасности движения поездов, даны примеры их реализации с помощью раз-
личных технических средств и схемных решений. Рассмотрены станционные
и перегонные системы ЖАТ, как релейные, так и микропроцессорные, систе-
мы диспетчерского контроля и диспетчерской централизации, автоматизации
работы сортировочных станций. Подробно изложены принципы построения
телекоммуникационных систем железнодорожного транспорта и передачи
дискретных сообщений. Приведены основные сведения об оперативно-
технологической и многоканальной связи на железнодорожном транспорте, а
также системах подвижной радиосвязи.
Учебник состоит из двух частей, изданных отдельными книгами. Предназ-
начен для студентов вузов железнодорожного транспорта, обучающихся по спе-
циальности «Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транс-
порте», а также может быть полезен инженерно-техническим работникам.
УДК656.25; 656.251/.256
ББК39.27
ISBN 978-5-9994-0084-0 (ч. 2) © Коллектив авторов, 2012
ISBN 978-5-9994-0082-6 © ФГБОУ «Учебно-методический центр
по образованию на железнодорожном
транспорте», 2012
© Оформление. ООО «Пиар-Пресс», 2010
Введение
Железнодорожный транспорт является высокотехнологичным ком-
плексом, включающим в себя множество различных взаимоувязанных
объектов. Основной целью функционирования железнодорожного
транспортного комплекса является обеспечение заданной пропускной
способности железных дорог при безусловном обеспечении безопасно-
сти движения поездов.
Под безопасностью движения поезда понимается свойство движе-
ния поезда находиться в неопасном состоянии за расчетное время, ког-
да отсутствует угроза сохранности жизни и здоровья пассажиров, тех-
нического персонала, населения, сохранности грузов, объектов хозяй-
ствования, технических средств транспортной системы.
Управление движением поездов является комплексным технологи-
ческим процессом, состоящим из множества частных технологических
процессов, в реализации которых участвует большое количество людей,
технических объектов и систем, различных предприятий и организа-
ций. Обеспечение заданной пропускной способности железных дорог
и безопасности движения поездов — две задачи, вытекающие из основ-
ной цели функционирования железнодорожного транспортного комп-
лекса, которые противоречат друг другу. Смысл противоречия состоит
в следующем: чем меньше требуемый уровень пропускной способности
участка железной дороги, тем проще обеспечить безопасность движе-
ния поездов на данном участке, и наоборот, при необходимости увели-
чения пропускной способности участка железной дороги, обеспечение
безопасности движения поездов становится более сложной задачей. Д ля
того, чтобы, с одной стороны, обеспечить необходимую пропускную
способность участка железной дороги, а с другой стороны — требуемый
уровень безопасности движения поездов, выделяют один из частных
технологических процессов управления движением поездов — регули-
рование движения поездов.
Техническими средствами, с помощью которых осуществляется ре-
гулирование движения поездов, являются системы ЖАТ. Составляя все-
го 5 % от общей стоимости основных фондов инфраструктуры желез-
нодорожного транспорта, они определяют пропускную способность же-
3
лезнодорожных линий, обеспечивают автоматизацию перевозочного
процесса и безопасность движения поездов.
Системы железнодорожной автоматики и телемеханики, как сис-
темы управления, составляют один из элементов железнодорожного
транспортного комплекса. Чтобы дать конструктивное определение бе-
зопасности систем железнодорожной автоматики и телемеханики, раз-
личают два вида неработоспособных состояний системы: защитное и
опасное.
Защитное состояние — неработоспособное состояние системы, при
котором значения всех параметров, характеризующих способность вы-
полнять заданные функции по обеспечению безопасности движения
поездов, соответствуют требованиям нормативно-технической и (или)
конструкторской документации.
Опасное состояние — неработоспособное состояние системы, при
котором значение хотя бы одного параметра, характеризующего спо-
собность выполнять заданные функции по обеспечению безопасности
движения поездов, не соответствует требованиям нормативно-техни-
ческой и (или) конструкторской документации. Опасное состояние си-
стем возникает вследствие опасных отказов.
Безопасность систем железнодорожной автоматики и телемеха-
ники — свойство системы непрерывно сохранять исправное, рабо-
тоспособное или защитное состояние в течение некоторого времени
или наработки.
Современный этап развития систем железнодорожной автоматики,
телемеханики и связи характеризуется широким использованием для
их построения микроэлектронной и микропроцессорной техники. Это
позволяет не только существенно расширить функциональные возмож-
ности по сравнению с релейными системами, но и требует разработки
новых принципов их построения и технической реализации.
Все устройства железнодорожной автоматики и телемеханики раз-
деляются на следующие основные группы: устройства сигнализации,
централизации и блокировки (СЦБ) для регулирования движения по-
ездов; механизации и автоматизации сортировочных горок; проводной
и радиосвязи; автоматизации пассажирского хозяйства; контроля со-
стояния подвижного состава.
Устройства автоматики и телемеханики, используемые на железно-
дорожном транспорте, по области применения, а следовательно, и по
решаемым задачам, делят на перегонные и станционные.
Перегонные системы регулируют движение поездов на перегонах, их
часто называют устройствами интервального регулирования движения
4
поездов. К ним относятся системы полуавтоматической и автоматичес-
кой блокировки, системы автоматической локомотивной сигнализации,
устройства ограждения железнодорожных переездов на перегонах.
Полуавтоматическая блокировка (ПАБ) предназначена для регули-
рования и обеспечения безопасности движения поездов на малодеятель-
ных участках, т.е. таких, где интенсивность движения поездов не высо-
ка. При ПАБ разрешением поезду на занятие перегона является разре-
шающее показание выходного светофора на станции, при этом открытие
светофора производится дежурным по станции (поездным диспетче-
ром), а закрытие — автоматически под воздействием поезда на путевые
датчики. На перегоне между двумя станциями может находиться толь-
ко один поезд (при отсутствии блок-постов), что и ограничивает про-
пускную способность линий. Свободность перегонов определяется де-
журным по станции, визуально контролирующим прибытие поезда в
полном составе и регистрирующим этот факт на аппарате управления,
или счетом числа осей проходящих поездов в начале и конце перегона
специальными устройствами и сравнением полученных результатов.
При равенстве числа осей подвижного состава на входе и выходе пере-
гона он считается свободным.
Устройства ПАБ достаточно просты и надежны, применяются на же-
лезных дорогах России с 70-х годов XIX в.
Автоматическая блокировка (АБ) осуществляет интервальное регу-
лирование движения поездов на перегонах при помощи путевых (про-
ходных) светофоров, которые делят перегоны на блок-участки. Пока-
зания проходных светофоров изменяются автоматически под действи-
ем движущихся поездов. Важным элементом АБ являются рельсовые
цепи, назначением которых является определение места нахождения по-
ездов и обнаружение разрушенного рельса. По сигнальным показани-
ям светофоров машинист определяет число свободных блок-участков
перед движущимся поездом и выбирает скорость его движения. При АБ
на перегоне может быть несколько поездов, чем обеспечивается повы-
шение пропускной способности линий по сравнению с ПАБ. Системы
АБ начали применять на отечественных железных дорогах еще в 30-х гг.
прошлого столетия.
На железных дорогах в основном применяется трехзначная АБ, в
которой используются три цвета сигнальных огней проходных свето-
форов: красный, желтый и зеленый. В пригородных зонах крупных го-
родов на железных дорогах применяется четырехзначная сигнализация
проходных светофоров с сигнальными огнями: красный, желтый, жел-
тый с зеленым, зеленый. Это позволяет обеспечить интенсивное дви-
5
жение поездов разной категории (грузовых, дальних пассажирских и
пригородных) с минимальным межпоездным интервалом.
По расположению аппаратуры системы АБ могут быть централизо-
ванные, в которых все устройства расположены на ограничивающих
перегон станциях, и с децентрализованным расположением аппарату-
ры в релейных шкафах у соответствующего проходного светофора.
Автоматическая локомотивная сигнализация (АЛ С) предназначена
для повышения безопасности движения поездов, улучшения условий
труда локомотивных бригад. Кроме того, АЛ С может применяться в
качестве самостоятельного средства интервального регулирования дви-
жения поездов (система АЛ СО). При АЛ С показания путевых свето-
форов (как перегонных, так и станционных) передаются непосред-
ственно в кабину машиниста локомотива. Для этого все локомотивы
и моторвагонные секции, а в последнее время и различные дрезины и
путевые машины, оборудуются поездными устройствами АЛС, а все
линии с АБ, а также станционные пути — путевыми устройствами АЛС.
Устройства АЛС дополняются устройствами контроля бдительности
машиниста, контроля и регулирования скорости движения поезда. Эти
устройства начали применять одновременно с АБ в 30-х гг. прошлого
столетия.
По принципу передачи сигнальных показаний на локомотив системы
АЛС могут быть точечными, в которых информация передается в опре-
деленных точках пути, и непрерывными, когда информация передается
на всем пути следования поезда. В точечных системах АЛС используют-
ся индуктивный, радиотехнический и другие способы передачи инфор-
мации, в непрерывных — индуктивный способ с помощью рельсовых
цепей или специальных проводных шлейфов, проложенных между рель-
сами, а также радиотехнические способы передачи информации.
Автоматическая переездная сигнализация и автоматические шлагба-
умы (АПС) предназначены для обеспечения безопасности движения
поездов и автомобильного транспорта при пересечении железных до-
рог в одном уровне с автомобильными дорогами. Эти устройства авто-
матически включают светофорную сигнализацию для автотранспорта,
закрывают шлагбаум при приближении и открывают его после просле-
дования поезда. Устройства АПС применяются как на перегонах, так и
на станциях.
Станционные системы предназначены для регулирования движения
поездов на станциях и управления маневровой и сортировочной рабо-
той. К ним относятся системы электрической централизации стрелок и
светофоров и системы автоматизации сортировочных станций.
6
Электрическая централизация стрелок и светофоров (ЭЦ) представ-
ляет собой комплекс устройств автоматики и телемеханики, обеспечи-
вающий управление положением остряков стрелочных переводов на
станции и показаниями станционных светофоров дежурным по стан-
ции с одного пункта — поста ЭЦ. Одним из элементов ЭЦ, определяю-
щим положения подвижных единиц в пределах станции, являются рель-
совые цепи, для изменения положения остряков стрелок используются
электроприводы. ЭЦ в нашей стране начали внедрять с 30-х гг. прошло-
го столетия. Эта система значительно повышает пропускную способ-
ность станций, безопасность передвижений и позволяет сократить экс-
плуатационный штат.
На крупных станциях применяются релейные системы централиза-
ции с маршрутным управлением стрелками и светофорами и одновре-
менным переводом стрелок по маршруту, значительно сокращающими
время установки маршрутов. В настоящее время внедряются на сети
дорог микропроцессорные (МПЦ) и релейно-процессорные (РПЦ) си-
стемы централизации, обладающие техническими и эксплуатационны-
ми преимуществами по сравнению с релейными системами.
Автоматизация сортировочных станций — комплекс устройств и про-
цессов, обеспечивающих повышение перерабатывающей способности
сортировочных станций, сокращение времени расформирования и фор-
мирования составов. В этот комплекс входят системы автоматизации
переработки вагонопотоков и документации о них. К автоматизируе-
мым процессам на сортировочных станциях относятся: установка марш-
рутов передвижения поездов и маневровых составов в парках с помощью
устройств ЭЦ, задание маршрутов скатывания отцепов с горба горки с
помощью устройств горочной автоматической централизации, автома-
тическое задание скорости надвига состава на горб горки, дополненное
телеуправлением горочным локомотивом или горочной автоматичес-
кой локомотивной сигнализацией, автоматическое регулирование ско-
рости скатывания отцепов с горба горки в подгорочный парк, а также
устройства и системы автоматизации переработки информации о фор-
мируемых поездах, объединенных в автоматизированную систему уп-
равления сортировочной станцией.
Автоматизация диспетчерского управления движением поездов явля-
ется наиболее совершенным и эффективным средством регулирования
движения поездов на железных дорогах. При этом участки железных
дорог оборудуются системами диспетчерской централизации (ДЦ), по-
зволяющими поездному диспетчеру управлять передвижением поездов
на входящих в участок станциях и контролировать поездное положение
7
и состояние устройств на участке. В автоматизированном центре дис-
петчерского управления (АЦДУ) организуются автоматизированные
рабочие места (АРМ) оперативного и руководящего персонала, осно-
ванные на единой информационной базе. Региональные АЦЦУ объе-
диняются дорожным единым центром диспетчерского управления
(ЕЦДУ). В нашей стране устройства ДЦ начали внедрять с 1936 г., а
широко использовать — с 50-х годов, АЦДУ появились на железных
дорогах в 80-х гг. прошлого столетия, а в настоящее время практически
все железные дороги имеют дорожные центры диспетчерского управ-
ления движением поездов на основе компьютерных систем ДЦ.
Автоматический диспетчерский контроль (ДК) дает возможность
получения информации дежурным по станции о поездной ситуации на
прилегающих к станции перегонах, оборудованных АБ с децентрализо-
ванным расположением аппаратуры, а также позволяет сосредоточить
информацию на табло поездного диспетчера о поездной ситуации в пре-
делах диспетчерского круга, если на нем отсутствуют системы ДЦ. Эта
информация позволяет оперативно руководить движением поездов,
принимая своевременные меры для выполнения графика движения. Со-
временные системы ДК выполняют также функции диагностики и уда-
ленного мониторинга устройств автоматики.
Кроме перечисленных устройств автоматики и телемеханики на же-
лезных дорогах применяются и другие системы автоматики, к которым
относятся устройства контроля подвижного состава, телеуправления
тяговыми подстанциями и другими объектами энергоснабжения, уст-
ройства обслуживания пассажиров и т.д. В то же время на некоторых
участках сохраняются в эксплуатации устаревшие системы, такие как
электрожезловая система регулирования движения поездов на перего-
нах и маршрутно-контрольные устройства на станциях.
На железнодорожном транспорте применяются различные виды те-
лефонной и телеграфной связи, осуществляемой по кабельным, радио-
релейным и воздушным линиям. К ним относятся магистральная, до-
рожная, отделенческая и станционная связь.
Магистральная телефонная и телеграфная связь служит для связи
руководства ОАО «Российские железные дороги» со своими филиала-
ми, прежде всего — железными дорогами и другими предприятиями
железнодорожного транспорта, а также железных дорог между собой.
Дорожная телефонная и телеграфная связь обеспечивает связь уп-
равления железных дорог — филиалов ОАО «Российские железные до-
роги» с отделениями, крупными станциями и другими подразделения-
ми данной дороги, а также отделений дорог между собой. Одним из ви-
8
дов дорожной связи является дорожная распорядительная связь, слу-
жащая для переговоров дежурного по распорядительному отделу служ-
бы движения с дежурными по отделениям и крупным станциям.
Отделенческая телефонная связь используется для организации про-
цесса перевозок и оперативной работы в пределах отделения. Видами
отделенческой телефонной связи являются:
поездная диспетчерская связь, которая предназначена для связи по-
ездного диспетчера со станциями (раздельными пунктами), входящи-
ми в его участок и машинистами локомотивов;
энергодиспетчерская связь (на электрифицированных участках) для
переговоров энергодиспетчера с тяговыми подстанциями, районами
контактной сети и постами секционирования;
постанционная связь, предназначенная для общих служебных пере-
говоров в пределах участка железной дороги;
линейно-путевая связь, предназначенная для служебных переговоров
работников пути по вопросам, касающимся содержания в исправном
состоянии железнодорожного пути и искусственных сооружений;
поездная межстанционная связь, которая служит для переговоров де-
журных по станции по вопросам движения поездов;
перегонная связь на участках автоблокировки с интенсивным дви-
жением поездов, которая предназначена для служебных переговоров
работников дороги, находящихся на перегоне, с ближайшими стан-
циями.
Каждый из этих видов связи, кроме поездной межстанционной и пе-
регонной, представляет собой групповую телефонную связь коллектив-
ного пользования с избирательным вызовом и обслуживает линейные
станции и пункты, находящиеся в пределах отделений и отдельных уча-
стков железных дорог. Поездная межстанционная связь может быть те-
лефонной и телеграфной.
Станционная телефонная связь организуется в пределах железнодо-
рожной станции и включает в себя связь:
— местную — для общего служебного пользования через автомати-
ческие или ручные телефонные станции;
— стрелочную — для служебных переговоров дежурного по станции
со стрелочными постами;
— внутристанционного командования — для станционного или гру-
зового диспетчера;
— громкоговорящую оповестительную — на крупных станциях, сор-
тировочных горках и вокзалах.
9
Помимо перечисленных, на железных дорогах применяются и дру-
гие виды связи для руководства движением поездов, грузовой работой,
обслуживанием пассажиров и работой линейных подразделений.
Участки железных дорог с диспетчерской централизацией и участки
с интенсивным движением поездов имеют поездную радиосвязь, исполь-
зуемую для служебных переговоров поездного и локомотивного диспет-
черов, а также дежурных по станциям с машинистами локомотивов. На
станциях с большой маневровой работой и на сортировочных горках
применяется станционная радиосвязь для служебных переговоров стан-
ционного диспетчера или дежурного по горке с машинистами маневро-
вых локомотивов; дежурных технических контор со списчиками ваго-
нов; дежурных пунктов обслуживания вагонов с осмотрщиками ваго-
нов и т.п.
Устройства контроля состояния подвижного состава представляют
собой комплекс устройств, в состав которого входят приборы обнару-
жения нагревания букс вагонов в поездах, системы комплексного кон-
троля технического состояния подвижного состава на ходу поезда и т.п.
Основным направлением научно-технической политики при разра-
ботке систем сигнализации, централизации и блокировки принято по-
вышение безопасности движения поездов, сокращение эксплуатацион-
ных расходов, связанных с обслуживанием устройств железнодорож-
ной автоматики и телемеханики.
В связи с широким развитием микроэлектронной элементной базы
ведется разработка микропроцессорных систем электрической центра-
лизации стрелок и сигналов для малых и крупных станций, систем дис-
петчерской централизации и цифровых систем связи. В современных
условиях развитие систем железнодорожной автоматики и телемехани-
ки направлено на применение микропроцессорных систем управления
со сложной структурой, современным программным и информацион-
ным обеспечением. Внедрение микропроцессорных систем позволяет
повысить качественный уровень управления движением поездов за счет
расширения функциональных возможностей, быстрого сбора, обработ-
ки и детального анализа информации.
Глава 7. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОВОДНАЯ СВЯЗЬ
7Л. Основные понятия и определения систем связи
История развития систем телекоммуникаций связана с предостав-
лением услуг (продукции) связи потребителю с требуемым качеством и
оперативностью.
За последнее десятилетие технология электросвязи или телекомму-
никаций значительно видоизменилась, она стала интеллектуальной и
проникла во все сферы деятельности общества, стала неотъемлемой его
частью. Появились и продолжают возникать все новые виды услуг, пред-
лагаемые обществу, начиная, например, от обычного телефонного раз-
говора до организации телевизионного сеанса связи, от организации
сервисных услуг до организации «телемагазина» и виртуальных корпо-
ративных сетей, от передачи телеграммы до передачи огромных масси-
вов данных (текстов, чертежей, банковской информации, видеоданных
и т.д.). В том числе появились Интернет и электронная почта, позволя-
ющие работать с базами данных (из социальной среды, сферы культу-
ры, медицины, науки, техники и т.д.) в интерактивном режиме, практи-
чески без ограничения в расстоянии и с желаемым качеством.
В телекоммуникационных сетях накапливаются огромные потоки
информации, которые необходимо своевременно и качественно достав-
лять потребителю. В связи с такой потребностью развилась цифровая
технология обработки и передачи потоков информации, которая позво-
лила объединить (интегрировать) информационные потоки различно-
го характера: передачу речи (телефонных разговоров, существующих в
реальном времени) и цифровых данных различного назначения. Такая
технология дала возможность унифицировать оборудование сетей те-
лекоммуникаций, т.е. стали общими системы коммутации, распределе-
ния и передачи информации (это принесло значительную экономичес-
кую пользу).
Основой современных сетей телекоммуникаций являются волокон-
но-оптические линии связи (ВОЛС) и системы передачи (ВОСП). Пре-
имуществами ВОЛС являются высокая помехозащищенность и широ-
кая полоса пропускания, которая достигает 1014 Гц. Это дает возмож-
11
ность передачи по одному оптическому волокну потока информации в
несколько терабит в секунду, что невозможно передать по медной или
любой другой среде передачи. На базе сетей ВОЛС развертываются тех-
нологии телекоммуникаций SDH, ATM, В-ISDN, IN, IP.
Существенное место в современных сетях телекоммуникации зани-
мает технология беспроводных информационных телекоммуникацион-
ных систем: транкинговая (с большими зонами обслуживания), сотовая
(с малыми и сверхмалыми зонами обслуживания), персональная спут-
никовая, беспроводные широкополосные сети передачи информации
(БСПИ) — Wi-Fi, WiMax, Mesh. Достижения в этой области дают огром-
ные возможности в предоставлении услуг связи для потребителя.
7.2. Обобщенная структурная схема системы связи
Обобщенная структурная схема электрической связи имеет вид, по-
казанный на рис. 7.1.
Более подробно остановимся на понятии линия связи.
Под линией связи понимают устройство, ограничивающее область
распространения электромагнитных колебаний и направляющее поток
электромагнитной энергии (электрических сигналов) в заданном на-
правлении (от передатчика к приемнику).
Такими устройствами являются пара проводов воздушной линии
связи (ВЛС), симметричной кабельной линии связи (КЛС), пара коак-
сиального кабеля, цепочка радиорелейных линий (РРЛ), волоконно-
оптическая линия связи (ВОЛС), часть пространства между передаю-
И
С
Преобразователь
сообщения
в сигнал
U(t) S(U,t) 2Ц) U^(t)
ПРД ЛС
ПРМ
Преобразователь
сигнала
в сообщение
Помеха
Канал связи
Система связи
Рис. 7.1. Обобщенная структурная схема связи:
И — источник информации; П — получатель информации; ПРД — передатчик;
ЛС — линия связи; ПРМ — приемник; С — сообщение, которое может быть ана-
логовым (речь, музыка, рисунок), дискретным — информация в виде букв алфа-
вита или знаков; U(f) — первичный сигнал; S(U, f) — сигнал, преобразованный
по закону U(f), т.е. модулированный
12
щей и принимающей антеннами: атмосферная радиолиния, атмосфер-
ная оптическая линия (АОЛ).
Для каждого типа линий связи (ЛС) имеются сигналы, наиболее
эффективно распространяющиеся по ней.
При прохождении по ЛС электрические сигналы значительно осла-
бевают и подвергаются воздействиям посторонних электромагнитных
колебаний — помех. Следовательно, на выходе ЛС будет смесь приня-
того сигнала и помехи:
z(,) = 5(!7,<).?m(<) + 5a('). (7-1)
где ^м(0 и ^А(0 — мультипликативная и аддитивная помехи соответственно.
С учетом вышеизложенного, структурная схема канала радиосвязи
имеет вид, приведенной на рис. 7.2.
Главное требование преобразования сигнала в сообщение — это точ-
ность преобразования.
В системах передачи информации линии связи являются наиболее
дорогостоящим звеном, поэтому всегда возникала задача их эффектив-
ного использования, т.е. построения систем, использующих одну ли-
нию связи для передачи сообщений от нескольких источников, и их
Рис. 7.2. Структурная схема канала радиосвязи:
КУ— кодирующее устройство; М — модулятор; Г — генератор несущей часто-
ты; УМ — усилитель мощности; ИУ— избирательный усилитель; ДМ — демо-
дулятор; ДКУ — декодирующее устройство; ПИ и ПП — преобразователи
источника И и получателя П информации соответственно
13
прием с заданной достоверностью. Такие системы передачи информа-
ции называются многоканальными. В этих системах сигналы, поступа-
ющие от различных источников информации (сообщений), должны
обладать определенными признаками, позволяющими разделить сооб-
щения на приемном пункте для разных получателей. Для этого на пере-
дающей стороне необходимо предусматривать устройства формирова-
ния канальных сигналов, а на приемной — устройства их разделения с
необходимым качеством. Способ организации многоканальных систем
электросвязи по одной линии связи называется уплотнением, которое
подразделяется на частотное, временное, частотно-временное (для ра-
диоканалов), ортогонально-частотное (для широкополосных радиока-
налов) и спектральное (для оптического волокна).
На основе частотного уплотнения каналов реализуются аналоговые
системы передачи информации (СПИ), а на основе временного, орто-
ганально-частотного и спектрального — современные цифровые СПИ.
Под цифровыми СПИ понимаются системы с представлением в них
сообщений с помощью электрических сигналов в виде логических еди-
ницы и нуля.
7.3. Классификация систем электросвязи и основные
положения эталонной модели OSI
С учетом вышеизложенного, классификация систем связи в общем
случае представлена на рис. 7.3.
Приведенная классификация систем связи (см. рис. 7.3) не претен-
дует на полноту, однако она отображает современную тенденцию их раз-
вития. Построение современных цифровых систем регламентируется
международной организацией по стандартам в электросвязи (МОС,
OSI). Этой организацией были разработаны принципы так называемой
«Эталонной модели взаимодействия открытых систем связи». Рассмот-
рим смысл ее построения.
Эталонная модель взаимодействия открытых систем (ЭМ ВОС) была
разработана международной организацией по стандартизации и при-
нята в виде стандарта 1983 г. Эта модель является основополагающей
при рассмотрении любых вопросов, связанных с проектированием,
строительством и эксплуатацией цифровых систем. Она следует архи-
тектуре открытых систем (АОС) и имеет уровневую структуру (рис. 7.4).
Стандартом предусмотрена семиуровневая организация открытых си-
стем. Каждый уровень имеет свое название и номер от У1 до У7 (табл.7.1).
14
Рис. 7.3. Классификация систем связи: АОЛС — атмосферные оптические линии связи
Проце- дуры Протоколы
Инфор- мацион- ные У7 Прикладной < > < > Прикладной У7 Уровни пользо- вателя
Уб Представительный Представительный Уб
У5 Сеансовый *- — Сеансовый У5
Транс- портные У4 Транспортный < — Транспортный У4 Уровни сети связи
Сете- вые УЗ Сетевой < > Сетевой УЗ
У2 Канальный <- -► Канальный У2
У1 Физический < ► Физический У1
Открытая система А Открытая система В
Рис. 7.4. Эталонная модель взаимодействия открытых систем
Таблица 7.1
Уровни организации открытых систем
Номер уровня Международное наименование уровня Сокращение Русское наименование уровня
У7 Application A Прикладной
Уб Presentation P Представительный
У5 Session S Сеансовый
У4 Transport T Транспортный
УЗ Network N Сетевой
У2 Data Link DL Канальный
У1 Physical Link PL Физический
Уровни ЭМ ВОС имеют следующие назначения:
У 1 — физический — взаимодействие открытой системы с физичес-
кой средой, формирование и контроль сигнала, синхронизация, орга-
низация физического канала на звене и контроль за его целостностью;
осуществление побитовой передачи блоков (кадров) по линии связи.
У 2 — канальный — формирование блока (или кадров из пакетов) дан-
ных, фазирование, управление каналом на звене, контроль качества
передачи на звене (исправление ошибок).
УЗ — сетевой — выбор оптимального маршрута передачи сообще-
ния, управление потоками информации, организация обходных марш-
рутов с использованием специальных пакетов.
У 4 — транспортный — контроль качества обмена информацией меж-
ду ОС на выбранном маршруте, контроль за соблюдением параметров
соединения (обязательств перед пользователями), контроль передачи
«из конца в конец»; обеспечивает разделение сообщения на пакеты.
У 5 — сеансовый — организация сеансов связи (начало, конец), синх-
ронизация диалога между прикладными процессами.
Уб — представительный — определяет способ превращения инфор-
мации, предоставленной в произвольном виде, в стандартный: переко-
дировка сообщения с седьмого уровня в единое кодовое представление
принятого на сети связи.
У 7 — прикладной — определяет способ взаимодействия с приклад-
ным процессом, предоставление прикладному процессу набора служб
сети.
17
7.4. Классификация помех и основные характеристики связи
При прохождении сигнала по каналу связи он подвергается воздей-
ствию многочисленных возмущающих факторов, изменяющих значе-
ние его параметров и, следовательно, искажающих передаваемый сиг-
нал. Воздействия случайного характера называются помехами или шума-
ми (рис. 7.5, 7.6). Они вызывают изменения масштаба (затухание или
усиление), времени задержки и формы (искажения) сигнала.
Качество передаваемой информации принято оценивать достовер-
ностью (верностью) передачи сообщений.
Главной причиной уменьшения достоверности являются помехи.
Способность системы связи противостоять вредному действию помех
называется помехоустойчивостью системы. В настоящее время находят
применение два метода оценки качества передачи сообщений — пря-
мой и косвенный.
Рис. 7.5. Классификация помех по причинам их возникновения
18
Помехи
Мультипликативные
Нарушение (дребезг)
контактов
Сдвиг частот (нестабильность
генераторов)
Замирание (фединги)
общие и селективные
Ошибки технического
персонала
Изменение остаточного
затухания
Скачки и дрожание
фазы
Рис. 7.6. Классификация помех по характеру влияния на передаваемый
сигнал
Прямой мерой качества дискретных сообщений (или данных) явля-
ется коэффициент ошибок
К =-2-,
где Nq — число ошибочно принятых знаков (символов);
N — общее число переданных знаков (символов) за время наблюдения ta.
При достаточно большом времени наблюдения
(7.2)
ОШГ ->оо ош’
н
(7.3)
где Рош — вероятность ошибки.
Прямой мерой качества непрерывных сообщений является средне-
квадратичное отклонение принятого сообщения от передаваемого:
dt,
(7.4)
с
где tc — длительность сообщения или время его наблюдения.
19
Среднеквадратичное отклонение e2(Z) учитывает влияние на приня-
тое сообщение 0^,(0 как помех, так и всевозможных искажений (ли-
нейных, нелинейных).
К косвенным мерам качества дискретных сообщений относится
оценка искажения формы принимаемых стандартных сигналов: крае-
вые искажения, дробления, флуктуация фронтов.
Косвенная оценка качества передачи непрерывных сообщений про-
водится по характеристикам каналов (частотным, амплитудным, фазо-
вым, уровню помех и т.д.), по некоторым параметрам сигналов и помех
(коэффициент искажений, отношение сигнал—помеха и т.д.).
Косвенные методы оценки качества передачи сообщений удобны в экс-
плуатации, количественно легко измеряются существующими приборами.
7.5. Сигналы, помехи и их математическое описание
Электрическая величина, меняющаяся во времени (напряжение, ток,
электромагнитное колебание, напряженность поля, свет определенной
длины волны), будет называться сигналом электросвязи, классифика-
ция и графическое представление которого приведены на рис. 7.7 и 7.8.
Теорема Котельникова. Для понимания принципов функционирова-
ния цифровых систем передачи информации рассмотрим более подроб-
но теорему Котельникова.
Любой непрерывный сигнал, ограниченный некоторыми предель-
ными значениями (по мощности, длительности и др.), может быть дис-
кретизирован по времени и по уровню (квантование).
Дискретизация — физическая операция преобразования непрерыв-
ного по времени сигнала в дискретную, при которой сохраняются его
мгновенные значения в выбранные моменты времени (моменты диск-
ретизации).
Рис. 7.7. Классификация сигналов
20
1 2 3
Рис. 7.8. Графическое представление сигнала:
а — гармонический; б — дискретный; в — цифровой
Квантование — физическая операция преобразования непрерывно-
го по уровню сигнала в дискретный по уровню сигнал (квант), т.е. заме-
на его мгновенных значений в выбранные моменты времени tp t2,
фиксированными уровнями. Эти уровни затем преобразуются в диск-
ретную последовательность определенной разрядности (цифровой код).
Разрядность таких последовательностей определяется требуемой точ-
ностью восстановления отсчета.
Обработка и передача дискретной последовательности (информации)
имеет ряд преимуществ перед информацией, заданной в непрерывном
виде. Дискретные сигналы в меньшей степени подвержены искажени-
ям в процессе передачи и хранения, они легко преобразуются в двоич-
ный код и обрабатываются с помощью ЭВМ.
Принцип дискретизации аналогового сигнала и его восстановления
основан на теореме отсчетов академика В.А. Котельникова: всякий не-
прерывный сигнал, имеющий ограниченный частотный спектр, полностью
определяется своими дискретными значениями в моменты отсчета, от-
стоящие друг от друга на интервалы времени:
21
^=1/(27^), (7.5)
где Fma* — максимальная частота в спектре сигнала.
Иллюстрация теоремы приведена на рис. 7.9. Иначе говоря, дискре-
тизация по времени не связана с потерей информации, если частота
дискретизации f = \/\t в два раза выше указанной верхней частоты.
Первичные сигналы электросвязи. К первичным сигналам электросвя-
зи относятся: речевой, факсимильный, телеграфные и передачи данных,
телевизионный.
Речевой (телефонный) сигнал — нестационарный случайный процесс
в полосе частот от 80 до 12 000 Гц. Спектральная плотность этого сигна-
ла имеет максимум на частоте 300—500 Гц.
Рис. 7.9. Принцип дискретизации и квантования аналогового сигнала:
а — дискретизация (—) и квантование (| |); б — ошибки квантования
22
Разборчивость речи вполне удовлетворительна в полосе ограниченно-
го спектра 0,3—3,4 кГц. Качество передаваемых сигналов считается доста-
точно высоким, если слоговая разборчивость составляет 90 %, а разборчи-
вость фраз — 99 %. Пик-фактор телефонного сигнала х = 13 -17 дБ, а ди-
намический диапазон составляет 26—40 дБ. Уровень сигнал-помеха в
этой полосе не менее 21 дБ.
Сигналы звукового вещания представляют собой преобразованные
в электрическую форму звуковые колебания — музыки, пения и речи,
которые являются нестационарными случайными процессами. Они за-
нимают полосу от 15 Гц до 20 кГц. Динамический диапазон этих сигна-
лов составляет от 86 до 96 дБ. Передать сигнал с такой полосой частот и
динамическим диапазоном по каналу связи затруднительно, поэтому
приходится ограничивать оба параметра.
Для высококачественной передачи сигналов звукового диапазона,
как показали исследования, достаточны: полоса частот 30 Гц—15 кГц и
динамический диапазон 56—65 дБ. При этом
т Р
К2 = 101g-= 18 дБ, р =48-56 дБ.
Ад СП
*ср
Факсимильный сигнал представляет собой электрический сигнал, по-
лучаемый в результате развертки неподвижного изображения в элемен-
ты, с поочередной передачей их яркости и последующим их синтезом в
изображения на приемном конце.
Частоту следования импульсов в последовательности называют час-
тотой рисунка:
рис max 2-т '
И
где ти — длительность импульса, с.
Длительность импульса равна длительности передачи элемента изоб-
ражения
1
тн ~pz> jvY
I S ’ 60 J
(7.7)
где %D — длина строки;
S — шаг развертки (размер луча);
N— обороты в минуту барабана.
23
г nDN „ N
Тогда г =---------, г . =—.
* рис max 1205 рис mm ^0
При S = 0,15 мм и D = 70 мм для фототелеграфной связи получим
следующие значения:
при N= 120 об/мин /рИС min = 2 Гц, FpHC max = 146 Гц;
при N= 60 об/мин Грис min = 1 Гц, /рИС тах = 733 Гц.
В обоих случаях Z)v = 25 дБ, р =35 дБ,
° с—и
т Р
К2 = 101g-^ = 4,5flB.
Р
ср
Телеграфные сигналы и данные. Эти сигналы являются дискретными
(цифровыми) и обычно имеют вид прямоугольных импульсов постоян-
ного или переменного токов с двумя (как правило) разрешенными со-
стояниями.
Скорость манипуляции (символьная скорость)
5 = —, (7.8)
т
и
где ти —длительность элементарной посылки или единичного элемента;
В — скорость манипуляции, с-1 (Бод).
Скорость передачи информации составляет
С =
log2M,
(7-9)
где М — число позиций сигнала;
С — скорость передачи информации, бит/с, которая может быть С< В, С =
=Вш С> В.
Практическая скорость манипуляции при вторичном уплотнении
частотного канала равна
В «1,4П , (7.10)
пр к ' '
где П*. — полоса пропускания канала на уровне 8,7 дБ затухания относительно
несущей частоты. Групповое время запаздывания (ГВЗ) должно удовлетворять
требованию
(7.И)
где С — скорость передачи информации.
24
Если это условие не выполняется, то необходимо либо уменьшить
скорость передачи информации, либо откорректировать ГВЗ.
Скорость модуляции при передаче дискретных сообщений метода-
ми AM, ЧМ, ФМ с двумя боковыми полосами уменьшается вдвое по
сравнению с В «1,4/7 , т.е. В « 0,771 .
При подавлении одной боковой полосы скорость модуляции увели-
чивается: В « (1,1 -1,25)77 .
При ЧМ модуляции необходимо выбирать девиации частоты Л/ из
W П7
соотношения ----«0,7.
В
Телевизионный сигнал. Ширина полосы, занимаемая полным видеосиг-
налом, ограничена и составляет 50 Гц—6,5 МГц с динамическим диапа-
зоном 40 дБ. Форма телевизионного сигнала представлена на рис. 7.10.
Сведем основные характерстики первичных сигналов электросвязи
в табл. 7.2. Отношение сигнал—помеха, приведенное в табл. 7.2, соот-
ветствует хорошему качеству воспроизведения этих сигналов.
Рис. 7.10. Форма телевизионного сигнала
25
Таблица 7.2
Основные характеристики первичных сигналов
Вид сигнала „Anin fmwL Динами- ческий диапазон, Рс Коэффициент амплитуды Отношение сигнал — помеха
кГц кГц дБ дБ дБ
Телефонный 0,3 3,4 40 14 21
Вещания: первого класса высшего класса 0,05 10 65 18 48
0,03 15 65 18 56
Факсимильный при скорости 120 строк/с: полутоновый штриховой «Газета-2» 0 1,465 24 4,5 35
0 1,465 — — 35
0 180 — — 35
Телевизионный 0,05 6500 40 4,8 57
Передача данных 0 >в’-ю3 — — 20
В — скорость модуляции.
7.6. Многоканальные системы
Как уже отмечалось ранее, самой дорогостоящей в системах связи
является линия связи. Для ее эффективного использования в середине
30-х гг. прошлого столетия начали разрабатывать системы многоканаль-
ной связи, основанные на уплотнении пары проводов (ВЛС, КЛС), с
начала 90-х гг. оптического волокна ВОЛС и с середины 90-х полосы
радиочастот. При этом использовалось свойство ЛС — пропускная спо-
собность по частоте. Известно, что каждый вид линии связи имеет мак-
симальную частоту передачи данных при которой сигнал затухает
до максимально допустимого значения, определяющего качественный
прием сигнала. Поэтому исторически первым способом уплотнения был
частотный, затем временной, спектральный (для ВОЛС) и ортогональное
частотное уплотнение с мультиплексированием (для широкополосных
каналов).
Идея частотного уплотнения линии связи заключается в переносе
(размещении) низкочастотного спектра источника сообщения в выде-
26
ленную полосу частот ЛС через соответствующее преобразование. Прин-
цип частотного уплотнения или частотного разделения каналов сооб-
щений приведен на рис. 7.11.
Идея временного уплотнения линии связи заключается в предвари-
тельном представлении сигналов источников сообщений в виде диск-
ретных отсчетов на основе теоремы Котельникова (с дальнейшим пре-
образованием их в цифровой код и-й разрядности). Затем отсчеты сиг-
налов каждого источника в строгом порядке передаются в линию связи
в интервале дискретизации этих сигналов и повторяются с циклом ин-
тервала дискретизации. Собственно идея временного уплотнения и зак-
лючается в заполнении отсчетами сигналов от различных источников
сообщений временного интервала, а именно временного интервала дис-
кретизации ДА При этом скорость передачи единичных элементов груп-
пового сигнала (дискретных отсчетов всех сообщений) ограничивается
максимальной допустимой частотой /тах полного спектра ЛС. Прин-
цип временного уплотнения приведен на рис. 7.12.
Рис. 7.11. Принцип частотного уплотнения линии связи:
7Ьг-'Л)2 — первичный спектр частот источника (И) сообщения,)^ ПП — про-
цедура преобразования и переноса спектра И в соответствующую полосу AF час-
тотного спектра ЛС; А/— защитный частотный интервал; fmax — максимально
допустимая частота спектра ЛС
27
Рис. 7.12. Принцип временного уплотнения:
AZ — период дискретизации сигнала источника сообщения; Атк — канальный
интервал для передачи отсчета сигнала или его кодовой комбинации; Тц — цикл
повторения канальных интервалов; Ат — защитный интервал между канальными
интервалами; KN — цифровой канал
Идея ортогонального частотного уплотнения (разделения) с мульти-
плексированием (OFDM) заключается в том, что мультиплексированный
поток передаваемых данных распределяется по множеству частотных
подканалов и передача ведется параллельно на всех этих подканалах. При
этом высокая скорость передачи достигается именно за счет одновре-
менной передачи данных по всем каналам, а скорость передачи в от-
дельном подканале может быть и невысокой.
Поскольку в каждом из частотных подканалов скорость передачи
данных можно сделать не слишком высокой, это создает предпосылки
для эффективного подавления межсимвольной интерференции. При
частотном разделении каналов необходимо, чтобы ширина отдельного
канала была, с одной стороны, достаточно узкой для минимизации ис-
кажения сигнала в пределах отдельного канала, а с другой — достаточ-
но широкой для обеспечения требуемой скорости передачи. Кроме того,
для экономного использования всей полосы канала, разделяемого на
28
подканалы, желательно как можно более плотно расположить частот-
ные подканалы, но при этом избежать межканальной интерференции,
чтобы обеспечить полную независимость каналов друг от друга. Час-
тотные каналы, удовлетворяющие перечисленным требованиям, назы-
ваются ортогональными. Несущие сигналы всех частотных подканалов (а
точнее, функции, описывающие эти сигналы) ортогональны друг другу.
Важно, что хотя сами частотные подканалы могут частично перекры-
вать друг друга, ортогональность несущих сигналов гарантирует частот-
ную независимость каналов друг от друга, а следовательно, и отсутствие
межканальной интерференции (рис. 7.13).
Для понимания спектрального уплотнения линии связи из оптичес-
кого волокна необходимо рассмотреть принцип распространения света
в оптическом кабеле, что будет выполнено позднее.
Многоканальные системы связи, реализующие принцип частотного
уплотнения, являются аналоговыми системами передачи и приема ин-
формации. Структурная схема такой системы приведена на рис. 7.14.
Введем определение понятия модуляции.
Модуляция — процесс изменения одного или нескольких парамет-
ров сигнала несущей частоты в соответствии с изменением параметров
сигнала источника сообщения (модулирующего сигнала), воздейству-
ющего на него.
Частотные каналы
Частота,/
Рис. 7.13. Принцип ортогонально-частотного разделения каналов (ОЧРК)
29
Для переноса спектра сигнала an(f) источника сообщения в спектр час-
тот ЛС были разработаны следующие виды модуляции несущей частоты
задающего генератора Gn: амплитудная AM, частотная ЧМ и фазовая ФМ.
Последние два вида модуляции также называют угловыми. Модулирован-
ный сигнал при гармонической несущей SQ(t) = ^0со8(ю0/ + \|/0) в об-
щем случае можно представить в виде
S(an,t) = A(t)cosy¥(t), (7.12)
где A(t) — огибающая сигнала;
*Р(?) — полная (мгновенная) фаза.
В этом выражении мгновенная угловая частота есть производная от
полной фазы по времени: ю(0 = tPP /dt. Поэтому мгновенная фаза оп-
ределяется через интеграл
Т(0= J (7.13)
Применение того или иного вида модуляции определяется эконо-
мическими и помехозащитными свойствами ЛС при передаче сигнала
от источника сообщения к потребителю.
7.7. Виды сетей связи на железнодорожном транспорте
и их назначение
Междугородные телефонные сети связи предназначены для переда-
чи сообщений между абонентами разных населенных пунктов. Между-
городные телефонные станции (МТС) и каналы образуют междугород-
ную сеть связи. По принципу действия МТС могут быть автоматичес-
кими (АМТС) и ручными (РМТС). Междугородная сеть связи ОАО
«РЖД» охватывает все железные дороги страны. Структура междугород-
ной телефонной сети (рис. 7.15) в основном повторяет сложившуюся
конфигурацию железных дорог, так как оптоволоконные, кабельные,
радиорелейные и воздушные линии связи проходят вдоль железнодо-
рожного полотна.
На сети организованы центральная станция связи (ЦСС), дорожные
узлы (ДУ), отделенческие узлы (ОУ), внутриотделенческие узлы (ВОУ)
связи, а также оконечные автоматические телефонные станции мест-
ной связи (ОС). Размещение на сети ДУ и ОУ задано, так как эти узлы
соответствуют пунктам расположения управлений и отделений желез-
ных дорог. Функции АМТС в ДУ и ОУ выполняет коммутационная ап-
паратура УАК (узлов автоматической коммутации) и УС (узлов связи),
30
Mj ДМ!
Рис. 7.14. Структурная схема аналоговой многоканальной системы:
а„(0 — аналоговый сигнал источника (канала) сообщения (в частности, может иметь спектр стандартного телефон-
ного канала 0,3—3,4 кГц); Мл — модулятор или преобразователь (устройство, служащее для переноса низкочастотно-
го спектра сигнала an(f) в соответствующую высокочастотную область полосы частот ЛС посредством управления
несущей частотой задающего генератора Gn); <ои — круговая частота задающего генератора: <оп = 2л/я; ПФЯ — полосо-
вой фильтр; ДМЛ — демодулятор (устройство, которое осуществляет обратный процесс модуляции с помощью зада-
ющего генератора Gn); ФНЧ — фильтр нижних частот; a'n(t) — соответствующий сигнал источника сообщения,
принятый из канала с требуемым качеством
Рис. 7.15. Структурная схема сети междугородной связи
обеспечивающая транзитные связи. Аппаратура УАК и УС устанавли-
вается в ВОУ, которые являются вспомогательными узлами коммута-
ции и объединяют группу близлежащих ОС. УАК и УС связаны между
собой каналами тональной частоты ТЧ, по которым передаются теле-
фонные сообщения, сигналы управления, линейные и акустические
сигналы. Часто каналы ТЧ организуются между УАК (УС) и ОС. Если
УАК и ОС размещаются в одном пункте, то они соединяются между со-
бой физическими СЛ. В случае цифровой сети связи рекомендуется
применять также цифровые каналы между УАК и АТС.
На МТС устанавливаются оконечные и транзитные соединения. При
оконечных соединениях на МТС обеспечивается подключение соеди-
32
LU
LU
Рис. 7.16. Схема соединений на сети междугородной связи
нительных линий от АТС (или РТС) местной сети к каналам ТЧ между-
городной связи. В зависимости от направления прохождения соедине-
ний выделяют исходящие и входящие оконечные соединения. Транзит-
ные соединения устанавливаются между каналами ТЧ разных направ-
лений междугородной связи.
Соединения на междугородной сети могут осуществляться ручным,
полуавтоматическим и автоматическим способами. Способ установле-
ния соединения влияет на процесс обслуживания заявок на междуго-
родные разговоры и определяет технические и экономические показа-
тели междугородной связи.
При ручном способе соединений (рис. 7.16, а) оконечные и транзит-
ные соединения устанавливают телефонистки междугородных комму-
таторов МК, входящих в состав МТС. При ручном способе соединений
на сети связи преимущественное использование находят каналы пря-
мой связи. По качеству обслуживания абонентов и эксплуатационным
расходам на содержание штата телефонисток этот способ установления
соединений наиболее несовершенен.
При полуавтоматическом способе соединений (рис. 7.16, б) в осуще-
ствлении соединений участвует одна телефонистка, работающая на МТС
исходящего направления связи. Входящие и транзитные соединения
устанавливают в УАК. Управляющие сигналы на УАК передает телефо-
нистка или вызывающий абонент. Полуавтоматический способ соеди-
нения по сравнению с ручным уменьшает эксплуатационные расходы
по содержанию штата телефонисток на 40—45 %, повышает произво-
дительность их труда и в 1,5—2 раза ускоряет процесс соединения.
При автоматическом способе соединений (рис. 7.16, в) междугород-
ные оконечные и транзитные соединения устанавливаются УАК. Уп-
равляющие сигналы передаются вызывающим абонентом. Автомати-
зация междугородных соединений обеспечивает абонентам большие
удобства, повышает качество обслуживания, еще более ускоряет про-
цесс соединения и сокращает эксплуатационные расходы по сравне-
нию с ручным способом обслуживания на 90 %.
Глава 8. МЕСТНАЯ И МЕЖДУГОРОДНАЯ
ТЕЛЕФОННАЯ СВЯЗЬ
8.1. Электроакустические преобразователи
Речь основана на использовании звуковых колебаний. Колебатель-
ные движения частиц упругой среды — воздуха, вызывающие слуховое
ощущение, называют звуком. Процесс распространения звуковых ко-
лебаний принято называть звуковой волной, а пространство, в котором
распространяются звуковые волны, — звуковым полем.
Звуковые колебания, возникнув в какой-либо точке среды, распро-
страняются во всех направлениях от источника звука. При распростра-
нении звуковых колебаний в каждой точке звуковой волны создается
определенное давление воздуха, которое называется звуковым. По зву-
ковому давлению можно судить о силе звука.
Звуковая волна в каждой точке поля характеризуется определенной
интенсивностью (силой звука), под которой понимают энергию звуко-
вой волны, проходящей в одну секунду через площадь в один квадрат-
ный метр, расположенную перпендикулярно направлению распростра-
нения волны.
Звуковая волна, встречая на своем пути тело, способное колебаться,
приводит его в колебательное движение.
Голосовой аппарат человека создает звуковые колебания с частотами
до 80—12 000 Гц, а ухо человека может воспринимать звуковые колеба-
ния с частотой 16—20 000 Гц. В процессе разговора происходит усиление
отдельных областей частот, так называемых формант, которыми опреде-
ляется разборчивость речи. Большинство формант расположено в поло-
се частот 300—3400 Гц. Эта часть спектра, получившая название эффек-
тивно передаваемой полосы частот, рекомендована Международным кон-
сультативным комитетом по телефонии и телеграфии (МККТТ) для
телефонной передачи и является стандартом для всех телефонных линий.
Область звуковых колебаний (рис. 8.1), заключенная между частот-
ными характеристиками порога слышимости (кривая 1) и порога боле-
вого ощущения (кривая 2), называется областью слухового восприятия.
35
Рис. 8.1. Область слухового восприятия
Тембр определяется наличием в звуковых колебаниях кроме колебаний
основной частоты дополнительных колебаний с другими частотами.
Рассмотрим принцип передачи речевого сообщения (рис. 8.2). Голо-
совой аппарат человека формирует голосовое сообщение a(f), которое
по сути является аналоговым (непрерывным). Чтобы передать это со-
общение с помощью средств связи, необходимо в специальном устрой-
стве преобразовать его в электрический сигнал s(t). При передаче речи
такое преобразование выполняет микрофон.
Перенос сигнала из одной точки пространства в другую осуществ-
ляет система электросвязи, которая представляет собой сложный ком-
плекс взаимодействующих технических средств. Доставленный в пункт
приема сигнал должен быть снова преобразован в сообщение с помо-
щью телефона или громкоговорителя, а затем передан получателю.
a(Z) s(f) s(t) a(t)
Источник сообщений —> Преобразо- ватель сооб- щений в сигнал —► Система электросвязи —> Преобразо- ватель сиг- налов в сообщение —> Получатель сообщений
Рис. 8.2. Принцип передачи речевого сообщения
36
Приборы, преобразующие звуковые колебания в электрические и
обратно, называются электроакустическими преобразователями. В те-
лефонии такими преобразователями соответственно являются микро-
фон и телефон или громкоговоритель.
Для оценки качества работы микрофона и телефона в процессе преобра-
зования одного вида энергии в другой вводится понятие чувствительности.
Чувствительностью микрофона называется отношение электродви-
жущей силы, развиваемой микрофоном, к звуковому давлению, дей-
ствующему на его мембрану. Чувствительностью телефона называется
отношение звукового давления, развиваемого телефоном, к напряже-
нию на зажимах телефона.
Чувствительность преобразователей в значительной степени зави-
сит от частоты (рис. 8.3). Идеальная частотная характеристика чувстви-
тельности микрофона представляет собой прямую, параллельную оси
частот (прямая 1). Действительная частотная характеристика чувстви-
тельности преобразователя имеет вид кривой 2. Различная чувствитель-
ность преобразователя для разных частот передаваемого диапазона яв-
ляется причиной частотных искажений, вносимых им при передаче
речи. Неравномерность частотной характеристики для микрофона А5М
и телефона Д5Т принято оценивать в децибеллах:
S S
АА = 201g мтах, АА = 201g ттах, (8.1)
м min т min
где А, _ях, 5Т „ях и _in, 5Т — соответственно наибольшие и наименьшие
И ШйА 1 ШДа М. 111111х 1 I1I1I1
значения чувствительности микрофона и телефона.
37
Чем меньше значение А5, тем выше качество преобразователя. Для
оценки качества работы преобразователей во всем диапазоне передава-
емых частот пользуются средней чувствительностью, которая характе-
ризуется прямой 3 (см. рис. 8.3).
Электроакустические преобразователи подразделяются на обрати-
мые и необратимые. Обратимые преобразователи обладают свойством
преобразования как акустической энергии в электрическую, так и на-
оборот — электрической энергии в звуковую. Необратимые преобразо-
ватели этим свойством не обладают. К обратимым преобразователям
относятся электродинамические, электромагнитные, электростатичес-
кие (конденсаторные и электретные) и пьезоэлектрические, к необра-
тимым — угольные.
8.2. Телефонные аппараты
Телефонный аппарат (ТА) предназначен для передачи и приема вызыв-
ных и разговорных сигналов. В настоящее время стационарные телефон-
ные аппараты бывают «классическими», электронными и цифровыми.
Под «классическими» телефонами будем подразумевать электроме-
ханические приборы, в которых, однако, могут использоваться полу-
проводниковые элементы вплоть до транзисторов. Устройства, которые
содержат хотя бы одну интегральную схему, будем называть электрон-
ными телефонами. Особенностью цифрового телефонного аппарата
является формирование на его выходе цифрового потока со скоростью
передачи 160 кбит/с при двухпроводном и 192 кбит/с при четырехпро-
водном подключении.
Любой телефонный аппарат содержит вызывные, разговорные и ком-
мутационные устройства. К вызывным устройствам относятся прибо-
ры набора номера (номеронабиратель) и вызова (поляризованный зво-
нок, акустические сигнализаторы), к разговорным — микрофон и теле-
фон, смонтированные в микротелефонной трубке (микротелефоне), и
телефонный трансформатор. В некоторых типах аппаратов разговор-
ные приборы дополняются усилительными устройствами.
Микротелефон соединяется со схемой аппарата трех- или четырех-
проводным шнуром. Телефонные трансформаторы служат для создания
разговорной схемы ТА, согласования его выходного сопротивления с
входным сопротивлением линии, а также для разделения цепей пита-
ния микрофона и телефона, поскольку наличие постоянного тока в цепи
телефона может привести к насыщению его магнитной системы и ее
размагничиванию.
38
Коммутационным устройством телефонного аппарата является ры-
чажный контактный переключатель. Рычажный контактный переклю-
чатель управляет включением разговорных и вызывных приборов та-
ким образом, чтобы при положенном на рычаг микротелефоне в линию
были включены вызывные приборы, а при снятом с рычага микротеле-
фоне — разговорные приборы.
Вызывные приборы телефонных аппаратов служат для посылки на
телефонную станцию сигналов вызова и набора номера от абонентов, а
также приема вызывных сигналов со стороны телефонной станции. В
качестве приемника вызова в ТА используется поляризованный звонок
переменного тока или преобразователь вызывного тока. Для автомати-
ческого набора номера вызываемого абонента применяется номерона-
биратель. Номеронабиратель (НН) представляет собой устройство, ус-
танавливаемое в телефонных аппаратах и предназначенное для посыл-
ки на АТС сигналов набора номера абонентом. По конструкции НН
разделяются на дисковые и кнопочные.
На рис. 8.4 приведена диаграмма изменения напряжения питания
на линейных зажимах ТА с кнопочным импульсным НН при наборе
последовательности цифр 1-2-3. Таким образом, процесс набора номе-
ра с помощью электронного НН происходит аналогично процессу на-
бора с помощью механического дискового НН, что делает эти номеро-
набиратели полностью совместимыми.
Длительность передачи каждого знака номера в ТА с электронным
НН такая же, как и при применении дискового НН. Однако общее вре-
мя набора номера сокращается за счет уменьшения величины межциф-
ровой паузы.
В электронных и цифровых ТА также применяется система двух-
частотного тонального набора DTMF (Dual-Tone Multiple Frequency).
В этом стандарте каждый знак номера при передаче от ТА к цифровой
АТС представляется комбинацией двух тональных сигналов. Значения
частот этих сигналов выбираются так, чтобы они не имели целого об-
щего делителя. Таким образом, эти сигналы не являются гармоничес-
кими. Два сигнала для шифрования каждого знака выбираются с целью
обеспечения большей надежности передачи цифры номера, так как при
использовании одной частоты цифровая АТС могла бы принять сигнал
помехи в тональном спектре как управляющий сигнал. Вероятность же
появления одновременно двух мешающих сигналов с частотами, совпа-
дающими по значению с частотами управляющих сигналов, крайне мала.
Каждой строке в матрице клавиатуры номеронабирателя соответствует
определенный низкочастотный сигнал, а каждому столбцу — высоко-
39
Рис. 8.4. Диаграмма изменения напряжения питания на линейных зажимах ТА
частотный. При нажатии какой-либо кнопки эти два сигнала суммиру-
ются, т.е. формируется двухчастотный сигнал. Стандарт DTMF, часто
называемый кодом «2 из 8», позволяет сформировать максимум 16 сиг-
налов. При этом частотами нижней группы являются: 697, 770, 852 и
941 Гц, а верхней - 1209, 1336, 1477 и 1633 Гц.
Длительность двухчастотной посылки при наборе любого знака со-
ставляет 40—50 мс. Номеронабиратели для электронных ТА с частот-
ным набором номера, как и для ТА с импульсным набором, выполня-
ются на базе интегральных схем.
При использовании кнопочных НН (импульсных и частотных) на
передачу одной цифры в среднем затрачивается 0,75 с, а при использо-
вании дисковых НН — 1,5 с.
Основными величинами, характеризующими электроакустические
свойства телефонных аппаратов, являются: коэффициент передачи ап-
парата Хпер, определяемый отношением эффективного значения напря-
жения на линейных зажимах ТА к значению звукового давления, воз-
действующего на микрофон, B/Па; коэффициент приема Хпр аппарата,
определяемый отношением звукового давления, развиваемого ТА, к
эффективному значению напряжения на линейных зажимах аппарата,
Па/В, а также частотные характеристики коэффициентов передачи и
приема ТА.
Электрические свойства аппаратов характеризуются: входным сопро-
тивлением ТА Z^, рабочим затуханием аппарата на передачу апер и при-
ем апр и рабочим затуханием местного эффекта амэ. Выпускаемые ТА на
частоте 1000 Гц имеют: = 700 Ом ± 30 %; = 4,5 дБ; = 1,3 дБ;
а^лз = ДБ; Хпер = 0,3 B/Па; Хпр = 5 Па/В.
Телефонные аппараты должны удовлетворять следующим общим
требованиям: иметь противоместную схему включения разговорных
приборов и защиту телефона от импульсов напряжения помехи; пере-
давать и принимать сигналы в полосе частот 300—3400 Гц; обеспечи-
вать затухания по частоте f= 1000 Гц на передачу не более 4,5 дБ, на
прием — не более 1,4 дБ, местного эффекта — не менее 26 дБ; обеспе-
чивать слоговую разборчивость не менее 75 % при уровне шума в поме-
щении 60 дБ; громкость акустического сигнала вызова должна быть в
регулируемых пределах 10—70 дБ на расстоянии 0,5 м от аппарата.
Рассмотрим подробнее принципы построения электронного и циф-
рового телефонных аппаратов. На рис. 8.5 приведена структурная схема
электронного ТА, на рис. 8.6 — функциональная схема цифрового ТА.
В состав электронного ТА входят: вызывное устройство ВУ — поля-
ризованный звонок переменного тока или преобразователь вызывного
41
Рис. 8.5. Структурная схема электронного ТА
сигнала; диодный мост VD, исключающий влияние полярности напря-
жения линии на полярность включения ТА; микропереключатель SA,
отключающий схему ТА от линии при положенной микротелефонной
трубке; кнопочный номеронабиратель КН и разговорная схема аппара-
та PC.
При снятии микротелефонной трубки микропереключатель SA под-
ключает ТА к абонентской линии. В результате образования делителя
(АЛ-ТА) напряжение на линейных зажимах ТА снижается до величины
5—15 В. Схема «отбой», вследствие подачи напряжения питания, обес-
печивает начальную установку интегральной схемы номеронабирателя
(МС) в режим готовности к набору номера. В этом режиме МС осущест-
вляет размыкание (закрытие) импульсного ключа ИК и замыкание (от-
крытие) разговорного ключа РК. В результате к линии подключается
разговорная схема PC (противоместная схема ПС с усилителями мик-
рофона УМ и телефона УТ).
В микротелефонной трубке слышен сигнал 425 Гц — «Ответ стан-
ции». При нажатии кнопок клавиатуры К интегральная схема номеро-
набирателя МС формирует последовательность импульсов, управляю-
щих работой ИК и РК. В то время как ИК обеспечивает передачу им-
пульсов набора какого-либо знака номера, РК отключает разговорную
схему PC и тем самым устраняет неприятные щелчки в телефоне мик-
ротелефонной трубки. После набора номера РК вновь открывается, и
42
Рис. 8.6. Функциональная схема цифрового ТА
вызывающий абонент, в зависимости от состояния АЛ вызываемого
абонента, слышит тональный сигнал «контроль посылки вызова» или
«занято». При снятии вызываемым абонентом микротелефонной труб-
ки устанавливается соединение между абонентами. После окончания
разговора микротелефонная трубка возвращается на место и SA размы-
43
кается. Схема ТА переходит в дежурный режим ожидания. В этом ре-
жиме: схема питания микросхемы СПМ обеспечивает подпитку опера-
тивного запоминающего устройства микросхемы номеронабирателя
МС, где хранится последний набранный номер; схема «Отбой» запре-
щает набор номера с клавиатуры К; ВУ готово к приему сигнала «вы-
зов» от АТС. При поступлении сигнала «вызов» ВУ вырабатывает зву-
ковые сигналы. При снятии трубки МС устанавливается в режим го-
товности. В этом случае, как описано выше, замыкается РК, но в
микротелефонной трубке вместо сигнала «ответ станции» слышен го-
лос вызывающего абонента. При касании кнопки «Отбой» на набор-
ном поле клавиатуры К с помощью схемы «Отбой» ТА переводится в
дежурный режим ожидания.
Цифровой телефонный аппарат (см. рис. 8.6) включается в четырех-
проводную абонентскую линию через выводы R (прием) и Е (переда-
ча). Приборы телефонного аппарата гальванически разделены с лини-
ей трансформаторами TV1 и TV2. Мультиплексор MX служит для обра-
ботки цифровых потоков. В режиме приема мультиплексор выделяет
из общего потока со скоростью 192 кбит/с два потока по 64 кбит/с
(2 канала В) и один поток 16 кбит/с (канал D). В режиме передачи муль-
типлексор выполняет обратную функцию по объединению аналогич-
ных потоков и формированию общего потока, передаваемого в линию
со скоростью 192 кбит/с.
Формирование цифровых потоков происходит с участием генерато-
ра импульсов ГИ, синхронизируемого со стороны коммутационной
станции. К приборам разговорного тракта (ПРТ) относятся: кодек, яв-
ляющийся одновременно аналого-цифровым и цифро-аналоговым пре-
образователем (преобразование речевых сигналов в сигналы ИКМ и
наоборот); усилители и фильтр низкой частоты; кнопка SB1 для под-
ключения громкоговорителя ВА1, используемого при приеме речи по
желанию абонента. Аппарат имеет микротелефон МТ, в котором обыч-
но используют электродинамические микрофон и телефон.
Прием вызова со стороны станции осуществляется на громкогово-
ритель ВА2. Формирование тонального вызывного сигнала происходит
в генераторе вызова ГВ.
Для обмена информацией с коммутационной станцией по каналу
D цифровой телефонный аппарат имеет устройство сигнализации УС.
В УС из цифрового потока со стороны станции выделяются: сигнал вы-
зова абонента (этот сигнал может поступить и во время разговора); дан-
ные о номере вызывающего абонента; сигнал отбоя от другого абонен-
та и другие данные. В УС для передачи в сторону станции формируются
44
сигналы вызова станции, отбоя от данного абонента, цифр номера, а
также данные по предоставлению дополнительных услуг.
Цифровой телефонный аппарат имеет микропроцессорный набор,
состоящий из микропроцессора (МП), постоянного (ПЗУ) и оператив-
ного (ОЗУ) запоминающих устройств. Обмен информацией внутри мик-
ропроцессорного набора, а также с другими устройствами цифрового
телефонного аппарата, происходит через общую шину (ОШ). В ПЗУ
хранятся программы работы цифрового телефонного аппарата, а в ОЗУ —
оперативные данные: номера вызывающих абонентов или персональ-
ные данные о них (имя, фамилия, должность), время поступления вы-
зова, длительность разговоров, текущее время и другая информация.
Микропроцессор управляет работой телефонного аппарата. К нему
от кнопочного номеронабирателя (ННК) поступает информация о циф-
рах номера вызываемого абонента и коды дополнительных услуг. Поло-
жение кнопки SB2, зависящее от положения микротелефонной труб-
ки, позволяет микропроцессору обнаружить вызов или отбой от данно-
го абонента (кнопка рычажного переключателя). Микропроцессор МП
взаимодействует с УС, получая от него информацию со стороны стан-
ции и посылая через него информацию на станцию. При поступлении
со станции вызова микропроцессор воздействует на ГВ и дисплей Д, на
который выводится цифровая информация о номере вызывающего або-
нента или буквенная информация с персональными данными о вызы-
вающем абоненте.
Во время набора номера на дисплей выводятся набираемые цифры.
В свободном состоянии дисплей обычно показывает текущее время. На
дисплей можно вывести различную информацию, хранящуюся в ОЗУ.
Дисплей обычно имеет одну-две строки, в каждой из которых может
выводиться до 20—40 буквенно-цифровых символов. Наиболее часто в
дисплеях применяются жидкокристаллические индикаторы.
В большинстве случаев цифровые ТА рассчитаны на получение
электропитания от источника постоянного тока коммутационной
станции. Для этого в аппарате устанавливается блок питания, под-
ключаемый к абонентской линии в средние точки линейных трансфор-
маторов TV1 и TV2. На станционной стороне к абонентской линии по
аналогичной схеме подключается источник постоянного тока (цент-
ральная батарея). Блок питания вырабатывает напряжения, необхо-
димые для работы всех узлов аппарата. В многофункциональных циф-
ровых аппаратах обычно предусматривается автономное питание от
местной сети переменного тока, что обусловлено потреблением аппа-
ратом довольно большой мощности.
45
Для передачи данных по каналу В в состав аппарата входит микро-
контроллер МК, служащий для приема и передачи данных по этому ка-
налу в соответствии с выбранным протоколом обмена (например, про-
токол HDLC — высокоуровневое управление каналом передачи данных)
и приемо-передающий интерфейс (R/E) со стыком RS-232-C. Обычно
к такому стыку подключают персональный компьютер (ПК), являющий-
ся терминалом сети передачи данных.
8.3. Коммутационные устройства
На местной и междугородной сетях связи железнодорожного транс-
порта возникает необходимость передавать сообщения между разными
абонентскими пунктами, что достигается применением коммутации.
Под коммутацией понимается процесс образования электрических трак-
тов для передачи сообщений между абонентскими пунктами. В сетях
связи коммутация осуществляется на автоматических телефонных стан-
циях (АТС) или ручных коммутаторах, в которые включаются абонент-
ские устройства.
Коммутация может осуществляться вручную или автоматически.
Ручная коммутация сохранилась при организации междугородной свя-
зи и выполняется телефонистками ручных междугородных коммутато-
ров. В настоящее время на сети связи распространена автоматическая
коммутация.
Коммутационные приборы — это устройства, обеспечивающие об-
разование электрических цепей на узле коммутации. Каждый коммута-
ционный прибор имеет коммутационные элементы, физически обра-
зующие электрические тракты, и элементы управления, обеспечиваю-
щие воздействие на коммутационные элементы.
При коммутации передача сообщений может происходить с про-
странственным или с временным разделением каналов. Пространствен-
ное разделение предполагает образование непрерывного во времени
тракта, а временное — тракта, существующего только в отдельные ин-
тервалы времени.
Пространственная коммутация. К коммутационным приборам при
пространственной коммутации относятся: электромагнитные реле,
электронные контакты, искатели и соединители.
У электромагнитных реле коммутационными элементами являются
контакты, а элементами управления — обмотки, магнитный сердечник
и якорь. В узлах коммутации электромагнитные реле обычно использу-
ются в составе искателей и соединителей.
46
Под искателем понимается устройство, имеющее один вход и мно-
жество выходов. В искателе на время передачи одного сообщения вход
соединяется с любым из выходов.
Под соединителем понимается устройство, имеющее множество вхо-
дов и выходов. Соединитель имеет п входов и т выходов для каждого
входа. Общее количество выходов у соединителя равно пхт.
Временное разделение каналов. При коммутации с временным разде-
лением каналов в коммутационное поле включаются тракты цифровых
систем передачи, по которым передаются цифровые потоки с одинако-
вой скоростью и общим способом мультиплексирования. На рис. 8.7
показан принцип коммутации с временным разделением каналов на
примере двух трактов приема и двух трактов передачи, причем тракты
приема включены во входы коммутационного поля, а тракты передачи —
в его выходы.
Цифровой поток каждого тракта состоит из циклов. Один цикл вклю-
чает в себя N+ \ канальный интервал (КИ) с номерами от 0 до N. Каж-
дый канальный интервал предназначен для переноса информации одно-
го соединения. Внутри канальных интервалов показаны буквы, обозна-
чающие соединения. Суть коммутации состоит в том, что содержимое
z-ro канального интервала тракта приема переписывается в у-й каналь-
ный интервал тракта передачи, т.е. в КП осуществляются соединения
между канальными интервалами трактов приема и трактов передачи.
Из рис. 8.7 в частности, следует, что осуществляются соединения: а —
между КИ1 тракта приема 1 и КИ2 тракта передачи 1, с — между КИЗ
тракта приема 1 и КИЗ тракта передачи 2,1 — между KHN тракта при-
ема 1 и KHN тракта передачи 2. Указанные соединения между КИ по-
Рис. 8.7. Принцип временной коммутации
47
вторяются в каждом цикле до тех пор, пока между абонентами не насту-
пит разъединение.
Коммутационные поля с временным разделением каналов исполь-
зуются в цифровых АТС.
8.4. Тйпы автоматических телефонных станций и узлов
автоматической коммутации (УАК)
АТС принято классифицировать по типу используемых коммутаци-
онных приборов. На отечественных телефонных сетях, в том числе же-
лезнодорожных, применялись и применяются станции следующих ти-
пов: машинные, декадно-шаговые, координатные, релейные, квазиэлек-
тронные, электронные.
Машинные искатели представляли собой конструкции, в которых
соединения устанавливались контактными рейками, совершавшими
вращательные и поступательные движения. Рейки перемещались с по-
мощью трансмиссии — системы валов, зубчатых и ременных передач,
работавших от одного общего двигателя. Станция машинной системы
работала, в частности, на Центральной станции связи МПС.
АТС декадно-шаговой системы, благодаря удачной конструкции ис-
кателей, имели простую систему управления и были более удобны в эк-
сплуатации по сравнению с машинными. Декадно-шаговые станции
типов АТС-47, УАТС-49 и АТС-54 широко применялись на общегосу-
дарственной и ведомственных телефонных сетях во второй половине
прошлого века.
Вслед за декадно-шаговыми станциями на телефонные сети пришли
координатные АТС. Их коммутационные приборы — многократные
координатные соединители — по сравнению с декадно-шаговыми ис-
кателями более надежны, меньше подвержены износу, не требуют час-
той регулировки. На железнодорожном транспорте нашли применение
отечественные координатные АТС типов АТСК-У, АТСК100/2000,
АТСК50/200, УПАТС100/400, КРЖ102/104 и КРЖ202/204. Некоторые
из них эксплуатируются и в настоящее время.
Релейные АТС, в которых и коммутационные поля, и управляющие
устройства построены на электромагнитных реле, распространены мень-
ше, чем станции других типов. Построенные на таких реле АТС типа
ЕСК400Е и ЕСКЗОООЕ поставлялись на телефонную сеть железнодорож-
ного транспорта из Болгарии, начиная с 1978 г. в течение нескольких лет.
Квазиэлектронные АТС (АТСКЭ) характеризуются построением
коммутационного поля на малогабаритных быстродействующих ком-
48
мутационных приборах, а управляющие устройства выполнены на элек-
тронных элементах. Наиболее часто коммутационными приборами яв-
ляются герконовые реле, а также другие малогабаритные коммутаци-
онные приборы.
Первоначально управляющие устройства (УУ) строились с замонти-
рованной программой работы коммутационной станции. В этом слу-
чае управляющее устройство имеет жесткие (неизменяемые) связи
между отдельными функциональными узлами, что практически не по-
зволяет изменять программу работы станции. К таким АТСКЭ, нашед-
шим применение на железных дорогах, относятся станции типа П-437,
имеющие емкость до 100 номеров и используемые только как оконеч-
ные АТС.
В дальнейшем квазиэлектронные АТС стали строить на основе УУ с
записанной программой, использующие электронные управляющие
машины (ЭУМ) или микропроцессоры. В таких станциях программа
работы хранится в запоминающем устройстве (ЗУ). Для изменения или
дополнения программы работы станции достаточно записать новую
информацию в ЗУ. Наибольшее распространение на железнодорожном
транспорте получили АТСКЭ «Квант».
Во всех электромеханических и квазиэлектронных АТС использует-
ся пространственная коммутация с помощью электромеханических кон-
тактов.
В электронных АТС (АТСЭ) коммутационные приборы и управляю-
щие устройства выполнены из электронных элементов. Коммутацион-
ные поля этих АТС используют как пространственную, так и времен-
ную коммутацию.
Электронные телефонные станции подразделяются на аналоговые,
использующие пространственную коммутацию (коммутационные при-
боры — аналоговые электронные контакты), и цифровые, использую-
щие временной принцип коммутации. В коммутационном поле циф-
ровой АТС осуществляются соединения между цифровыми основными
каналами (каналы Е0 или ОЦК), образованными в цифровых первич-
ных каналах (каналы Е1 или ПЦК), включенных в станцию.
В качестве коммутационной аппаратуры УАК на сети связи желез-
нодорожного транспорта используется электромеханическое (коорди-
натное), квазиэлектронное и цифровое оборудование. УАК координат-
ного типа выполняется на базе оборудования АТСК 100/2000, квази-
электронного типа — на базе оборудования АТСКЭ «Квант». На
современных сетях общетехнологической связи значительную долю
составляют узлы автоматической коммутации цифрового типа.
49
Принцип построения АТС. Независимо от вида каждая коммутацион-
ная станция имеет коммутационное поле, периферийные устройства и
управляющие устройства. Периферийные устройства обеспечивают вклю-
чение в станцию линий и каналов от абонентских устройств и от других
коммутационных станций. Управляющие устройства в первую очередь
служат для установления соединений на коммутационной станции, что в
конечном итоге позволяет соединять между собой абонентов (пользова-
телей) сети связи. На коммутационной станции необходимо оборудова-
ние электропитания. В зависимости от назначения коммутационные стан-
ции могут иметь и другие устройства. Например, АТС обязательно имеет
генераторное оборудование, позволяющее передавать абоненту извести-
тельные и вызывной сигналы. Известител ьные сигналы указывают на этап
установления соединения или на разьединение.
На рис. 8.8 показана упрощенная схема АТС, включающая: комму-
тационное поле (КП), управляющие устройства (УУ), периферийные
устройства (ПУ) и генераторное оборудование (ГО). К ПУ относятся:
АК — абонентские комплекты, являющиеся интерфейсами для подклю-
чения абонентских линий (АЛ); КСЛ — комплекты соединительных
Рис. 8.8. Упрощенная схема АТС
СЛ к другим АТС
50
линий, необходимые для включения в АТС соединительных линий к
другим АТС.
Генераторное оборудование имеет два выхода: с тональным сигна-
лом 425 Гц, с вызывным сигналом 25 Гц. Тональный сигнал необходим
для формирования в ПУ известительных сигналов: 1) ответ станции
(тональный сигнал передается непрерывно); 2) контроль посылки вызо-
ва (импульс — 1 с, интервал — 4 с); 3) занято (импульс — 0,35 с, интер-
вал — 0,35 с). Напряжение тонального сигнала на выходе ГО составляет
около 2 В. Вызывной сигнал передается от ГО со следующей периодич-
ностью: импульс — 1 с, интервал — 4 с и напряжением около 90 В. Уп-
равляющие устройства воздействуют на периферийные устройства и КП,
а также получают от ПУ соответствующие данные. Например, от АК к
УУ поступают: сигнал вызова от абонента (абонент снял трубку); дан-
ные о цифрах, набираемых вызывающим абонентом; сигнал ответа от
вызванного абонента (абонент снял трубку во время вызова) и сигнал
отбоя (абонент положил трубку после разговора).
Принцип построения цифровой АТС. АТСЦ включает в себя (рис. 8.9):
цифровое коммутационное поле (ЦКП), мультиплексоры/демультип-
лексоры (MUX), аналого-цифровые преобразователи (АЦП), абонент-
ские комплекты (АК), комплекты соединительных линий (КСЛ), пе-
риферийные управляющие устройства (ПУУ), блок тональных сигна-
лов (БТС), интерфейсы базового доступа сети ISDN (BRI), интерфейс
канала El(PRI), центральный блок синхронизации (ЦБС), централь-
ное сигнальное устройство (ЦСУ), центральное управляющее устрой-
ство станции (ЦУУ) и внешние устройства ввода (УВ).
В ЦКП включаются внутристанционные каналы Е1. Внутри ЦКП
производятся соединения между каналами Е0 в соответствии с требо-
ваниями абонентов на установление соединений.
В один АК включается аналоговая абонентская линия. АК выпол-
няет следующие функции: прием от телефонного аппарата сигналов:
вызова станции, импульсов набора номера постоянным током (декад-
ный способ набора), отбоя; посылка в АЛ сигнала вызова; питание ТА
постоянным током. Посредством АЦП производится преобразование
речевых и других аналоговых сигналов в сигналы ИКМ и наоборот.
При передаче речи от каждого АЦП к MUX передается цифровой по-
ток со скоростью 64 кбит/с, который в ЦКП объединяется с такими
же потоками от других АЦП. В результате на выходе MUX образуется
цифровой поток со скоростью 2048 кбит/с. Для управления абонент-
скими комплектами используется периферийное управляющее устрой-
ство ПУУдк.
51
АЛа-
АЛ,
слА-
АЦП
ЕО
ПУУдк °
t EO
EO
EO31
El
El
MX
БТС
>&•
ЦКП
ПУУксл°
EO
5я
El
El
El
MX
MX
Ш0
j^ril
EO.----1
<—-Irrcil
31
2B+D
ОтЦБС
2B+D
алц^
BR.11
ВУ 2B+D ФЦ 2В 1
ВУ
2B 12
BRI 12 fl ||
3B1
ПУУвк!
ВУ El ФЦ
П№
EOji
(KH0)ii
БП
► УС <
- EO
-I (КИ0)
El
ЦСУ
PR1
Тактовые <±=р
синхросигналы > !
(Внешняя г1—
синхронизация) ЦБС -»
ЦУУ
УВ
Рис. 8.9. Структурная схема цифровой АТС
52
Комплекты КСЛ обеспечивают взаимодействие со встречными АТС
по аналоговым СЛ (СЛА). Каждому КСЛ соответствует один АЦП. Для
объединения и разделения цифровых потоков со скоростью 64 кбит/с
также используется MUX. Комплекты КСЛ могут быть разных типов
что зависит от способа организации СЛ и от типа межстанционной сиг-
нализации. Для управления комплектами КСЛ используется перифе-
рийное управляющее устройство ПУУКСЛ.
Блок БТС предназначен для приема и передачи тональных сигналов
разного назначения: 2-частотных импульсов набора номера от телефон-
ных аппаратов методом DTMF; частотных импульсов межстанционной
сигнализации; известительных сигналов от других АТС (например, сиг-
нала станции 425 Гц). Тональные датчики (ДТ) служат для передачи к
встречным АТС частотных импульсов межстанционной сигнализации.
От генераторов тональных сигналов (ГТС) передаются абонентам дан-
ной или встречных станций известительные сигналы: ответ станции,
контроль посылки вызова и «занято». Управление приемниками, дат-
чиками и генераторами БТС производится от ПУУБТС.
Интерфейс PR1 позволяет включить один канал Е1, обеспечиваю-
щий организацию до 30 цифровых СЛ (ЦСЛ). Интерфейс PR1 содер-
жит следующие функциональные устройства:
— внешнее устройство (ВУ), обеспечивающее согласование на фи-
зическом уровне с линейным трактом в соответствии со стандартом
G.703, имеет также гальваническую развязку с линейными цепями и ус-
тройства защиты от повышенных напряжений;
— формирователь циклов (ФЦ), который служит в направлении пе-
редачи — для формирования циклов длительностью 125 мкс и после-
довательности канальных интервалов КИ0...КИ31 внутри каждого
цикла; при приеме — для выделения из входящего потока канальных
интервалов и контроля над цикловой последовательностью, а также
позволяет вставлять и выводить информацию из канала сигнализации,
для чего обычно предназначен КИ16, выделять КИО, содержащий син-
хросигналы;
— буферная память (БП), необходимая для хранения содержимого
канальных интервалов трактов приема и передачи канала Е1 с целью
обеспечения синхронизации цифровых потоков внутри станции и в ли-
нейном тракте;
— периферийное управляющее устройство ПУУрк1, обеспечиваю-
щее прием и передачу сигнальной информации по одному из каналов
Е0 (например, КИ16); обмен сигнальной информацией с ЦУУ; в ПУУрЕ1
может также происходить преобразование межстанционной и внутри-
53
станционной (между ПУУрк1 и ЦУУ) систем сигнализации, может ра-
ботать с одной из систем сигнализации по выделенным или по обще-
му каналу сигнализации, в сети ISDN в ПУУрк1 вести обработку дан-
ных в канале D (скорость потока 64 кбит/с) по протоколам сетевого
(обработка сигнальных сообщений) и канального (обработка кадров)
уровней;
— мультиплексор (MX) и демультиплексор (DX), служащие для вве-
дения и выделения канального интервала сигнализации (например,
КИ16) из потока 2048 кбит/с;
— устройство синхронизации (УС), обеспечивающее выделение и
введение синхросигналов во входящий поток, в случае внешней (при-
нудительной) синхронизации данной станции со стороны встречной
АТСЦ от УС к ЦБС передавать тактовые синхросигналы.
Передача синхросигналов от ЦБС к УС происходит при любом ре-
жиме синхронизации.
Интерфейс BR1 служит для включения в станцию цифровых або-
нент-ских линий. В состав интерфейса входят аналогичные по сравне-
нию с PR1 функциональные устройства: ВУ, ФЦ и ПУУВК1. Внешнее
устройство обеспечивает согласование на физическом уровне с четы-
рехпроводными и двухпроводными абонентскими линиями. Формиро-
ватель циклов, который служит в направлении передачи — для форми-
рования циклов битовой последовательности, несущей данные двух ка-
налов В и одного канала D, а также служебные данные, в частности,
данные по синхронизации; при приеме — для выделения из входящего
потока циклов и кодовых слов, относящихся к двум каналам В и одно-
му каналу D, а также служебных битов.
Центральное сигнальное устройство служит для обмена управляю-
щей информацией между ЦУУ и всеми ПУУ с использованием внутри-
станционных сигнальных каналов Е0, входящих в каналы Е1. Как по-
казано на рисунке (см. рис. 8.9), для таких каналов Е0 могут использо-
ваться КИО и КИ16. Управляющая информация передается в обе
стороны через ЦКП. При этом внутристанционные сигнальные кана-
лы Е0 со стороны устройств ПУУ скоммутированы через ЦКП по по-
стоянной схеме с соответствующими каналами Е0, входящими в кана-
лы Е1, включенных в ЦСУ. С помощью буферов приема (БПР) и пере-
дачи (БПД) происходит накопление управляющей информации.
Блок ЦБС вырабатывает станционные синхросигналы, поступающие
к разным устройствам станции. Этот блок включает в себя задающий
генератор тактовых импульсов, служащий для формирования цифро-
вых потоков внутри станции. Блок ЦБС может работать в автономном
54
или принудительном режиме. В последнем случае задающий генератор
синхронизируется от синхросигналов, выделенных из одного из входя-
щих в станцию цифровых потоков 2048 кбит/с.
Центральное управляющее устройство совместно с периферийны-
ми управляющими устройствами обеспечивают установление соедине-
ний, предоставление дополнительных услуг, автоматизацию техничес-
кого обслуживания и администрирование станции. ЦУУ управляет ра-
ботой ЦКП и периферийных устройств: АК, КСЛ, БТС, BR1 и PR1.
К внешним устройствам, связанным с ЦУУ, относятся: автомати-
зированное рабочее место оператора по техническому обслуживанию
(АРМТ0); накопитель на соответствующем носителе: магнитном гиб-
ком или/и жестком диске, компакт диске, магнитооптическом диске;
система тарификации вызовов и другие. АРМТО обеспечивает конт-
роль и управление работой станции и создается на базе персонально-
го компьютера.
Системы обслуживания заявок. Существует заказная, немедленная,
комбинированная и скорая системы обслуживания.
При заказной системе обслуживания абоненты местной сети пред-
варительно заказывают междугородный разговор, а затем в порядке оче-
реди получают требуемое соединение. Заказы принимают телефонист-
ки столов заказов СЗ. После приема заказа абонент кладет микротеле-
фон, и соединение по ЗЛ нарушается. При наступлении очереди абонента
телефонистка МК вызывает его по соединительной линии СЛ и уста-
навливает требуемое соединение. Следовательно, обслуживание всех
заявок по заказной системе сопровождается ожиданием.
При обслуживании по заказной системе для увеличения пропуск-
ной способности междугородных каналов телефонистка передает на
соседнюю МТС сразу несколько заказов, а также проводит предвари-
тельную подготовку абонентов. Суть последней операции состоит в том,
что телефонистки встречных МТС согласованно вызывают и подготав-
ливают к соединению очередных абонентов еще до окончания преды-
дущего разговора. Указанные мероприятия повышают использование
междугородных каналов, достигающее при заказной системе обслужи-
вания 95—98 %, что является основным достоинством этой системы.
Заказная система обслуживания не удовлетворяет требования або-
нентов по качеству их обслуживания. Длительность ожидания соеди-
нения, как правило, превышает 10—15 мин, а среднее время ожидания
достигает 30 мин. Заказную систему обслуживания применяют на на-
правлениях связи с малым числом каналов. При заказной системе об-
55
служивания используют ручной и полуавтоматический способы уста-
новления соединения.
При немедленной системе обслуживания абонент местной сети, вы-
зывая МТС по заказно-соединительной линии ЗСЛ, соединяется с меж-
дугородным коммутатором МК. Телефонистка МК устанавливает тре-
буемое соединение в большинстве случаев за время, не превышающее
1—2 мин. При этом каналы не закрепляются за МК и включаются в
многократное поле, поэтому любая свободная телефонистка может при-
нять заказ от абонента и выполнить его. Если в момент поступления
заказа все каналы требуемого направления заняты, телефонистка пред-
лагает абоненту положить микротелефон (дать отбой) и ожидать вызо-
ва, но удерживает его линию за своим рабочим местом в течение прибли-
зительно 10 мин, ожидая освобождения канала. Если в течение указан-
ного времени какой-либо канал в нужном направлении освобождается,
то телефонистка МК по СЛ вызывает абонента и устанавливает соеди-
нение; в противном случае она предупреждает его о продолжении ожи-
дания, записывает заказ на бланке и передает бланк на специальный
коммутатор задержанных соединений МКЗС. В данном случае, как и
при заказной системе, соединение устанавливается в порядке очереди.
Немедленная система обслуживания также относится к системам с
ожиданием. В отличие от заказной, при немедленной системе ожидает
обслуживания только часть вызовов. На МТС большой емкости комму-
таторы обычно используют для входящих или исходящих соединений.
Немедленная система обслуживания по сравнению с заказной обес-
печивает лучшее качество обслуживания абонентов. Однако для его до-
стижения требуется большее число каналов, использование которых
ниже, чем при заказной системе. При немедленной системе использу-
ется ручной или полуавтоматический способ установления соединений.
Комбинированная система обслуживания объединяет заказную и не-
медленную. Оборудование таких МТС позволяет часть направлений с
достаточным числом каналов обслуживать круглосуточно по немедлен-
ной системе эксплуатации, направления с малым числом каналов в часы
наибольшей нагрузки — по заказной, в остальное время (в вечерние и
ночные часы) — по немедленной. МТС комбинированной системы об-
служивания вследствие их гибкости широко применяют на междуго-
родных телефонных сетях железнодорожного транспорта.
Скорая система обслуживания является системой связи с потерей
вызовов. При этой системе вызов, поступающий от абонента на МК или
УАК, обслуживается при наличии свободного канала в требуемом на-
56
правлении сразу. В противном случае абонент получает отказ в соеди-
нении и через некоторое время должен повторить вызов.
Скорая система обслуживания применяется при автоматическом
способе соединений. Число междугородных каналов рассчитывается по
норме допустимых потерь по вызовам. На междугородной сети желез-
нодорожного транспорта допускаются вероятности потерь по вызовам
с учетом повторных вызовов 0,05—0,1. По сравнению с другими систе-
мами обслуживания скорая система предполагает применение наиболь-
шего числа каналов с более низким использованием.
8.5. Питание телефонных станций
Электропитающая установка (ЭПУ) узла связи или телефонной стан-
ции предназначена для преобразования, регулирования, распределения
и обеспечения подачи напряжений постоянного и переменного тока,
необходимых для нормальной работы аппаратуры связи.
В состав ЭПУ входят (в полном объеме или частично): выпрямитель-
ные устройства; аккумуляторные батареи; установки бесперебойного
питания постоянным или переменным током; преобразователи и ста-
билизаторы напряжения, необходимые для обеспечения заданных по-
казателей опорного напряжения; коммутационное оборудование; токо-
распределительные сети, связывающие между собой оборудование элек-
тропитания и аппаратуру связи.
Цифровая аппаратура систем передачи, местных телефонных сетей
и междугородной телефонной связи должна иметь одно из следующих
номинальных напряжений постоянного тока: 60 В или 48 В с допусти-
мым отклонением ±20 % от номинального значения.
ЭПУ постоянного тока для электропитания цифровой аппаратуры
связи, как правило, должны проектироваться автоматизированными с
двухгруппными или одногруппными аккумуляторными батареями, ра-
ботающими с выпрямительными устройствами в буферном режиме.
Запас емкости аккумуляторных батарей должен обеспечивать при ава-
рии сети электроснабжения электропитание аппаратуры в течение 2 ча-
сов при наличии в здании узла связи стационарной резервной электро-
станции в качестве третьего независимого источника электроснабжения
и 6 часов при использовании передвижной резервной электростанции.
В узлах связи должны применяться стационарные свинцовые аккуму-
ляторы закрытого типа или герметизированные стационарные аккуму-
ляторы. Допускается применение открытых аккумуляторов в узлах свя-
зи с дежурным обслуживающим персоналом.
57
Электропитающие установки с применением аккумуляторных бата-
рей должны обеспечивать следующие режимы работы:
нормальный режим — при наличии электроснабжения от электричес-
ких сетей энергосистемы. Аппаратура связи получает питание от вы-
прямительных устройств; аккумуляторные батареи находятся в режиме
подзаряда либо от буферных выпрямительных устройств, либо от вы-
прямителей;
аварийный режим — при прекращении подачи напряжения от элект-
рических сетей энергосистемы до запуска резервной электростанции или
восстановления электроснабжения от электросетей. Аппаратура связи
получает электроэнергию от разряжающихся аккумуляторных батарей;
послеаварийный режим работы — электроснабжение от резервной
электростанции или от восстановленного источника питания электри-
ческих сетей. Аппаратура связи получает питание от выпрямительных
устройств и одновременно осуществляется автоматический послеава-
рийный заряд всех аккумуляторных батарей до напряжения 2,3 В на
аккумулятор.
Для электропитания цифровой аппаратуры следует использовать
ЭПУ с бестрансформаторными выпрямительными устройствами с ВЧ
преобразованием, которые имеют существенные преимущества перед
тиристорными по КПД, массе и габаритам.
Применяемое в проектируемых ЭПУ коммутационное оборудование
должно обеспечивать, как правило, автоматическую работу электропи-
тающей установки без присутствия обслуживающего персонала во всех
режимах, кроме режима «контрольный заряд-разряд». Степень автома-
тизации ЭПУ должна обеспечивать контроль и управление работой ЭПУ
при техническом обслуживании.
Устройства для коммутации, содержания и заряда открытых или за-
крытых свинцовых аккумуляторных батарей должны обеспечивать их
заряд до напряжения 2,3 В на элемент и буферную работу в режиме не-
прерывного подзаряда и содержание батарей при напряжении 2,2 В ±2
% на одном элементе.
Рабочее выпрямительное устройство должно иметь стопроцентный
резерв. При параллельной работе нескольких одинаковых по мощнос-
ти выпрямительных устройств можно установить одно резервное вы-
прямительное устройство, но не менее 25 % от числа рабочих выпрями-
тельных устройств.
Резервный выпрямитель должен использоваться также для заряда
аккумуляторных батарей и обеспечивать:
58
— заряд (одно- или двухгруппной) аккумуляторной батареи до на-
пряжения 2,3 В для автоматизированных ЭПУ на аккумулятор; конт-
рольный заряд-разряд, формирование всей аккумуляторной батареи или
основной группы до 2,7 В на аккумулятор;
— полную взаимозаменяемость с рабочими выпрямительными уст-
ройствами;
— мощность и напряжение, достаточные для заряда аккумулятор-
ной батареи на 90 % номинальной емкости в течение не более 8 ч при
предшествующем 30-минутном разряде;
— зарядный ток, равный не менее 2 А на индексный номер аккуму-
лятора при заряде одной группы батарей и не менее 4 А — при одновре-
менном заряде одним выпрямителем двух.
Глава 9. МНОГОКАНАЛЬНАЯ СВЯЗЬ
9.1. Способы организации связи на большие расстояния
Уровень требований, предъявляемых к многоканальным системам,
постоянно повышается по следующим причинам: увеличение числа
абонентов; расширение сервиса; повышение уровня обслуживания в
смысле конфиденциальности, времени доставки и качества.
Системы многоканальной связи должны обеспечивать передачу по
одной линии связи группового сигнала U(t), полученного в результате
суммирования сигналов Uk(t), сформированных в передатчиках, выде-
ленных в приемниках и преобразованных в исходные сигналы.
Групповой сигнал представляется в виде:
N
U(t)=^Uk(t). (9.1)
к=1
Групповые устройства (ГУ) систем многоканальной связи служат для
формирования группового сигнала и обеспечения согласованной рабо-
ты передатчиков и приемников с линией связи (рис. 9.1).
Многоканальные системы передачи отличаются друг от друга:
по типу групповых сигналов, передаваемых по линии связи;
Рис. 9.1. Структурная схема многоканальной системы передачи
60
по направлению передачи групповых сигналов по линии связи (одно-
направленные, двунаправленные);
по методу мультиплексирования и уплотнения линий связи;
по схеме кабельной системы или линейного тракта и использованию
числа полос передачи;
по типу модуляции — амплитудная модуляция (AM), частотная мо-
дуляция (ЧМ), амплитудно-импульсная модуляция (АИМ), широтно-
импульсная модуляция (ШИМ), импульсно-кодовая модуляция (ИКМ)
и ее модификации, по интенсивности оптического излучения (МИ);
по технологиям — аналоговые системы передачи (АСП), цифровые
системы передачи плезеохронной цифровой иерархии (ЦСП-ПЦИ), циф-
ровые системы передачи синхронной цифровой иерархии (ЦСП-СЦИ).
Однокабельные — двухполосные системы передачи. Для организации
двунаправленных систем передачи по двухпроводным воздушным или
кабельным линиям связи симметричного типа применяется метод час-
тотного разделения сигналов направлений передачи.
При этом одна полоса частот используется для передачи сигналов в
одном направлении, а вторая полоса частот — в другом направлении,
например (<в1 — ДГ^) или («>2 — Д122) (Рис- 9.2).
В данном случае используется большое число направляющих филь-
тров НФ-Д(К), затухания которых должны быть не менее 75—80 дБ, в
противном случае возникают взаимные влияния между направления-
ми передачи. Метод частотного разделения имеет ряд недостатков: ог-
раниченное число каналов доступа (не более 12), низкое качество кана-
лов связи из-за переходных влияний между направлениями передачи.
Такие системы передачи называются аналоговыми.
Рис. 9.2. Схема канала приемо-передающего оборудования СП:
ИМ — индивидуальный модулятор; ИД — индивидуальный демодулятор;
КПФ — канальный полосовой фильтр
61
Двухкабельные — однополосные системы передачи. Двухкабельные
однополосные системы передачи работают по четырехпроводной схе-
ме. Одна и та же полоса частот передается в обоих направлениях. Если
по двухкабельной линии связи в спектрах (raj + AQj) или (со1 — ЛО^)
передается аналоговый сигнал, то система передачи называется анало-
говой (АСП), если передается цифровой сигнал — цифровой (ЦСП).
Системы передачи в качестве передающей среды используют сим-
метричный кабель. Один из двух кабелей используется для передачи
сигналов в одном направлении, другой — в противоположном.
Двухкабельные однополосные системы передачи имеют высокие за-
щищенность и надежность. Число каналов доступа для АСП может быть
не более 60 каналов, для ЦСП — от 30 до 1920 каналов, а пропускная
способность линий связи составляет от 2 до 140 Мбит/с.
Пример однонаправленной цифровой системы передачи с импульс-
но-кодовой модуляцией (ИКМ) приведен на рис. 9.3.
При использовании симметричного кабеля наблюдается большой рас-
ход кабеля. Чтобы снизить его в качестве среды передачи используют коак-
сиальный кабель и применяют однокабельную систему, при этом количе-
ство каналов доступа для ЦСП может достигать 10 800 каналов для АСП.
Однокабельные — двухволоконные — однополосные системы передачи.
Если в качестве среды используется многомодовый или одномодовый
оптический кабель с рабочими длинами волн X = 0,85 мкм и X = 1,33 и
1,55 мкм соответственно, то такая система передачи называется волокон-
но-оптической (ВОСП). Одно из волокон оптического кабеля (рис. 9.4)
используется для передачи в одном направлении, другое — в обратном.
Рис. 9.3. Схема комплекта приемо-передающего оборудования ЦСП:
АИМ — амплитудно-импульсный модулятор; К — кодер; ДК — декодер
62
восп
Линейный регенератор
ВОСП
Рис. 9.4. Схема комплекта приемо-передающего оборудования СП:
ПОМ — передающий оптический модуль; ПРОМ — приемный оптический модуль
Достоинствами данной системы передачи является однотипность
оборудования приема-передачи, высокая защищенность линейного
тракта, большое число каналов доступа, при этом пропускная способ-
ность по ВОЛС — до 10 Гбит/с.
К недостаткам ВОСП данного типа можно отнести значительный
расход оптического волокна.
Однокабельные — двухволоконные — многополосные системы передачи.
Волоконно-оптические системы передачи, построенные по технологии
спектрального (волнового) уплотнения линий связи, позволяют наиболее
полно реализовать технико-экономические показатели ЦСП. В качестве
среды передачи в ВОСП применяется одномодовый оптический кабель
(ОК) с рабочими длинами волн в диапазоне от 1528 до 1602 нм, в котором
могут разместиться до 192 оптических каналов с расстоянием между несу-
щими 0,4 и 0,8 нм, что составляет 50 и 100 ГГц. Однако относительно высо-
кая плотность оптических несущих (мод) вызывает появление искажений
или эффекта усиления вследствие комбинационного рассеивания (УВКР),
те. взаимодействия оптических несущих между собой (моды с меньшей
длиной волны имеют уменьшение по оптической мощности, моды с боль-
шей длиной волны — увеличение по мощности). На рис. 9.5. представлена
схема полукомплекта ВОСП с волновым уплотнением.
Рис. 9.5. Схема полукомплекта ВОСП с волновым уплотнением:
ОМ — оптический мультиплексор; ОД — оптический демультиплексор
63
Рис. 9.6. Схема комплекта приемо-передающего оборудования ВОСП:
УОР — устройство объединения и разделения оптических каналов
К преимуществам таких СП нужно отнести значительное увеличе-
ние каналов доступа и скорости передачи в 4, 8,16, 32, 64,128,192 раза,
по сравнению с однокабельными — двухволоконными — однополос-
ными системами передачи, имеющими пропускную способность линии
связи 2,5 или 10 Гбит/с. Соответственно увеличивается эффективность
использования оптоволоконного (ОВ) кабеля.
Перспективные однокабельные — одноволоконные — однополосные си-
стемы передачи. Для увеличения пропускной способности ОВ и его эф-
фективного использования применяются однокабельные — одноволо-
конные — однополосные ВОСП, особенностью которых является ис-
пользование одного оптического волокна в двух направлениях
(двунаправленные СП) для передачи волн одной длины А] (рис. 9.6).
Для снижения уровня переходных помех между рабочими длинами
волн во встречных направлениях необходимо обеспечить переходное
затухание между направлениями передачи а0 = 39,37 дБ для 1 = 1,33 и
1,55 мкм. Данные системы передачи позволяют сократить расходы на
ОК. Переходные влияния между встречными направлениями возника-
ют из-за потерь в ОВ кабеле, отражений от несогласованностей, пока-
зателя преломления ОВ, скорости передачи.
9.2. Системы с частотным разделением каналов
В начале прошлого века активно велись исследовательские работы
по разработке первых многоканальных систем передачи высокочастот-
ного телефонирования. Среди прочих ученых в этих работах принимал
участие П.А. Азбукин, заведующий кафедрой «Транспортная связь» Том-
ского электромеханического института (ныне ОмГУПС). В результате
этих исследований была выбрана полоса эффективно передаваемых ча-
стот отдельного канала связи, равная 3,1 кГц с расфильтровкой между
каналами 0,9 кГц, поэтому отдельные каналы связи сдвинуты друг от-
64
носительно друга по частоте на 4 кГц. При формировании группового
сигнала многоканальных систем передачи после преобразования ис-
пользуется только одна боковая полоса частот (ОБП), из которых фор-
мируются стандартные канальные группы:
— основная канальная группа, занимающая стандартный спектр ча-
стот 60 — 108 кГц;
— 60-канальная основная супергруппа, занимающая спектр частот
312 - 552 кГц;
— 300-канальная мастергруппа, занимающая стандартный спектр
частот 812 — 2044 кГц;
— 900-канальная мультимастергруппа в спектре частот 8516 —12 388 кГц.
При формировании стандартных групп каналов используется группо-
вой принцип, который позволяет применить типовую каналообразую-
щую аппаратуру, уменьшить число разнотипных фильтров, значитель-
но сократить число преобразователей номиналов несущих частот, т.е.
упростить генераторное оборудование системы передачи.
Для построения многоканальных систем передачи высокочастотного
телефонирования применяется частотное мультиплексирование (рис. 9.7),
направляющими системами (средой передачи) служат воздушные линии
связи и кабельные линии симметричного и коаксиального типа.
Направляющие системы АСП в силу невысоких качественных ха-
рактеристик позволяют эффективно передавать только ограниченные
спектры частот. Особенно плохими собственными параметрами обла-
дают воздушные линии связи (ВЛС) со стальными проводами, рабочее
затухание которых резко увеличивается с 30 Гц и зависит от атмосфер-
Рис. 9.7. Схема частотного мультиплексирования
65
ных условий. Для ВЛС из цветных металлов передача сигналов свыше
150 кГц приводит к росту переходных влияний между цепями.
При использовании симметричного кабеля в качестве среды пере-
дачи нижняя граница передаваемых частот составляет 12 кГц, т.к. до
12 кГц существует выраженная частотная зависимость волнового со-
противления жил кабеля, что затрудняет согласование кабеля и сис-
тем передачи. Верхняя граница частотного спектра передаваемых час-
тот определяется уровнем переходных влияний внутри кабеля и со-
ставляет 250 кГц.
Для обеспечения защищенности каналов и трактов от внешних и
внутренних переходных помех применяется коаксиальный кабель. Ниж-
няя граничная частота эффективно передаваемого спектра частот для
такого типа кабеля равна 60 кГц, т.к. именно с этой частоты начинает
работать экранирующий эффект трубки коаксиального кабеля. Верх-
няя граница передаваемого спектра частот многоканальной системы
передачи определяется числом каналов, которое выбирается на осно-
вании технико-экономических показателей АСП.
Аналоговые системы передачи позволяют организовать каналы сле-
дующих типов:
— стандартные каналы тональной частоты в спектре частот 0,3—3,4 кГц,
по которым осуществляется передача телефонных, телеграфных, фак-
симильных сигналов и сигналов передачи данных;
— широкополосные каналы на основе стандартных канальных групп
в спектрах частот 60—108 кГц, 312—512 кГц, 812—2044 кГц;
— каналы звукового вещания с использованием спектров объеди-
ненных каналов ТЧ от 15 Гц до 20 кГц;
— каналы телевидения в спектре частот от 50 Гц до 6 МГц.
Для железнодорожного транспорта был разработан ряд специальных
АСП типа К-60Т, К-24Т, К-ЗТ. По разным причинам наиболее широкое
применение в аналоговых сетях связи железных дорог получила аппа-
ратура К-24Т. При разработке этой системы передачи основной задачей
являлась поддержка технологического процесса в пределах отделения
дороги путем организации групповых каналов оперативно-технологи-
ческой связи (ОТС), передачи данных (ПД) в спектре частот 60—108 кГц
и прямых каналов ОбТС в спектре частот 12—60 кГц. В качестве среды
передачи для К-24Т были использованы существующие симметричные
кабели связи, совместно уплотняемые К-60Т и К-24Т. АСП К-60Т ис-
пользовалась для организации магистральных и дорожных каналов свя-
зи. По одной паре симметричного кабеля можно организовать 60 кана-
лов ТЧ, что соответствует пучку в 240 каналов. По одной воздушной
66
цепи ВЛС из цветного металла организуется 12 каналов ТЧ и по сталь-
ной цепи — три канала ТЧ.
Многоканальные системы передачи, построенные по принципу ча-
стотного мультиплексирования, имеют сложную аппаратурную реали-
зацию, коммутируют отдельное число каналов и канальных групп. Сов-
местная работа возможна только с аналоговыми и аналого-цифровыми
АТС, помехи и частотные искажения накапливаются от одного усили-
тельного участка до другого, число предоставляемых услуг абонентам
ограничено.
Аналоговые системы передачи устарели и сняты с производства, но
несмотря на это протяженность воздушно-кабельных линий связи, уп-
лотненных АСП, составляет 67 % от общей протяженности сети свя-
зи железнодорожного транспорта.
9.3. Системы с временным разделением каналов
Вторым этапом развития технологий многоканальных систем пере-
дачи стали исследовательские работы по дискретизации аналогового
сигнала. К таким работам относятся фундаментальные труды, опубли-
кованные В.А. Котельниковым в 1933 г. и К. Шенноном в 1948 г. в рабо-
те «Математическая теория связи».
Практически для того, чтобы преобразовать аналоговый сигнал в
цифровую форму и передать его по линии связи (см. рис. 9.3), необхо-
димо предусмотреть ряд этапов обработки исходного аналогового сиг-
нала, такие как временная и амплитудная дискретизация, кодирование,
декодирование. В основе дискретизации по времени лежит теорема «от-
счетов» Котельникова—Шеннона, из которой следует, что функция U(t)
с ограниченным спектром полностью определяется своими значения-
ми, отсчитанными через интервалы
= (9.2)
где F= <вс/2р — ширина спектра функции или верхняя граничная частота спек-
тра передаваемого аналогового сигнала. В результате преобразования по вре-
мени получим амплитудно-импульсный сигнал 1-го рода (АИМ-1).
Временное мультиплексирование или временное уплотнение линий
связи как способ передачи информации заключается в следующем: на
передаче формируются отсчеты U(kAt) из группового аналогового сиг-
нала U(t), т.е. сигнал АИМ-I; на приеме восстанавливаются отсчеты со-
ответствующей амплитуды сигнала АИМ-I. Восстановленные отсчеты
подаются на вход фильтра с частотой среза F, на его выходе получается
67
исходный аналоговый сигнал U(f). Так для аналогового сигнала в спек-
тре частот 0,3—3,4 кГц верхняя граница частоты Сравняется 3,4 кГц.
Согласно теореме отсчетов интервал времени между отсчетами или ча-
стота дискретизации Гд должна быть равна 6,8 кГц, но для снижения
требований к фильтрам (необходимое затухание ФНЧ в полосе задер-
живания 30—35 дБ) международный союз электросвязи ITU-T устано-
вил Гд = 8 кГц.
Следующий этап преобразования сигнала называется дискретизацией
по уровню или квантованием. В технике многоканальной связи приме-
нялись две схемы квантования, линейная и нелинейная. При линей-
ном квантовании, когда шаг квантования является постоянным (А =
const), число уровней квантования ЛА = 4096, длина кодового слова
п = 12 бит, скорость передачи двоичных символов V= 96 кбит/с. При
нелинейном квантовании сигнала АИМ-I шаг квантования А ф const. Схе-
ма квантования имеет следующие параметры: число уровней квантова-
ния ЛА = 256; длина кодового слова и = 8 бит (1 байт); скорость переда-
чи двоичных символов V= 64 кбит/с.
Амплитудная характеристика кодера при нелинейном квантовании
имеет вид, представленный на рис. 9.8. Из графика видно, что ампли-
тудная характеристика делится на три участка, два нелинейных с пере-
Рис. 9.8. Амплитудная характеристика кодера при нелинейном квантовании
68
менным шагом квантования, находящихся в пределах
< X < 1 и один
А
прямолинейный участок с постоянным минимальным шагом кванто-
вания, находящийся в пределах от 0 до
Эта зависимость называет-
А
ся квазилогарифмической характеристикой кодера и описывается сле-
дующими выражениями:
АХ
1 + 1пА
при 0<Х<
1+lnA-X
1 + 1пА
при
<Х<1. (9.3)
А
А
В декодере эта зависимость называется экспоненциальной. В ка-
честве стандартной амплитудной характеристики «кодер — декодер»
принято использовать 13-сегментную характеристику согласно реко-
мендации ITU-T. Закон квантования для Европы называется законом
А = 87,6/13. Границы смежных сегментов отличаются в два раза, мини-
мальный размер сегмента для A-закона составляет Амин = 2/4096.
В результате квантования получается амплитудно-импульсный сиг-
нал II рода (АИМ-П), пригодный для восьмиразрядного кодирования.
Сравнивая две схемы квантования следует отметить, что несмотря
на то, что схема при нелинейном квантовании достаточно сложна, вы-
игрыш в отношении сигнал/шум (АА) аппаратуры при переменном шаге
квантования составляет 24 дБ. Высокий уровень отношения АТ? сохра-
няется в широком динамическом диапазоне входных сигналов от —55
до —3 дБ для двоичных цифровых сигналов и V= 64 кбит/с. Если АИМ-П
закодировать в восьмиразрядный код, то такой сигнал называется сиг-
налом с импульсно-кодовой модуляцией, а многоканальные системы
передачи — ЦСП-ИКМ.
С целью изучения принципов действия ЦСП с временным уплотнени-
ем каналов подробно рассмотрим структуру цикла передачи многоканаль-
ной системы ИКМ-30, представленную на рис. 9.9, из которого следует,
что длительность цикла передачи Тц п = 1/7^ = 125 мкс, где Рд = 8000 Гц.
Длительность одного канального интервала составляет 3,9 мкс.
Каждый КИ состоит из восьми разрядов с длительностью разряда Тр,
равной 488 нс. Если обратиться к плезеохронной иерархии, то рассмот-
ренный цикл передачи ИКМ-30 представляет собой структуру потока
Е1 и имеет в своем составе сумму разрядов, равную 256 бит. Для его пе-
редачи рекомендуется скорость V= 2048 кбит/с. Цифровые потоки верх-
них уровней Е2, ЕЗ, Е4 имеют более сложные структуры цикла переда-
69
И 1 X 1 1 к 1 1
Ц1-Ц15 |а|б|о|1|а|б|о|1|
СК для СК д ля
1-15 ТК 17-31 ТК
Рис. 9.9. Структура цикла передачи ИКМ-30:
КИ — канальный интервал
чи, как результат мультиплексирования по битам четырех цифровых
потоков нижнего порядка, и имеют суммарное количество разрядов в
своих структурах, например, для потока Е2 п = 848 бит, длительность
Тр = 118 нс, для потока ЕЗ и = 1536 бит, длительность каждого из них
Тр = 29 нс. Длительность циклов передачи потоков Е2, ЕЗ остается по-
стоянной Тц п = 125 мкс.
Цифровые системы передачи с импульсно-кодовой модуляцией по-
лучили широкое распространение при строительстве первичной и вто-
ричной цифровых сетей связи на железнодорожном транспорте. Ос-
новными достоинствами таких цифровых систем передачи является
простота схем их реализации, а самое главное — высокий уровень со-
отношения сигнал/шум даже в условиях эксплуатации на железнодо-
рожном транспорте, который практически не зависит от уровня вход-
ного сигнала, а тем более от спектра передаваемых сигналов и количе-
ства регенераторов в линейном тракте. В основе иерархии таких ЦСП
находится двоичный цифровой сигнал, получаемый в результате диск-
ретизации с частотой FR, равной 8 кГц, и нелинейного восьмиразрядно-
го кодирования. Поэтому скорость передачи такого сигнала составля-
ет V = 8 х 8 = 64 кбит/с, такой сигнал передается по ОЦК в плезео-
хронной ЦСП. Плезеохронная иерархия как классификация цифровых
каналов имеет в своем составе четыре стандартных уровня и составля-
ет ряд скоростей передачи 2048, 8448, 34 368, 139 264 кбит/с соответ-
ственно, или четыре типа цифровых каналов — это ПЦК, ВЦК, ТЦК
и ЧЦК. Цифровые потоки, которые передаются по этим цифровым
каналам, называются El, Е2, ЕЗ, Е4 (Европейская иерархия).
Внедрение плезеохронных ЦСП позволяет решить следующие задачи:
— перейти с аналоговой на цифровую сеть связи;
— расширить количество предоставляемых абонентам услуг, таких
как цветной факс, среднескоростная передача данных, низкоскорост-
ной интернет; при этом скорость передачи сигналов этих услуг равна
16, 32, 48, 54, 64, 128 и 2048 кбит/с.
ЦСП с импульсно-кодовой модуляцией и ее модификации, напри-
мер, адаптированная дифференциальная ИКМ (АДИКМ), позволяют
передавать сигналы узкополосных цифровых сетей с интеграцией сер-
виса (услуг) — У-ЦСИО, производить высокоскоростную и быструю
коммутацию физических каналов связи. В настоящее время промыш-
ленностью освоено пятое поколение плезеохронных ЦСП с различным
числом каналов — от 30 до 1920 каналов ТЧ или ОЦК. Для разработчи-
ков ЦСП для железнодорожного транспорта особый интерес представ-
ляют системы передачи, которые используют для построения линей-
71
ных трактов симметричный кабель с металлическими жилами, на боль-
шой протяженности (сотни тысяч километров) уложенный в тело же-
лезнодорожного полотна. Работоспособность таких систем передач за-
висит от уровня помех, источников которых в пределах железной доро-
ги множество, поэтому необходимо применять специальные
технические решения и проводить дополнительные мероприятия по
защите ЦСП от действия помех. Особый интерес при организации се-
тей связи технологического сегмента представляет ЦСП — ИКМ-120Т,
специально разработанная для железной дороги.
Одной из основных особенностей первичной сети железнодорож-
ного транспорта является то, что по КЛС, проложенным вдоль желез-
ной дороги, организуются каналы всех уровней. Следовательно, и ЦСП
должна поддерживать каналы всех уровней первичной сети. При пост-
роении вторичной сети (ОТС) использовались ЦСП малой емкости,
например, ИКМ-30. Для увеличения емкости по одному кабелю одно-
временно используются системы ИКМ-120 и ИКМ-30, что приводит к
появлению влияний между многоканальными системами передачи.
Комплекс аппаратуры ЦСП ИКМ-120Т построен на основе двух
цифровых потоков второго уровня, работающих по двухкабельной че-
тырехпроводной схеме. Один цифровой поток используется для орга-
низации магистральной и дорожной сети связи, второй цифровой по-
ток — для отделенческой сети связи.
Для выделения цифровых каналов на промежуточных станциях в
ИКМ-120Т предусматривается аппаратура ввода/вывода и транзита ка-
налов, такая как АВ-8/2 и КВТК. С помощью этой аппаратуры возмож-
но высококачественное выделение одного потока Е1, до 30 каналов Е0
и транзит потоков или каналов, не выделенных на данной станции.
Для уплотнения ВОЛС отечественными производителями разрабо-
тана и введена в эксплуатацию ЦСП с импульсно-кодовой модуляци-
ей — ТЛС-31, которая предназначена для организации отделенческой
и дорожной связей на участке железной дороги по оптоволоконному
кабелю.
Многоканальная цифровая система передачи (мультиплексор) ТЛС-31
обеспечивает:
— формирование группового третичного цифрового потока 34
Мбит/с путем мультиплексирования 16 первичных цифровых потоков
со скоростью 2048 кбит/с;
— организацию до четырех ПЦК ввода/вывода на промежуточных
станциях;
72
— формирование группового оптического сигнала путем мульти-
плексирования потока ЕЗ и десяти потоков ЕО со скоростью 64 кбит/с с
общей скоростью передачи 35 840 кбит/с;
— передачу и прием группового оптического сигнала по одномодо-
вому оптическому кабелю на длинах волн 1,33 и 1,55 мкм;
— управление работой и контроль работоспособности оборудова-
ния оконечных и промежуточных станций.
На основе быстрой коммутации физических каналов разработан це-
лый ряд гибких мультиплексоров плезеохронной цифровой иерархии.
Эти многоканальные системы передачи имеют достаточно высокие тех-
нические показатели за счет применения новых компонентных интер-
фейсов, имеющих скорость обработки сигналов 2048 кбит/с. Для уста-
новки временных, постоянных и полупостоянных соединений в схеме
мультиплексора применяется цифровой коммутатор. Применение схе-
мы мультиплексирования их2048 позволяет увеличить пропускную спо-
собность линий связи в 4, 8, 16, 32 раза. Оператор сети со своего рабо-
чего места с помощью специальных программ устанавливает различ-
ные конфигурации оборудования, например, терминал ввода/вывода,
регенератор, производит мониторинг оборудования.
На основе многоканальных систем передачи плезеохронной цифро-
вой иерархии построена узкополосная цифровая сеть с интеграцией
сервиса (У-ЦСИО), которая своевременно предоставляет абонентам
целый ряд услуг связи. Плезеохронная ЦСП организуется на основе
интеграции оборудования передачи и коммутации.
Несмотря на указанные преимущества, системы передачи такого типа
имеют ряд недостатков:
— неэффективное использование линий связи, которые уплотнены
ЦСП ИКМ;
— недостаточно высокая скорость передачи абонентских услуг, ко-
торая максимально составляет 2 Мбит/с;
— отсутствие средств автоматизированного управления и контроля
линейными сигналами по маршруту их следования;
— полное отсутствие средств маршрутизации, что приводит к поте-
ре трафика;
— плезеохронные системы передачи из-за узкополосности каналов
не могут поддерживать сигналы мультимедиа, т.е. сигналы видеокон-
ференции, видеонаблюдений, цветного телевидения, мониторинга, Fast
Ethernet и т.д.
Поэтому в настоящее время расширяется применение ВОЛС и бо-
лее совершенных многоканальных систем передачи синхронной циф-
ровой иерархии (СЦИ или SDH).
73
9.4. Организация каналов по проводным
и волоконно-оптическим линиям
SDH или СЦИ — это универсальная транспортная система, выпол-
няющая функции транспортирования информационных сигналов, а
также сигналов управления и контроля. Информационными сигнала-
ми СЦИ могут быть цифровые потоки ПЦИ, сигналы служб узкопо-
лосной и широкополосной цифровых сетей с интеграцией обслужива-
ния (Ш-ЦСИО).
Целью разработки СЦИ было создание иерархии, которая бы позво-
лила:
— повысить пропускную способность линий связи, систематизи-
ровать иерархический ряд скоростей и продолжить его за пределы
140 Мбит/с, ряда ПЦИ;
— разработать «новую структуру циклов передачи», позволяющую
осуществлять не только развитую маршрутизацию, но и управление се-
тями с топологией любой сложности;
— разработать оборудование СЦИ, в том числе стандартные интер-
фейсы, для обеспечения стыковки оборудования и терминалов абонен-
тов различных изготовителей;
— предусмотреть в СЦИ формирование отдельного поля заголовков
размерами 9x9; 1x9; 3x9; 5x9 подобно пакетной коммутации информации;
— размещать информационную нагрузку СЦИ в контейнеры раз-
личного уровня (Сп);
— присвоить контейнеру любого уровня иерархии маршрутный за-
головок (РОН), тогда он превращается из физического в логический и
называется виртуальным контейнером (УСи);
— применять для выравнивания скоростей обработки сигналов меж-
ду информационными структурами СЦИ указатели (PTR), которые
могут быть трибными (TU-PTR) и административными (AU-PTR).
Поэтому, если к УСи прибавить указатель, получают новые информа-
ционные структуры связи, которые называются трибными блоками
ТУ(и), где уровень трибного блока п = 12, 2, 3, и административными
блоками (AU4) четвертого уровня;
— применять в СЦИ для обеспечения гибкого мультиплексирова-
ния групповые субблоки трибного (TUGn, и = 2, 3) и административ-
ного (AU4) типов второго, третьего и четвертого уровней;
— сформировать синхронный транспортный модуль определенно-
го уровня СЦИ (STM-N), для чего необходимо к административному
групповому субблоку 4-го уровня добавить заголовок секции (SON) с
учетом коэффициента мультиплексирования;
74
— организовать все линейные сигналы СЦИ в транспортные моду-
ли — STM, первый из них STM-1 имеет скорость передачи — 155 Мбит/с.
Уровень Модуль Скорость передачи
1 STM-1 155,52 Мбит/с
4 STM-4 622,08 Мбит/с
16 STM-16 2488,32 Мбит/с
64 STM-64 9953,28 Мбит/с
256 STM-256 39813,12 Мбит/с
— использовать в качестве основной среды передачи СЦИ ВОЛС.
Для первого уровня иерархии СЦИ возможно использование радиоре-
лейных линий и кабелей с металлическими жилами. Подлежащие транс-
портировке сигналы информационных нагрузок предварительно раз-
мещаются в стандартных контейнерах, в дальнейшем все операции про-
изводятся с контейнерами независимо от их содержимого. Контейнеры
могут быть 4-х уровней.
Уровень Контейнер Информационная нагрузка, Мбит/с
I С-12 2; 1,5 Сигналы У-ЦСИО;
II С-2 6,3
III С-3 34,45 Сигналы Ш-ЦСИО;
IV С-4 140
— реализовать передовую систему управления элементами сети и се-
тью в целом.
Важными особенностями ВОСП или синхронных мультиплексоров
являются их многофункциональность и программное управление, что
обеспечивает гибкость оборудования, простоту технического обслужи-
вания и развитие сетей связи. Они не только осуществляют мультиплек-
сирование, но и выполняют функции сбора информационных нагру-
зок через каналы доступа в линейные блоки и транспортируют их по
сети с возможностью ввода/вывода сигналов нагрузки, перегрузку вир-
туальных контейнеров в соответствии со схемой маршрутизации из од-
ного сегмента сети в другой, объединение нескольких однотипных по-
токов в распределительный узел, а также восстановление формы, амп-
литуды и длительности линейного сигнала.
Промышленность выпускает целый набор оборудования — терми-
нальное (ТМ), ввода/вывода каналов (ADM), концентраторы (LXC),
коммутаторы (DXC) и регенераторы. Кратко рассмотрим два типа муль-
типлексоров — ТМ и ADM.
75
Мультиплексор ТМ (рис. 9.10) является мультиплексором и оконеч-
ным оборудованием СЦИ с широкополосными каналами доступа. ТМ
имеет каналы доступа со стороны входа трибного интерфейса и опти-
ческие каналы со стороны линейного (агрегатного) выхода. Терминаль-
ный мультиплексор предназначен для формирования линейного моду-
ля STM определенного уровня иерархии.
Максимальный набор каналов доступа может быть 1,5; 2; 6; 34; 45;
140 Мбит/с РЦИ; 155; 622; 2500; 10 000 Мбит/с СЦИ (каналы доступа
могут быть электрическими и оптическими).
Мультиплексор ADM (рис. 9.11) может иметь на входе тот же набор
информационных сигналов, что и ТМ. Он позволяет вводить/выводить
ВХОД
Потоки ПЦИ
(Е0, El, Е2, ЕЗ, Е4)
Потоки СЦИ
Сигналы локальных ’
вычислительных сетей,
сигналы цифровых сетей -
с интеграцией услуг
ВЫХОД
Оптический
агрегатный канал
прием/передача
Рис. 9.10. Мультиплексор ТМ
Рис. 9.11. Мультиплексор ADM
76
определенное количество цифровых каналов ADM, осуществлять за-
мыкание канала приема на канал передачи (Восток—Восток или Запад-
Запад) в случае аварии и даже пропускать основной оптический поток
линии в обходном режиме (Восток — Запад).
Дальнейший рост скорости передачи за пределы 10 Гбит/с в многока-
нальных ЦСП с временным мультиплексированием накладывает ограни-
чения и связан с усложнением оптоэлектронных схем и повышением стои-
мости генераторного и приемо-передающего оборудования, появлением
дополнительных дестабилизирующих факторов, затрудняющих передачу
сигналов, таких как хроматическая и поляризационная дисперсии.
Очередной этап развития технологий многоканальной связи связан
с уникальным свойством среды передачи (ОВ) — его способностью од-
новременно передавать оптические сигналы различных длин волн без
взаимной интерференции. Эта технология называется «волновое уплот-
нение ОВ», а системы передачи с волновым мультиплексированием.
ВОСП с волновым мультиплексированием организованы по однока-
бельной двухволоконной многомодовой схеме (см. рис. 9.5). Они имеют
следующие преимущества:
— увеличение пропускной способности линий связи за счет увели-
чения числа оптических каналов или трактов, а не за счет усложнения
оптоэлектронных схем оборудования или прокладки новых оптических
линий связи;
— организация полностью оптических трактов на основе оптических
усилителей, коммутаторов, мультиплексоров и других компонентов;
— скорость передачи сигналов по оптическим каналам может быть
2, 5, 10 и даже 40 Гбит/с;
— общая скорость передачи сигналов по одному ОВ может состав-
лять террабиты в секунду;
— каждый оптический канал имеет собственные протоколы управ-
ления, контроля, маршрутизации и используется для передачи и ком-
мутации трафика Ш-ЦСИО.
Таким образом, в таких системах многоканальной связи одновре-
менно применяются временное мультиплексирование, волновое уп-
лотнение линий связи и пространственное уплотнение в оптических
коммутаторах.
Сетевые ресурсы СЦИ и схемы их резервирования. Основными досто-
инствами сетей синхронной цифровой иерархии является возможность
обеспечения высокой надежности и отказоустойчивости. Сети СЦИ —
самозалечивающиеся сети, т.е. восстанавливающие свои функции без
вмешательства человека. Принцип самозалечивания заключается еще
77
в способности самой сети находить маршруты прохождения сигналов в
обход неисправному оборудованию или участков ВОЛС.
Сама аппаратура СЦИ высоконадежна. Кроме того, имеются встро-
енные средства управления, которые обеспечивают и ускоряют обнару-
жение неисправностей, но даже при этом необходимо применять спе-
циальные меры по повышению отказоустойчивости сетей:
— закладку значительной мощности кабеля ВОЛС;
— деление сети СЦИ на независимые функциональные слои;
— резервирование участков сети по схеме «1 + 1»;
— резервирование оборудования на уровне интерфейсов по схеме
«1: 1» и «1: N»;
— широкое использование интеллектуальных мультиплексоров с
функциями восстановления работоспособности сети путем организа-
ции обхода неработающего оборудования СЦИ, наращивания пропус-
кной способности за счет гибкой архитектуры путем замены функцио-
нальных блоков одного уровня передачи на более высокий уровень, ис-
пользуя при этом одни и те же рабочие места или тайм-слоты.
Синхронные мультиплексоры различных производителей, в том чис-
ле Siemens, Nortel, NEC, Морион, успешно эксплуатируются на сети
связи ОАО «РЖД».
Лицензируемое оборудование фирмы NEC, выпускаемое заводом
ЭЗАН (Черноголовка, Московская обл.), имеет целый ряд изделий раз-
личного уровня СЦИ, отличающихся друг от друга своей конфигура-
цией, а именно ТМ, ADM, LXC, DXC, регенераторы.
Базовой конфигурацией синхронных транспортных модулей являют-
ся мультиплексоры ввода/вывода типа SMS-150C, SMS-150V, SMS-600V,
SMS-2500V.
В качестве примера приведем мультиплексор СЦИ SMS-150C, ко-
торый используется для построения сетей технологической связи и име-
ет следующие характеристики:
— оптическая система передачи построена по однокабельной двух-
волоконной однополосной системе;
— транспортировка STM-N по одномодовому оптическому кабелю
на длине волны / = 1,33 нм или / = 1,55 мкм;
— загрузка/выгрузка различных информационных нагрузок типа Е1;
— организация максимального числа каналов ввода/вывода со сто-
процентным резервированием;
— поддержка функций кросс-конекта модулем обмена временны-
ми интервалами (TSI) на уровне виртуальных контейнеров VC-12;
78
Рис. 9.12. Структурная схема SMS-150C
оо
о
Групповые субблоки
2-го и 3-го уровней
Синхр.
трансп.
модуль
Администр. Виртуальный
блок контейнер
4-го уровня 4-го уровня
Трибный Виртуальный
блок контейнер Контейнер
12-го уровня 12-го подряда 12-го подряда
STM-1
(AUG-4 + SON)
(заголовок)
секции
Информа-
ционная
нагрузка
AU-4=(VC4+
+AUPTR)
(AUPTR —адм.
указатель)
TU-12=(VC-12+ VC-12=(C-12+
+TU PTR) +РОН)
(TU PTR - трибн. (POH -
указатель) маршрутный)
Рис. 9.13. Схема мультиплексирования информационного сигнала
— управление и контроль через интерфейсы взаимодействия типа F,
QLAN, QDCC с помощью новых версий программного обеспечения
(ПО) СЦИ.
Мультиплексор SMS-150C поддерживает следующие сетевые тополо-
гии: «точка — точка»; «прямая линия»; «центр узел»; кольцевые простран-
ственные структуры (однонаправленное и двунаправленное кольца).
Все конфигурации SMS-150C используют три интерфейсных группы:
IGA, IGB, IGC. Структурная схема SMS- 150С приведена на рис. 9.12, где:
TSI — модуль обмена временными интервалами — выполняет кросс-
конект сигналов на уровне VC-12 и VC-3, обеспечивает функции резер-
вирования линий и пути.
SC — системный контроллер — обеспечивает функции управления
оборудованием, контроль состояния и функционирования системы,
управление функцией защитного переключения, поддержки интерфейса
управления F(LCT), загрузки данных каждого модуля.
ACENT — обеспечивает функции управления оборудованием, т.е.
поддержку интерфейса Q, прием и обработку протоколов управления
QDCC и QLAN.
ОНР — модуль обработки заголовков — принимает и обрабатывает
байты маршрутного (трактового) и секционного заголовков, поддержи-
вает интерфейс служебной связи, встроенные каналы управления.
01 — офисный интерфейс определяет уровень и качество источника
тактовой синхронизации, производит переключение на резервные ис-
точники синхронизации.
С целью изучения сборки/разборки синхронного транспортного
модуля в СЦИ рассмотрим схему мультиплексирования информацион-
ного сигнала нагрузки типа Е1 в SMS-150C, приведенную на рис. 9.13.
Схема полностью удовлетворяет требованиям Европейского института
стандартов в области связи (ETSI).
9.5. Системы контроля и управления на цифровых сетях
Управление сетевыми элементами (NE) в СЦИ может производить-
ся сетевым оператором (NMS) или с помощью местного терминала LCT.
Доступ ко всем функциям производится с помощью прикладных про-
грамм типа «WIN-LCT», «SNMP», «Q-Port». Различают четыре группы
специальных функций управления:
— управление конфигурацией — задание конфигурации оборудования;
прописка маршрутов и трактов; задание параметров источника синхро-
низации; задание параметров заголовков маршрута и секций;
81
— управление контролем отказов — выполнение переключений на
резервные маршруты и секции; переключение источника синхрониза-
ции на резервный; сброс переключений; просмотр информации о пе-
реключениях;
— управление функционированием или производительностью систе-
мы — общий контроль показателей качества передачи; установка/кон-
троль показателей немедленного обслуживания; просмотр статуса па-
раметров немедленного и отложенного обслуживания;
— управление функциями безопасности — несанкционированный до-
ступ; регистрация, удаление и изменения данных обслуживающего пер-
сонала (уровни управления, пароли и т.д.).
Многоканальные системы передачи иерархии СЦИ (I и II поколе-
ния) имеют ряд высоких технико-экономических показателей:
— многофункциональность;
— гибкость оборудования;
— интеграцию средств передачи и коммутации;
— высокую надежность (за счет схем резервирования);
— большую скорость передачи и обработки сигналов за счет логи-
ческого мультиплексирования по байтам или группе байт;
— поддержку оборудованием СЦИ множества алгоритмов конфи-
гурации и реконфигурации сети связи на основе ВОЛС;
— встроенные средства управления и контроля, позволяющие кон-
тролировать работоспособность, обеспечивать безопасность в реальном
времени всех сетевых ресурсов;
— оптоволоконные синхронные ЦСП, которые транспортируют сиг-
налы широкополосной цифровой сети с обеспечением обслуживания.
В настоящее время синхронные мультиплексоры СЦИ являются ба-
зовым оборудованием для построения цифровых сетей связи на желез-
нодорожном транспорте.
Оптические системы связи СЦИ «нового поколения» внедряются на
магистрали цифровой сети связи (МЦСС) ОАО «РЖД». Компания ЗАО
«ТрансТелеКом» проводит постепенную модернизацию МЦСС путем
замены STM первого поколения на оборудование второго поколения с
волновым уплотнением линий связи. Например, на Октябрьской же-
лезной дороге между Москвой и Санкт-Петербургом установлено и на-
ходится в эксплуатации оборудование компании IREPOLUS «Пуск-80».
Эта ВОСП предназначена для организации в одном оптическом волок-
не от 8 до 80 каналов в диапазоне длин волн 1530 — 1565 нм. Оборудова-
ние позволяет выполнять техническое обслуживание, осуществлять гиб-
82
кое конфигурирование оптических сетей Ш-ЦСИО, обеспечивает на-
дежность и безопасность эксплуатации.
Из мировых производителей оборудования с волновым мультиплек-
сированием следует отметить американскую корпорацию «Cisco
Systems». Комплекты оборудования серии Cisco 15200, Cisco 15808 обес-
печивают до 64 оптических каналов в диапазоне длин волн 1530 —
1560,61 нм, масштабируемость, поддержку транспондеров 2,5; 10; 40
Гбит/с, гибкое выделение любого оптического канала или групп кана-
лов (не более 32) в любой точке сети, а также поддерживают любые се-
тевые топологии, предоставляют любые услуги Ш-ЦСИО трафика. Обо-
рудование «Cisco Systems» поддерживает все существующие технологии
многоканальных систем передачи.
Несмотря на большие капитальные вложения в строительство ВОЛС,
их протяженность составляет 53 тыс. км, т.е. около 30 % от длины учас-
тков всей сети ОАО «РЖД», оборудованных цифровыми системами пе-
редачи. Можно с уверенностью сказать, что внедрение систем передач
такого типа будет увеличиваться.
Глава 10. ОПЕРАТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ
ТЕЛЕФОННАЯ СВЯЗЬ
10.1. Виды оперативно-технологической телефонной связи
Оперативно-технологическая телефонная связь (ОТС) по району
действия подразделяется на магистральную, дорожную, отделенческую,
станционную.
Магистральная сеть ОТС организуется в пределах всей или части сети
связи ОАО «РЖД», в нее входят следующие виды связи:
магистральная связь совещаний (МСС) — для проведения оператив-
ных совещаний руководящих работников ОАО «РЖД» и управления
железных дорог;
магистральная распорядительная связь (МРС) — для регулирования
вагонопотоков и грузов, а также распределения локомотивного и вагон-
ного парков по направлениям железных дорог. Она организуется для опе-
ративного руководства работой дорог с руководящими работниками уп-
равлений дорог и с дорожными междугородными телефонными станци-
ями, для установления соединений с узловыми и другими крупными
станциями зарождения вагонопотоков по каналам дорожной телефон-
ной связи, с распорядительными отделами службы движения дорог;
магистральная информационная связь (МИС) по продаже билетов на
пассажирские поезда. Она организуется между железнодорожным агент-
ством обслуживания пассажиров (ЖАОП) и дорожными бюро, а также
последних между собой;
магистральная связь транспортной военизированной охраны ОАО
«РЖД» (МСТВ) — для оперативного управления подразделениями вое-
низированной охраны ОАО «РЖД», организуется между Управлением
военизированной охраны и отделениями военизированной охраны при
управлениях железных дорог;
магистральная связь транспортной милиции (МСТМ) — для опера-
тивного управления подразделениями транспортной милиции МВД РФ,
организуется между Управлением транспортной милиции МВД РФ и
управлениями (отделами) транспортной милиции железных дорог.
84
В пределах каждой дороги организуются следующие виды дорожной
технологической связи:
дорожная распорядительная связь (ДРС) — для регулирования ваго-
нопотоков и распределения подвижного состава между отделениями
железных дорог. Она организуется между дежурными по распорядитель-
ному отделу службы движения дороги и дежурными по отделениям, а
также между дежурными по отделениям и узловыми, сортировочными,
участковыми и грузовыми станциями, станциями на границах дорог и
локомотивными депо. Каналы ДРС на вышеупомянутых станциях вклю-
чаются в междугородные телефонные станции;
дорожная связь совещаний (ДСС) — для проведения совещаний ру-
ководства управления дороги с работниками отделений железных до-
рог и (при необходимости) сотрудниками сортировочных, участковых
и отдельных крупных грузовых и пассажирских станций;
дорожная информационная связь (ДИС) по продаже билетов на пас-
сажирские поезда; связывает линейные дорожные бюро (ЛЖБ) с бюро
отделений, а последние — между собой. Для дорожных бюро, крупных
железнодорожных узлов и примыкающих к ним пригородных зон мо-
жет быть организована телефонная связь бюро заказов и справок;
дорожная связь транспортной военизированной охраны (ДСТВ) — для
управления работой отделения военизированной охраны. Она связы-
вает отделение военизированной охраны при управлениях железных
дорог с отделами при отделениях железных дорог;
дорожная связь транспортной милиции (ДСТМ) — для управления ра-
ботой Управления транспортной милиции железных дорог и для связи пос-
леднего с линейными отделами на отделенческих и крупных станциях;
дорожная энергодиспетчерская связь (ДЭДС) — для связи дорожного
диспетчера службы электрификации и электроснабжения с диспетче-
рами дистанций электроснабжения;
дорожная линейно-путевая связь (ДЛПС) — для связи дорожного дис-
петчера службы пути с диспетчерами дистанции пути;
дорожная служебная диспетчерская связь (ДСДС) — для оператив-
ного руководства дорожным диспетчером и службой сигнализации и
связи в пределах дороги. В каналы ДСДС включают телефонные ап-
параты диспетчеров дистанции сигнализации, связи и вычислитель-
ной техники.
Самыми насыщенными различными видами связи являются отде-
ления дороги, так как именно в пределах отделений осуществляются
регулирование движения поездов и эксплуатация технических устройств
железнодорожного транспорта. На территории отделения дороги фор-
85
мируется вся оперативная информация, связанная с движением поез-
дов, энергосистемами, погрузкой, выгрузкой и распределением ваго-
нов и другими технологическими операциями на участках и станциях.
В отделении дороги организуются следующие виды связи:
отделенческая связь совещания (ОСС) — для проведения оператив-
ных совещаний руководящих работников отделения дороги с подчи-
ненными им работниками в пределах отделения;
отделенческая связь транспортной милиции (СТМ) — для оператив-
ного управления линейными отделами транспортной милиции; орга-
низуется в пределах отделения;
отделенческая связь транспортной военизированной охраны (СТВ) —
для оперативного управления отрядом транспортной военизированной
охраны;
поездная диспетчерская связь (ПДС) — для руководства движением
поездов; служит для переговоров поездного диспетчера с раздельными
пунктами, входящими в обслуживаемый им участок, по вопросам при-
ема и отправления поездов;
энергодиспетчерская связь (ЭДС) — для оперативного руководства
работой хозяйства электрификации и электроснабжения на электрифи-
цированных участках железных дорог;
вагонная диспетчерская связь (ВДС) — для оперативного регулирова-
ния вагонного парка, контроля за его продвижением и состоянием по-
грузочно-разгрузочных работ;
билетная диспетчерская связь (БДС) по продаже билетов на пасса-
жирские поезда;
служебная диспетчерская связь (СДС) — для оперативного руковод-
ства работой технического персонала дистанции сигнализации по обес-
печению надежного действия устройств автоматики и телемеханики на
станциях и перегонах; организуется в пределах каждой дистанции;
служебная диспетчерская связь РЦС — для оперативного руководства
работой технического персонала дистанции сигнализации по обеспе-
чению надежного действия устройств связи на станциях и перегонах;
организуется в пределах каждой дистанции;
маневровая диспетчерская связь (МДС) — для переговоров маневро-
вого диспетчера участка ДЦ с операторами станций, дежурными по стан-
циям, маневровыми диспетчерами станций по вопросам проведения
маневровых работ;
локомотивная диспетчерская связь (ЛДС) — для переговоров локо-
мотивного диспетчера с работниками отделения, занимающимися под-
готовкой локомотивного парка;
86
линейно-путевая связь (ЛПС) — для оперативного руководства рабо-
той технического персонала дистанции пути, занятого обслуживанием
и содержанием путевых устройств и искусственных сооружений;
постанционная связь (ПС) — для служебных переговоров работни-
ков промежуточных станций (разъездов и остановочных пунктов) меж-
ду собой и с работниками участковых и отделенческих станций;
информационная связь — (ИС) о подходе поездов и грузов; в узлах с
интенсивной грузовой работой, для передачи сведений о подходе поез-
дов и составе грузов на сортировочную станцию, а также между сорти-
ровочной и ближайшими к ней грузовыми и сортировочными станция-
ми. При помощи этой связи (она может быть телеграфной или теле-
фонной) информационный центр сортировочной станции собирает
сведения о планируемом грузопотоке со станций узла в направлении на
сортировочную станцию, обеспечивая планирование ее работы;
поездная межстанционная связь (МЖС) — для переговоров дежур-
ных смежных раздельных пунктов по вопросам движения поездов. МЖС
организуется между смежными станциями, разъездами, обгонными пун-
ктами, путевыми постами;
перегонная связь (ПГС) — для переговоров работников различных
служб (автоматики, телемеханики и связи, пути, энергетики), находя-
щихся на перегоне, с дежурными по станциям, ограничивающим пере-
гон, поездным и энергодиспетчером, диспетчерами дистанции пути,
сигнализации и связи. При отсутствии поездной радиосвязи на участке
или при неисправности локомотивной радиостанции ПГС служит для
связи остановившегося в пути поезда с дежурным ближайшей станции.
Перегонная связь используется для организации связи с местом вос-
становительных работ на перегоне;
обходная перегонная связь (ОПГС) — организуется на участках с дис-
петчерской централизацией и предназначена для дистанционного под-
ключения телефонисткой междугородного (или местного) коммутато-
ра цепи ПГС к каналу диспетчерских связей на ближайшей к данному
перегону станции;
связь охраняемого переезда (ОПС) — для связи дежурного по охра-
няемому переезду с дежурными по ближайшей станции и поездным
диспетчером, для переговоров по обеспечению безопасности движе-
ния на железной дороге и переезде, а также для контроля внешнего
состояния поездов.
Особенности организации ОТС. Для организации перевозочного про-
цесса, управления работой железнодорожного транспорта, оперативного
87
решения задач непосредственного управления движением поездов, ре-
гулирования вагонопотоков и наиболее эффективного использования
подвижного состава организуют оперативно-технологическую телефон-
ную связь (ОТС).
Оперативно-технологическая телефонная связь имеет следующие
характерные особенности: оперативно-служебный характер перегово-
ров, обособленность от других видов связи, подчиненность одному ко-
мандиру.
Большинство видов оперативно-технологической связи относится
к отделенческой связи и предназначено для непосредственного руко-
водства работой различных хозяйственных подразделений железнодо-
рожного транспорта. Каждый вид оперативно-технологической теле-
фонной связи (ПДС, ЭДС, СДС, БДС, ПС, ЛПС и др.) выделяется в
самостоятельную связь.
Каждый вид ОТС организуют по специально выделенной цепи (ка-
налу) с использованием группового принципа построения. Этот прин-
цип характеризуется параллельным подключением в данную цепь ОТС
промежуточных пунктов, расположенных вдоль линии железной доро-
ги, к командно-распорядительному пункту (распорядительной стан-
ции), находящемуся от них на значительном удалении. Применение
группового принципа позволяет более простыми средствами организо-
вать связь на значительные расстояния с большим количеством одно-
временно участвующих в ней промежуточных пунктов.
Для командно-распорядительных связей преимущество постоянно-
го подключения промежуточных пунктов полностью реализуется при
передаче циркулярных приказов и распоряжений.
Однако при обычной работе этих видов связи руководитель прово-
дит переговоры только с одним промежуточным пунктом. Для того, что-
бы эти переговоры не мешали другим промежуточным пунктам, каж-
дый телефонный аппарат промежуточного пункта подключается к цепи
связи только на время переговоров. Вызов промежуточных пунктов со
стороны распорядительной станции осуществляется избирательно, не
мешая работе других.
10.2. Организация диспетчерской и постанционной связи
Диспетчерская и постанционная связь относятся к системам изби-
рательной телефонной связи. Система избирательной телефонной свя-
зи по групповым каналам обеспечивает возможность индивидуально-
го, группового и циркулярного вызовов промежуточных пунктов.
88
Вызов посылается в линию датчиком тонального избирательного
вызова (ДТИВ), который формирует двухчастотную кодовую комбина-
цию. Прием вызывного сигнала осуществляется специальными устрой-
ствами — приемниками тонального избирательного вызова (ПТИВ),
обеспечивающими избирательность приема вызова, так как каждому
аппарату, включенному в групповой канал, присвоен индивидуальный
вызывной сигнал. При получении вызывного сигнала приемник посы-
лает обратно в линию сигнал контроля его приема, по которому опера-
тор вызывающего пункта убеждается в получении посланного вызова.
Для образования вызывных комбинаций используется многочастот-
ный код. Число кодовых комбинаций, которое можно образовать из п
частот по т частот в каждой комбинации:
ЛГ = Мл-1)(м-1), (10.1)
если принять количество частот в кодовой комбинации т = 2, то
N = N*(n-l).
При выборе вызывных частот исходили из требования, чтобы ни одна
из них не была кратна другой, и их третьи гармоники не совпадали с
основными частотами. С учетом статистических данных и проведенно-
го анализа для организации ОТС приняли п = 7.
Вызывные комбинации при п = 7 передаются импульсами перемен-
ного тока семи частот в тональном диапазоне от 316 до 2000 Гц (316,430,
585, 795, 1080, 1470, 2000 Гц). Общее число кодовых комбинаций — 42.
Если обозначить вызывную комбинацию двумя цифрами, которые со-
ответствуют номерам вызывных частот первого и второго импульсов,
то комбинации 21, 12, 23, 34, 45, 56, 67 могут применяться для группо-
вого вызова промежуточных пунктов. Сочетания 11, TL..T1 в качестве
вызывных комбинаций не используются. Таким образом, общее число
индивидуальных комбинаций в системе составляет 34. Циркулярный
вызов осуществляется посылкой без интервалов последовательности
восьми частот (2-1-2-3-4-5-6-7).
Индивидуальный или групповой вызывной сигнал имеет длитель-
ность 2,4 с и состоит из двух синусоидальных сигналов разных частот,
следующих один за другим без перерыва (рис. 10.1). Продолжительность
первого сигнала 0,8 с, второго — 1,6 с. Такая структура вызывного сиг-
нала обеспечивает временную защиту дешифратора от ложного сраба-
тывания от разговорных токов.
Сигнальный код, применяемый для тонального избирательного вы-
зова, имеет различные модификации: так, при вызове по каналам ТЧ
используется двухпозиционный код СК 2/5 (две частоты из пяти), а
89
Рис. 10.1. Структурная схема организации избирательной связи с тональным
вызовом
применение совместных систем радио- и проводной связи потребовало
увеличения числа кодовых комбинаций до 80 (сигнальный код СК 2/12).
В состав аппаратуры распорядительной станции диспетчерской свя-
зи (PC) входят переговорное устройство ПУ, кнопочный пульт и дат-
чик тонального избирательного вызова ДТВ. Вызов посылается нажа-
тием вызывной кнопки на кнопочном пульте. Начинает работать ге-
нератор ДТВ, реле Р7 и в канал поступает вызывной сигнал. Аппаратура
промежуточного пункта ПП содержит телефонный аппарат ТА, уси-
лители передачи У1, приема У2 и приемник тонального избиратель-
ного вызова ПТИВ. Вызывной сигнал, приходящий от PC, усиливает-
ся У2, принимается и дешифрируется ПТИВ. На выходе ПТИВ сраба-
тывает реле Р, которое включает звонок. Импульсы контроля работы
звонка передаются через трансформатор Т в линию. Продолжитель-
ность работы звонка увеличивается за счет времени замедления реле Р
на отпускание.
В соответствии с «Концепцией создания сети связи МПС России с
интеграцией услуг» сети оперативно-технологической связи развива-
ются в двух направлениях — создания новых цифровых устройств и
модернизации существующих аналоговых. Приемники тонального из-
бирательного вызова, применяемые в настоящее время в групповых
цепях ОТС типа ППС-Ц, ППИ, ПП-ИС-02, рассчитаны на совмест-
90
ную работу с распорядительными станциями: диспетчерской связи
РСДТ, РСДТ-Ц (цифровая); постанционной связи ПСТ; поездной ра-
диосвязи РС-46М.
В последнее время на сети дорог нашли применение модернизиро-
ванные промпункты типа ПП-ИС-02М, имеющие более высокие экс-
плуатационные характеристики (наличие АРУ в тракте приема, введе-
ние датчиков дистанционного управления, с дифференциальными сис-
темами и т.д.). Кроме этого, увеличено число устанавливаемых кодовых
комбинаций до 132 (сигнальный код СК 2/12) благодаря использова-
нию нескольких дополнительных частот (890, 1215, 1360, 1620 2770 Гц).
Функциональная схема ПП-ИС-02 приведена на рис. 10.2. Сопря-
жение с линией (двухпроводная физическая цепь или четырехпровод-
ный канал тональной частоты) выполняется с помощью двух линейных
трансформаторов TV1 и TV2. Входы и выходы трансформаторов TV1 и
TV2 подключены к соответствующим входам и выходам дифференци-
альных усилителей тракта приема ДУпрм и тракта передачи ДУпрд. В
результате использования дифференциальных усилителей повышено
входное сопротивление промпункта до 20 кОм и коэффициент симмет-
рии линейного входа до 70 дБ, что позволило уменьшить помехи в трак-
те. Корректирующий усилитель тракта приема КУпрм позволяет ком-
пенсировать неравномерность частотной характеристики затухания
двухпроводной линии. Выход усилителя КУпрм подключен к входу уси-
лителя-ограничителя УО, который предназначен для выравнивания
уровней сигналов, поступающих на входы фильтров Ф1, Ф2 и ФЗ.
Назначение фильтров следующее: Ф1 — фильтрация первой по-
сылки индивидуального вызывного сигнала, Ф2 — фильтрация вто-
рых посылок индивидуального или группового вызовов, ФЗ — филь-
трация первой посылки группового вызова. Фильтры Ф1 — ФЗ явля-
ются гираторными (в них контур состоит из конденсатора и экви-
валента индуктивности — гиратора, выполненного на двух операци-
онных усилителях).
Коэффициент усиления ДУпрм и наклон частотной коррекции
КУпрм устанавливаются с помощью малогабаритных переключателей
для обеспечения помехоустойчивости.
Сигнал первой посылки индивидуального вызывного сигнала с ли-
нии связи выделяется фильтром Ф1 и поступает на вход компаратора
К1. При превышении выходным сигналом фильтра порогового уровня
на выходе компаратора К1 появляются импульсные сигналы, воздей-
ствующие на схему задержки Задр и при достаточной длительности пер-
вого вызывного сигнала срабатывает компаратор К4, который на время
91
\о
К)
Рис. 10.2. Функциональная схема промпункта ПП-ИС-02
восстановления схемы задержки ЗаД] отключает блокировку схемы за-
держки Зад2.
Если на выходе фильтра Ф2 и компаратора К2 в течение этого вре-
мени появляется сигнал второй посылки индивидуального вызывного
сигнала достаточной длительности, то выходное напряжение схемы за-
держки Зад2 вызывает срабатывание компаратора К5. Последний бло-
кирует восстановление схемы задержки 3aflj до окончания второй по-
сылки вызывного сигнала и подключает положительное напряжение к
входу компаратора К8.
Сигнал с выхода компаратора К8 включает генератор сигналов акус-
тического вызова ГСАВ на время до окончания второй посылки вызова
и восстановления схемы задержки Зад2. При этом сигнал с выхода ком-
паратора К8 через элемент ИЛИ включает телефонный усилитель Утлф
и сигнал акустического вызова прослушивается в микротелефонной
трубке. Кроме этого, сигнал с выхода компаратора К8 запускает муль-
тивибратор МВ. В результате этого обеспечивается прерывистое свече-
ние светодиода «ВКЛ» на телефонном аппарате. Сигнал с выхода ком-
паратора К5 подается на внешний разъем для подключения дополни-
тельной сирены излучения сигнала вызова.
По окончании второй посылки вызова и восстановлении схемы за-
держки Зад2 сигнал с выхода компаратора К5 запускает ждущий муль-
тивибратор ЖМ]. Он включает генератор контроля вызова и дифферен-
циальный усилитель ДУпрд, и сигнал контроля вызова на частоте 369
Гц передается в линию связи.
При приеме первой посылки группового вызова сигнал с выхода ком-
паратора КЗ через схему задержки Зад3 запускает ждущий мультивиб-
ратор ЖМ2, который блокирует работу ждущего мультивибратора ЖМ|,
и сигнал контроля вызова в линию связи не передается.
Для прослушивания линии оператор ПП-ИС-02 снимает микроте-
лефонную трубку с подставки. При этом срабатывает герконовый пере-
ключатель, подается питание на телефонный усилитель Утлф и прекра-
щается формирование сигнала акустического вызова. Речевая инфор-
мация с выхода корректирующего усилителя КУпрм поступает на
сигнальный вход телефонного усилителя Утлф и прослушивается в мик-
ротелефонной трубке. Громкость речевой информации устанавливает-
ся с помощью регулятора R7 на микротелефонной трубке.
При ответе оператор ПП-ИС-02 нажимает тангеиту на микротеле-
фонной трубке. В результате срабатывает компаратор Кб, подается пи-
тание на усилитель ДУпрд, снижается усиление КУпрм и громкость
прослушивания собственных сигналов в микротелефонной трубке.
93
Речевая информация с микрофона МКФ через усилители КУпрд и
ДУпрд поступает в линию связи.
Для вызова телефонистки на микротелефонной трубке нажимают
кнопку «Вызов». В результате срабатывает компаратор К7, запускается
генератор Г и подается питание на усилитель ДУпрд. Сигнал частотой
1600 Гц через усилители КУпрд и ДУпрд поступает в линию связи.
Организация ОТС. Оперативно-технологические телефонные связи
по назначению и применяемой аппаратуре можно подразделить на: дис-
петчерские связи; общеслужебную связь; дорожно-распорядительную
связь (ДРС); связь совещаний; станционную распорядительную теле-
фонную связь; межстанционную связь (МЖС); перегонную связь (ПГС).
К диспетчерским относятся связи ПДС, ЭДС, СДС, БД С и др., каж-
дая из которых находится в распоряжении одного лица (диспетчера).
Общеслужебную связь представляет постанционная связь (ПС),
обеспечивающая проведение служебных переговоров работников про-
межуточных пунктов между собой.
Системы отделенческой оперативно-технологической телефонной
связи, применяемые на железнодорожном транспорте, обеспечивают
следующие эксплуатационно-технические требования:
— каждому промежуточному пункту, включенному в групповой ка-
нал, присваивают свой вызывной сигнал;
— вызывной сигнал посылают с распорядительной станции нажа-
тием кнопки;
— прием вызывного сигнала промежуточным пунктом осуществля-
ется специальными приборами, обеспечивающими работу звонка только
в аппарате вызываемого промежуточного пункта;
— во время действия звонка в групповой канал связи посылается
сигнал контроля, по которому диспетчер убеждается в получении по-
сланного сигнала вызова.
Указанные системы ОТС допускают возможность вызова только од-
ного любого промежуточного пункта (индивидуальный вызов), группы
пунктов (групповой вызов) или всех пунктов (циркулярный вызов) груп-
пового канала. Число вызывных сигналов и входное сопротивление ап-
паратуры системы допускают включение большого числа промежуточ-
ных пунктов в один групповой канал.
Особенно широкое применение принцип избирательности вызова
находит в организации ОТС отделения дороги в групповых каналах ДРС,
ПДС, ЭДС, ВДС, СДС, ЛПС, БДС и СТМ. Такие виды ОТС, как отде-
ленческая связь совещаний (ОСС) и перегонная связь (ПГС), органи-
зуются так же по групповому принципу, но без избирательного вызо-
94
ва. В станционной распорядительной телефонной связи из-за особен-
ностей ее эксплуатации избирательный вызов используется редко.
Сеть станционной технологической телефонной связи состоит из
трех сетей: стрелочной, станционной распорядительной телефонной и
административно-хозяйственной (директорской) связи.
Стрелочная связь предназначена для связи дежурного по станции
(ДСП) со станционными стрелочными постами. Станционная распо-
рядительная телефонная связь представляет собой комплекс различных
видов связи для руководителей, организующих работу на станции. Она
строится по лучевому принципу с установкой у руководителей техно-
логических процессов коммутаторов оперативной телефонной связи.
Основными видами станционной распорядительной связи являют-
ся: связь дежурного по станции (ДСП), станционного или узлового дис-
петчера (ДСЦС, ДНЦУ), маневровых диспетчеров (ДСЦ), дежурных по
паркам (ДСПП), горкам (ДСПГ), связь оператора маневрового района
(ОМР), сменного вагонного мастера (СМВ), оператора пункта техни-
ческого осмотра вагонов (ПТО), дежурного по вагонному депо, дежур-
ного по локомотивному депо (ДВД), станционная связь транспортной
милиции (СТМ) и военизированной охраны (ВОХР).
Принципы организации оперативно-технологической телефонной свя-
зи. Организация диспетчерской связи. Сеть отделений железных дорог
делится на диспетчерские участки (круги), на которых руководство эк-
сплуатационной работой осуществляет диспетчер, пользуясь диспетчер-
ской связью, предоставленной ему в единоличное распоряжение.
К диспетчерской связи предъявляются следующие требования:
— простейший и наиболее быстрый процесс установления соеди-
нения (нажатие вызывной кнопки или голосом);
— отсутствие потерь вызова в процессе установления соединения;
— вызов диспетчера со стороны промежуточных пунктов голосом;
— односторонний способ ведения переговоров;
— реализация принципа «говорит один — слышат все»;
— абсолютный приоритет диспетчера;
— передача сигналов контроля посылки и контроля приема вызова;
— громкоговорящий прием у диспетчера;
— невозможность взаимного вызова абонентов промежуточных пунк-
тов и переговоров без разрешения диспетчера;
— возможность соединения с диспетчером и станциями соседнего
круга смежного отделения;
— высокое качество тракта передачи и надежность системы связи.
95
В диспетчерский круг включаются распорядительные станции (PC) и
абонентские промежуточные пункты (ПП), которые по роду своей дея-
тельности должны быть непосредственно связаны с данным диспетчером.
Аппаратура ПП включается в групповой канал параллельно (рис. 10.3).
В оперативно-технологической телефонной связи предусмотрен по-
очередный способ ведения переговоров, поэтому переговорные прибо-
ры распорядительной станции и промежуточных пунктов включаются
по переменной схеме. На распорядительной станции (PC) в линию по-
стоянно включен громкоговоритель ВА, благодаря чему диспетчера
можно вызвать голосом со стороны промежуточного пункта. При отве-
те диспетчер с помощью педали НП переключает переговорные прибо-
ры в режим передачи, при этом ВА отключается и включается микро-
фон ВМ. На PC для посылки избирательного вызова устанавливаются
датчик избирательного вызова (ДИВ). Индивидуальные, групповые или
циркулярный вызывной сигналы посылаются нажатием соответствую-
щей кнопки на кнопочном устройстве КУ.
Аппаратура промежуточных пунктов содержит вводно-изолирующее
устройство (ВИУ), защищающее аппаратуру промежуточного пункта от
опасных влияний со стороны контактной сети. Приемник избиратель-
ного вызова (ПИВ), представляющий собой дешифратор, настроен на
прием определенной вызывной комбинации. При приеме вызывной
комбинации начинает работать звонок (ЗВ), и датчик сигнала контро-
Рис. 10.3. Структурная схема организации ОТС по принципу диспетчерской
связи
96
ля приема вызова (ДКВ) посылает в групповой канал сигнал контроля
(400 Гц), подтверждая этим исправность линии и аппаратуры промежу-
точного пункта, а диспетчер убеждается, что вызывной сигнал принят.
Сеть диспетчерской связи может быть неразветвленной (рис. 10.4, а)
или разветвленной на несколько направлений (рис. 10.4, б, в).
По принципу диспетчерской связи создаются ПДС, ЭДС, ВДС,
БДС, СДС.
Организация общеслужебной связи. Общеслужебная или постанцион-
ная связь (ПС) предназначена для служебных переговоров работников
промежуточных станций между собой, а также с работниками участко-
вых станций, отделений дороги, дистанций и других подразделений
железнодорожного транспорта. Постанционная связь организуется с
применением такой же системы избирательного вызова, как и в дис-
петчерской связи, но групповые каналы постанционной связи подклю-
чаются через распорядительную станцию постанционной связи к меж-
дугороднему коммутатору. Телефонистка этого междугороднего комму-
татора соединяет промежуточные пункты между собой, а также с
абонентами местной и дальней телефонной связи (через дорожные и
магистральные каналы связи).
Распорядительная станция (PC) постанционной связи размещается
на участковой или отделенческой станции, где находится телефонный
коммутатор. На PC (рис. 10.5) имеется датчик избирательного вызова
(ДИВ), генератор сигнала контроля приема вызова (ГКВ), приемник
вызова (ПВ). На коммутаторе монтируются вызывная лампа и кнопоч-
ное устройство (КУ). На промежуточных пунктах установлены вводно-
изолирующее устройство (ВИУ), приемники избирательного вызова
а б
<^ТТП
ГС &&<&& рс 1 | 1 I
пп
Рис. 10.4. Структурные схемы конфигурации сетей ОТС
97
(ПИВ), датчики сигналов контроля вызова (ДКВ), генератор вызова
(ГВ). Телефонный аппарат имеет вызывную кнопку (ВК).
Для установления соединения абонент на промежуточном пункте
поднимает микротелефонную трубку ТА и прослушивает свободность
линии. Если линия свободна, то нажатием вызывной кнопки ВК он
подключает к линии генератор вызова и посылает в линию вызывной
сигнал частотой 1600 Гц. Сигнал воспринимается на распорядительной
станции приемником вызова ПВ и на коммутаторе загорается вызыв-
ная лампа ВЛ, а в линию связи от генератора контроля вызова ГКВ по-
сылается сигнал контроля вызова. Этот сигнал поступает в телефонный
аппарат промежуточного пункта вызывающего абонента. Телефонист-
ка опрашивает абонента и, нажав кнопку кнопочного устройства КУ,
соответствующую вызываемому ПП, подключает датчик избирательного
вызова ДИВ к линии. Последний, послав в линию сигнал избиратель-
ного вызова, соответствующий вызываемому ПП, отключается от ка-
нала. На вызываемом ПП срабатывает приемник избирательного вызо-
ва ПИВ, начинает работать звонок ЗВ и датчик сигнала контроля вызо-
ва ДКВ. В сторону распорядительной станции посылается сигнал
контроля приема вызова, который одновременно воспринимается в ТА
вызывающего абонента. Между промежуточными пунктами устанавли-
вается соединение, а устройства распорядительной станции приходят в
исходное состояние.
На участках железных дорог с небольшим объемом движения некото-
рые виды связи (ЛПС, СДС и др.) могут организовываться по комбини-
98
рованному принципу: в дневное
время групповой канал подклю-
чается к распорядительной
станции диспетчера, а в ночное
время связь передается на пульт
телефонистки (рис. 10.6).
Организация поездной меж-
станционной и перегонной связи.
Поездная межстанционная
(МЖС) и перегонная связь
(ПГС), организуются по прин-
ципу прямой связи.
Поездная межстанционная
связь (МЖС) организуется по
отдельному проводному теле-
фонному каналу, объединяюще-
РСДС
Коммутатор
Рис. 10.6. Структурная схема органи-
зации связи по комбинированному
принципу
му дежурных двух смежных раздельных пунктов. Переговоры по линии
МЖС осуществляются в дуплексном режиме, а для посылки вызова по
линии МЖС используется переменный ток частотой 25 Гц.
Рассмотрим организацию каналов прямой связи на примере МЖС,
которая подключена на станциях в комплекты аппаратуры технологи-
ческой станционной связи КТС дежурных по станциям, ограничиваю-
щим перегон (рис. 10.7). Для вызова ДСП соседней станции ДСП дан-
ной станции нажатием кнопки вызова КнВ на пульте своего коммута-
тора подключает к линии источник вызывного тока ИВТ. Сигнал вызова
принимается приемником вы-
зова ПВ коммутатора ДСП со-
седней станции и на пульте
коммутатора загорается вызыв-
ная лампа ВЛ, работает звонок
и срабатывает датчик сигнала
контроля вызова ДКВ. Дежур-
ный на вызываемой станции
нажатием кнопки Кн МЖС на
пульте коммутатора подключа-
ет переговорное устройство ПУ
к каналу МЖС.
Перегонная связь предназ-
начена для служебных перего-
воров работников различных
Рис. 10.7. Структурная схема организа-
ции межстанционной связи
99
подразделений железнодорожного транспорта, находящихся на пере-
гоне, с дежурными раздельных пунктов, ограничивающих перегон, по-
ездными и энергодиспетчерами, диспетчерами дистанций пути, сигна-
лизации, связи, а в экстренной ситуации — с диспетчерами отделения,
управления, с центральной станцией связи.
Содержание линейных сооружений и устройств дистанции пути,
контактных сооружений, сигнализации и связи требует проведения пла-
новых проверок, а также ремонтно-восстановительных работ в различ-
ных точках перегона.
Характер работ может влиять на процесс движения поездов по пере-
гону, вплоть до прекращения его на определенное время (закрытие пе-
регона). Для ведения переговоров по всем организационно-техничес-
ким вопросам, связанным с выполнением проверочных или ремонтно-
восстановительных работ, для связи на перегонах (ПГС).
Перегонная связь должна удовлетворять следующим требованиям:
— телефонные аппараты перегонной связи должны находиться на
расстоянии до 2 км друг от друга и быть доступными определенному
кругу лиц;
— абонент ПГС должен иметь возможность вызова дежурных смеж-
ных станций или телефонистки РМТС участковой станции;
— связь должна обеспечивать односторонний способ ведения пере-
говоров на микротелефон;
— должна быть возможность подключения к ПДС, ЭДС, СДС, и
ЛПС для ведения переговоров без участия ДСП;
— возможность посылки и приема вызова в месте выполнения ра-
бот на дополнительное вызывное устройство;
— возможность ведения переговоров между абонентами двух или не-
скольких смежных аппаратов перегонной связи (без взаимного вызова).
ПГС организуется на участках железных дорог с автоблокировкой
на любых линиях связи, а также на участках с любым способом регули-
рования движения поездов при кабельных линиях связи.
В канал ПГС включают аппаратуру, размещаемую в помещениях де-
журных по станциям и остановочным пунктам, телефонные аппараты,
устанавливаемые на охраняемых объектах и переездах, аппараты, мон-
тируемые на релейных шкафах входных светофоров, разрезных точек и
неохраняемых переездов, а также в тоннелях длиной более 2 км и в дру-
гих местах.
При вызове ДСП с перегона используют специальный аппарат пе-
регонной связи, сняв микротелефонную трубку с которого подключа-
ются к коммутатору ДСП.
100
Радиопроводная перегонная связь. Радиопроводная перегонная связь
предназначена для связи исполнителей, находящихся на перегоне, меж-
ду собой, с дежурными по станциям, ограничивающим перегон, и с дис-
петчерами соответствующих служб. Может использоваться как при про-
ведении работ по текущему содержанию и ремонту железнодорожных
путей, сооружений и устройств, так и при проведении аварийно-вос-
становительных работ (рис. 10.8).
Радиопроводная перегонная связь организуется с использованием
специальных переносных радиостанций, устанавливаемых на перегоне
и подключаемых к проводной линии перегонной связи, и носимых ра-
диостанций, выдаваемых исполнителям, и предназначена для органи-
зации связи радио-абонентов в режиме ретрансляции сигнала, а также
для выхода на проводную линию связи, подключенную к комплекту, в
режиме исходящего и входящего соединения.
С помощью системы радиопроводной перегонной связи типа ОРС-1,
работающей в диапазоне 150 МГц, обеспечивается дальность связи меж-
ду переносной и носимой радиостанциями на расстоянии 2—2,5 км.
При подключении комплекта к цепи перегонной связи (ПГС) обес-
печивается связь руководителя работ через дежурного по станции (ДСП)
и цепям избирательной связи со службами энергодиспетчера, поездно-
го диспетчера, диспетчера дистанции сигнализации и связи и другими
КДНЦ
Рис. 10.8. Схема организации связи на базе комплекса ОРС-1
101
службами. Использование радиоканала вместо проводной линии связи
дает руководителю свободу перемещения по фронту работ в радиусе
действия ретранслятора при сохранении возможности при необходи-
мости немедленно связаться с нужной ему службой. Входящий вызов
на комплект организуется подачей на линию перегонной связи со сто-
роны дежурного по станции напряжения индукторного вызова.
Комплект ОРС-1 обеспечивает связь между абонентами, оснащенными
носимыми и возимыми радиостанциями, в режиме ретрансляции сигнала.
Комплект ОРС-1 может работать как от сети переменного тока 220 В
50 Гц, так и автономно от встроенной аккумуляторной батареи или от
внешнего аккумулятора напряжением 12 В (время автономной работы в
режиме передачи — 70 %, дежурный прием при температуре плюс 20 °C
составляет 2,5 ч, а при минус 10 °C — 1,5 ч).
Комплект ОРС-1 собран на базе радиооборудования фирм
MOTOROLA, SINCLAIR, MAXRAD и адаптирован для работы на ли-
ниях перегонной связи РЖД.
Комплект собран в металлическом чемодане, экранирующем от вли-
яния внешних электромагнитных полей и снижающем уровень помех
на 50 дБ в диапазоне частот 100—200 МГц.
Особенности организации связи на участках с диспетчерской центра-
лизацией. На участках железных дорог, оборудованных диспетчерской
централизацией (ДЦ), ДСП сохраняются лишь на крупных станциях,
поэтому при нормальной работе ДЦ поездная диспетчерская связь не-
обходима лишь с крупными станциями. В аварийной ситуации, когда
автоматическое управление стрелками и сигналами на какой-либо ма-
лой станции оказывается невозможным, эту станцию включают на ме-
стное управление, осуществляемое начальником станции (ДС) из слу-
жебного помещения. Для связи поездного диспетчера с ДС в служеб-
ном помещении станции размещают аппаратуру промежуточного
пункта. Для вызова начальника станции в аварийных ситуациях у него
в квартире устанавливают телефонный аппарат, который может под-
ключаться поездным диспетчером к цепи поездной диспетчерской свя-
зи через специальное устройство включения квартир (УВК), распола-
гающееся в служебном помещении и соединенное с промежуточным
пунктом цепью местной связи.
Для вызова квартиры начальника станции диспетчер посылает вы-
зывной сигнал большей продолжительности, при этом через УВК в квар-
тирный телефон начальника станции посылается зуммерный сигнал
вызова, который, ответвляясь частично в цепь ПДС, служит конт-
рольным сигналом подключения квартирного телефона.
102
На входных и выходных светофорах промежуточных станций участ-
ков с ДЦ также устанавливают телефонные аппараты диспетчерской
связи, которые предназначены для связи машиниста поезда, остановив-
шегося перед светофором, с поездным диспетчером. Необходимость в
такой связи возникает при неработающем светофоре и в аварийной ситу-
ации на участке. В этом случае дежурного по станции (ДНЦ) вызывают
голосом, сняв микротелефонную трубку с рычажного переключателя.
На участках с ДЦ, кроме цепи перегонной связи, организуется до-
полнительно канал обходной перегонной связи ОПГС (индивидуаль-
ный, либо совмещенный с каналом СДС). ОПГС осуществляет комму-
тацию цепи ПГС в различные виды диспетчерских ОТС отделенческо-
го и дорожного уровней и имеет выход на пульт телефонистки между-
городного коммутатора (рис. 10.9). На распорядительной станции ис-
пользуется аппаратура постанционной связи (PC ПС) с комплектом для
передачи управляющих сигналов ВАПР. На промежуточных станциях
устанавливают блоки дистанционного подключения БДП, в которые
заводятся каналы ПГС, ОПГС, а также каналы ОТС, а именно: ПДС ЭДС,
СДС и ЛПС.
Ст. А Ст. Б
Ст. К
РС& |дСП
РС ^1дсп
рс<8^
рс<8>^
—
ВАПР
ПДС
ЭДС
СДС
ЛПС
ОПГС
Коммутатор
ДСП
БДП БДП
ПГС1 ПГС2
ТА ПГС ТА ПГС ТА ПГС ТА ПГС
Рис. 10.9. Схема организации перегонной связи на участках
с диспетчерской централизацией
103
При снятии абонентом ПГС1 трубки ТА по линии ПГС1 вызов через
БДП и цепь ОПГС поступает на коммутатор телефонистки РМТС. Те-
лефонистка опрашивает вызывающего абонента и дистанционно через
БДП подключает данную цепь (ПГС1) к каналу диспетчерской связи,
необходимой абоненту. Абонент ПГС вызывает диспетчера голосом.
Выполнив подключение, телефонистка отключается от канала ОПГС. Рас-
порядительная станция переходит в режим дежурного приема вызова.
10.3. Связь совещаний
Организация оперативно-технологической связи по каналам тональ-
ной частоты (ТЧ). Организация групповой телефонной связи по кана-
лам низкой частоты НЧ имеет существенные недостатки: необходимость
применения для каждого вида связи отдельной двухпроводной линии
передачи, значительный уровень шумов в каналах НЧ, ограниченную
дальность связи. Для организации групповой технологической связи с
применением каналов ТЧ используют либо обычные системы передачи
(СП), но с переприемом на каждом пункте каналов ТЧ и подключени-
ем к ним в низкочастотном тракте переговорных устройств, либо спе-
циальные системы передачи типов К-24Т и К-ЗТ, позволяющие обра-
зовывать групповые каналы ТЧ. Схема организации групповой цепи с
переприемом каналов ТЧ дана на рис. 10.10. Каналы ТЧ в их низкочас-
тотных окончаниях включаются в распределители направлений, кото-
рые осуществляют их параллельное соединение и распределение посту-
пающих сигналов по направлениям. В эти же распределители включа-
ются усилители У1 и У2, выполняющие также функции ключей,
управляемых через контакты приемника обратного управления (ПОУ)
и ППУ. Разговорный тракт строится по переменной схеме с передачей
сигналов прямого и обратного управления для переключения направ-
ления передачи. В исходном состоянии на всех промежуточных стан-
циях открыты У1, и разговорные сигналы, поступающие от распоряди-
тельной станции, проходят через распределители и У1 в телефонные
аппараты (ТА) промежуточных пунктов.
При передаче от промежуточных пунктов необходимо выключить У1
и включить У2, что достигается посылкой сигнала прямого управления
нажатием кнопки прямого управления (КПУ) и подключением к ли-
нии генератора прямого управления (ГПУ) с частотой, например, 2500 Гц.
Ток от ГПУ поступает в приемник прямого управления, который вы-
ключает У1 и включает У2. При необходимости перебоя со стороны рас-
порядительной станции посылается сигнал обратного управления от
генератора обратного управления (например, той же частоты 2500 Гц).
104
Педаль
ВА
Распреде-
литель
Канал
ТЧ
Канал
ТЧ
Промежуточная
СП станция СП
Промежуточная
СП станция СП
У1
У1
Прямое управление
Распределительная
станция
Обратное управление
Распреде-
литель
ППУ
Промежуточный Промежуточный
пункт
пункт
Рис. 10.10. Схема организации групповой цепи с переприемом каналов ТЧ
Ток обратного управления проходит на промежуточных станциях в при-
емники обратного управления, которые нарушают цепь работы У2 и
включают У1. Режекторные фильтры (Ф) препятствуют прохождению
сигнала прямого и обратного управления в телефонные аппараты.
По рассмотренной схеме строятся системы связи совещаний и до-
рожной распорядительной связи, организованные в аналоговой сети
ОТС, в которых оконечное оборудование устанавливается на крупных
станциях через 40—60 км и имеется возможность использования кана-
лов ТЧ обычных систем передачи.
Организация связи совещаний. В зависимости от зоны действия в свя-
зи совещаний можно выделить три уровня иерархии — магистральную
связь совещаний, дорожную и отделенческую. Магистральная связь
совещаний охватывает ОАО «РЖД» и управления железных дорог, до-
рожная связь совещаний каждой дороги — соответствующее управле-
ние и отделения дороги, а также сортировочные, участковые станции и
станции с большой грузовой и пассажирской работой, ОСС — отделе-
ние и все его станции.
В процессе руководства работой железных дорог требуется согла-
совывать деятельность всех звеньев железнодорожного транспорта
105
для обеспечения четкого выполнения плана перевозок, погрузки и выг-
рузки вагонов и строгого соблюдения графика и безопасности движе-
ния поездов.
Для решения этих задач возникает необходимость проведения опе-
ративных совещаний между работниками железнодорожного транспор-
та, удаленных друг от друга на сотни и тысячи километров.
При организации совещания наиболее экономичен, с точки зрения
использования физических цепей и каналов связи, групповой принцип
построения связи, когда все участники совещания, находящиеся в про-
межуточных пунктах, могут слышать распорядительную станцию и по
ее разрешению участвовать в переговорах.
Технико-эксплуатационные требования к связи совещаний выте-
кают из ее основного назначения — оперативности совещания. Ины-
ми словами, оно должно быть организовано к указанному времени (со-
вещания обычно проводятся по расписанию или особому назначению
и, как правило, имеют небольшую продолжительность). Также обяза-
тельны простота пользования средствами связи для вызова и разгово-
ра любого участника совещания и приоритет руководителя при про-
ведении совещания.
Все вышеперечисленное позволяет сформулировать основные тре-
бования к аппаратуре связи совещаний, включающей в себя аппарату-
ру, устанавливаемую в помещениях студий, распорядительных и испол-
нительных станций и каналы связи. Аппаратура должна обеспечивать
громкоговорящий прием во всех студиях и вызов любого участника со-
вещания голосом; реализацию принципа «Говорит один — слышат все»;
односторонний способ ведения переговоров с приоритетом распоря-
дительной станции вплоть до перебоя; высокое качество трактов пере-
дачи и акустических свойств студий; высокую надежность функциони-
рования сети связи в целом; минимальное время подготовки аппарату-
ры и системы связи в целом; постоянный контроль качества связи со
стороны обслуживающего персонала.
Современные системы связи совещаний ОАО «РЖД» предусмат-
ривают организацию и проведение двух видов совещаний: системы тех-
нологической аудиоконференц-связи (СТАКС) и системы технологи-
ческой видеоконференц-связи (СТВКС). Система СТАКС должна
обеспечивать проведение совещаний двух уровней: совещания магис-
трально-дорожно-отделенческого уровня и совещания вертикали уп-
равления перевозками (рис. 10.11) с возможностью оперативной
организации объединенного совещания (включающего первый и вто-
рой уровни).
106
Рис. 10.11. Двухуровневая система организации связи совещаний
Руководитель и участники совещания первого уровня должны нахо-
диться в студиях или специальных служебных помещениях. Для прове-
дения совещаний магистрально-дорожно-отделенческого уровня на
Центральной станции связи (ЦСС) в Управлениях и Отделениях дорог
оборудуются студии совещаний. Для помещения студии проводится
специальный акустический расчет, предусматривающий при установке
электродинамических микрофонов и громкоговорителей обеспечение
звукопоглощения (устранение отражения звука от поверхностей) и зву-
коизоляции от посторонних шумов. В системе связи совещаний первого
уровня не требуется избирательный вызов, т.к. во всех распорядитель-
ных и исполнительных пунктах связи совещаний применяются гром-
коговорящие установки, позволяющие участвовать в совещании боль-
шому кругу лиц, и каждый пункт вызывается со стороны распоряди-
тельной станции голосом. В линейно-аппаратных цехах домов связи
размещают аппаратуру магистральной связи совещаний (МСС, АСС-Ц
и др.), при подготовке к совещанию проводится настройка и регули-
ровка каналов связи, а в ходе совещания — постоянный контроль каче-
ства тракта передачи.
Участники совещания второго уровня (планерки), организуемого
в рамках новой вертикали управления перевозками: Центр управле-
ния перевозками (ЦУП) — Единый диспетчерский центр управле-
ния (ЕДЦУ) — Опорный центр (ОЦ), могут находиться не только в
студиях, но и в специальных служебных помещениях или на рабочих
местах. Студийное оборудование системы связи совещаний второго
уровня имеет в своем составе устройства индивидуального, группо-
вого или циркулярного вызова участников совещаний. Организация
совещания второго уровня проводится, как правило, без участия эк-
сплуатационного штата ЦСС и службы НИС, непосредственно ру-
ководителем совещания.
В качестве основных соединительных линий для организации связи
совещаний между ЦСС и каждым управлением железной дороги исполь-
зуются цифровые каналы Е1. Между управлением железной дороги и
отделениями или опорными центрами могут использоваться каналы Е1
(2048 кбит/с) или ОЦК (64 кбит/с). Для проведения совещаний также
могут использоваться каналы НЧ и ТЧ магистральной, дорожной и от-
деленческой телефонной связи. Для повышения надежности связи ос-
новные каналы резервируются. В качестве резерва применяются четы-
рехпроводные каналы ТЧ, а для резерва видеоконференций использу-
ется сеть передачи данных (СПД).
108
10.4. Магистральная и дорожная распорядительная связь
На уровне магистральной оперативно-технологической связи орга-
низуют магистральную распорядительную связь, пользуясь которой
координируют работу подразделений всей сети дорог. В пределах дорог
организуют дорожную распорядительную связь. Эта связь находится в
распоряжении дежурного по оперативно-распорядительному отделу
службы движения дороги (ДГП). С помощью распорядительной связи
ДГП контролирует выполнение графиков движения поездов по дороге,
информирует отделение о подходе поездов, осуществляет планирова-
ние и контроль погрузки и выгрузки вагонов, регулировку порожних
вагонов и т.д.
Устройства дорожной распорядительной связи должны обеспечи-
вать организацию диспетчерского участка с включением в него удален-
ных абонентов (УА), которые отходят от PC на большие расстояния
(до 100—120 км) и индивидуальные двухпроводные линии, в которые
включены местные абоненты (МА), находящиеся на той же станции,
где и PC (рис. 10.12). Наряду с этими цепями связи в PC включают меж-
дугородние коммутаторы МК, позволяющие значительно расширить
круг работников дорог, с которыми ЦДГП или ДГП может установить
телефонную связь. К местным абонентам относятся: РМТС данной стан-
ции, дежурный по отделению ДНЦО, оперативные руководители стан-
Рис. 10.12. Структурная схема организации дорожной распорядительной
связи
109
ций и подразделений (станционные и маневровые диспетчеры, дежур-
ные по станции, старшие поездные диспетчеры, дежурные по локомо-
тивным и вагонным депо и т.д.). Удаленные абоненты (дежурные по уча-
стковым, грузовым и стыковым станциям) расположены вне станции
установки аппаратуры PC и подключены к ней каналами НЧ коллек-
тивного использования (см. рис. 10.12).
Для организации ДРС используется аппаратура распорядительной
станции Д РС-Р, устанавливаемая в линейно-аппаратном цехе (ЛАЦ) при
управлении дороги, и аппаратура исполнительных станций ДРС-И, рас-
полагаемая в местах концентрации абонентов и разветвления связи на
несколько направлений. В аппаратуру ДРС-Р включается переговор-
но-вызывное устройство ДГП (ПВУ ДГП), четырехпроводные каналы
ТЧ к исполнительным станциям, линии к директорским коммутаторам
(КД) руководства дороги, а также линия к МТС ручного обслуживания
(РМТС). В аппаратуру может включаться линия от ПВУ ДГП старшего
смены (ПВУ ДГПст). В кабинете ДГП устанавливается пульт ПВУ, элек-
тродинамический микрофон и ножная педаль. При организации не-
скольких кругов ДРС аппаратура ДРС-Р обеспечивает подключение
ДГП к другим участкам связи.
Аппаратура ДРС-Р принимает разговорные токи, усиливает их и пе-
редает в головку громкоговорителя ПВУ ДГП, а также разветвляет их
по четырехпроводным каналам ТЧ исполнительных направлений, обес-
печивает односторонний метод ведения переговоров с приоритетом ДГП
вплоть до перебоя. Аппаратура ДРС-Р посылает сигналы индивидуаль-
ного вызова местных и удаленных абонентов, а также принимает сиг-
нал контроля приема вызова. Кроме того, эта аппаратура позволяет под-
ключать к каналу ДРС линии от КД руководства дороги с посылкой и
приемом по ним сигналов вызова. ДРС-Р позволяет ДГП подключать
свои ПВУ к соседним кругам ДРС для ведения взаимных переговоров
как с ДГП, так и его абонентами.
Для переговоров с маловероятными абонентами ДГП пользуется
РМТС. С этой целью ДГП вызывает телефонистку междугородного ком-
мутатора (МК), которая подключает требуемого абонента и посылает
ему вызов. И в этом случае разговор ведется в одностороннем режиме с
приоритетом ДГП.
В качестве линейного оборудования используются телефонные ап-
параты местных абонентов системы ЦБ с клавишей на микротеле-
фоне и аппаратура промежуточных пунктов типа ППД-69 удаленных
абонентов.
ПО
10.5. Станционная технологическая связь
Назначение станционной технологической связи и основные требова-
ния. Станционная технологическая связь (СТС) предназначена для опе-
ративного руководства технологическим процессом эксплуатацион-
ной работы железнодорожной станции. СТС включает в себя связи сле-
дующего назначения:
— станционную распорядительную телефонную связь (СРТС), со-
держащую отдельные сети распорядительной связи, используемые для
оперативного руководства работой технологических зон станции;
— стрелочную телефонную связь, предназначенную для связи де-
журного по станции (ДСП) со стрелочными постами в процессе управ-
ления поездной и маневровой работой;
— двухстороннюю парковую связь (ДПС), предназначенную для орга-
низации громкоговорящего оповещения и переговоров руководителей
технологических зон станции с исполнителями, находящимися в парках.
Станционная СТС должна удовлетворять следующим требованиям:
— иметь радиальную структуру построения;
— иметь на станции коммутационное оборудование для руково-
дителей СТС, обеспечивающее доступность к ним абонентов, а также
прямые связи между руководителями в соответствии с заданным рег-
ламентом переговоров;
— должна обеспечивать телефонную связь между руководителями
СТС по принципу «каждый — с каждым»;
— вызов руководителем исполнителей технологических процессов
работы станции должен осуществляться посыпкой сигнала перемен-
ного тока;
— вызов руководителя должен осуществляться снятием микротеле-
фонной трубки с прямого телефона или набором номера;
— осуществлять соединение между исполнителями должно набором
номера;
— обеспечивать руководителю возможность организации конфе-
ренц-связи с участием до трех абонентов;
— все соединения руководителя с исполнителями осуществлять
без отказов; при занятости абонента поступление к нему вызова от
руководителя сопровождается оптическим и акустическим сигнала-
ми на пульте;
— вызов стрелочного поста с пульта связи ДСП осуществлять по-
сылкой сигнала переменного тока, вызов ДСП — снятием микротеле-
фонной трубки с телефонного аппарата стрелочного поста;
111
— обеспечивать вызов от диспетчера, вызовы по линиям межстан-
ционной связи (МЖС), перегонной связи (ПГС) и другим (кроме стре-
лочных постов) одновременно на пульте ДСП и пульте оператора. При
ответе на вызов с пульта, например, ДСП, на пульте оператора должен
прекратиться акустический сигнал и включиться оптический сигнал
занятости данной линии, выключающийся при ее освобождении;
— вызов ДСП исполнителей, находящихся на соседних станциях
(при управлении ДСП работой соседних станций), осуществлять по-
сылкой сигналов избирательного вызова по аналоговой линии, либо по
каналу, организованному в цифровой сети;
— переговорно-вызывные приборы руководителей станции подклю-
чать через коммутационное устройство к входу усилителей двухсторон-
ней парковой связи (ДПС);
— на участках с диспетчерской централизацией (ДЦ) обеспечивать
возможность выхода поездного диспетчера в сети парковой связи стан-
ции для громкоговорящей передачи команд и оповещения;
— на средних и крупных железнодорожных станциях для ДПС у ру-
ководителей станции должны быть отдельные цифровые пульты.
Характеристика станционной связи. Для оперативного управления
технологическими процессами работы железнодорожной станции и уз-
лов организуют станционную технологическую связь. Станционная тех-
нологическая связь неотделима от технологического процесса работы
железнодорожной станции и является оперативным средством коорди-
нации взаимодействия между звеньями ее управления.
Сеть станционной технологической связи имеет иерархическую
структуру. Число уровней иерархии для каждой станции определяется
схемой оперативного управления, т.е. зависит от типа и класса стан-
ции, а число независимых сетей на каждом уровне — числом руково-
дителей данного уровня. Возглавляет всю оперативную работу стан-
ционный диспетчер (ДСЦС). Он составляет оперативные планы ра-
боты станции, координирует работу всех цехов станции, обеспечивает
выполнение суточных планов работы станции и др. Маневровой ра-
ботой в пределах сортировочной станции руководит маневровый дис-
петчер (ДСЦ). Оперативное управление работой станций осуществ-
ляет дежурный по станции (ДСП). На горочных сортировочных стан-
циях роспуском составов руководит дежурный по горке (ДСПГ).
Приемом и накоплением составов в парках приема, формирования и
отправления руководят дежурные по паркам ДСПП и ДСПФ.
Учитывая незначительную удаленность абонентов, а также место-
положение руководителя в центре зоны управления, строится ради-
112
альная сеть связи каждого руководителя с выходом его на смежные сети
как своего, так и других уровней.
Приоритет руководителя в системе связи зависит от уровня иерар-
хии и определяется схемой оперативного управления. Абоненты сети
каждого уровня имеют одинаковую степень приоритета, но разделяют-
ся по категориям — абоненты, участвующие в подготовке маршрутов
приема и отправления поездов, и прочие абоненты данного круга. Або-
ненты первой категории должны объединяться в особую группу с обра-
зованием сети стрелочной связи. Абоненты второй категории относят-
ся к абонентам станционной распорядительной связи.
В зависимости от характера работы у каждого станционного руково-
дителя могут быть две изолированные сети связи: сеть стрелочной и сеть
станционной распорядительной связи.
Стрелочная связь. Сеть стрелочной связи организуется на станциях
с ручным управлением стрелками и служит для переговоров ДСП с де-
журными стрелочных постов по вопросам подготовки маршрутов при-
ема и отправления поездов. Сеть стрелочной связи строится по ради-
альной структуре с включением в коммутационную систему дежурного
по станции двухпроводных линий абонентов с индивидуальным под-
ключением телефонных аппаратов.
Сеть стрелочной связи строится отдельно от других сетей, в ее про-
вода разрешается включать телефонные аппараты, установленные в
помещениях стрелочных постов, у сигнальных маневровых колонок, на
постах местного управления стрелками, в будках охраняемых переез-
дов, которые находятся в пределах станции или непосредственно при-
мыкают к ней. Стрелочные посты оборудуют дополнительно наружны-
ми звонками громкого боя. В сеть стрелочной связи допускается также
включение телефонных аппаратов постов централизации.
Станционная распорядительная связь. Связь дежурного по станции
(ДСП). В коммутатор дежурного по станции включаются следующие
абоненты станционной распорядительной связи (рис. 10.13): началь-
ник станции (ДС), станционный диспетчер (ДСЦС), маневровый дис-
петчер (ДСЦ), дежурный по сортировочной горке (ДСПГ), оператор тех-
нической конторы (ОТК), оператор маневрового района (ОМР), пункт
технического осмотра вагонов (ПТО), дежурный основного (оборотно-
го) локомотивного депо (ДЛД), дежурный вагонного депо (ДВД), ра-
бочее место механика СЦБ, дежурный радиоузла, дежурные охраняе-
мых переездов в пределах станции и смежных перегонов, маневровые
колонки, маневровые посты, пункты питания автоблокировки и др.
113
Абоненты станционной связи
Пункты обогрева
осмотрщиков вагонов
—►Списчики
—►Башмачники
—►Составители
—► ДСПГ
Инф.связь
ДСПч- пто
д м (KCM2.D)
ДСПГ«-
ОТК
(KCM2.D)
ПТО локомотивов
Дом отдыха лок. бригад
Главный инженер
Начальник депо, заместители
Нарядчики лок. бригад
КП осмотра лок радиостанций и автостопов
Поворотный круг
Пункт обмывки
Станция водоснабжения и диз. топлива
Пункт пескоподачи
Пункт экипировки локомотивов
Посты
военизированной
охраны
-►Переговорные колонки в междупутьях
дсдр ремонтных путей
^ДВД
-► Составители поездов
а Нарядчики кондукторских и
локомотивных бригад —
-► Стрелочные посты
ДЛД
(КТС)
ДСПП
(KCM2D)
ВОХР
(KCM2.D)
- ► Товарная контора
- ► Пункты взвешивания вагонов
- ► Сортировочные платформы
- ► Товарные весовщики
- ► Льдопункг
- ► Транспортно-экспедиционная контора МПС
- ► Весовщики на путях клиентуры
- ► Зам ДС по грузовой
- ► Транспортные диспетчеры
промышленныхпредприятий
Стрелочные
посты
Стрелочные посты
1 2 3
ДСЦГ
(КТС)
ДСП
(КТС)
ДС
-►ДСПФ
-►ОМР
-►Товарный весовщик
-►Оператор товарной конторы
-► Гл. инженер станции
-►Зам ДС
дсцс
(КТС)
мжс
ПГС
мжс
ПГС
ПДС
ПС
эдс
СЭМ
Рис. 10.13. Схема организации станционной связи
В коммутатор ДСП дополнительно включаются следующие отде-
ленческие связи: поездная диспетчерская, энергодиспетчерская, элек-
тромехаников связи и СЦБ, постанционная, межстанционная, пере-
гонная (ПГС).
Связь станционного диспетчера сортировочной станции (ДСЦС). Те-
лефонные аппараты устанавливаются у следующих абонентов: дежур-
ного по станции (ДСП), начальника станции и его заместителей, глав-
ного инженера станции, маневрового диспетчера (ДСЦ), дежурного
по парку или путям (ДСПП), дежурного по горке сортировочной стан-
ции (ДСПГ), маневрового диспетчера по местной грузовой работе
грузовой станции (ДСЦГ), дежурного по горловине формирования
сортировочной станции (ДСПФ), оператора техконторы (ОТК), опе-
ратора маневрового района (ОМР), в пункте технического осмотра ва-
гонов (ПТО) и др.
Связь дежурного по парку или путям (ДСПП). На сортировочных стан-
циях и в каждом парке (прибытия, отправления, транзита, формирова-
ния) имеется связь дежурного по парку. В эту связь включаются телефо-
ны станционного диспетчера сортировочной станции (ДСЦС), дежур-
ного по горке сортировочной станции (ДСПГ), оператора технической
конторы (ОТК), оператора пункта технического осмотра вагонов (ПТО),
дежурного основного (оборотного) локомотивного депо (ДЛД), дежур-
ного вагонного депо (ДВД), составителей, стрелочных постов, перего-
ворных колонок в междупутьях ремонтных путей и др.
Станционная информационная связь. Для передачи сведений о подхо-
де поездов организуется информационная связь между сортировочны-
ми и грузовыми станциями своей и других дорог. Эта связь дополняется
станционной информационной связью по списыванию номеров ваго-
нов и передаче сортировочных листков. Она организуется между тех-
нической конторой и работниками, занятыми при роспуске составов
(составителями, башмачниками, ДСПГ, ПТО), списчиками вагонов,
пунктами приема и передачи грузовых документов.
Связь охраняемого переезда. Связь охраняемого переезда (ОПС) с де-
журным ближайшей станции организуется по отдельному каналу или
по линии МЖС. При подключении к общему каналу переговорно-вы-
зывных устройств нескольких охраняемых переездов предусматривает-
ся избирательный вызов каждого из них от дежурного по ближайшему
раздельному пункту (станции). В этом случае на охраняемых переездах
используются промежуточные пункты избирательной связи, и вызов
дежурного по станции со стороны охраняемых переездов осуществля-
ется посылкой частоты 1600 Гц.
115
Телефонные аппараты охраняемых железнодорожных переездов
(ОПС) могут быть включены в линию МЖС. В этом случае сигналом
вызова со стороны охраняемого переезда может служить изменение со-
противления шлейфа при снятии микротелефонной трубки с прямого
телефона ЦБ, а вызов со стороны ДСП посылкой переменного тока.
Организация станционной технологической связи. Сети станционной
технологической связи организуются с использованием кабельных ли-
ний и комплектов станционной связи (коммутаторов) типа КТС, КСМ,
КАСС или специализированных цифровых АТС для оперативно-тех-
нологической связи.
Коммутатор технологической связи типа КТС предназначен для орга-
низации отделенческой и станционной оперативно-технологической
связи в пределах железнодорожной станции. КТС работает по четырех-
проводным и двухпроводным групповым каналам ТЧ или НЧ и исполь-
зуется не только в качестве комплекта аппаратуры станционной связи,
но также выполняет функции двухстороннего усилителя, переходного
устройства, устройства четырехпроводной перегонной связи, является
приемником тонального вызова всех абонентов отделенческой ОТС,
находящихся на станции.
Коммутаторы станционной связи типа КСМ-1, КСМ-2 используют-
ся на локальных объектах железнодорожных станций всех категорий и
других объектах железнодорожного транспорта (локомотивные депо,
товарные конторы и т.п.).
Сеть станционной распорядительной телефонной связи организу-
ется по децентрализованному принципу (с использованием нескольких
коммутаторов) или по централизованному (с использованием одного
коммутатора).
При децентрализованном варианте включения коммутационного
оборудования (рис. 10.14) используется радиальная схема построения
сети связи между руководителем и его исполнителями. Коммутацион-
ная система КС, позволяющая организовать изолированные в электри-
ческом отношении сети стрелочной и станционной распорядительной
связи, установлена у каждого командира. С помощью пульта связи и
управления ПСУ он управляет работой КС при установлении входящих
и исходящих соединений с абонентскими установками (АУ) абонентов
своей сети, а также ведет с ними переговоры. Через КС осуществляется
также выход командира в смежные сети станционной технологической
связи, в сети местной и отделенческой технологической связи.
Современное специализированное цифровое коммутационное
оборудование позволяет построить централизованную систему СТС
116
Рис. 10.14. Структурная схема децентрализованной системы станционной
распорядительной связи
Рис. 10.15. Станционная технологическая связь на базе специализированной
цифровой аппаратуры ОТС (централизованная система)
117
(рис. 10.15). В коммутационную станцию КС, установленную на цен-
тральном посту управления, подключаются пульты ПСУ всех руково-
дителей (дежурного по станции, диспетчера и др.) — цифровые теле-
фоны ISDN, сопрягающиеся с коммутационной станцией двухпровод-
ными кабельными линиями по каналу 2B+D, прямые телефоны ЦБ,
аналоговые телефонные аппараты ЦБ с номеронабирателем (импуль-
сным и DTMF) и без номеронабирателя (прямые телефоны), двухпро-
водная линия связи с местом работ (СМР), входы усилителей громко-
говорящей парковой связи, выходы линий парковых переговорных
устройств (ППУ), а также соединительные линии к АТС местной свя-
зи, каналы ОТС и др.
В соответствии с регламентом работы железнодорожной станции,
каждому абоненту устанавливается категория доступности, определя-
ющая разрешенные и запрещенные соединения в системе диспетчер-
ской, станционной распорядительной, стрелочной и парковой связи.
Разделение абонентов по категориям и организация участков связи для
каждого командира реализуется программно, что позволяет организо-
вать приоритетную систему связи для любых абонентов. Для стрелоч-
ной связи используется принцип прямых соединений с ограничением
по входящей связи для всех абонентов, кроме командира. Для абонен-
тов, имеющих связь с несколькими командирами, применяется одна
абонентская линия и абонентская установка с системой передачи ин-
формации о номере командира.
Функциональные клавиши цифровых пультов запрограммированы
таким образом, что вызов требуемого абонента или подключение к груп-
повому каналу производится однократным нажатием соответствующей
кнопки.
Глава 11. ТЕЛЕГРАФНАЯ СВЯЗЬ
И ПЕРЕДАЧА ДАННЫХ
11.1. Основы передачи дискретных сообщений
и приемопередающие устройства
Структурная схема передачи дискретных сообщений. Телеграфная
связь является самым первым видом электрической связи и ее основ-
ное назначение хорошо известно. Передача данных — это значительно
более молодой вид связи, появившийся в середине XX в., примерно на
100 лет позже телеграфной, и служит для передачи сообщений в форма-
лизованном виде от какого-либо объекта в ЭВМ и результатов обработ-
ки ЭВМ обратно к объекту.
В основе работы этих видов связи много общего, поэтому введены
объединяющие термины: «Дискретное сообщение» и «Дискретная ин-
формация». Поясним эти термины подробнее. Информация — это све-
дения о фактах, концепциях, объектах, событиях и идеях, которые в
данном контексте имеют вполне определенное значение. К дискретной
относят информацию, содержащуюся в буквенно-цифровых текстовых
сообщениях (телеграммах), в потоках цифр в системах телеобработки
(определяемых термином «передача данных»), в командах и извещени-
ях систем автоматики и телемеханики.
Сообщение, поступающее от источника, преобразуется в сигнал,
который является его переносчиком. На приемном конце сигнал пре-
образуется в сообщение.
Упрощенная структурная схема передачи дискретного сообщения
приведена на рис. 11.1, где обозначено: Прд — передатчик; Прм — при-
емник; ИС — источник сообщения; КИ — кодер источника; КК — ко-
дер канала; М — модулятор; ДМ — демодулятор; РУ — регистрирующее
устройство; ДК — декодер канала; ДИ — декодер источника; ПС — по-
лучатель сообщения.
Блоки КИ и ДИ предназначены для первичного кодирования и де-
кодирования сообщения, а блоки КК и ДК — для повышения верности
принимаемого сообщения путем введения избыточности и могут отсут-
119
Рис. 11.1. Структурная схема передачи дискретного сообщения
ствовать. Как видно из схемы рис. 11.1, обычно на канал связи, передат-
чик и приемник воздействует помеха от каких-либо внешних источни-
ков (соседних каналов, высоковольтных линий, электрифицированных
железных дорог и т.д.). По этой схеме формируется один симплексный
канал, т.е. идет передача сообщения только в одну сторону и от одного
источника. При дуплексном режиме возможна одновременная переда-
ча в двух направлениях, а в полудуплексном режиме — поочередная.
При создании многоканальной связи общий тракт (линия связи) ис-
пользуется несколькими передатчиками (и соответственно приемника-
ми), но на передающем конце должны быть суммирующие, а на прием-
ном — разделяющие устройства.
Таким образом, основными функциями передатчика являются ко-
дирование и модуляция, а приемника — демодуляция, регистрация и
декодирование.
Кодирование и стандартные первичные коды. При передаче дискрет-
ной информации символы сообщения (буквы, цифры и т.д.) кодируют-
ся числами двоичной системы счисления. Это позволяет широко ис-
пользовать в схемах элементы с двумя состояниями (реле, триггеры,
элементы алгебры, логики), хотя во внутренних схемах передатчиков и
приемников возможно использование кодов с иным основанием сис-
темы счисления.
Как отмечалось выше, есть коды первичные — для кодирования со-
общения и избыточные — для кодирования с повышенной верностью.
Избыточные коды также называют корректирующими и помехоустой-
чивыми. Эти коды будут подробнее изучаться в разделе 11.3. Здесь же
рассмотрим наиболее распространенные первичные равномерные, т.е.
коды с одинаковой длиной комбинаций для всех символов. Одним из
них является международный телеграфный код МТК-2. Это пятираз-
рядный двоичный код, который имеет 32 комбинации. Поскольку та-
кого количества комбинаций явно недостаточно для передачи симво-
120
лов (букв, цифр, знаков препинания и т.д.), этот код применяется в двух-
регистровом и трехрегистровом вариантах. Русский вариант кода МТК-2
имеет третий регистр для букв русского алфавита. При этом каждая ко-
довая комбинация может использоваться для передачи трех символов,
выбор из которых осуществляется предварительной передачей комби-
нации соответствующего регистра. Недостатком пятиразрядного кода
является относительно малое количество комбинаций, поскольку при
передаче данных требуется предусматривать кодовые комбинации для
различных сигналов управления.
Другим примером широко используемых в телеграфии и передаче
данных кодов является семиразрядный код КОИ-7, который содержит
128 кодовых комбинаций. За основу при его создании был взят амери-
канский стандартный код для обмена информацией ASC-2.
Модуляция дискретных сигналов. Следующим этапом преобразования
сообщения в сигнал является модуляция. Эта операция производится
для того, чтобы согласовать формируемый сигнал с возможностями сре-
ды, по которой он будет передаваться. При модуляции изменяется один
или несколько параметров переносчика, которыми могут являться по-
стоянный или переменный синусоидальный токи, последовательность
коротких импульсов. Выбор переносчика определяется средой переда-
чи, которой могут быть физическая линия (жилы кабеля), аналоговый
или цифровой канал, образованный путем уплотнения физической ли-
нии каким-либо методом, и т.д.
Рассмотрим вариант, когда в качестве переносчика используется си-
нусоидальный ток. Изменяемыми параметрами при этом могут быть
амплитуда, частота и фаза; в соответствии с этим модуляция может быть
амплитудной (AM), частотной (ЧМ), фазовой (ФМ) и относительной
фазовой (ОФМ). Эти виды модуляции называют однократными. Каж-
дому разряду комбинации соответствует определенное состояние пере-
носчика, например, при ФМ логические единица и нуль передаются
двумя состояниями сигнала-переносчика, отличающимися по фазе на
180°. Основные сведения о модуляции изучаются в курсе «Теория пере-
дачи сигналов», здесь же только напомним, что для увеличения скорос-
ти передачи существуют разные способы многократной модуляции,
когда увеличивается количество состояний сигнала. При этом каждому
состоянию соответствует 2, 3 и более разрядов комбинации. Например,
при ДОФМ (двукратной относительной фазовой комбинации) сигнал-
переносчик имеет 4 состояния, отличающиеся по фазе на 90°, и каждое
из них соответствует двум соседним разрядам кодовой комбинации. При
КАМ-16 (квадратурно-амплитудной модуляции на 16 состояний сиг-
121
нала, отличающихся амплитудой и фазой) каждое состояние сигнала
соответствует четырем соседним разрядам кодовой комбинации. Таким
образом, при ДОФМ скорость передачи увеличивается в 2 раза по срав-
нению с однократными видами модуляции, а при КАМ-16 — в 4 раза.
Необходимо различать основные понятия, связанные с дискретной
модуляцией. Это значащая позиция — значение параметра переносчика,
соответствующее одному из состояний сигнала; значащий момент моду-
ляции — момент смены значащей позиции; единичный интервал (tQ) —
отрезок времени, отведенный для передачи одного элемента кодовой ком-
бинации (при однократной модуляции; при многократных видах — на
единичном интервале передается 2, 3 и более разрядов, в соответствии с
видом модуляции); значащий интервал — отрезок времени между смеж-
ными значащими моментами, элементарный импульс — импульс напря-
жения или тока длительностью в единичный интервал.
Чрезвычайно важными параметрами, характеризующими переда-
чу дискретных сообщений, являются скорость дискретной модуляции
(символьная скорость) В и скорость передачи информации С. Пер-
вый параметр определяется как общее количество элементарных им-
пульсов (несущих информацию и служебных) в единицу времени (се-
кунду) и измеряется в Бодах, т.е. В = 1/10. Скорость передачи инфор-
мации измеряется количеством информационных разрядов за тот же
интервал (бит/с).
Искажения дискретных сигналов. При передаче по каналам связи
принимаемые импульсы искажаются по форме, длительности, могут
быть раздробленными. Причин этому несколько: действие помех от
соседних каналов или внешних источников влияний, несоответствие
нормам технической эксплуатации (например, напряжений источни-
ков электропитания), параметрам канала, по которому ведется переда-
ча, прерывания тракта при работе коммутационных устройств и т. п.
Искаженную форму сигнала легко восстановить каким-либо пороговым
устройством, например, электронным реле, труднее обстоит дело с вос-
становлением длительности. В связи с этим различаются два вида иска-
жений: краевые и дробления. На рис. 11.2 показаны сигналы на выходе
передатчика Вых Прд, входе приемника Вх Прм и выходе порогового
устройства Вых ПУ. Импульсы, соответствующие первым логическим
единице и нулю, имеют краевые искажения 0j (т.е. один из них удли-
нился за счет другого), а третий импульс раздроблен (с длительностями
дроблений т2 и т3).
Краевые искажения проявляются в изменении длительности им-
пульсов, причем они становятся обычно некратными единичному ин-
122
тервалу. Причинами их появления могут быть несоответствия номи-
нальным значениям питающих напряжений, неточная регулировка
реле, недостаточная ширина диапазона частот канала связи, помехи и
т.д. Обычно искажения оцениваются в процентах от единичного ин-
тервала, например:
§ = —100%. (11.1)
Причинами дроблений являются импульсные помехи и кратковре-
менные прерывания тракта передачи. Естественно, в реальных услови-
ях могут сочетаться и краевые искажения, и дробления.
Методы регистрации ошибки. Важнейшей функцией приемника яв-
ляется регистрация приходящего сигнала и определение его значащей
позиции при наличии искажений. Используются два основных метода и
их сочетание: метод стробирования (однократного отсчета) и интеграль-
ный. Суть первого метода заключается в том, что определение значащей
позиции производится по однократной пробе в самой надежной с точки
зрения искажений зоне. При краевых искажениях — это середина еди-
ничного интервала, а при дроблениях такой зоны просто нет, поэтому
этот метод в основном рассчитан на защиту от краевых искажений.
Второй метод — интегральный, и суть его заключается в наблюде-
нии за входящим импульсом в течение единичного интервала, а реше-
ние выносится по принципу большинства — регистрируется более дли-
тельная значащая позиция. Такой метод ориентирован в большей сте-
пени на дробления. В современных приемниках сочетаются оба метода.
123
Максимальная величина искажений, при которой еще правильно
определяется значащая позиция, называется исправляющей способно-
стью приемника. При большей величине искажений появляются ошиб-
ки (регистрация неправильной значащей позиции). Искажения явля-
ются важной, но не единственной причиной ошибок. Они могут быть
вызваны нарушением синхронности и синфазности работы передатчи-
ка и приемника. Синхронность означает одинаковую скорость их рабо-
ты, которая возможна при одинаковой частоте тактовых импульсов,
поступающих на все блоки этих устройств. Синфазность означает со-
впадение номеров регистрируемого и регистрирующего импульсов.
Измерение искажений и ошибок. При эксплуатации устройств пере-
дачи дискретных сообщений в обязательном порядке производится из-
мерение искажений и ошибок. Существуют разнообразные приборы,
которые используются в зависимости от назначения, например, для
проверки и настройки оконечного, каналообразующего и коммутаци-
онного оборудования, получения статистических данных о качестве
каналов при проектировании методов повышения верности передавае-
мых сообщений и т.д.
Измерение искажений производится либо по рабочим, либо по спе-
циальным сигналам и сводится к определению смещений значащих
моментов восстановления от их идеального положения, определяемого
скоростью дискретной модуляции. При передаче последовательно не-
скольких испытательных сигналов удается определить и причину иска-
жений (например, преобладания, характеристические или от помех).
Приборы для измерения искажений в своей конструкции часто имеют
датчики испытательных сигналов.
В приборах для измерения ошибок в его передающей и принимаю-
щей частях должны быть одинаковые датчики, а измерение ошибок сво-
дится к поразрядному сравнению приемником принятых из канала и
сформированных его датчиком сигналов.
Синхронизация и фазирование. Во всех системах связи, в которых учи-
тываются временные интервалы, необходимы меры поддержания син-
хронности и синфазности работы передающих и приемных устройств.
Это все системы для передачи дискретных сообщений, системы вре-
менного разделения каналов и т. п. Рассмотрим необходимость таких
процедур на примере работы передатчика и приемника дискретных со-
общений. Скорость их работы обязательно должна быть одинакова,
иначе моменты регистрации сигналов, интервалы между которыми оп-
ределяются скоростью работы приемника, будут смещаться относитель-
но идеальных моментов, предусмотренных методом регистрации. Как
124
отмечалось ранее, это середины единичных интервалов при регистра-
ции методом стробирования или их концы, если методом регистрации
является интегральный. При этом надо помнить, что единичные ин-
тервалы приходящих в приемник элементов формирует передатчик. На
рис. 11.3,а показаны сигналы: to пер = t0 пр, что имеет место при одина-
ковой скорости работы, т.е. синхронность не нарушена, а на рис. 11.3, б
видно, что t0 пер < t0 пр, при этом скорость работы передатчика выше, в
результате мгновения регистрации сместились относительно середин
единичных интервалов.
Нарушение синхронности, во-первых, уменьшает исправляющую
способность приемника при наличии искажений и, во-вторых, может
нарушить синфазность, что наблюдается при регистрации пятого эле-
мента (см. рис. 11.3, 6) — вместо него будет зарегистрирован шестой,
бестоковый. В такой ситуации говорят о потере фазы, и под синфазно-
стью работы понимают соответствие между номером приходящего от
передатчика элемента комбинации и регистрирующего его импульса.
Потеря фазы может быть вызвана не только нарушением синхронности,
но и другой причиной, например, кратковременным отключением гене-
раторного оборудования передатчика или приемника. Поэтому вполне
возможна потеря фазы и при синхронной работе устройств. Таким об-
разом, эти два процесса в некотором смысле связаны между собой, хотя
имеют особенности.
Устройства передачи и приема дискретных сообщений могут рабо-
тать в асинхронном, или стартстопном, и синхронном режимах. Напри-
Рис. 11.3. Сигналы:
а — при синхронной работе; б — при нарушении синхронности
125
мер, при ручном вводе сообщения (с клавиатуры телеграфного аппара-
та или компьютера) кроме информационной комбинации разрядов,
соответствующей вводимому символу, формируется два дополнитель-
ных разряда: стартовый, перед комбинацией, и столовый, после нее.
Длительность стартового всегда равна длительности единичного интер-
вала, отводимого на каждый разряд информационной части, по виду он
соответствует логическому нулю. Столовый разряд — это логическая
единица, и у него есть ограничение только по минимальной длительно-
сти — не менее 1,5/0, а заканчивается он при следующем нажатии на
клавишу, т.е. максимальная длительность не ограничивается. Это обес-
печивает удобство работы для оператора — не требуется соблюдения
определенного ритма в работе. Достоинством этого способа является
то, что отпадает надобность в дополнительных устройствах для поддер-
жания синхронизма. Объясняется это тем, что устройства регистрации
запускаются в приемнике стартовым импульсом, поэтому смещения
моментов регистрации относительно их идеального положения при
приеме одной комбинации (5,7 или 8 разрядов) составляют небольшую
величину. Кроме того, не нужны и устройства фазирования, т.к. во вре-
мя стопового импульса распределители передатчика и приемника при-
ходят в исходное состояние.
Недостатком стартстопного метода является низкая помехоустойчи-
вость, т.к. стартовые и стоповые сигналы тоже подвержены искажениям,
как и информационные импульсы, а это может привести к ошибкам из-
за ложного старта, который вызовет смещение моментов регистрации.
В синхронном режиме такие дополнительные разряды не форми-
руются, поэтому циклы, в которых передаются кодовые комбинации,
имеют одинаковую длительность. Это создает трудности при передаче
с клавиатуры, т.к. требует жесткого ритма работы — нажатие на кла-
вишу должно происходить точно в момент окончания формирования
очередной комбинации, либо через целое число интервалов, по дли-
тельности равных циклу одной комбинации. Поэтому синхронный
метод редко применяется в оконечных устройствах с клавиатурой. Но
у этого способа есть преимущества: во-первых, выше производитель-
ность источника и скорость передачи информации, во-вторых, выше
помехоустойчивость.
Работа в синхронном режиме требует обязательного наличия уст-
ройств синхронизации. Генераторное оборудование, имеющееся в пе-
редатчиках и приемниках, генерирует тактовые импульсы, приводящие
в действие все узлы устройств. Прежде всего необходима стабильность
частоты тактовых импульсов, которая обеспечивается специальными
126
способами. Но в течение более-менее продолжительного времени
даже при весьма стабильных генераторах передатчика и приемника
их частоты будут отличаться на существенную величину, т.е. синх-
ронность нарушится. Длительность нормальной работы зависит от
скорости дискретной модуляции — чем она выше, тем быстрее нару-
шится синхронизм.
Существуют разнообразные способы обеспечения принудительного
поддержания синхронизма, применение которых определяется кон-
кретными условиями и, прежде всего, скоростью дискретной модуляции.
Как отмечалось выше, для нормальной работы синхронной системы
кроме синхронизации необходим процесс фазирования, который со-
стоит в определении начала кодовой комбинации в приемном оконеч-
ном устройстве или начала цикла в аппаратуре с временным разделени-
ем каналов. В последнем случае чаще применяется термин «цикловая
синхронизация».
В отличие от синхронизации, при фазировании передатчик переда-
ет специальную фазирующую комбинацию, на которую настроен де-
шифратор приемника. Если поступающая на вход приемника комби-
нация соответствует фазирующей, фаза приемника правильная и идет
нормальная работа. Если же поступающая комбинация отличается от
фазирующей и дешифратор ее «не узнает», то это признак нарушения
фазы. В таком случае распределитель (мультиплексор) приемника дол-
жен остановиться и стоять до тех пор, пока в дешифратор не поступит
фазирующая комбинация.
11.2. Каналообразующие устройства и сети передачи
дискретных сообщений
Каналы и каналообразующая аппаратура. Передачу дискретных со-
общений можно вести непосредственно по физической линии, без ка-
ких-либо методов ее уплотнения. Такой вариант очень неэкономно ис-
пользует для передачи физическую среду (жилы кабеля связи), что яв-
ляется наиболее дорогой частью при организации связи. Поэтому такой
метод применяется редко, на небольшие расстояния. Значительно чаще
используются уплотнение физических линий, так называемое первич-
ное уплотнение, и телефонных каналов, в свою очередь уплотняющих
физическую линию (вторичное уплотнение).
Для передачи дискретных сообщений в настоящее время применя-
ются два метода уплотнения — частотное и временное (которые иногда
называются частотным и временным мультиплексированием).
127
При частотном уплотнении переносчиком сигнала является сину-
соидальный ток. Для каждого формируемого канала путем модуляции
из общего диапазона выделяется свой поддиапазон частот. В схеме ка-
нала должны быть полосовые фильтры, выделяющие нужный поддиа-
пазон. Ширина поддиапазона определяется скоростью дискретной мо-
дуляции. Учитывая необходимость некоторого частотного запаса на
расфильтровку, т.к. реальные фильтры имеют неидеальные характерис-
тики, в одном телефонном канале, занимающем диапазон от 300 до 3400
Гц, можно организовать до 24 дискретных (телеграфных) каналов со
скоростью модуляции в них 50 Бод, до 12 каналов — 100 Бод, до 6 кана-
лов — 200 Бод.
Метод частотного уплотнения телефонных каналов называется то-
нальным телеграфированием, используемая для этого каналообразую-
щая аппаратура — аппаратурой тонального телеграфирования. Такой
метод образования дискретных каналов в настоящее время для желез-
нодорожного транспорта является основным. Примерами аппаратуры
тонального телеграфирования являются ТТ-144 (до 144 каналов), ТТ-12
(12 каналов), П-327 (на 12, 2 или 3 канала, причем малоканальные ва-
рианты используют только часть диапазона телефонного канала), TgFM
(на 12 каналов).
Временной метод уплотнения предусматривает поочередное подклю-
чение дискретных каналов к групповому, общему, тракту передачи (фи-
зической цепи или телефонному каналу). Подключение производится
на очень короткий интервал времени (канальный интервал) и повторя-
ется циклически. Переносчиком сигнала в этом варианте являются ко-
роткие по длительности импульсы, значительно короче единичных ин-
тервалов. Поочередное подключение к индивидуальным каналам на
передающем и приемном концах осуществляется распределителями
(мультиплексорами). В приемнике по поступающим из группового ка-
нала коротким импульсам каждого индивидуального канала при соот-
ветствующем подключении его распределителем восстанавливается
исходный сигнал.
Аппаратура с временным разделением каналов на железнодорожном
транспорте применяется довольно редко. Примерами ее являются ДАТА-7
(дуплексная абонентская телеграфная аппаратура на 7 каналов), ТВУ-15
(телеграфная аппаратура с временным уплотнением на 15 каналов). Эти
типы аппаратуры применяются для уплотнения городских телефонных
кабелей в пределах города. Для уплотнения телефонных каналов может
применяться аппаратура ДУМКА (дуплексная универсальная мульти-
плексная каналообразующая аппаратура), позволяющая в одном теле-
128
фонном канале организовать до 72 телеграфных каналов с разной ско-
ростью, что значительно больше, чем при частотном уплотнении.
Методы коммутации. Сети передачи дискретных сообщений пред-
ставляют собой совокупность узлов связи, пучков соединительных ли-
ний между ними и абонентских линий, подключающих оконечную ап-
паратуру пользователей к узлам связи. В узлах связи устанавливается
аппаратура образования каналов, выполняющих функции соединитель-
ных линий для подключения удаленных абонентов абонентских линий,
и аппаратура коммутации, позволяющая организовывать взаимодей-
ствие отдельных оконечных устройств между собой.
Рассмотрим методы коммутации, применяемые в сетях передачи
дискретных сообщений. При коммутации каналов (ККн) до передачи
сообщения через все промежуточные узлы связи проключается канал
между вызывающим и вызываемым оконечными пунктами. Для этого с
вызывающего пункта передаются сигналы набора номера, по которым
каждая промежуточная коммутационная станция соединяет (коммути-
рует) входящий канал с исходящим, а в конце тракта — с оконечным
устройством. После того, как будет сформирован сквозной канал, про-
веряется правильность соединения путем обмена автоответами оконеч-
ных устройств.
При коммутации сообщений (КС) происходит переприем сообще-
ний от узла к узлу. Оператор оконечного устройства, набрав такой же
номер, как и при ККн, передает сообщение в свой узел коммутации,
где оно запоминается, а затем при появившейся возможности переда-
ется с адресными признаками в следующий узел, где процедуры повто-
ряются, пока сообщение не будет доставлено адресату. Современные
узлы коммутации, построенные на базе ЭВМ, имеют достаточный объем
памяти и способны запоминать все сообщения, которые по каким-то
причинам сразу не могли быть отправлены далее.
При коммутации пакетов (КП) полученное в первом узле коммута-
ции сообщение делится на отдельные части определенного размера,
называемые пакетами. Далее каждый пакет передается по участкам сети
с переприемом в узлах. В последнем узле сети сообщение собирается из
пакетов и передается получателю.
Применяются два варианта коммутации пакетов — дейтаграммный
и виртуальный (соответственно КП-Д и КП-В). При дейтаграммном
способе пакеты нумеруются, каждый из них снабжается адресными при-
знаками и далее по отдельности отправляются в сеть, причем при раз-
ветвленной сети возможна передача по разным маршрутам. При этом
может возникнуть ситуация нарушения порядка поступления пакетов в
129
конечный узел, поэтому каждый пакет нумеруется и снабжается адрес-
ными признаками. В конечном узле все пакеты собираются в соответ-
ствии с номерами.
При втором варианте коммутации пакетов КП-В сначала в сеть от-
правляется так называемый пакет-заявка с адресными признаками, ко-
торый «прокладывает» маршрут, оставляя метки во все узлах коммута-
ции, а потом по этому маршруту передаются все остальные пакеты.
Все методы находят применение и в телеграфной связи, и при пере-
даче данных, но в современной телеграфной связи преимущественно
ККн и КС, а при передаче данных — КП. Каждый из них имеет свои
достоинства и недостатки. Так, метод ККн удобен при организации ди-
алогового режима и не требует запоминающих устройств. Недостатка-
ми этого метода является то, что для обеспечения нормальной работы
коэффициент использования каналов не должен быть больше 0,4, ина-
че появится большое количество отказов в соединении. Операторы око-
нечных устройств при получении отказа в соединении вынуждены по-
вторять попытки выхода в сеть, поскольку условия их работы связаны с
контрольными сроками отправки телеграмм. На всем тракте передачи
сообщения должна быть однотипная аппаратура (с одинаковой скорос-
тью дискретной модуляции, кодами).
Метод КС позволяет увеличивать коэффициент использования ка-
налов до 0,98, что означает сокращение необходимого числа их для пе-
редачи того же объема телеграфного обмена; появление возможности
использования на разных участках тракта аппаратуры с разными харак-
теристиками; повышение производительности труда операторов око-
нечных устройств, удобства учитывания категории по срочности пере-
дачи, поясное время и т.д.
При КП значительно сокращается объем памяти запоминающих ус-
тройств в узлах коммутации и сокращается время передачи, особенно
при методе КП-Д. Этот метод применяется в технологии TCP/IP
(Internet), а КП-В — в большинстве технологий глобальных сетей пере-
дачи данных.
Телеграфные коммутационные станции. До недавнего времени самы-
ми распространенными были станции КК электромеханической сис-
темы, во многом схожие по принципам работы и элементной базе с ав-
томатическими телефонными станциями на многократных координат-
ных соединителях. Это станции типа АТ-ПС-ПД, АТА-МК-2, «Никола
Тесла» и др.
Значительным шагом вперед было внедрение нескольких разновид-
ностей электронных коммутационных станций. На железнодорожном
130
транспорте — это станция «Агент-Комби», способная работать метода-
ми ККн и КС, в зависимости от введенной программы. Преимущества-
ми таких станций являются улучшение качества соединения, наличие
памяти и возможности в связи с этим организации разнообразных по
назначению архивов, резкое сокращение занимаемых площадей (в не-
сколько раз), потребления электроэнергии, эксплуатационных расхо-
дов. К блоку телеграфных адаптеров БТА этой станции подключаются
телеграфные каналы, образованные отдельно стоящей каналообразую-
щей аппаратурой, и физические линии от близко расположенных око-
нечных устройств. Станция способна коммутировать каналы и оконеч-
ные устройства, работающие на традиционных для телеграфной связи
скоростях 50, 100, 200 Бод, а также 2400 Бод — для передачи данных
(для станций электромеханической системы максимальная скорость
составляла 200 Бод).
Следующим шагом развития коммутационной техники для телеграф-
ной связи стало объединение функций коммутации и каналообразова-
ния в одном устройстве, а также возможность телеграфной работы по
высокоскоростным сетям передачи данных. Примером таких устройств,
внедряемых в настоящее время на железнодорожном транспорте, явля-
ется комплекс программно-технических средств ПТС «Вектор». В его
состав входят программно-технический комплекс почтово-телеграфной
связи ПТК-ПТС «Вектор-32» и телеграфно-коммутационный сервер
ТКС «Вектор-2000». «Вектор-32» реализует функции абонентского
оборудования и представляет собой автоматизированное рабочее ме-
сто телеграфиста АРМ-Т, а «Вектор-2000» — функции коммутацион-
ной телеграфной станции и каналообразующего оборудования. При
этом сохраняется возможность взаимодействия с применяемым ныне
оборудованием тонального телеграфирования типа ТТ-144, ТТ-12, П-327
и др. Таким образом, при включении на телеграфной станции ТКС «Век-
тор-2000» демонтируются стативы с каналообразующей телеграфной ап-
паратурой и в то же время сохраняется возможность работы с подобной
аппаратурой, находящейся на другом конце связи.
Достоинством комплекса ПТС «Вектор» является возможность ин-
теграции в сеть передачи данных и, следовательно, в единую мульти-
сервисную цифровую сеть. Для обеспечения этой возможности входя-
щие в состав комплекса устройства снабжаются сетевыми картами ло-
кальной вычислительной сети Ethernet-10/100 Мбит/с. Работа по сети
передачи данных обеспечивает высокую скорость передачи телеграмм;
при этом сохраняется возможность работы и по существующей теле-
графной сети.
131
11.3. Методы повышения верности при передаче дискретных
сообщений
Обзор методов повышения верности. Уменьшение количества оши-
бок, т.е. повышение верности принимаемой информации, является
очень важной проблемой при передаче дискретных сообщений. Для
оценки верности обычно используют понятие коэффициент ошибок,
определяемый как отношение количества ошибочных разрядов к об-
щему количеству принятых:
ош п , ' ’ '
общ
Методы повышения верности условно можно разделить на две груп-
пы: улучшение качества канала и введение избыточности.
К первой группе относятся: выбор помехозащищенных линий (за-
мена воздушных линий кабельными с достаточным экранирующим
эффектом оболочки или волоконно-оптическими кабелями, полностью
защищенными от электромагнитных влияний); меры по снижению по-
мех от внешних источников и соседних каналов, применяемые как на
стороне влияющих линий и каналов, так и в линиях, подверженных вли-
янию; снижение пульсаций выпрямленного напряжения, питающего
аппаратуру; выбор более помехозащищенных методов модуляции и схем
приемников и т.д.
Введение избыточности тоже может различаться по видам: сигналь-
ная, информационная и структурная. Рассмотрим эти виды.
Сигнальная избыточность предполагает повышение отношения сигнал/
помеха за счет увеличения мощности сигнала; этот способ имеет ограни-
чение, т.к. увеличивает помехи на соседние каналы. Другими вариантами
сигнальной избыточности является снижение скорости дискретной моду-
ляции и расширение диапазона частот, отведенного для передачи, что
уменьшает до определенных пределов величины искажений.
Информационная избыточность подразумевает в данном контексте
использование избыточных (иначе называемых корректирующими и
помехозащищенными) кодов. О таких кодах речь пойдет в следующих
разделах.
Структурная избыточность предполагает многократную передачу
отдельных блоков сообщения различными методами.
Общие принципы формирования корректирующих кодов. В настоящее
время корректирующие коды широко используются в технике телеком-
132
муникаций, автоматики и телеуправления и довольно разнообразны.
Общим для них является то, что не все комбинации, которые можно
сформировать из заданного для этого кода количества разрядов, явля-
ются разрешенными Np, т.е. соответствуют определенным символам.
Есть и запрещенные комбинации N3, принятие которых приемником
означает наличие ошибки. Общее количество комбинаций = 2и,
где п — разрядность этого кода, является суммой количества разрешен-
ных и запрещенных комбинаций: + N3, при этом число раз-
решенных комбинаций определяется разрядностью простого кода к,
который преобразуется в корректирующий: Np = 2к.
Рассмотрим основные параметры корректирующих кодов. Первый из
них — минимальное кодовое расстояние d0, которое равно минимально-
му количеству отличающихся разрядов при поразрядном сравнении двух
разрешенных комбинаций этого кода. Если для простого (некорректи-
рующего) кода dQ = 1, то для корректирующего обязательно dQ > 2. Эти
коды могут использоваться в двух режимах: обнаружения или исправле-
ния ошибок. Первый режим означает, что определяется только факт при-
ема ошибочной комбинации и принимаются меры для повторной пере-
дачи. Второй режим означает возможность автоматического исправле-
ния ошибок. Параметр d0 определяет корректирующие возможности кода:
= £/ + 1 или с?0 = 2t + 1, (И-З)
где е — кратность гарантированно обнаруживаемых ошибок;
t — кратность гарантированно исправляемых ошибок.
Корректирующий код является избыточным, т.е. количество разря-
дов в его комбинациях больше, чем в комбинациях простого кода, из
которого он формируется на передающем конце, т.е. п = к + г, где г —
количество избыточных разрядов. Между величинами d0, п и к имеются
определенные соотношения, приведенные в справочной литературе.
Простейшие корректирующие коды. Примерами таких кодов являются
код с проверкой на четность и с постоянством веса. Первый имеет толь-
ко один избыточный (проверочный) разряд, который формируется так,
чтобы общее количество единиц в получаемой комбинации стало чет-
ным, ошибочными считаются поступившие в приемник комбинации с
нечетным количеством единиц. Такой корректирующий код может ра-
ботать только в режиме обнаружения ошибок нечетной кратности. Это
так называемый разделимый код, у которого есть информационная часть,
соответствующая исходной комбинации простого кода, и проверочная —
дополнительный разряд. Этот код находит очень широкое применение и
часто в сочетании с каким-либо другим, более мощным.
133
Код с постоянством веса является неразделимым, т.к. в нем нельзя
отделить проверочную и информационную части. Разрешенными ком-
бинациями являются в нем только комбинации с определенным коли-
чеством единиц, т.е. весом. Например, в коде с п = 7 разрешенными
следует считать комбинации с тремя единицами (1001001,0011010 и т.д.),
такой код тоже только позволяет обнаруживать ошибки, но любой крат-
ности, за исключением ошибок типа транспозиций, когда вес комби-
наций не изменяется.
Циклические коды. Широко распространенным корректирующим
кодом является циклический. Его название объясняется свойством по-
лучения ряда разрешенных комбинаций путем циклического сдвига
одной исходной, например, из комбинации 10010110, если она являет-
ся разрешенной, будут образованы другие разрешенные комбинации:
00101101, 01011010 и т.д.
Этот код является разновидностью так называемых систематических
блочных кодов, он может быть разделимым и неразделимым. Система-
тическими считаются коды, в которых проверочные разряды получают-
ся из информационных путем линейных алгебраических операций над
ними (умножение, деление, сложение по модулю 2, которое заменяет
операции сложения и вычитания). Блочным его называют потому, что
операции кодирования и декодирования производятся обычно не над
отдельными комбинациями, а над блоком с большим количеством раз-
рядов, при этом блок разрядов принимается как одна длинная комбина-
ция. Достоинствами циклического кода, по сравнению с другими систе-
матическими, являются высокая корректирующая способность при срав-
нительно простых алгоритмах и схемах кодирования и декодирования, а
также эффективность работы в условиях наличия коррелированных оши-
бок, появляющихся одновременно от действия общей причины.
При построении циклических кодов кодовые комбинации принято
представлять в виде полиномов
Дх) = ап_^ х”-1 + ай_2 х"-2 + .. . + х1 + а0 х°, (11-4)
где ап_у, ..., а0 — коэффициенты, принимающие значения 0 или 1;
х = 2 — основание кода.
Например, комбинации 1011 соответствует многочлен Р(х) = 1-х3 +
+ 0-х2 + 1-х + 1-х° = х3 + х + 1.
Циклическими (и, к) кодами называются коды, каждая кодовая ком-
бинация которых, выраженная в виде полинома, имеет степень, не
превышающую и—1, и нацело делится на некоторый полином g(x) степе-
ни г. Полином g(x) называется образующим (производящим, порожда-
134
ющим), и от его выбора зависит обнаруживающая и исправляющая спо-
собность циклического кода.
Выбор образующего полинома является ответственной задачей, так
как корректирующие возможности разрабатываемого кода, алгоритмы
и схемы кодирования и декодирования определяются этим полиномом.
В качестве образующих полиномов используются неприводимые
многочлены или их произведения. Напомним, что неприводимые мно-
гочлены не раскладываются на сомножители и делятся только на себя.
Степень образующего полинома численно равна количеству провероч-
ных элементов.
В реальных системах образующие полиномы стандартизированы и
степень их составляет 12, 16, 24, 32 (возможны и другие варианты).
Например, технология Х.25 предусматривает кодирование полиномом
g(x) = х16 4-х12 4-х5 + 1.
Кодирование и декодирование в циклическом коде. Кодирование и де-
кодирование циклическим кодом может быть выполнено путем алгеб-
раических операций (программный метод), либо в результате работы
специально разработанных схем (схемный метод). При программном
методе преобразование комбинаций, обнаружение и исправление оши-
бок производятся путем алгебраических операций над многочленами,
для выполнения которых программируется вычислительная система
устройств. Особенностью алгебраических действий в теории кодирова-
ния является замена операций сложения и вычитания одной — сложе-
нием по модулю 2. При этом четное число одинаковых членов дает 0, а
нечетное — 1. Поэтому, для примера, хфх=О,ахфх®х=х.
Комбинация циклического кода при программном методе кодиро-
вания получается умножением кодовой комбинации простого кода на
одночлен х7" и добавлением к этому произведению остатка от деления
произведения ^-Р(х) на Дх). Например, комбинация простого (исход-
ного) кода имеет вид 11010 (к = 5). Соответствующий полином сообще-
ния Р(х) = х4 4- х3 4- х, а образующий полином g(x) = х3 4- х 4-1. Общее
число элементов избыточной кодовой комбинации п = к 4- г = 8. Остаток
от деления произведения х7" Р(х) на g(x) равен х, поэтому комбинация раз-
делимого циклического кода Дх) =х7 4-х6 4-х4 4-х, т.е. имеет вид 11010010.
Одним из свойств циклического кода является деление разрешен-
ной кодовой комбинации на образующий полином без остатка. Следова-
тельно, появление остатка от деления говорит о наличии ошибки. В ко-
дах, работающих в режиме исправления ошибок, вид остатка однозначно
определяет порядковые номера ошибочных разрядов, а повторение ос-
татков при ошибках в разных разрядах означает невозможность исправ-
135
ления, т.к. появляется неопределенность, и это соответствует режиму
обнаружения ошибок.
При схемном (аппаратном) методе кодирующие и декодирующие
устройства определяются видом образующего полинома.
В реальных устройствах предполагается блочное кодирование и де-
кодирование. Под блоком здесь понимается группа кодовых комбина-
ций первичного кода, которая кодируется и декодируется как единая
комбинация с большим количеством элементов, иногда в несколько
тысяч разрядов. Поэтому избыточность кода, определяемая соотноше-
нием между количеством информационных и проверочных элементов,
значительно меньше, чем в приведенном примере.
Код Хэмминга. Этот код формируется по так называемой проверочной
матрице. Она имеет количество строк, равное числу проверочных разря-
дов г, и количество столбцов, равное общему числу разрядов п = к + г.
Столбцы матрицы представляют собой двоичные r-разрядные числа, за-
писанные снизу вверх (т.е. младшие разряды — в верхней строке матри-
цы). Например, при к = 5, г = 4 проверочная матрица //выглядит следу-
ющим образом:
101010101
011001100
000111100
000000011
(И-5)
Строки матрицы позволяют сформировать г проверочных сумм (Si),
каждая из которых должна быть равна нулю: позиции, на которых стоят
1 в первой строке, означают номера тех разрядов комбинации, которые
надо сложить по модулю 2 для получения первой проверочной суммы.
По второй строке определяется вторая проверочная сумма и т.д. Для
записанной проверочной матрицы
SI = al ф аЗ © а5 ф а7 © а9 = 0,
S2 = al ф аЗ © аб ф al = 0,
53 = а4 ф а5 © аб ф а7 = 0,
54 = а8 ф а9 = 0,
где al, а2 и т.д. — разряды комбинации кода Хэмминга.
Проверочными разрядами являются те, которые в записанных сум-
мах встречаются только по одному разу, т.е. в данном примере это al,
al, а4, а8. Остальные разряды являются информационными, т.е. разря-
дами исходной комбинации простого кода.
136
Для примера произведем кодирование исходной комбинации 10011.
В соответствии с проверочными суммами информационные разряды
аЗ = 1, а5 = 0, аб = 0, al = 1, а9 = 1, а проверочные разряды
al = аЗ ® а5 ® al ® а9 = 1 ® 0 ® 1 ® 1 = 1,
а2 аЗ ® аб ф сП = 1ФОФ1 = О,
а4 = а5 ® аб ф а7 = 0 ® 0 ф 1 = 1,
а8 =а9 = 1.
Таким образом, полученная комбинация кода Хэмминга — это ком-
бинация 101100111.
Декодирование принятой кодовой комбинации, т.е. исправление или
обнаружение появившихся при передаче ошибок, тоже производится с
использованием проверочной матрицы. При отсутствии ошибок все
проверочные суммы равны нулю. Признаком наличия ошибок являет-
ся появление одной или нескольких единиц, причем если при разных
вариантах ошибочных разрядов в некоторых или во всех проверочных
суммах есть совпадения, это говорит о невозможности исправления
ошибочных разрядов, а только о формировании сигнала наличия оши-
бок. Такой режим, как и в других корректирующих кодах, является ре-
жимом обнаружения ошибок.
В приведенном для примера коде Хэмминга есть возможность ис-
правления однократных ошибок. Двоичное число, составленное из про-
верочных сумм вида 54535251, означает ошибочный разряд. Например,
при приеме комбинации 100100111 51 = 1, 52 = 1, 53 = 0, 54 = 0, получа-
ем число ООП и оно означает наличие ошибки в третьем разряде (срав-
ните с комбинацией при кодировании). Исправление 0 на 1 произво-
дится либо программным, либо схемным путем. Далее выделяются ин-
формационные разряды, в результате чего получается исходная
комбинация 10011.
Системы со структурной избыточностью. В таких системах необхо-
димая верность достигается разными способами и их сочетаниями. Са-
мыми распространенными в технологиях передачи данных являются
системы с обратной связью, в которых при появлении ошибок проис-
ходит повторная передача блоков сообщений. Эти системы в зависи-
мости от функций приемника подразделяются на системы с решающей
(РОС) и информационной (ИОС) обратными связями. Каждая из этих
систем, в свою очередь, подразделяется на системы с ожиданием, бло-
кировкой и адресным повторением.
В системах РОС используется корректирующий код в режиме обна-
ружения ошибок или детектор качества сигналов ДКС; возможно и со-
137
четание этих методов. ДКС — это устройство, контролирующее соот-
ветствие параметров сигнала нормам на них: если нормы нарушены,
естественно, возрастает вероятность ошибок. Обычно ДКС контроли-
руют следующие параметры: амплитуду принимаемых модулированных
сигналов, значения смещений значащих моментов восстановления,
амплитуду импульсов постоянного тока на выходе демодулятора.
Рассмотрим структурную схему системы РОС с ожиданием (рис. 11.4).
От источника сообщения ИС блок кодовых комбинаций вторично коди-
руется корректирующим кодом в кодирующем устройстве К, затем через
переключатель П поступает в канал связи и в накопитель передачи НПрд.
На приемном конце декодирующее устройство корректирующего кода
Дк проверяет наличие ошибок и информационную часть блока отправ-
ляет в накопитель приема НПрм. Если обнаружатся ошибки в принятом
блоке, УУ приемника стирает информационную часть, а датчик служеб-
ных сигналов Дат формирует сигнал «Ошибка», который по каналу об-
ратной связи поступает в дешифратор служебных сигналов Деш. Управ-
ляющее устройство приемника УУ подключает НПрд к каналу и разре-
шает повторную передачу блока. Если же приемником ошибки не
обнаружены, поступает сигнал «Верно» и разрешается передача следую-
щего блока, а в приемнике предыдущий блок выдается получателю сооб-
щения ПС. Таким образом, передатчик ожидает ответа приемника.
В системе РОС с блокировкой передача блоков происходит непрерыв-
но, без ожидания сигналов ответов, формируемых приемниками. Но если
Рис. 11.4. Система РОС с ожиданием
138
обнаруживается ошибка, блокируется прием последующих блоков, фор-
мируется сигнал «Ошибка», а из НПрд противоположной стороны пере-
даются несколько блоков информации, прием которых был заблокирован.
Очевидно, что система РОС с блокировкой эффективнее работает и
обеспечивает высокую пропускную способность при относительно хо-
рошем качестве канала связи, а система с ожиданием — в каналах с ча-
сто появляющимися ошибками.
В системе с адресным повторением повторяются не все блоки, а толь-
ко те, в которых обнаружены ошибки; их адреса фиксируются в запоми-
нающем устройстве адресов. Такая система работает более эффективно,
чем РОС с ожиданием и РОС с блокировкой при частой необходимости
в повторениях (низкое качество каналов) и блоках большой длины.
Примером систем с информационной обратной связью ИОС явля-
ется система с ожиданием и полной ретрансляцией блоков, которая от-
личается простотой реализации. В ней не предусматривается использо-
вание корректирующего кода; принятый приемником блок без преоб-
разований ретранслируется в передатчик, где сравнивается с тем же
блоком из накопителя передачи. При обнаружении несовпадений про-
исходит повторная передача блока.
Недостатком систем ИОС является то, что канал обратной связи дол-
жен быть по качеству и пропускной способности таким же, что и пря-
мой канал, в то время как в системах РОС по каналу обратной связи
передается малый объем информации — только служебные сигналы о
верности приема, поэтому скорость передачи в нем может быть значи-
тельно меньше, чем в прямом. Этим обусловлено ограниченное приме-
нение систем ИОС.
Иногда организовать канал обратной связи не представляется воз-
можным, например, если ограничено время на передачу сообщений при
управлении технологическим процессом. В таких ситуациях использу-
ются системы прямой передачи, а необходимая верность достигается
разными способами или их сочетанием: корректирующими кодами,
работающими в режиме исправления ошибок, многократной переда-
чей блоков (с нечетным количеством повторений и не менее трех раз),
одновременной передачей по разным каналам (с теми же условиями
многократности) и лучше, если эти каналы образованы разной аппара-
турой или вообще работают по разным физическим линиям. Решение
выносится по принципу большинства (метод мажоритарной логики).
Таким образом, для повышения верности при передаче дискретных
сообщений находят применение различные методы и системы, выбор
которых определяется конкретными требованиями.
139
Глава 12. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СРЕДСТВ
ПРОВОДНОЙ СВЯЗИ
12.1. Организация цифровой сети
оперативно-технологической связи
В качестве базовой модели цифровой сети оперативно-технологи-
ческой связи (ОТС) на РЖД применяется кольцевая двухуровневая мо-
дель, состоящая из колец верхнего и нижнего уровня на основе первич-
ных цифровых каналов (рис. 12.1).
Порядок разделения цифровой сети на кольца нижнего уровня ОТС
производится с учетом конфигурации первичной цифровой сети РЖД.
Кольца нижнего уровня, обозначенью А, Б, В, Г, формируются в пре-
делах участков ОТС. Кольцо верхнего уровня формируется в масштабах
отделения (или дороги) и проходит через мостовые станции (М), обес-
Рис. 12.1. Базовая модель цифровой сети ОТС
140
печивающие сопряжение кольца верхнего уровня с кольцами нижнего
уровня. В состав колец нижнего уровня, кроме мостовых станций, вхо-
дят до 30 промежуточных станций кольца ПЦК, обеспечивающих або-
нентские окончания цифровой сети ОТС.
Каждое кольцо нижнего уровня образовано на базе одного или не-
скольких ПЦК (Е1 2048 кбит/с), а количество ПЦК зависит от суммар-
ного информационного потока в кольце нижнего уровня.
Для организации групповых каналов (диспетчерских кругов) в каж-
дом кольце ПЦК нижнего уровня может быть использовано до 30 В-ка-
налов, а протяженность кольца нижнего уровня может не совпадать с
диспетчерскими кругами соответствующих служб.
Цифровая сеть ОТС обеспечивает передачу информации следующих
видов:
— речь абонентов ОТС;
— сообщения (сигнальные, служащие для управления передачей
речи в групповом канале и служебные, служащие для обеспечения дос-
тупа технического персонала к сети ОТС с целью дистанционного конт-
роля и управления ресурсами системы);
— речь абонентов общетехнологической связи (ОбТС);
— данные (ПД).
Речь абонентов оперативно-технологической связи в сети ОТС в
оцифрованном виде передается в В-каналах ПЦК, обеспечивая каждо-
му абоненту круг свободного прослушивания канала и ввод речи в него.
Передача сигнальных (нажатие тангеиты, контроль приема вызова и
др.) и служебных сообщений (контроль кольца, настройка станций и
др.) осуществляется со скоростью передачи 64 кбит/с в общем канале
сигнализации (ОКС), организованном в D-канале (шестнадцатый ка-
нальный интервал ПЦК) колец ПЦК верхнего и нижнего уровней.
Контроль и управление ресурсами сети ОТС. Для контроля и управле-
ния ресурсами сети ОТС предназначены служебные сообщения, кото-
рые являются инструментальным средством, обеспечивающим эксплу-
атационному персоналу (ЭП) возможность дистанционного наблюде-
ния за состоянием различных пунктов сети и вмешательства в их работу.
Для организации контроля, управления, технического обслужива-
ния и администрирования сети на этапе проектирования сети опреде-
ляют станции, имеющие статус главных: главная станция сети и глав-
ные станции колец ПЦК (нижнего и верхнего уровней).
Главная станция сети ОТС обеспечивает интерфейс между сетью ОТС
и эксплуатационным персоналом, обслуживающим сеть, и решает за-
дачу предоставления персоналу услуг в области наблюдения за техни-
141
Рис. 12.2. Контроль и управление работой станций сети ОТС
ческим состоянием и администрированием сети ОТС в автоматичес-
ком режиме, а также путем ввода с терминала команд и сбора требуе-
мых сведений. Главной станцией сети назначается станция, размещен-
ная в центре диспетчерского управления (ЦДУ) отделения (дороги) в
непосредственной близости с отделенческим (дорожным) центром тех-
нического обслуживания сети ОТС.
Главная станция кольца ПЦК в полностью автоматическом режиме
реализует контроль работоспособности технических средств кольца и
реконфигурацию информационных потоков в кольце при отказе или
восстановлении его элементов. Средством доступа эксплуатационного
персонала к сети ОТС являются автоматизированные рабочие места
эксплуатационного штата (АРМ ЭП), подключаемые к станциям по сты-
ку RS-232.
На рис. 12.2 приведена схема, показывающая взаимодействие АРМ
ЭП со станциями сети: с местной станцией — непосредственно по стыку
RS-232, с любой удаленной станцией — опосредствованно через сеть ОТС.
Информационно-логический обмен между местной (главной) и уда-
ленной станциями в сети ОТС обеспечивается служебными сообщени-
ями: контроль кольца, исправность станции, диагностика, запрос на-
стройки и др.
12.2. Новые информационные и телекоммуникационные
технологии
Современное состояние информационных технологий, успехи в мик-
роэлектронике, появление и быстрое распространение волоконно-оп-
тических линий связи обусловили развитие новых телекоммуникаци-
онных технологий. Появились локальные и связывающие их между со-
бой глобальные информационно-вычислительные сети. Это позволило
обмениваться информацией множеству пользователей, представив ее в
виде, удобном для транспортировки средствами связи, независимо от
их местонахождения и интеллектуального уровня.
142
Локальные сети (LAN — Local Area Network) предназначены для вза-
имодействия ограниченной группы пользователей; они организуются
на небольшой территории, часто в пределах одного здания. Глобальные
сети (WAN — Wide Area Network) обеспечивают взаимодействие разно-
родных групп пользователей, удаленных на значительные расстояния.
Локальные сети всегда являются корпоративными, принадлежащими
предприятию, глобальные сети могут быть сетями общего пользования
и обеспечивать взаимодействие не только локальных сетей, но и отдель-
ных пользователей, а могут быть ведомственными и в таком случае их
называют территориальными.
Различия в требованиях к глобальным и локальным сетям в основ-
ном определяются территориальным признаком. У глобальных сетей
должна быть гибкая система адресации, позволяющая идентифициро-
вать значительное количество пользователей. В них применяются слож-
ные протоколы маршрутизации, т.к. необходимо гибко реагировать на
изменения топологии сети, появление перегрузок на некоторых участ-
ках. Кроме того, в таких сетях очень существенным является выполне-
ние требований по верности принимаемых сообщений и пропускной
способности. Локальные сети предназначены для общения ограничен-
ной группы пользователей, поэтому в них используются упрощенная
система адресации и администрирования, для них главным является
низкая стоимость, в ряде случаев высокая пропускная способность и
лишь затем — остальные требования.
Локальные сети. Все технологии локальных сетей используют общую
среду передачи (групповой канал) — витую пару с экранированными
или неэкранированными жилами, коаксиальный или волоконно-опти-
ческий кабель. Есть несколько разновидностей доступа к среде, но наи-
более распространены случайный и маркерный. Примером технологии
со случайным методом доступа является технология Ethernet. Среди
других технологий в настоящее время она наиболее популярна. Суть
метода заключается в том, что абонентские станции подключаются к
групповому каналу через случайные промежутки времени и, если он
свободен и есть информация для передачи, формируется блок данных.
После этого вновь проверяется свободность канала и при его свободно-
сти блок данных передается. Если повторная проба покажет занятость
канала, то выход на связь откладывается и через некоторое время по-
вторяется по тому же алгоритму. Если при первой пробе канал оказался
свободен, то передаваемый по нему блок данных принимается, и ана-
лизируется адрес. В случае, когда адрес соответствует подключенной
143
станции, блок передается на терминальное устройство этой станции, в
противном случае стирается из ее памяти.
В настоящее время есть несколько вариантов этой технологии, от-
личающихся скоростью передачи информации: Ethernet (10 Мбит/с),
Fast Ethernet (100 Мбит/с), Gigabit Ethernet (1000 Мбит/с); алгоритм
работы у них примерно одинаков.
Примером маркерного метода доступа является технология Token
Ring. По кольцу от станции к станции циркулирует разрешение на пе-
редачу — маркер. Он может быть свободен, тогда абонентская станция,
к которой он в этот момент подошел, может передать с ним свои дан-
ные, переведя маркер в состояние занятости. Если данных для переда-
чи нет, свободный маркер отправляется дальше. При занятом маркере
проверяются адреса станции-отправителя и станции-адресата. Особен-
ностью является то, что передаваемый блок обязательно возвращается
по кольцу к станции-отправителю для проверки наличия ошибок, и если
ошибки есть, блок передается заново. При приеме блока станция-адре-
сат тоже проверяет, принимался ли блок с таким порядковым номером,
т.е. повторно он пришел или нет. При повторном приеме первоначаль-
ный блок стирается.
Технологии глобальных сетей. Глобальные сети создаются крупными
телекоммуникационными компаниями для оказания платных услуг або-
нентам. Типичные абоненты глобальных сетей — это локальные сети
предприятий в разных городах и странах, отдельные пользователи пер-
сональных компьютеров. Эти сети используются как транзитный транс-
портный механизм, представляющий услуги только трех нижних уров-
ней (физического, канального и сетевого), тогда как в локальных сетях
задействованы все уровни.
Одной из первых разновидностей технологий глобальных сетей
является технология Х.25, и в настоящее время она активно исполь-
зуется, хотя постепенно уступает место более новым технологиям. Ее
большим преимуществом считается возможность работы по каналам
низкого качества, организованным на базе аналоговой каналообра-
зующей аппаратуры. В таких каналах технология Х.25 позволяет до-
стигать максимально возможных скорости и верности передачи со-
общений за счет изменения длины блока, использования корректи-
рующего (циклического) кода с полиномом 16-ой степени, решающей
обратной связи с блокировкой. Передача осуществляется методом
коммутации пакетов (КП-В).
Развитие цифровых методов и систем передачи на основе ИКМ при-
вело к значительному улучшению качества каналов связи и созданию
144
цифровых сетей интегрального обслуживания (ЦСИО, в англоязычной
аббревиатуре — ISDN). Такие сети позволяют использовать ресурсы
систем передачи не только для передачи речевой информации, но и для
передачи компьютерных данных, текста, изображений. Стоимость ус-
луг при такой интеграции значительно ниже, чем при создании отдель-
ных сетей для каждого вида информации.
Основная идея организации ISDN заключается в разделении функ-
ций коммутации (служебные, управляющие процедуры) и передачи
информации (информационные процедуры). Происходит как бы раз-
деление сети на две части: сигнальную, по которой передаются сигна-
лы управления для всех каналов, и информационную подсети. Сигналь-
ная подсеть должна обладать более высокими показателями по надеж-
ности и верности. Поэтому для нее выбран метод коммутации пакетов
как более надежный и обладающий функциями маршрутизации. Ин-
формационная подсеть работает по принципу коммутации каналов.
Контроль верности в ней осуществляют только сетевой и транспорт-
ный уровни оконечных станций, а не канальный уровень каждого зве-
на, как в сигнальной подсети.
Передача функций управления от многих каналов в один канал об-
щеканальной сигнализации (ОКС) резко повышает эффективность ис-
пользования сети, ускоряет доставку сообщений. Эта технология луч-
ше всего обслуживает телефонный трафик, очень чувствительный к за-
держкам передачи, т.к. метод коммутации каналов дает самые небольшие
задержки. Но для передачи данных по информационной подсети недо-
статочно выполняются требования обеспечения верности, в то время
как к задержкам передачи этот трафик мало чувствителен.
Сети Frame Relay (в переводе «ретрансляция кадров») являются раз-
витием сетей Х.25, но рассчитаны на высококачественные цифровые
каналы. По логической структуре они, как сети ISDN, имеют две под-
сети — сигнальную и информационную, но лучше соответствуют пере-
даче данных, т.к. в информационной сети действует принцип коммута-
ции пакетов, называемых здесь кадрами, а не коммутации каналов, как
в ISDN. Коммутация кадров происходит на канальном уровне, по срав-
нению с Х.25 функции этого уровня значительно упрощены и это упро-
щение отразилось в названии технологии. Хотя здесь тоже применяется
кодирование циклическим кодом, но при обнаружении ошибок такие
кадры просто отбрасываются, запросы на повторение не посылаются,
передающая станция не дожидается подтверждений приема. Восстанов-
ление отброшенных кадров происходит средствами транспортного уров-
ня оконечной абонентской системы. При хорошем качестве каналов
145
такие ситуации встречаются нечасто, зато на уровне звена уменьшают-
ся задержки в передаче.
Технология ATM (Asynchronous Transfer Mode — асинхронный ре-
жим переноса) является наиболее совершенной версией пакетной ком-
мутации, основанной на современных сетевых технологиях, создании
волоконно-оптических линий связи, сверхбыстродействующей элемен-
тной базы для обработки информации. Сущность режима ATM — транс-
портирование всех видов информации (голос, музыка, подвижные и
неподвижные изображения, данные) ATM-пакетами небольшой фик-
сированной длины (53 байта), называемыми в этой технологии ячейка-
ми. Потоки ячеек от различных пользователей вставляются в общий
поток данных асинхронно, по мере их генерирования, и мультиплекси-
руются в едином цифровом тракте.
В этой технологии система адаптируется к передаче разных видов
трафика. Например, для компьютерного трафика (передачи данных)
обеспечиваются меры повышения верности передаваемых сообщений,
для телефонного трафика — меры по уменьшению задержек передачи.
Составные сети. Построить универсальную физическую сеть миро-
вого масштаба из однотипной аппаратуры невозможно, поскольку та-
кая сеть не могла бы удовлетворить потребности всех ее пользователей.
Поэтому возникла идея объединить множество физических сетей (в дан-
ном случае подсетей) в единую глобальную сеть.
Подсети соединяются между собой маршрутизаторами. Компонен-
тами составной сети могут являться как локальные, так и глобальные
сети, работающие по различным технологиям (Ethernet, Fast Ethernet,
Token Ring, Frame relay, X.25, ISDN и т.д.). Наиболее распространенной
является технология составной сети, использующая стек протоколов
TCP/IP (стек — это набор протоколов). Название стека определяется
протоколами транспортного (Transmission Control Protocol, в переводе
Протокол управления передачей) и сетевого (Internet Protocol) уровней.
Эта технология обеспечивает функционирование разнообразных
пользовательских служб. В них используются широко распространен-
ные протоколы копирования файлов (File Transfer Protocol, FTP), эму-
ляции терминала (Telnet), простой протокол передачи электронной по-
чты (Simple Mail Transfer Protocol, SMTP), гипертекстовые сервисы служ-
бы WWW и многие другие.
Важной особенностью технологии TCP/IP, обеспечившей ее широ-
кое распространение, является гибкая система адресации, позволяю-
щая проще, чем другие протоколы аналогичного назначения, включать
в интерсеть сети разных технологий.
146
В стеке TCP/IP используются три типа адресов:
— локальные, или аппаратные, адреса, используемые для адресации
узлов в пределах подсети;
— сетевые, или IP-адреса, используемые для однозначной иденти-
фикации узлов в пределах всей составной сети;
— доменные имена — символьные идентификаторы узлов, к кото-
рым часто обращаются пользователи.
IP-адреса представляют собой основной тип адресов, на основании
которых сетевой уровень передает пакеты между сетями. Эти адреса
состоят из четырех байт. Наиболее употребляемой формой представле-
ния IP-адреса является запись в виде четырех чисел, представляющих
значения каждого байта в десятичной форме и разделенных точками,
например, 128.10.2.30, а в двоичном формате это 10000000 00001010
00000010 00011110.
Символьные имена в IP-сетях называются доменными и строятся
по иерархическому признаку. Составляющие полного символьного име-
ни в IP-сетях разделяются точкой, начиная с имени компьютера, затем
группы (например, организации), далее более крупной группы (поддо-
мена) и так до имени домена самого высокого уровня (например, доме-
на, объединяющего организации по географическому принципу: RU —
Россия, UK — Великобритания, SU — США). Между доменным име-
нем и IP-адресом нет никакой функциональной зависимости, поэтому
единственный способ установления соответствия — это таблица.
Глава 13. РАДИОСВЯЗЬ
13.1. Теоретические основы радиосвязи
Амплитудная модуляция (AM). Математическая модель модуляции
AM для гармонических колебаний имеет вид
5(z)am=^(z)cos(®oZ + (Po)’ <13Л>
где A(t) — амплитуда сигнала несущей частоты, изменяющаяся по закону сиг-
нала источника сообщения Л(/)= Д [l+Afo(^)J;
Ат — амплитуда несущей;
М — коэффициент или индекс модуляции, который представляет собой
отношение разности между максимальным и минимальным значениями
амплитуд AM сигнала к сумме этих значений, т.е. М = AAcJAm = (Лтах — Л^) /
(Amax + Amin),W [0, 1];
a(f) — низкочастотный сигнал источника сообщения:
^) = cos(Q0/+O0), (13.2)
где Qo — угловая частота низкочастотного сигнала;
Фо — начальная фаза сигнала.
Подставив эти соотношения в уравнение (13.1), получим:
^(Пакатткгг = -^ Г1 + Mcos/iv + Фп y|cOs(<OnZ + ф„ 1 =
\ / AM ДБП т\_ \ О 0) J \ 0 )
/ \ А ]М I— у \ у \“]
= Ат С08(Ю(/ + <Р0 ) + ~C0S|_(Ю0 + П0 )' + (Ф0 + Ф0 + <13’3)
А М г/ \ I \-|
+^-cos[(co0 -Qo + (<p0 -Ojj,
где <в0 — несущая частота генератора.
Математическая модель сигнала AM (13.3) отображает амплитудную
модуляцию с двумя боковыми полосами и несущей (AM ДБП). Мате-
матическая модель группового сигнала AM ДБП имеет вид
148
N N
^МдмДБП = SflnWGn(Z)= WCOSK)/ + (PoJ <13-4>
/1=1 n=l
Однако такой вид модуляции неэкономичен с точки зрения исполь-
зования полосы частот ЛС. В связи с этим был разработан метод AM
модуляции с одной боковой полосой и подавлением несущей частоты
сигнала (AM ОБП).
Амплитудная модуляция с одной боковой полосой (AM ОБП) образует-
ся через преобразование Гильберта, с помощью которого уничтожается
либо нижняя боковая полоса, либо верхняя. При этом предварительно
подавляется амплитуда несущей частоты сигнала, тогда выражение (13.3)
примет вид
5 Мам дппн = Атм cos( o'+фо )cos(rooz+<Ро) =
=^-cos[(“o+Qo?+(<Po+a>o)]+ (13-5)
А М г/ \ / я
+^-cos[(<o0 -Qo )/+(q>0 -Фо)].
Данное выражение отображает модель сигнала балансной двухпо-
лосной амплитудной модуляции. Математическая модель сигнала AM
модуляции с одной боковой полосой частот представляется в виде
8^АМОБП =ЛтЛ/а(^СО8(Ю0^ + <Р0) + ЛтЛ/о*(/)81п(ю0^ + ф0)’ (13‘6)
где a*(f) — сигнал, сопряженный по Гильберту с сигналом a(f).
Это означает, что сигнал a(t) отличается от a(f) тем, что фазы всех его
спектральных составляющих повернуты на л/2. Структурная схема, реа-
лизующая принцип преобразования Гильберта, приведена на рис. 13.1.
Модель группового сигнала AM ОБП представляется как
N Г о
50)амобп = 1 an^Gn(t) + an(t)G(t) =
и=1|_
N о о
an(t)cosn(n0t + an(t)cosn(i>Qt ,
71=1
(13.7)
где о — знак преобразования по Гильберту.
149
Рис. 13.1. Принцип преобразования по Гильберту:
л/2 — фазовращатель на л/2; х — перемножитель
Угловая модуляция подразделяется на фазовую (ФМ) и частотную
(ЧМ). При фазовой модуляции отклонение (сдвиг) фазы модулирован-
ного сигнала от линейной фазы (oQt + <р0 изменяется пропорционально
мгновенным значениям модулирующего сигнала a(t):
Ч/(/) = <в0/ + <р0 +k'a(t), (13.8)
где К — коэффициент пропорциональности.
Этот коэффициент принимает положительное + Дер и отрицательное —
Аср отклонения (сдвига) фазы относительно линейного. Наибольшее
отклонение фазы модулированного сигнала от линейной фазы называ-
ется девиацией фазы Афд. Измеряется Афд в радианах в секунду и мо-
жет принимать значения от единиц до десятков тысяч радиан в секунду.
Математическая модель ФМ сигнала имеет вид
44м =4)СО8[®0Г+АфдОй(0]. (13.9)
При частотной модуляции отклонение частоты модулированного
сигнала от линейной зависимости (<»0?+ф0) изменяется пропорцио-
нально мгновенным значениям модулирующего сигнала a(t)
ю(/) = ю0 +k"a(t), (13.10)
где к' — коэффициент пропорциональности, называемый девиацией часто-
ты Д<Вд.
150
Девиация частоты является одним из главных параметров частотных
модуляторов и принимает значения от единиц герц до сотен мегагерц в
модуляторах различного назначения. При ЧМ модуляции необходимо,
чтобы всегда выполнялось условие Ао>д « го0.
Полная фаза ЧМ сигнала с учетом выражений (13.1) и (13.10) нахо-
дится путем интегрирования:
*Р(/)= jro(l )dt = J[<»0 +АЮда(/)]Л = а>0? + (р0 + АсЭд ja(t)dt. (13.11)
С учетом вышеизложенного математическая модель ЧМ сигнала за-
пишется в виде
5Ч’^чм =4СО8[(В0/ + Л(Рд (13.12)
При модуляции несущей частоты одной гармоникой a(t) = cos +Фо)
с учетом того, что Jcos6x = (l/Z>)sinZ>x, из выражений (13.9) и (13.12) ма-
тематические модели ФМ и ЧМ могут быть представлены в форме, похо-
жей одна на другую:
5фм^ = 4СО8[ю0/+(Р0+/ифмСО8<П0^Ф0>Ь
5чм(/) = 4 cos [<во'+ фо+ '"чм shl(noz+фо’
где т — индекс модуляции. Для ФМ модуляции индекс модуляции тфм = Афд,
а для ЧМ индекс модуляции = Агод/W, т.е. является амплитудой отклоне-
ния фазы, измеренной в радианах.
Таким образом, отличие ФМ и ЧМ модуляций заключается в следу-
ющем:
— девиация частоты Асод ЧМ сигнала пропорциональна значению
амплитуды низкочастотного сигнала, т.е. Агод = qll^, где q — коэффи-
циент пропорциональности;
— частота А<Вд для ФМ сигнала пропорциональна частоте низкоча-
стотного сигнала, т.е. Агод = qU^ Q, здесь — амплитуда низкочастот-
ного сигнала.
Из выражения (13.13) видно, что спектры ФМ и ЧМ одинаковы.
Будем полагать, что тпфм = тфм = т, тогда рассмотрим один из них,
например, ЧМ модуляцию.
Для простоты примем ср0 = 0 и То = 0. Преобразуем уравнение (13.13)
с ЧМ по формуле косинуса суммы двух аргументов:
^(Очм =^cos®0*cos(ffIsin^O_^0sinfi\/sin(/wsinnO- (13.14)
151
Из теории Бесселевых функций известны следующие соотношения:
00
cos(/h sin х) = Jn (т) + 2 У Л, (т) cos 2 Ах;
и к=1 1к
(13.15)
sin(/n sin х) = 2 J (т) sin(2A: - 1)х,
fc=l
где Jk(m) — функция Бесселя А-го порядка от аргумента т (индекса моду-
ляции).
Подставив (13.14) в (13.15), после ряда преобразований получим вы-
ражение, характеризующее спектр однотональной угловой модуляции-.
со
5^ум =Vo<^COSMo/+E44^cos4 +ш)*+
00 k=i (13-16)
+Е (-1/ 44 cos(®o_
к=1
Первое слагаемое выражения (13.16) определяет гармоническую со-
ставляющую с частотой несущей, второе слагаемое определяет спектр
частот верхней боковой полосы частот, третье слагаемое определяет
нижнюю боковую полосу частот. Число верхних и нижних боковых ча-
стот теоретически бесконечно. Боковые гармонические колебания рас-
положены симметрично относительно со0 на расстоянии W. Амплитуды
всех компонент спектра, в том числе и с частотой <в0, пропорциональ-
ны Jk(m).
На практике количество составляющих спектра при угловой моду-
ляции определяется выражением
АА>м, чм * 2(/и+1)Гм, (13.17)
где — частота модулирующего сигнала.
В выражении (13.18) пренебрегают всеми спектральными составля-
ющими, номера которых к > т+\ (уровень меньше 5 % от уровня несу-
щей). Для передачи модулированного сигнала с высокой точностью
пользуются формулой
А/фм, чм ~ ^(w + л/йг +1) (13.18)
При этом предполагается, что учитываются и спектральные состав-
ляющие с уровнем не менее 1 % от уровня несущей. Если т < 0,6 то
152
угловая модуляция считается узкополосной и ширина ее спектра соиз-
мерима с шириной спектра амплитудной модуляции. Если индекс мо-
дуляции т » 1, то угловая модуляция является широкополосной и из
(13.17) и (13.18) следует, что ширина полосы частот примерно равна уд-
военной девиации частоты.
Угловая модуляция обладает большей помехоустойчивостью, чем ам-
плитудная модуляция, особенно широкополосная, поэтому находит ши-
рокое применение в системах связи для качественной передачи сооб-
щений. Однако при этом значительно расширяется полоса частот мо-
дулированного сигнала.
Различные разновидности угловой модуляции нашли широкое при-
менение в цифровых сетях радиодоступа, например, квадратурная ФМ
со сдвигом СКФМ (OQPSK), частотная модуляция с минимальным
сдвигом ЧММС (MSK) и др.
Пример спектральной диаграммы угловой модуляции при Уд = 2000 Гц
и равенстве индексов модуляции /ичм = /ифм = т приведен на рис. 13.2.
Рис. 13.2. Спектральная диаграмма амплитуд с однотональной угловой
модуляцией при индексе модуляции т = 3:
Лд — амплитуда несущей; Jk(m) — функция Бесселя k-ro порядка от аргумента т
153
Принцип реализации многоканальной системы с ФМ и ЧМ приве-
ден на рис. 13.3.
Как видно из структурной схемы (рис. 13.3), на одной несущей час-
тоте (для примера возьмем и = 1) формируются два частотных канала.
Модель группового сигнала двух каналов для и-й несущей в этом случае
имеет вид
(^)со8и<в0/ + а^, (l)snm<B0Z.
п п
Модель группового сигнала для N несущих:
N
а„ (t)cosna>nt + a„ (i)sinn®nZ
и ' ' и О ' ' U
(13.19)
(13.20)
Временное разделение каналов. При временном разделении каналов
(ВРК) общая линия связи поочередно предоставляется для отдельных
передач информации. Основой построения метода ВРК является тео-
рема Котельникова, принцип временного уплотнения линии связи ил-
люстрируется рис. 13.4.
Дискретизация сигнала по времени представляет собой амплитуд-
но-импульсную модуляцию (АИМ). Подобное разделение каналов реа-
лизуется по схеме, приведенный на рис. 13.5.
В простейшем случае устройство, осуществляющее дискретизацию
сигнала, представляет собой электронный ключ, при помощи которого
проводятся отсчеты сигнала. Фильтр нижних частот (ФНЧ) здесь пред-
назначен для выделения низкочастотного спектра, несущего основную
энергию отсчета.
При передаче телефонных сигналов в диапазоне частот 0,3 — 3,4 кГц
частота дискретизации составляет 8 кГц. Для того чтобы отсчеты анало-
Рис. 13.3. Принцип организации многоканальной системы
на основе ФМ и ЧМ модуляции: п = 1, 2,. .., N
154
Рис. 13.4. Принцип временного уплотнения
ЭК
Синхронизация: тактовая, фазовая
Рис. 13.5. Структурная схема временного уплотнения каналов:
ЭК — электронный ключ; ФНЧ — фильтр нижних частот; И — схема совпадений
155
гового сигнала наиболее точно соответствовали мгновенным значени-
ям сигнала, ключи должны заниматься на возможно короткое время.
Этот процесс является АИМ-I (рис. 13.6, а).
Для осуществления достоверного кодирования полученных отсчетов
требуется точно фиксировать мгновенное значение сигнала в точке отсче-
та. Для этого производится процедура АИМ-П, т.е. процедура расширения
сигнала АИМ-I, что поясняется временной диаграммой (рис. 13.6, б).
Как видно из рис. 13.6, импульсы отсчетов в АИМ-П (ШИМ) имеют
временное расширение с целью их стабильного квантования (кодиро-
вания).
Таким образом, процедуру преобразования непрерывного сигнала
a(t) на передаче в сигнал импульсно-кодовой модуляции (ИКМ) мож-
но представить в виде схемы:
а(/) АИМ-I АИМ-П квантование -> кодирование -> ИКМ.
Временное уплотнение каналов может осуществляться как на осно-
ве АИМ модуляции, так и на основе ИКМ модуляции. В первом случае
структурная схема уплотнения каналов имеет вид (рис. 13.7).
а
Рис. 13.6. Амплитудно-импульсная модуляция:
а- АИМ-I; б- АИМ-П
156
a
б
Групповой АИМ тракт
Рис. 13.7. Временное уплотнение каналов с АИМ модуляцией:
а — структурная схема уплотнения; 7д ф — частота дискретизации, сдвинутая на время <р = /к; КАИМ — кодировщик
АИМ; б — временная диаграмма группового АИМ сигнала; — время канального интервала; /и — длительность
импульса отсчета; т — защитный интервал; Тц — время цикла; А? — время дискретизации; п — номер канала
Во втором случае структурная схема уплотнения каналов имеет вид,
представленный на рис. 13.8.
Групповой АИМ-сигнал занимает очень широкий спектр частот и
претерпевает искажения при его ограничении. Например, если поло-
са частот ЛС ограничена сверху, то это приводит к увеличению дли-
тельности каждого импульса в групповом сигнале и появлению замет-
ных переходных влияний между соседними каналами (разговор, ис-
кажения). Аналогичное влияние наблюдается при ограничении полосы
частот снизу.
а
К
Групповой
ИКМ тракт
Рис. 13.8. Временное уплотнение каналов с ИКМ модуляцией:
а — структурная схема; б — временная диаграмма; К — квантователь кодиров-
щик;/^ — частота дискретизации; Гц — время цикла; — временные канальные
интервалы; f3 — частота распределителя; И — схема совпадения
158
За счет использования метода ИКМ переходные затухания в кана-
лах этих систем превышают 60 дБ, что практически устраняет внятные
переходные влияния.
Как известно, квантование по уровню является преобразованием,
при котором происходит округление амплитудных значений сигнала до
ближайшего дискретного уровня. В результате этого возникает ошибка
квантования
где 8 — шаг квантования;
Uf — напряжение уровня квантования.
Суммарная мощность шума квантования определяется выражением
82
(13.21)
где р} — вероятность попадания мгновенных значений сигнала на заданный шаг
квантования:
8.
Pi = f'+82 P(s)ds’ (13.22)
и—i-
‘ 2
где p(S) — плотность вероятности входного сигнала.
При равномерном квантовании 8; = const. Тогда
Ширина полосы частот группового АИМ сигнала и сигнала ИКМ
определяется по выражениям
Л/...... =-------= Nf
•'АИМП ЭЛ/ 'шах
АИМП
AT =m-Nf ,
ИКМ •'max
(13.23)
где N— количество каналов;
т — разрядная кодовая комбинация.
159
Ширина полосы частот группового сигнала ИКМ в т раз шире, чем
в АИМ, но все же существенно уже, чем при модуляциях ФИМ (фазо-
импульсная модуляция) и ШИМ (широтно-ипульсная модуляция), и
определяется только числом разрядов кодовых комбинаций.
13.2. Классификация систем железнодорожной радиосвязи
Система управления технологическими процессами занимает осо-
бое место в сложном и многообразном комплексе работ железнодо-
рожного транспорта. Техническая оснащенность железнодорожного
транспорта с большим парком локомотивов и вагонов, высокий уро-
вень механизации путевых работ, электрификация подвижного соста-
ва выдвигают на первый план решение проблемы эффективного ис-
пользования этих технических средств на базе совершенствования
систем управления. В свою очередь, эффективность систем управле-
ния во многом зависит от использования средств связи — радиотех-
нических систем (РТС).
Главное достоинство радиотехнических систем — отсутствие жест-
кого проводного канала, что позволяет создавать системы связи с под-
вижными объектами, используя беспроводную радиолинию. Поэтому
основной целью применения РТС на железнодорожном транспорте яв-
ляется информационный обмен с подвижными единицами. Исходя из
конкретных условий работы РТС с такими объектами, радиостанции
классифицируются следующим образом.
Стационарная радиостанция подвижной службы, не предназначена
для работы во время движения. Она устанавливается в помещениях,
специальных контейнерах или на открытом воздухе. Абонентами ста-
ционарных радиостанций являются диспетчеры, начальники, коман-
диры, дежурные и т.п.
Подвижная радиостанция предназначена для использования во вре-
мя движения или остановок в неопределенных пунктах. Подвижные
радиостанции делятся на мобильные, носимые и переносные.
Мобильная радиостанция предназначена для установки на подвиж-
ных объектах связи, которыми являются поездные и маневровые локо-
мотивы, специальные дорожные вагоны и механизмы, служебные ав-
томобили, дрезины и т.д. На этих объектах радиосредства получают пи-
тание от бортовой сети.
Носимая радиостанция имеет собственный источник питания и на-
ходится в рабочем состоянии во время транспортировки. Абонента-
ми подвижной связи являются различные категории работников желез-
160
нодорожной станции: составители поездов, рабочие по ремонту, элект-
ромеханики, осмотрщики вагонов, сигналисты, стрелки ВОХР и т.д. Все
такие работники снабжаются носимыми радиостанциями.
Переносная радиостанция имеет собственный источник питания и
предназначена для работы во время остановок. Переносить или пере-
возить такую радиостанцию следует в нерабочем состоянии.
Портативная носимая радиостанция имеет массу до 1 кг.
Железнодорожная технологическая связь с подвижными объектами
включает в себя поездную, станционную радиосвязь и радиосвязь ре-
монтных подразделений.
Поездная радиосвязь (ПРС) предназначена для оперативного управ-
ления процессом движения поездов. Она обеспечивает обмен анало-
говой и дискретной информацией между поездными локомотивами и
центральным постом управления (диспетчерский пункт), а также меж-
ду железнодорожными станциями и поездными локомотивами встреч-
ных поездов.
Станционная радиосвязь (СРС) предназначена для оперативного уп-
равления технологическими процессами работы станции. Включает в
себя радиосвязь машинистов маневровых и горочных локомотивов с
дежурными по станции (ДСП), маневровыми диспетчерами, операто-
рами горок, составителями и другими работниками и службами же-
лезнодорожной станции. В эту систему могут входить радиосвязь де-
журных по технической конторе со списчиками вагонов, связь осмотр-
щиков вагонов, служебная связь, передача команд телеуправления и
телесигнализации в автоматизированных системах управления и ре-
гулирования различных технологических процессов железнодорожных
станций.
Радиосвязь ремонтных подразделений (РОРС) предназначена для орга-
низации оперативного управления проведением ремонтных и восста-
новительных работ. Позволяет оперативно передавать необходимую
информацию, благодаря чему сокращается время выполнения этих ра-
бот, более эффективно используются в графике движения выделенные
«окна», повышается безопасность персонала, работающего на путях.
Все виды железнодорожной связи можно классифицировать по раз-
ным критериям:
— по назначению — станционная (действует в пределах зоны стан-
ции), поездная (обеспечивает связь машинистов локомотивов со служ-
бами движения), ремонтно-оперативная, оповещения (стационарная),
телеметрическая (передача данных и управление);
— по направлению передачи — односторонняя, двухсторонняя;
161
— по режиму работы — симплексная одночастотная (абоненты свя-
зываются на одной несущей частоте и говорят по очереди), симплекс-
ная двухчастотная (два абонента говорят по очереди, используют раз-
ные частоты), дуплексная (два абонента могут говорить одновременно
на разных частотах), полудуплексная;
— по форме передаваемого сообщения — аналоговая (непрерывная, ре-
чевая), дискретная (цифровая);
— по количеству каналов и способу их использования — одноканаль-
ная (с закрепленными каналами), многоканальная (смешанная);
— по способу вызова — с индивидуальным (передается в начале свя-
зи вызов с «адресным сигналом»), групповым (вызываются все «адрес-
ные» радиостанции) и циркулярным вызовом;
— по обслуживанию территории — линейная, зонная, локальная;
— по способу организации сети — радиорелейная, космическая, со-
товая и транкинговая.
В настоящее время для совершенствования технологической желез-
нодорожной радиосвязи решается ряд задач на базе современных ин-
формационных систем. Прорабатывается вопрос создания цифровых
сетей интегрального обслуживания железнодорожного транспорта. Осу-
ществляется ряд разработок сотовых (на базе стандарта GSM-R) и циф-
ровых транкинговых сетей стандарта TETRA.
На станциях и железнодорожных узлах предусматривается строитель-
ство зонных сетей широкополосного беспроводного вещания WiMAX,
MESH. Разрабатываются различные варианты систем спутниковой свя-
зи с целью существенного увеличения каналоемкости сети железнодо-
рожной радиосвязи до уровня, позволяющего создать общесетевую циф-
ровую сеть интегрального обслуживания.
Линейные цифровые системы радиосвязи, зонные и аналоговые сети
интегрируются в системы связи и передачи данных, позволяющих реа-
лизацию систем мониторинга и администрирования.
13.3. Технологическая радиосвязь
Принципы построения радиостанций технологической радиосвязи. В
настоящее время для организации сетей железнодорожной технологи-
ческой радиосвязи используются радиостанции системы «Транспорт»,
в основу которой положены радиосредства нового поколения с широ-
ким использованием интегральных схем и микросборок, а также средств
микропроцессорной техники. Система «Транспорт» позволила органи-
зовать все виды железнодорожных технологических радиосвязей в диа-
пазоне гектометровых, метровых и дециметровых волн.
162
Железнодорожные радиостанции содержат приемо-передатчики,
систему электропитания, антенно-фидерные устройства и устройства
согласования с проводным каналом связи.
В отдельно выделенном блоке приемо-передатчика размещаются
радиопередающие и радиоприемные устройства со схемами контроля и
управления. Их конструктивное объединение позволяет при смене ди-
апазона (обычно сменой блока приемо-передатчика) и в случае пере-
стройки по частоте одновременно воздействовать на приемную и пере-
дающую часть. Вместе с тем в общем корпусе приемник и передатчик
разделены экранами и имеют разные системы управления.
Функциональные схемы и электрические параметры приемо-передат-
чиков. Основные параметры радиостанции определяются технически-
ми характеристиками сменных блоков унифицированных приемо-пе-
редатчиков (УПП). Основные параметры приемо-передатчиков приве-
дены в табл. 13.1.
Рассмотрим устройство и работу приемо-передатчика УПП-1М ра-
диостанции РС-46М. Структурная схема приемо-передатчика представ-
лена на рис. 13.9.
Приемник выполнен по супергетеродинной схеме с двойным преоб-
разованием частоты.
Таблица 13.1
Основные параметры приемопередатчиков
№ п/п Параметры приемо- передатчиков УПП-1М УПП-2М УПП-ЗМ
1 Рабочая частота, МГц 2,130; 2,150 151,725...156,000 307...343
2 Разнос частот между соседними каналами, кГц 25 25
3 Мощность несущей частоты, Вт 8...14 8...15 8...15
4 Максимальная девиация частоты, кГц 2,5 5 5
5 Чувствительность приемника, мкВ 5 0,5 1,0
6 Коэффициент нелинейных искажений, % 5,0 4,0 4,0
7 Уровень побочных излучений, дБ -46 -46 -46
163
Рис. 13.9. Структурная схема приемо-передатчика УПП-1М
Высокочастотный сигнал с антенны поступает в антенно-согласу-
ющее устройство, предназначенное для настройки в резонанс антен-
ного контура и согласование его с 50-омным входным сопротивлени-
ем приемника. Далее через антенный коммутатор (SW), осуществля-
ющий подключение антенной цепи к приемнику или передатчику,
сигнал поступает на входной аттенюатор, обеспечивающий регулиров-
ку чувствительности приемника. Далее через полосовой фильтр, улуч-
шающий отношение сигнал/помеха, поступает на усилитель высокой
частоты (УВЧ) и с него на смеситель. В смесителе частота сигнала пре-
образуется в первую промежуточную частоту 10,7 МГц. Для этого на
смеситель также подается напряжение от первого гетеродина (G1),
работающего на частотах 12830 или 12850 кГц, стабилизированного
кварцевыми резонаторами.
С выхода смесителя сигнал идет на усилитель промежуточной ча-
стоты (УПЧ) и с него на кварцевый фильтр с полосой пропускания
15 кГц, обеспечивающий избирательность по соседнему каналу. Про-
хождение сигнала через УПЧ может быть прервано под воздействи-
ем блокирующего импульса, поступающего от подавителя импульс-
ных помех (ПИП).
С выхода кварцевого фильтра сигнал поступает на вход многофунк-
циональной схемы, где он преобразуется во вторую промежуточную
частоту 455 кГц, усиливается и детектируется. Далее низкочастотный
сигнал идет в тракт НЧ. В нем он усиливается и проходит через актив-
ный фильтр нижних частот (ФНЧ), который формирует необходимую
рабочую полосу НЧ (300 — 3000 Гц).
После НЧ тракта сигнал поступает на корректор АЧХ, обеспечиваю-
щий послекоррекцию сигнала (завал в сторону верхних частот 3 дБ/ок-
таву) и далее через симметрирующий трансформатор — на симметрич-
ный НЧ выход приемника. На несимметричный НЧ выход сигнал по-
ступает без послекоррекции, непосредственно с выхода ФНЧ. С выхода
корректора сигнал НЧ идет на схему сравнения (F), которая в режиме
контроля формирует сигнал исправности приемника.
Для устранения щелчков и прерываний сигнала в условиях воздей-
ствия импульсных помех в приемнике имеется устройство для их подав-
ления. Устройство представляет собой самостоятельный канал обработ-
ки сигнала, включающий в себя УВЧ с детектором и усилителем автома-
тической регулировки усиления (АРУ). Выделение импульсной помехи
основано на инерционности действия АРУ. При быстром (скачкообраз-
ном) увеличении уровня сигнала АРУ не успевает отреагировать на это
изменение, и импульс проходит на выход УВЧ, детектируется и, после
165
формирования по амплитуде и длительности, поступает в основной при-
емный тракт, запирая его на время действия импульсной помехи.
Подавитель шума (ПШ) в приемнике предназначен для защиты опе-
ратора от прослушивания шумов в канале связи при отсутствии несу-
щей. Работа ПШ основана на подсчете счетчиком СТ количества им-
пульсов, пропорционального интенсивности шумов, возрастающей при
пропадании несущей. Спектр шумов, используемых для анализа, огра-
ничен снизу частотой, лежащей выше верхней частоты звукового трак-
та (3 кГц). Преобразование шумовых импульсов в последовательность
однополярных производится триггером Т с регулируемом порогом. Вре-
мя счета, т.е. время срабатывания ПШ, определяется периодом импуль-
сов тактового генератора G. Формирователь F по результатам подсчета
счетчика СТ вырабатывает сигнал обнаружения СО, который и откры-
вает тракт НЧ приемника.
Передатчик содержит: модулятор (Мод); синтезатор (Синт); усили-
тель мощности (УМ); рефлектометр (Р).
В соответствии с выполняемыми функциями модулятор содержит:
— усилитель низкой частоты (УНЧ), охваченной петлей автомати-
ческой регулировки усиления (АРУ), которая производит сжатие дина-
мического диапазона входных сигналов. При модуляции с симметрич-
ного входа (НЧс) сигнал проходит через корректор, который обеспечи-
вает подъем АЧХ на 3 дБ/октаву;
— сумматор, на который подается сигнал с несимметричного входа НЧ
(н/с), сигнал с УНЧ и команда блокировки, запрещающая прохождение
модулирующего сигнала с симметричного входа на выход модулятора;
— амплитудный ограничитель, устраняющий перемодуляцию пере-
датчика;
— формирователь сигналов исправности модулятора (FM).
Усилитель мощности. Содержит предварительный усилитель с атте-
нюатором (dB) для регулировки выходной мощности и выходной кас-
кад с фильтром нижних частот. Усилитель мощности содержит систему
автоматической регулировки мощности АРМ, а также защиту его выхо-
да от короткого замыкания и холостого хода в нагрузке. Напряжение
возбуждения на усилитель мощности поступает с согласующего конту-
ра синтезатора.
Рефлектометр содержит:
— антенный коммутатор (SW), обеспечивающий подключение вхо-
да приемника или передатчика на общий разъем антенно-согласующе-
го устройства АНСУ;
— ответвитель и схему детектирования;
166
— формирователь (F), предназначенный для формирования напря-
жения управления в цепи АРМ, сигналов исправности передатчика ПРД
и антенно-фидерного устройства АФУ и команд управления с необхо-
димыми временными задержками.
Синтезатор представляет собой схему генератора управляемого на-
пряжением, частота которого стабилизируется системой фазовой авто-
подстройки, и содержит:
— генератор, управляемый напряжением (ГУН) со схемой фазовой
автоподстройки частоты, включающий в себя опорный генератор (ОГ),
делитель опорной частоты с фиксированным коэффициентом деления
(ДОЧ), делитель с переменным коэффициентом деления (ДПКД) и схе-
му выбора канала и режима прием/передача (ПИК);
— делитель на 64, при помощи которого осуществляется включе-
ние синтезатора. Установка делителя позволяет исключить влияние ГУН
на входные цепи приемника. Такое построение схемы позволяет обес-
печить непрерывную работу кольца ФАПЧ синтезатора, и, как след-
ствие, малое время перехода с приема на передачу и обратно;
— усилитель, нагрузкой которого является резонансный согласую-
щий контур.
Частотная модуляция осуществляется на ГУН. Чтобы не происхо-
дило снижение девиации частоты за счет схемы ФАПЧ, постоянная вре-
мени ФНЧ должна быть выбрана намного больше, чем период низшей
частоты спектра НЧ сигнала. При этом ФАПЧ не реагирует на сравни-
тельно быстрые изменения частоты, что делает возможным осуществ-
ление частотной модуляции в ГУН.
Вспомогательное оборудование радиостанций. Кроме приемо-передатчи-
ка, железнодорожные радиостанции имеют ряд вспомогательных блоков,
позволяющих реализовать необходимые эксплуатационные функции.
Рассмотрим структурные схемы стационарной и возимой радиостан-
ций, применяемых для организации железнодорожных технологичес-
ких радиосвязей.
Стационарная радиостанция РС-46М. Структурная схема радиостан-
ции представлена на рис. 13.10. Радиостанция предназначена для рабо-
ты в системе линейной и зонной поездной радиосвязи и управляется по
двух- или четырехпроводной линии связи со стороны распорядитель-
ной станции.
В состав радиостанции входят следующие функционально-закончен-
ные блоки:
— блок радиооборудования (РПО46);
— пульт управления стационарный (ПУС1, ПУС2);
167
— блок питания (БП);
— антенно-согласующее устройство (АнСУ).
В РПО46 входят следующие блоки:
устройство МПК (микропроцессорный контролер) — для управле-
ния радиостанцией по хранящейся в нем программе, хранения пара-
метров конфигурирования, связи с внешней ЭВМ и приема сигналов
контроля работоспособности блока питания радиостанции;
устройство ПГС (приемник-генератор сигналов) — выполняет фун-
кции приема с проводного канала двухчастотных тональных сигналов в
условиях сильных помех и генерации высокостабильных синусоидаль-
ных сигналов в радио- и проводной каналы;
адаптеры проводного канала (АПК) — для управления радиостанци-
ями, которое осуществляется по линиям диспетчерской связи, имею-
щим двух- и четырехпроводные окончания. В соответствии с этим ис-
пользуются адаптеры для подключения радиостанций к четырехпровод-
ной линии связи АПК4 и двухпроводной АПК2. Адаптер АПК2
обеспечивает следующие функции: подключение согласованное или вы-
сокоомное параллельное к двухпроводным физическим цепям (выбор
168
режима подключения осуществляется оперативно); согласование по
уровням и сопротивлениям с двухпроводными физическими цепями;
компенсацию затухания и коррекцию (выравнивание) амплитудно-ча-
стотных искажений двухпроводных физических цепей; коммутацию
речевых сигналов; подключение технологической МТ. Адаптер АПК4
обеспечивает согласование по уровням и сопротивлениям с четырех-
проводными каналами тональной частоты (ТЧ);
адаптер приемо-передатчика (АПП) — для сопряжения устройства
управления и приемо-передатчика (УПП) в соответствии с протоколом,
коммутацию и обработку сигналов модуляции (речевой тракт);
адаптер периферийных устройств (АПУ) — для сопряжения с пуль-
тами ПУС и микротелефонной трубкой и обеспечивает: взаимодействие
радиостанции с двумя пультами ПУС под управлением МПК; выдачу
сигнала о наличии в линии ЛДС постоянного тока; выдачу информа-
ции на магнитофон; коммутацию речевых сигналов; подключение тех-
нологической МТ для проведения регламентных и ремонтных работ;
адаптер телеуправления (АТУ) — для обеспечения режима передачи
данных, осуществляет прием частотных посылок в режимах ЖАТС, пе-
редачи данных (АПД) и приема тональных вызывных сигналов;
адаптер телефонной линии (АТЛ) — для взаимодействия с линией
ЖАТС, который обеспечивает: прием и передачу речевых сигналов из
радиоканала; удержание шлейфа во время переговоров; набор номера
вызываемого абонента; задержку речевого сообщения;
пульт ПУС462/46 — оконечное устройство ввода-вывода речевой
информации радиостанции, которое служит для управления работой
радиостанции, отображения ее состояния с помощью светодиодных
индикаторов и ведения переговоров с помощью микротелефонной труб-
ки, микрофона, педали и встроенного громкоговорителя;
Пульт ПУТ — для вывода служебной информации и управления ра-
диостанцией при техническом контроле и конфигурировании.
Д ля регистрации переговоров к радиостанции может подключаться маг-
нитофон (МАГ), а для увеличения мощности сигнала — усилитель УМ-40.
Радиостанция РВ-1.1М. Структурная схема радиостанции показана
на рис. 13.11. Возимая двухдиапазонная симплексная локомотивная
радиостанция предназначена для работы в системе поездной и станци-
онной радиосвязи на железнодорожном транспорте и устанавливается
на подвижных объектах.
Радиостанция обеспечивает независимую работу:
— в симплексном режиме в гекгометровом диапазоне на частотах
2130 или 2150 кГц;
169
К бортовой сети
Рис. 13.11. Структурная схема РВ-1.1М:
ППУ — приемопередатчик метрового диапазона; ППК — приемопередатчик
гектометрового диапазона; БС — блок сопряжения; МТТ — микротелефонная
трубка; АнСУ — антенносогласующее устройство; ГТ — громкоговоритель; КР-1,
КР-2 — коробка распределительная; ПУ-ЛП — пульт управления основной;
ПУ-Д — пульт управления дополнительный; БП — блок питания
— в симплексном на любом из 6 каналов в любой одной из заранее
установленных 8 групп частот в диапазоне 151,725 ... 155,975 МГц (раз-
нос между соседними каналами 25 кГц).
Радиостанция реализует следующие функции:
— проверку работоспособности по программе «ТЕСТ1», «ТЕСТ2»,
«ТЕСТЗ» по команде с пульта ПУ-ЛП или приеме команды по радио-
каналу;
— подтверждение приема вызова нажатием кнопки «Подтвержде-
ние» или снятие МТТ с держателя;
170
— возможность установки с ПУ-ЛП номеров поезда, локомотива, груп-
пы частот и канала, сетки частот «поездная связь» и «станционная связь»;
— передачу группового вызова (ТЧМ, ДНЦ, ДСП);
— передачу сигнала «Остановка»;
— работу с системой ТУ-ТС;
— передачу данных в формате Ф2.
Принцип организации поездной радиосвязи (ПРС). Поездная радиосвязь
предназначена для служебных переговоров поездного (ДНЦ), локомотив-
ного (ТНЦ) диспетчеров, энергодиспетчера (ЭНЦ) и дежурных по стан-
циям (ДСП) с машинистами поездных локомотивов (ТЧМ). Кроме того,
следует обеспечить связь машинистов со службами станций, охраной, депо,
с внутрипоездными абонентами. В зависимости от территориального раз-
мещения абонентов связи относительно подвижного локомотива поезд-
ная радиосвязь подразделяется на два вида: линейную и зонную, которые
могут организовываться в симплексном и дуплексном режимах.
В зависимости от технической оснащенности и размеров движения
диспетчерские участки оборудуются системой ПРС, организованной в
диапазонах волн гектометровом (2,130 МГц), метровом (160 МГц) и де-
циметровом (330 МГц). Радиосети, организованные в гектометровом и
метровом диапазонах волн, работают в симплексном режиме, в деци-
метровом — в дуплексном режиме.
При оснащении диспетчерских участков радиостанциями трех диа-
пазонов дециметровый и метровый диапазоны волн используются для
организации линейных сетей, причем дециметровый диапазон служит
для организации основного канала связи, а гектометровый — резервно-
го. Гекгометровый диапазон используется в линейных и зонных радио-
сетях для радиосвязи с локомотивами, не оборудованными радиостан-
циями дециметрового диапазона. Метровый диапазон предназначен для
организации зонных радиосетей. При оснащении диспетчерских учас-
тков двухдиапазонными радиостанциями, работающими в гектометро-
вом и метровом диапазонах волн, гектометровый диапазон использует-
ся для организации линейных и линейно-зонных радиосетей, метро-
вый — зонных.
Поездная симплексная радиосвязь (ПРС-С) с машинистами локомо-
тивов в гектометровом диапазоне для связи с поездным диспетчером и
дежурным по станции строится по радиопроводному принципу с уста-
новкой стационарных радиостанций на всех промежуточных пунктах.
Стационарные радиостанции подключаются к специально выделенно-
му проводному каналу связи. Структурная схема организации линей-
ного канала ПРС-С приведена на рис. 13.12. В состав аппаратуры для
171
ст. А ст. В ст. С ст. D
Рис. 13.12. Схема организации линейных каналов ПРС-С в аналоговых сетях связи
организации канала входят: распорядительная станция СР-234М, уст-
ройства обхода дуплексных усилителей ОУ-ДУ (при их наличии), уст-
ройства сопряжения УС-2/4М двух- и четырехпроводных каналов свя-
зи, вводно-защитные устройства, стационарные радиостанции РС-46М
(РС-46МЦ), возимые радиостанции РВ-1М, РВ-1.1М.
Поездной диспетчер через распорядительную станцию с помощью
системы избирательного вызова (двухчастотный код) подключает к ли-
нии стационарную радиостанцию, вблизи которой находится вызывае-
мый локомотив. Стационарная радиостанция (PC) автоматически пе-
редает в радиоканал сигнал группового вызова машиниста локомотива.
При приеме вызывного сигнала возимые радиостанции (РВ) перево-
дятся из режима дежурного приема в режим приема на 15—20 с, в тече-
ние которых ДНЦ голосом вызывает машиниста нужного локомотива.
Управление режимами «Прием»/«Передача» стационарной радиостан-
ции осуществляется со стороны распорядительной станции либо двух-
частотным кодом, либо постоянным током от блока управления БУЛ
(в зависимости от конфигурирования).
Особенностью организации радиосетей в гектометровом диапазоне
является использование вспомогательных средств для увеличения даль-
ности связи (особенно в условиях большого уровня помех). Для этого
передача высокочастотного сигнала вдоль перегона осуществляется не
электромагнитными волнами излучения, а электромагнитными поля-
ми индукции, распространяющимися по направляющим линиям с мень-
шим затуханием, чем при излучении в эфире. В результате возрастает
дальность радиосвязи. В качестве направляющих линий используют
специально подвешенный провод или существующие провода других
служб. На участках с автономной тягой можно использовать провода
воздушной линии связи или воздушные линии автоматики. На элект-
рифицированных участках железных дорог можно использовать про-
вода продольного энергоснабжения нетяговых потребителей, находя-
щихся на опорах контактной сети (система ДПР — два провода-рельс,
трехфазная симметричная высоковольтная линия — ВВ). Волноводные
сталемедные или сталеалюминиевые провода могут подвешиваться на
опорах контактной сети или отдельно стоящих опорах специально для
ПРС. Возбуждение направляющих линий осуществляется либо индук-
тивным, либо емкостным способом.
Высокочастотная обработка направляющих линий производится с
помощью согласующих устройств (СУ), линейных трансформаторов
(ЛТ), согласующих нагрузок (СН), запирающих резисторов (ЗР), согла-
сующих и запирающих контуров (СК-6, ЗК-4).
173
Пример противофазного индуктивного возбуждения проводов ВЛ
приведен на рис. 13.13.
Дуплексные линейные радиосети (ПРС-Д). Радиосети организуются с
помощью проводных и радиоканалов и в пределах всего участка обес-
печивают:
— взаимный вызов и ведение переговоров между ТЧМ и диспетчерами
с применением индивидуального, группового и циркулярного вызовов;
— передачу с отображением на индикаторных табло девяти команд
(от ДНЦ) и пяти сообщений (от ТЧМ);
— автоматическую или ручную передачу и отображение номера по-
езда или локомотива из специально установленных локальных зон;
— автоматическую передачу данных (АПД) между управляющими
вычислительными машинами (УВМ) диспетчерского пункта управле-
ния и локомотива;
— передачу в экстренных случаях поездным диспетчерам команды
на экстренную остановку поезда;
— автоматический и ручной контроль стационарной и возимой ап-
паратуры;
— документированную регистрацию распорядительной станции
всех ведущихся переговоров.
Типовые структурные схемы организации ПРС-Д приведены на
рис. 13.14.
В состав стационарного оборудования входят: распорядительная
станция СР-1, линейный распределитель РЛ, дуплексные стационар-
ные станции PC-1.1, соединенные между собой и с распорядительной
174
Рис. 13.14. Схема организации дуплексных радиосетей
станцией стандартным телефонным каналом связи. Стационарные ра-
диостанции включаются в четырехпроводный канал шлейфом. Поезд-
ные локомотивы оснащаются возимыми радиостанциями РВ-1М. Ра-
диосеть организуется в дециметровом диапазоне волн 330 МГц.
Стационарные радиостанции работают в режиме непрерывного из-
лучения сигнала на одной из трех чередующихся частот в полосе
343.000...343.400 МГц. Возимые радиостанции принимают сигнал на
одной из трех частот (f^, f2, /$) и передают сигнал на одной частоте Д.
Радиостанции работают в дуплексном режиме с дуплексным разносом
36 МГц. Приемники возимых радиостанций фиксируются (в процессе
сканирования) на той частоте, на которой обеспечивается качество связи
выше заданного.
При отсутствии возможности выделения четырехпроводного теле-
фонного канала для соединения стационарных радиостанций и распо-
рядительной станции на протяжении диспетчерского участка (или час-
ти его) сеть ПРС-Д организуется с ретрансляцией сигналов вдоль пере-
гонов радиостанциями PC-1.2, РС-1.3 (см. рис. 13.14).
В настоящее время в связи с развитием цифровых сетей используются
цифровые каналы передачи сигналов. Структурная схема организации ли-
нейных каналов ПРС-С в цифровых сетях представлена на рис. 13.15.
Станционная радиосвязь. Станционная радиосвязь представляет со-
бой комплекс устройств телефонной радиосвязи, предназначенных для
служебных переговоров между руководителями работ на железнодорож-
ных станциях и исполнителями во всех технологических звеньях.
Организация различных сетей станционной радиосвязи зависит от
назначения станций, ее схемы и технической оснащенности, видов тех-
нологических процессов и принятого способа управления ими.
Радиосети станционной радиосвязи организуются по радиальному
принципу в полосах частот 151.800...154.000 МГц и 155,000... 156,000 МГц
с использованием одной несущей частоты. Связь осуществляется в сим-
плексном режиме. Все станционные радиосети классифицируются по
степени важности, уровню надежности и времени ожидания установ-
ления радиосвязи.
На рис. 13.16 приведена схема односторонней сортировочной стан-
ции с последовательным расположением парков приема ПП, сортиро-
вочного парка СП и парка отправления ПО. На схеме показаны стан-
ционные парки, горка Г, горловина формирования поездов ГФ и ос-
новные служебно-технические здания различных служб. Станционная
работа включает в себя следующие основные группы операций: техни-
ческий и коммерческие осмотры поездных составов в парке приема;
176
ВОЛС
Рис. 13.15. Схема организации линейных каналов ПРС-С в цифровых сетях
Рис. 13.16. Схема организации станционной радиосвязи сортировочной станции
горочную и маневровую работу по расформированию и формированию
поездов; техническое обслуживание и ремонт вагонов и автотормозов в
парке отправления. Для реализации этих функций в системе станцион-
ной радиосвязи организуются соответствующие сети.
Сети маневровой и горочной радиосвязи (СРС — МГ) имеют допус-
тимое время ожидания 1—3 с. Маневровая радиосвязь предназначена
для связи маневрового (ДСЦ) и станционного (ДСЦС) диспетчеров,
старшего помощника начальника станции (ДСПС) и дежурных по пар-
кам приема (ДСПП), формирования (ДСПФ) и отправления (ДСПО)
с машинистами маневровых, хозяйственных и вывозных локомоти-
вов, а также машинистов с составителями поездов. При этом количе-
ство маневровых радиосетей определяется классом станций и состав-
ляет 1—2 на промежуточных станциях, 1—3 на участковых, 2—5 на сор-
тировочных станциях.
Количество стационарных радиостанций определяется числом радио-
сетей (1—5), возимых радиостанций — числом локомотивов (2—15), но-
симых — числом работников, обеспечивающих технологические процес-
сы в маневровой работе. Как правило, дальность действия в маневровой
сети радиостанций PC — РВ составляет 4 — 6 км, РВ — PH равно 1... 1,5 км.
Горочная радиосвязь предназначена для оперативного управления го-
рочным технологическим процессом и обеспечивает связь между де-
журным по горке (ДСПГ) и машинистом горочных локомотивов, с го-
рочными составителями, регулировщиками скорости отцепов. Коли-
чество радиосетей определяется количеством горок на сортировочной
станции. В каждой радиосети может работать 1—2 стационарные ра-
диостанции, 2—4 возимых на горочных локомотивах и 2—7 носимых
для рабочих, обеспечивающих этот технологический процесс. Дальность
связи ограничивается зоной работы горки и составляет: для радиостан-
ций PC — РВ 3,8 км, PC — PH 1,5 км, PH — PH 1 км. Горочная связь
строится по принципу групповой связи (открытый канал).
Сети технологических абонентов (СРС — Т). Эти абоненты не связа-
ны непосредственно с маневровой работой, но обеспечивают обработ-
ку составов и вагонов, а также обслуживание устройств автоматики, те-
лемеханики и связи с допустимым временем ожидания до 10—20 с.
Радиосеть ПТО (пунктов технического осмотра вагонов и тормозов)
организуется в парках приема и отправления поездов и в парках обра-
ботки транзитных поездов. Состав радиосетей определяется объемом
технической работы и может включать: 1—2 радиосети на участковых и
грузовых станциях, 2—5 радиосетей на крупных станциях. Радиосети
ПТО состоят из 1—5 стационарных радиостанций и 4—20 носимых ра-
179
диостанций. Дальность действия радиосетей ПТО должна составлять
для радиостанций PC — PH не менее 1,5—2,5 км, PH — PH равняться
0,8—1,2 км.
Радиосвязь ПКО (пунктов коммерческого осмотра) предназначена для
связи оператора ПКО с коммерческими осмотрщиками вагонов и ра-
бочими для устранения брака. Обычно это одна радиосеть на сортиро-
вочных станциях (содержит 2—12 носимых радиостанций). Дальность дей-
ствия между стационарной и носимой радиостанцией составляет 2—3 км,
между носимыми радиостанциями 0,8—1 км.
Радиосеть ОТК (объединенной технической конторы) предназначе-
на для оператора ОТК и списчиков вагонов. Используется на участко-
вых и сортировочных станциях, одна сеть содержит 1 стационарную
радиостанцию и 2—3 носимых при дальности действия 3—4 км.
Радиосеть ВОХР (вооруженной охраны) предназначена для связи
начальника караула со стрелками охраны, имеет одну радиосеть, вклю-
чающую 1 стационарную радиостанцию, 3 — 5 носимых радиостанций,
действует на расстоянии 2—4 км.
Радиосеть СЦБ и связи предназначена для связи старшего электроме-
ханика и дежурных постов электрической централизации, а также началь-
ника радиоузлов с мобильными работниками связи. На станциях с по-
стоянным дежурством электромехаников используется 1—2 радиосети.
На рассматриваемой сортировочной станции (см. рис. 13.16) ука-
зано размещение стационарных и основных подвижных абонентов ра-
диосетей СРС-МГ. Здесь можно выделить три основных маневровых
района. Первый включает в себя парк приема ПП, надвижную часть
горки и подгорочную горловину сортировочного парка СП. В этом
районе выполняют расформирование поездов и операции по осажи-
ванию и перестановке вагонов. Руководит работой дежурный по сор-
тировочной горке.
Второй маневровый район включает в себя горловину формирова-
ния ГФ сортировочного парка и парк отправления ПО. В этом районе
заканчивается формирование поездов — группировка вагонов в поезд-
ной состав. Руководит маневровой работой дежурный по горловине
формирования ДСПФ, а непосредственно перемещением маневровых
локомотивов — прикрепленные составители поездов.
Третий район — это территория всей станции и под ъездные пути. В этом
районе осуществляется работа с местными вагонопотоками. Руководит
работой старший помощник начальника станции ДСПС или ДСЦ.
Сети управления крупных железнодорожных станций и узлов (СРС-У).
Основными абонентами этих сетей являются диспетчеры линейных
180
подразделений, руководящие подвижными ремонтными бригадами по
обслуживанию и ремонту технических средств. Сети управления допус-
кают ожидание передачи сообщения 40—60 с. К этим сетям относятся:
радиосети ШЧ, ТТЧ, ЭЧ, ТЧ, ВЧД. Все эти сети характеризуются наличи-
ем средств подвижной связи: возимых и носимых радиостанций с повы-
шенной дальностью связи до 5—10 км для PC — РВ и 1,5 км для РВ — PH.
Таких сетей может быть от 3—5 в небольших узлах и до 6—9 на крупных
станциях.
Аппаратура станционной радиосвязи. Для организации сетей станци-
онной радиосвязи применяются стационарные радиостанции РС-23М,
«Сигнал-201БС», возимые радиостанции РВ-2, РВ-3, носимые радио-
станции PH типа «Радий», «Motorola».
Радиостанция РС-23М. Эта радиостанция предназначена для обес-
печения беспоисковой, бесподстроечной радиосвязи в диапазоне 151,
725—156.000 МГц в режимах «одночастотный симплекс» и «двухчастот-
ный симплекс» с аппаратурой радиосвязи системы «Транспорт» в ради-
альных сетях поездной, станционной и ремонтно-оперативной радио-
связи с групповым вызовом абонентов.
Радиостанция обеспечивает круглосуточную работу при соотноше-
нии передача/прием 1:3, непрерывное время передачи — 60 с. Управле-
ние осуществляется с двух стационарных пультов (ПУС). Радиостан-
ция работает на одном из шести каналов, переключаемых оперативно с
пульта ПУС при предварительной неоперативной настройке с пульта
управления технологического (ПУТ).
Электропитание радиостанции осуществляется от сети переменно-
го тока напряжением 220 В с частотой 50 Гц или источника питания
постоянного тока напряжением 24 В.
Эксплуатационно-технические характеристики. Радиостанция име-
ет 172 канала в полосе 151,725—156,000 МГц с разносом 25 кГц между
соседними каналами. Все операции, выполняемые в условиях эксплуа-
тации по выбору, установке и индикации рабочих частот, производятся
по присвоенным им порядковым номерам.
При управлении приемо-передатчиком предусмотрены следующие
возможности: снятие ограничения времени на передачу, выключения
шумоподавителя и подавителя импульсных помех, включение передат-
чика на пониженную мощность. При управлении радиостанцией от
пультов ПУС осуществляется ведение переговоров, передача и прием
команд и индикация состояния.
Основные технические характеристики РС-23М представлены в
табл. 13.2.
181
Таблица 13.2
Параметры РС-23М
Параметры Значения
Мощность несущей частоты, Вт в режиме пониженной мощности С 0,2—0,5
Чувствительность приемника, не более, мкВ 0,5
Коэффициент нелинейных искажений приемника и передатчика, % 5
Уровень паразитной частотной модул яции, дБ -40
Избирательность по соседнему каналу, дБ 75
Максимальная потребляемая мощность, Вт 65
В состав радиостанции входят следующие функциональные блоки
(рис. 13.17):
— блок приемопередающего устройства ППУ;
— блок управления БУ;
— пульты ПУС;
— педаль;
— микрофон;
— акустическое устройство;
— устройство микротелефонное МТТ;
— контрольное устройство (УК);
— пульт ПУТ.
Ведение переговоров осуществляется с помощью МТ или микрофо-
на, педали и громкоговорителя (УА)
Основными режимами работы радиостанции являются: «дежурный
прием»; «прием»; «передача».
Режим «дежурный прием» соответствует состоянию, когда микроте-
лефонная трубка (МТ) установлена в трубкодержатель. Радиостанция
переводится в режим «прием» при снятии МТ с трубкодержателя или
при получении с возимой или носимой радиостанции сигнала тональ-
ного вызова частотой 700 или 1400 Гц в зависимости от параметра кон-
фигуратора (индикатор «откр.канал» на пульте ПУС светится на протя-
жении 15 с). По истечении этого времени радиостанция переводится в
состояние, предшествующее вызову.
Радиостанция переводится в состояние «передача» в одном из сле-
дующих случаев:
— МТ снят с трубкодержателя пульта ПУС и нажата тангеита;
— нажата кнопка «откр. канал» на пульте ПУС и нажата педаль;
182
VA
Рис. 13.17. Структурная схема радиостанции РС-23М
— при формировании сигнала подтверждения частоты 900 Гц при
приеме вызывного сигнала;
— при нажатии тангеиты или одной из кнопок на микротелефон-
ном устройстве МТТ;
— при поступлении сигнала от речевого информатора.
Рассмотрим работу радиостанции по функциональной схеме
(рис. 13.17).
Высокочастотный сигнал с антенны поступает на антенный коммута-
тор и далее на усилитель высокой частоты (УВЧ) тракта приемника ПРМ.
После преобразования и частотного детектирования принимаемый сиг-
нал поступает в блок управления. При приеме вызывного сигнала цент-
ральный микропроцессор ЦМК блока управления в зависимости от этой
частоты формирует соответствующую команду на управление радиостан-
цией. При приеме речевого сигнала он в зависимости от конфигуратора
поступает на следующие внешние устройства: пульты ПУС; устройство
У\; устройство микротелефонное МТТ (мкТФ); внешний магнитофон.
183
В сторону пультов ПУС, кроме речевого сигнала тракта ПРМ, могут
поступать сигналы от: генератора вызывных частот (формируются в
блоке БУ); речевого информатора; микрофона микротелефонного уст-
ройства МТТ; другого пульта ПУС.
Сигналы от пультов ПУС через сумматоры блока управления посту-
пают на устройства УА, магнитофон, устройства МТТ и симметричный
вход модулятора тракта ПРД.
В тракте передачи сигнал модулирующей частоты, прошедший об-
работку в модуляторе МОД, поступает в возбудитель. Частота несущей
возбудителя определяется синтезатором частоты. Управление трактом
ПРД осуществляет центральный микропроцессор с помощью сигналов:
— блокировка модулятора;
— пониженная мощность;
— передача ПРД1;
— передача ПРД2.
Промодулированный сигнал с выхода возбудителя поступает на уси-
литель мощности и далее через антенный коммутатор в антенну.
Ремонтно-оперативная радиосвязь. Ремонтно-оперативная радио-
связь (РОРС) предназначена для оперативного управления проведения
различных эксплуатационных и ремонтных работ на железнодорожном
транспорте: ремонт и текущее содержание пути, устройств электроснаб-
жения, СЦБ и связи.
Использование средств радиосвязи между руководителями работ и
сигналистами повышает безопасность производства работ и позволяет
высвободить промежуточных сигналистов. При этом появляется воз-
можность установить связь с машинистами поездных локомотивов, по-
ездными диспетчерами (ДНЦ) и дежурными по станции (ДСП).
Все абоненты сети РОРС подразделяется на стационарные и мобиль-
ные. К числу стационарных абонентов, управляющих ремонтными ра-
ботами, относятся диспетчеры энергоучастков, дистанции пути, смен-
ный инженер дистанции сигнализации и связи, а также ДНЦ и ДСП.
К мобильным абонентам относятся абоненты передвижных машинных
станций (ПМС), строительных и пожарных поездов, автомотрис, дрезин,
автолетучек. Мобильными абонентами являются также рабочие по теку-
щему содержанию пути, энергетики, электромеханики СЦБ и связи.
В зависимости от назначения и способа организации системы РОРС
подразделяется на линейную ремонтно-оперативную — РОРС-Л и внут-
реннюю ремонтно-оперативную — РОРС-В.
Организация сети РОРС-Л. Сеть линейной постоянно действующей
радиосвязи РОРС-Л предназначена для оперативного управления ве-
184
дущимися на перегоне ремонтно-восстановительными работами и яв-
ляется сетью коллективного пользования.
Структурная схема организации-сети РОРС-Л приведена на рис. 13.18.
Радиосвязь организуется в симплексном режиме с использованием груп-
пового вызова в метровом диапазоне волн. РОРС-Л строится по радио-
проводному принципу с использованием стационарных радиостанций
PC-6 (РС-46М), установленных вдоль диспетчерских участков и соеди-
ненных линейным каналом связи между собой, распорядительной стан-
цией СР-2, устанавливаемой в диспетчерских пунктах и устройств со-
пряжения двух- и четырехпроводных каналов (УС 2/4). В качестве ка-
налов связи можно использовать групповые каналы НЧ или групповые
каналы ТЧ, прямые каналы ТЧ для команд при подтягивании подвиж-
ных единиц, а также различные их сочетания.
Учитывая технологические особенности диспетчерских сетей различ-
ных служб, вероятность несовпадения станций, а также размещение
диспетчеров в различных территориальных районах, предусмотрена воз-
можность разделения СР-234М на две станции и включение их в любой
точке линии. Каждая из станций вызывается со стороны РС-46М од-
ной из двух частот в зависимости от вызываемого диспетчера.
Распорядительная станция является оконечным устройством, дистан-
ционным пультом управления в системе связи заданного участка. Стан-
ция СР-234М обеспечивает: дистанционное подключение к проводному
каналу связи любой из стационарных радиостанций PC- 46М (двухчас-
тотным кодом, присвоенным каждой радиостанции), управление режи-
мом «прием-передача» стационарных радиостанций (двухчастотный код),
ведение переговоров диспетчеров между собой и с руководителями ре-
монтных бригад и машинистами дрезин, автоматическую передачу и при-
ем сигналов дистанционного контроля, подключение радиостанции РС-
46М к линии с оптической индикацией результатов контроля.
Для связи с диспетчерским руководством на подвижных объектах
ремонтных подразделений всех служб устанавливают возимые радио-
станции РВ-5. Для обеспечения радиосвязи на перегоне подразделения
оснащают переносными радиостанциями РВ-6 (временно развертыва-
ют в районе проведения работ) с установкой антенны на телескопичес-
кой мачте высотой порядка 5 м.
Организация сети РОРС-ЛВ. Временная диспетчерская ремонтная
радиосвязь предназначена для организации оперативной радиосвязи с
районом проведения ремонтных работ.
Структурная схема организации связи РОРС-ЛВ приведена на
рис. 13.19. Для организации радиосвязи временно (на период проведе-
185
Оператор
Рис. 13.18. Организация линейной сети РОРС-Л
00
Дрезина
Руководитель Оператор
работ
Рис. 13.19. Организация линейной сети РОРС-ЛВ
ния работ) на станции устанавливается и включается в проводной ка-
нал стационарная радиостанция PC-4 (РС-46М).
У диспетчера устанавливается распорядительная станция, которая
позволяет дистанционно управлять стационарной радиостанцией. Связь
организуется по четырехпроводному каналу ТЧ с использованием уст-
ройств сопряжения УС-2/4.
Работники, имеющие носимые, возимые и переносные радиостан-
ции, имеют возможность вызвать диспетчера сигналом группового вы-
зова и вступить в переговоры в симплексном режиме.
При необходимости радиостанции РС-46М могут быть установлены
в контейнерах К на перегоне.
Организация сети РОРС-В. Эта радиосеть обеспечивает связь руко-
водителя ремонтных работ с исполнителями (мастерами, монтерами,
водителями дрезин, автомотрис и других подвижных объектов) и сиг-
налистами, ограждающими участок производства работ.
Структурная схема радиосвязи РОРС-В приведена на рис. 13.20. В се-
тях РОРС-В средствами радиосвязи и громкоговорящего оповещения обо-
рудуется все подвижные объекты рельсового и нерельсового транспорта.
Радиосвязь организуется в симплексном режиме с групповым вызо-
вом. Абонентов радиосети оснащают носимыми радиостанциями PH-12,
«Радий», Motorola или радиостанциями транкинговой системы. В этом
случае предусматривается возможность контроля исправности канала
периодической посылкой сигналов тональной частоты и ее прослуши-
вание на стороне приема.
Для оповещения работников о приближении поезда и других команд
используют устройства громкоговорящего оповещения УГО-П, УГО-В,
УГО-С, выполненные соответственно в переносном, возимом и стаци-
онарном вариантах. Всеми устройствами управляют по радиоканалу со
стороны носимых радиостанций. Устройства обеспечивают дистанци-
онное включение усилителей низкой частоты, трансляционно-речевых
и контрольных сигналов, включение акустической сигнализации о при-
ближении поезда.
Принципы организации транкинговой радиосвязи. Для решения пробле-
мы дефицита частотного ресурса, а также для повышения эффективнос-
ти работы линейных предприятий на железнодорожном транспорте на-
чали внедряться транкинговые системы радиотелефонной связи.
Транкинговая связь предполагает объединение некоторого количе-
ства радиоканалов в единую систему. При этом абоненту, желающему
произвести вызов, автоматически предоставляется любой из свободных
в данный момент времени каналов. Этим достигается увеличение на-
188
00
Бригадир
Оператор
Руководитель
работ
Рис. 13.20. Схема организации работ в системе РОРС-В
грузочной способности системы и, соответственно, числа абонентов на
один радиоканал. Подобные системы предельно упрощают процедуру
организации сеанса связи, и процесс соединения занимает от сотен
миллисекунд до единиц секунд. Последнее является важным для спе-
цифики применения транкинговых систем на сети железных дорог.
Специальное оборудование автоматически распределяет имеющиеся
свободные каналы в интересах всех абонентов.
Принципиально отличаясь от систем радиотелефонной связи обще-
го пользования, ориентированных на предоставление услуг телефонной
связи, транкинговая связь является преимущественно диспетчерской
радиосвязью и предназначена для оперативного управления функцио-
нальными группами мобильных абонентов с дополнительными возмож-
ностями вхождения в телефонную сеть.
В транкинге радиоканалы связаны общей системой управления, ко-
торая следит за состоянием каналов в системе и предоставляет каналы
очередным абонентам. К преимуществам транкинга относятся умень-
шение времени ожидания и увеличение пропускной способности ра-
диосигналов при заданном качестве обслуживания.
Несмотря на разнообразие транкинговых систем, все они построены
по одним и тем же принципам. Транкинговая система может быть одно-
зоновой и многозоновой. В каждой зоне устанавливается базовая стан-
ция через которую обеспечивается радиосвязь с абонентами системы. В
качестве абонентских используются возимые и носимые радиостанции,
работающие в симплексном, дуплексном или полудуплексном режимах.
Обобщенная структурная схема однозоновой транкинговой систе-
мы представлена на рис. 13.21. Инфраструктура транкинговой системы
представлена базовой станцией (БС), в состав которой помимо радио-
частотного оборудования (ретрансляторы, устройства объединения ра-
диосигналов, антенны) входят также коммутатор, устройство управле-
ния и интерфейсы внешних сетей.
Ретранслятор представляет собой набор приемо-передающего обо-
рудования, обслуживающего одну пару частот. В системах стандарта
TETRA и EDACS, предусматривающих частотное уплотнение, один ре-
транслятор может обеспечить два или четыре канала трафика.
Устройство объединения сигналов позволяет использовать одно и то
же антенное оборудование для одновременной работы приемников и
передатчиков на нескольких частотных каналах различных радиостан-
ций (автомобильных, портативных и т.п.).
Коммутатор в однозоновой транкинговой системе обслуживает весь
ее трафик, включая соединение подвижных объектов с телефонной се-
тью общего пользования (ТФОП).
190
СКП ТФОП
Рис. 13.21. Обобщенная структурная схема однозоновой транкинговой системы
Устройство управления обеспечивает взаимодействие всех узлов ба-
зовой станции. Оно также обрабатывает вызовы, осуществляет аутен-
тификацию вызывающих абонентов, ведение очередей вызовов.
Диспетчерские пульты могут включаться в систему по абонентским ра-
диоканалам или по выделенным линиям непосредственно к коммутатору.
Структурная схема многозоновой транкинговой системы с центра-
лизованной коммутацией показана на рис. 13.22. Важнейшим элемен-
191
40
ю
СКП СКП
Рис. 13.22. Обобщенная структурная схема транкинговой системы с централизованной межзональной коммутацией
том этой схемы является центральный (межзональный) коммутатор. Он
обрабатывает все виды трансзональных вызовов. Таким образом, весь
межзональный трафик проходит через один коммутатор, соединенный
с базовыми станциями по выделенным линиям. Это обеспечивает быс-
трую обработку вызовов, возможность подключения централизованных
диспетчерских пунктов. Информация о местонахождении абонентов
системы с централизованной коммутацией хранится в одном месте,
кроме того, межзональный коммутатор осуществляет также функции
централизованного интерфейса ТФОП и СКП, что позволяет при не-
обходимости полностью контролировать как речевой трафик телефон-
ной сети, так и трафик всех приложений передачи данных, связанных
с внешними СКП.
Таким образом, широкий набор абонентского оборудования позво-
ляет транкинговым системам охватить практически весь спектр потреб-
ностей корпоративного потребителя в подвижной системе связи с боль-
шим пространственным охватом зон обслуживания базовых станций.
В настоящее время в России находят широкое применение аналоговые
транкинговые системы на основе протоколов «SmarTrunk» и МРТ1327.
Ведутся разработки по внедрению цифровой системы «TETRA» приме-
нительно к условиям железных дорог России.
13.4. Радиорелейная и спутниковая связь
Принципы построения. В настоящее время весь мир готовится к
качественным изменениям телекоммуникационной индустрии, свя-
занным с началом эксплуатации глобальных спутниковых систем
связи, которые могут обеспечить беспроводный широкополосный
доступ информации для абонентов в любые точки земного шара. Спут-
никовые системы связи могут предоставлять абонентам не менее трех
видов услуг:
— пакетная передача данных в виде автоматизированного сбора мо-
ниторинговых сведений о состоянии различных промышленных и
транспортных объектов;
— передача речевой и видеоинформации в таких глобальных систе-
мах, как телевидение и Интернет;
— связь абонентов общей телефонной сети с пользователями пер-
сональных спутниковых терминалов;
— определение координат местоположения потребителей информации.
193
Для связи в спутниковых системах используется цифровой метод
передачи сообщений, удовлетворяющий ряду принятых международ-
ных стандартов. Обслуживание абонентов должно производиться в
реальном масштабе времени, быть непрерывным, при этом задержка
сигнала на всей длине трассы не должна превосходить 0,3 с. Для обес-
печения необходимого количества радиоканалов должны использо-
ваться многолучевые антенные системы, работающие на частотах
выше 1,5 ГГц, что усложняет конструкцию как самих антенн, так и
космических аппаратов.
Для бесперебойного функционирования спутниковой связи требу-
ется большое количество наземных шлюзовых станций со сложным
коммутационным оборудованием, связанных между собой линиями
радиорелейной СВЧ-связи, либо волоконно-оптическими линиями свя-
зи (ВОЛС).
Спутниковые системы связи (ССС) пользуются диапазонами деци-
метровых, сантиметровых и миллиметровых радиоволн. Для этих сис-
тем выделены полосы частот, представленные в табл. 13.3.
Таблица 13.3
Диапазоны частот спутниковых и радиорелейных систем связи
Наименование диапазона Полоса частот, ГГц
L 1,452—1,500; 1,62—1,71
S 1,93—2,70
С 3,40—5,25; 5,725—7,075
Ku 10,70—12,75; 12,75—14,80
Ка 14,80—26,50; 27,00—50,20
К 84,00—86,00
По причине взаимодействия солнечной радиации с магнитным по-
лем Земли вокруг нее образуются два радиационных пояса, названные
полями Ван Аллена, внутри которых заряженные частицы ионосферы
(электроны и протоны) получают значительную энергию радиации,
которая разрушительно действует на радиоаппаратуру спутников и сол-
нечных батарей питания, быстро выводя их из строя.
Вследствие этого орбитальные высоты спутников разделяются на три
группы: низкоорбитальные, расположенные ниже первого слоя Ван Ал-
лена (700 < Н < 1500 км); среднеорбитальные — между первым и вторым
слоями Ван Аллена (5000 < Н < 15 000 км) и высокоорбиталъные (геоста-
ционарные) на высоте Н 36 000 км над экватором.
194
Наиболее дорогостоящими являются спутники, выведенные на гео-
стационарные орбиты высотой 36 000—38 000 км, угловые скорости вра-
щения которых на таких высотах легко уравниваются со скоростью вра-
щения земли, при этом спутник «зависает» над определенной точкой
экватора планеты. Всего три спутника над разными точками экватора
способны сделать такую радиосвязь глобальной.
В России на геостационарные орбиты в разное время выводились
спутники «Радуга» и «Горизонт». С середины 90-х гг. прошлого столе-
тия устаревшие спутники «Горизонт» стали заменяться новыми спут-
никами «Экспресс», работающими в диапазонах С, Ku и Ка с 12 радио-
стволами и имеющими сроки активного существования от 5 до 10 лет
(последние модификации). Универсальные спутники «Экспресс» пред-
назначены для телевидения, радиовещания и передачи потоков данных
различного назначения. Некоторым недостатком высокоорбитальных
систем связи считаются задержки звукового сигнала, улавливаемые че-
ловеческим ухом (At > 0,3 с).
Наземный сегмент спутниковой системы состоит из нескольких на-
земных станций различного назначения и пропускной способности.
Центральная станция с большими антенными системами «Орбита» (ди-
аметр 12 м) обслуживает центры запуска и центры управления связью
через другие шлюзовые станции, связанные между собой каналами РРС
или ВОЛС. В диапазоне L может функционировать пользовательский
сегмент Интернет-связи.
Среднеорбитальные спутниковые системы МЕО (Mean Earth Orbit)
выводятся на высоты 5—15 тыс. км. На таких высотах требуется гораздо
большее количество спутников на орбите (до 10—12). Задержки звуко-
вых сигналов не превышают значений (АГ < 0,13 с) и не улавливаются
человеческим ухом, поэтому помимо орбитального сегмента, МЕО-си-
стемы включают наземные — для соединения неподвижных и мобиль-
ных абонентов с абонентами телефонной сети общего пользования, а
также сотовых сетей.
К концу 90-х гг. среди проектов МЕО-систем наиболее известными
стали: Inmarsat, ICO и Odyssey. Однако большие затраты, необходимые
для выведения спутников на орбиты, способствовали тому, что более
востребованными в течение двух последних десятилетий оказались си-
стемы с низкоорбитальными спутниками.
С начала 90-х гг. системы связи на основе низкоорбитальных спут-
ников LEO (Low Earth Orbit) получили широкое распространение. При-
чиной этому стали сравнительно дешевые малогабаритные спутниковые
терминалы, обеспечивающие надежную связь с абонентами в любой точ-
195
ке земного шара. Сокращенные до минимума расстояния связи в
LEO-системах позволили уменьшить до биологически безопасных
значений уровни мощности излучения персональных радиотелефонов
(Р < 50 мВт). При этом отпала надобность использовать сложные мно-
голучевые и дорогие антенны в космических аппаратах.
В 90-е гг. выделились две глобальные LEO-системы: американская
Iridium и европейская Globalstar. Система Iridium содержит 66 спутни-
ков, равномерно распределенных в обоих полушариях Земли на высоте
780 км, включая и приполярные области. Система Globalstar содержит
48 спутников на высоте 1414 км без захода в приполярные области да-
лее 70° северной и южной широт. На территории России имеется ряд
шлюзовых станций, принадлежащих обеим системам.
С наступлением XXI в. весьма привлекательной становится новая
услуга, предоставляемая LEO-системами спутниковой связи: определе-
ние координат местоположения абонента. В настоящее время в мире
существуют пока лишь две космические навигационные системы: аме-
риканская GPS (Global Positioning System — Глобальная навигаци-
онная система) и Российская система Глонасс (Глобальная навигаци-
онная система связи). В печати приводятся некоторые параметры этих
систем. Американская система базируется на 24 низкоорбитальных спут-
никах, число которых при необходимости может быть удвоено. Гаран-
тированный срок эксплуатации спутника Bloc IIR — 10 лет. Точность оп-
ределения местоположения потребителя сигнала — 100 м (гражданский
объект), 10 м (военный — без коррекции через шлюзовую станцию и
2,6 м — с коррекцией).
Российская система Глонасс базируется на 18—21 спутниках. Гаран-
тированный срок эксплуатации отечественного спутника «Ураган-М» —
7 лет. Точность определения местоположения потребителя сигнала —
(30—60 м), при наземной коррекции — 4,5 м. По своим гарантийным и
стоимостным показателям система GPS пока превосходит нашу систе-
му. Так по данным министерства торговли США лишь 10 % выпускае-
мых GPS-приемников используется в авиации, морском транспорте и в
оборонной технике, остальные 90 % отвечают за управление наземным
и личным транспортом, находят применение в геодезии, туризме, охо-
те, в контроле за передвижением детей, инвалидов и др. В американс-
кую казну ежегодно возвращаются миллиарды долларов, потраченные
на разработку GPS.
Во всем мире проявляется большой интерес к спутниковым навига-
ционным системам. Так в Европе разрабатывается своя навигационная
система Galileo, Китай разрабатывает свою систему Compass.
196
Радиорелейные системы связи (РРС) также нашли широкое примене-
ние в наземной радиотелефонии и, в частности, в радиосвязи на желез-
нодорожном транспорте. Этапы развития РРС на железных дорогах
можно проследить на примере строительства и эксплуатации радиоре-
лейной линии на трассе Большой московской окружной железной до-
роги, протяженность которой составляет 420 км.
Строительство радиорелейной линии (РРЛ) началось в 1960 г. на
аппаратуре аналоговых систем РТА-24 и Р60, работающих в диапазо-
не 1,7 — 2 ГГц. Неуклонный рост информационного потока в системе
потребовал первой реконструкции кольцевой РРС уже в 1971 г., тогда
на РРЛ была установлена финская аппаратура ФМ 120/8000, работаю-
щая в диапазоне 8 ГГц.
В 80-е гг. прошлого столетия стало очевидным, что радиорелейные
системы на основе малоканальной микросекундной технологии уста-
рели и не отвечают требованиям времени. Потребовался скачок в нано-
секундные технологии с цифровыми алгоритмами обработки сигналов.
Такое новаторство нуждалось в больших капиталовложениях, чтобы
проводить исследования, создавать опытные образцы и после всесто-
ронних испытаний налаживать их серийное производство.
Первые цифровые радиорелейные линии (ЦРРЛ) позволили обра-
батывать потоки цифровой информации со скоростью 2,048 Мбит/с.
Позднее эту технологию стали называть PDH-технологией, технологи-
ей плезиохронной цифровой иерархии.
Во второй половине 90-х гг. были разработаны технологии для бо-
лее высокоскоростной передачи цифровой информации, которые ста-
ли называться SDH-технологиями, или технологиями синхронной циф-
ровой иерархии. В 90-е гг. норвежская фирма Nera стала широко изве-
стной во всем мире как поставщик новаторских решений в области
SDH-связи.
В России Nera начала работать с 1994 г., когда реализовала ряд про-
ектов, крупнейшим из которых явилось создание ЦРРЛ для Российс-
кого телевидения со скоростью передачи информации 140 Мбит/с. Эта
линия соединила телецентр на Ямском поле с шлюзовой станцией спут-
никовой связи в Клину. В 1999 г. фирма Nera заключила крупный кон-
тракт с МПС на строительство радиорелейного кольца вдоль Окруж-
ной московской железной дороги, произведя таким образом второй этап
реконструкции ее РРЛ. В соответствии с заданием и расчетом первона-
чальная трасса РРЛ и количество станций остались без изменения. Ре-
конструируемая ЦРРЛ состояла из главной (два комплекта оборудова-
ния оконечных станций) и 12 идентичных по своему функциональному
197
построению промежуточных станций. Типы и высоты ретрансляцион-
ных мачт (башен) остались прежними.
Аппаратура радиорелейной связи. В большинстве ЦРРЛ, выпускаемых
в мире, используется 64-уровневая квадратурная амплитудная манипу-
ляция (64 QAM), при которой в 6 раз снижаются требования к ширине
полосы пропускания канала. В аппаратуре Nera применена 128-уров-
невая манипуляция на основе алгоритма Viterbi (128 ТСМ), в результате
чего требования к ширине канала уменьшились в 7 раз. В стандартном
оборудовании, поставляемом фирмой Nera, для передачи информации
со скоростью 155 Мбит/с при 32-уровневой манипуляции 32 ТСМ требу-
ется канал шириной 55 МГц, при 64-уровневой — 40 МГц, а при 128-уров-
невой — 30 МГц.
Такие ЦРРЛ проектировались в качестве сегментов сети синхрон-
ной цифровой иерархии первого уровня (STM-1, 155 Мбит/с), каждый
из которых был связан с первичными цифровыми каналами 2,048 Мбит/с
посредством мультиплексоров ввода/вывода SDM-1. Такой мультиплек-
сор в зависимости от количества интерфейсных плат в его комплекте
может обрабатывать до 64 первичных цифровых каналов 2,048 Мбит/с.
Все приемопередающее, распределительное и коммутационное обору-
дование размещается в радиорелейной стойке NL-292, которую выпус-
кает фирма Nera.
Управление сетью связи синхронной цифровой иерархии, в которой
РРЛ NL-292 используется как ретранслятор, осуществляется из центра
управления с помощью аппаратно-программного комплекса системы
обслуживания сети ENM-20. Система обеспечивает изменение конфи-
гурации сети, маршрутизацию потоков информации по разным направ-
лениям, сохраняя целостность связи при авариях на отдельных участ-
ках РРЛ.
Поскольку для технологических нужд МПС использовалась только
часть общей емкости сети, было принято решение сдавать часть кана-
лов в аренду сторонним потребителям, что содействовало возврату ин-
вестиций в строительство ЦРРЛ. Ведущие операторы сотовой и фикси-
рованной связи Подмосковья стали активно использовать возможнос-
ти ЦРРЛ МПС по голосовому трафику и трафику Интернет.
В 2002 г. канальная емкость ЦРРЛ получила 100 % загрузку и встал
вопрос о третьей реконструкции кольцевой линии радиорелейной свя-
зи. Эта реконструкция была проведена специалистами Центральной
станции связи МПС (ЦСС) и представителями фирмы Nera и законче-
на в начале 2004 г. В результате организации второго цифрового ствола
на аппаратуре NL-292 пропускная способность ЦРРЛ была удвоена, а
198
на четырех наиболее загруженных участках (потоки 622 Мбит/с) уста-
новлены мультиплексоры четвертого уровня SDM-4.
В заключение следует все-таки отметить, что ЦРРЛ, обладающая це-
лым рядом преимуществ по сравнению с проводной, спутниковой и
обычной радиосвязью, остается в России недостаточно востребованной.
Причиной этого является ее высокая стоимость, поскольку SDH-тех-
нологии разработаны за рубежом. Кроме того, не следует забывать и об
ограничениях, свойственных радиорелейной связи. К ним относятся:
невозможность выхода за границы установленного частотного спектра,
значительное влияние на качество связи атмосферных явлений, осо-
бенно в сантиметровом и миллиметровом диапазонах радиоволн и не-
обходимость размещения ретрансляторов на расстояниях прямой ви-
димости. Не стоит забывать и о главном конкуренте ЦРРЛ — волокон-
но-оптических линиях связи ВОЛС, протяженность которых в России
почти достигла протяженности ее железных дорог.
И все-таки следует надеяться, что в России с ее огромными простран-
ствами и труднодоступной местностью, а также в ее мегаполисах, где
стоимость квадратного метра земли с каждым годом возрастает, линии
ЦРРЛ могут в будущем стать конкурентно-способными по отношению
к ВОЛС.
Рекомендуемая литература
1. Абрамов В.М., Никифоров Б.Д., Шалягин Д.В. Безопасность сис-
тем железнодорожной автоматики и телемеханики. — Наука и техника
транспорта. — 2005. — №4,— 28—43 с.
2. Аркатов В.С. и др. Рельсовые цепи магистральных железных дорог:
Справочник. — М.: Издательство «ООО Миссия-М». — 2006. — 496 с.
3. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. — М.: Высшая
школа. — 2000. — 462 с.
4. Бервинов В.И., Доронин Е.Ю. Локомотивные устройства безопас-
ности. — М.: Маршрут. — 2005. — 156 с.
5. Блиндер И.Д. Цифровая оперативно-технологическая связь желез-
нодорожного транспорта России. — М.: Маршрут. — 2005. — 53 с.
6. Вишневский В.М., Ляхов Ф.И., Портной С.Л., Шахнович И.В. Широ-
кополосные беспроводные сети передачи данных. — М.: Техносфера. —
2005. -592 с.
7. Гаранин М.В., Журавлев В.И., Кунегин С.В. Системы передачи ин-
формации. — М.: Радио и связь. — 2001. — 336 с.
8. Горелов Г.В., Таныгин Ю.И. Радиосвязь с подвижными объектами
железнодорожного транспорта: Учебник для техникумов и колледжей
железнодорожного транспорта. — М: Маршрут. — 2006. — 263 с.
9. Громаков Ю.А. Стандарты и системы подвижной радиосвязи. —
М.: Эко-Трендз. — 2000. — 239 с.
10. Женко Л.А. Теория передачи сигналов на железнодорожном транс-
порте. Самара: СамГАПС. — 2005. — 106 с.
11. Инструкция по сигнализации на железных дорогах Российской
Федерации ЦРБ-757. — М.: Транспорт. — 2000.
12. Инструкция по техническому обслуживанию устройств сигнализа-
ции, централизации и блокировки № ЦШ-720. — М.: Трансиздат. — 2000.
13. Информационные технологии на железнодорожном транспорте /
Под ред. Э.К. Лецкого. — М.: УМК МПС России. — 2000. — 678 с.
14. Каганов В.И. Радиотехника + компьютер + MTHCAD. — М.: Го-
рячая линия Телеком, 2001. — 416 с.
15. Каганов В.И. Радиотехнические цепи и сигналы. Компьютерный
курс. М.: ФОРУМ: ИНФРА-М. - 2005. - 432 с.
200
16. Кириленко А.Г., Груша А.В. Счетчики осей в системах железнодо-
рожной автоматики и телемеханики: Учебное пособие. — Хабаровск:
Изд-во ДВГУПС. - 2003.
17. Комашинский В.И., Максимов А.В. Системы подвижной радиосвя-
зи с пакетной передачей информации. Основы моделирования. — М.:
Горячая линия Телеком. — 2007. — 176 с.
18. Концепция технологического и организационного развития
ОАО «РДЖ». Часть 1 (генеральная). — 2005. — 42 с.
19. Кудрявцев В.А. Управление движением на железнодорожном
транспорте: учеб, пособие для вузов ж.-д. трансп. — М.: Маршрут, 2003. —
200 с.
20. Кудряшов В. А., Глушко В.П. Системы передачи дискретной ин-
формации. — М.: 2002. — 383 с.
21. Лебединский А. К, Павловский А А., Юркин Ю.В. Системы телефон-
ной коммутации: Учебник для техникумов и колледжей ж.-д. транспор-
та. — М.: Маршрут. — 2003. — 496 с.
22. Микропроцессорные системы централизации: Учеб, для техни-
кумов и колледжей ж.-д. транспорта / Под ред. проф. В л.В. Сапожни-
кова. - М.: ГОУ «УМЦ ЖДТ», 2008. - 398 с.
23. Нейман В.И. Системы и сети передачи данных на железнодорож-
ном транспорте. — М.: Маршрут. — 2005. — 467 с.
24. Олифер В.Г, Олифер НА. Компьютерные сети. — М.: Питер. —
2004. - 863 с.
25. Перегонные системы автоматики: Учебник для техникумов и кол-
леджей ж.-д. транспорта / В.Ю. Виноградова, В.А. Воронин, Е.А. Каза-
ков и др.; Под ред. В.Ю. Виноградовой. — М.: Маршрут. — 2005. — 292 с.
26. Правила и нормы проектирования сортировочных устройств на
железных дорогах колеи 1520 мм. / 1ЩТ ОАО «РЖД». — М., 2003.
27. Правила организации и расчета сетей поездной радиосвязи. — М.:
Трансиздат. — 2005. — 112 с.
28. Правила технической эксплуатации железных дорог Российской
Федерации ЦРБ-756. — М.: Техинформ. — 2002.
29. Прокис Джон. Цифровая связь. — М.: Радио и связь. — 2000. — 800 с.
30. Система оперативно-технологической связи железных дорог Рос-
сии. Стандарт отрасли 32-146-2000. — М.: МПС РФ. — 2000. — 39 с.
31. Системы диспетчерской централизации: учеб, для вузов ж.-д.
транспорта / Под ред. проф. Вл.В. Сапожникова. — М.: Маршрут. —
2002. - 407 с.
201
32. Скляр Бернард. Цифровая связь. Теоретические основы и прак-
тическое применение. — М.: Издательский дом «Вильяме». — 2003. —
104 с.
33. Сорока В.И., Милюков В.А. Аппаратура железнодорожной автома-
тики и телемеханики. Справочник: в 2 кн. 3-е изд. — М: НПФ «Плане-
та». — 2000. Кн. 1. — 960 с.
34. Сороко В.И., Розенберг Е.Н. Аппаратура железнодорожной авто-
матики и телемеханики. Справочник: в 2 кн. 3-е изд. — М: НПФ «Пла-
нета». — 2000. Кн. 2. — 1008 с.
35. Телекоммуникационные системы и сети. Т.1/ Под ред. В.П. Шу-
валова В.П. — М.: Горячая линия Телеком. — 2002. — 536 с.
36. Теоретические основы радиотехники: Учеб, пособие / М.Т. Ива-
нов, А.Б. Сергиенко, В.Н. Ушаков; Под ред. В.Н. Ушакова. — М.: Выс-
шая школа. — 2002. — 306 с.
37. Устройства железнодорожной автоматики, телемеханики и связи:
Учебник для вузов ж.-д. транспорта: В 2 ч. / Д.В. Шалягин, Н.А. Цыбуля,
С.С. Косенко, А.А. Волков и др. — М: Маршрут. — 2006.
38. Фриман Р. Волоконно-оптические системы связи. — М.: Технос-
фера. — 2006. — 495 с.
39. Шабельников А.Н. Интеллектуальные системы управления на желез-
нодорожном транспорте. Монография, Ростов-на-Дону. — 2004. — 214 с.
№. Шалягин Д.В., Цыбуля Н.А., Боровков Ю.Г. Автоматика, телеме-
ханика и связь. Автоматика и телемеханика. Ч 1: Учебное пособие. —
М.: РГОТУПС. - 2004. - 599 с.
М.Шелухин В.И. Автоматизация и механизация сортировочных го-
рок. — М.: Маршрут. — 2005. — 240 с.
42. Эксплуатационные основы автоматики и телемеханики: Учебник
для вузов ж.-д. транспорта / Вл.В. Сапожников, И.В. Кокурин, В.А. Коно-
нов и др.: Под ред. проф. Вл.В. Сапожникова. — М.: Маршрут. — 2006. —
247 с.
43. Электропитание устройств железнодорожной автоматики, теле-
механики и связи: Учеб, для вузов ж.-д. транспорта / Под ред. проф.
Вл.В. Сапожникова. — М.: Маршрут. — 2005. — 453 с.
Оглавление
Введение................................................3
1Лава 7. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОВОДНАЯ СВЯЗЬ.................11
7.1. Основные понятия и определения систем связи.......11
7.2. Обобщенная структурная схема системы связи........12
7.3. Классификация систем электросвязи и основные положения
эталонной модели OSI...................................14
7.4. Классификация помех и основные характеристики связи.18
7.5. Сигналы, помехи и их математическое описание......20
7.6. Многоканальные системы............................26
7.7. Виды сетей связи на железнодорожном транспорте
и их назначение........................................30
Енава 8. МЕСТНАЯ И МЕЖДУГОРОДНАЯ ТЕЛЕФОННАЯ
СВЯЗЬ..................................................35
8.1. Электроакустические преобразователи...............35
8.2. Телефонные аппараты...............................38
8.3. Коммутационные устройства.........................46
8.4. Типы автоматических телефонных станций и узлов
автоматической коммутации (УАК)........................48
8.5. Питание телефонных станций........................57
Глава 9. МНОГОКАНАЛЬНАЯ СВЯЗЬ..........................60
9.1. Способы организации связи на большие расстояния...60
9.2. Системы с частотным разделением каналов...........64
9.3. Системы с временным разделением каналов...........67
9.4. Организация каналов по проводным и волоконно-оптическим
линиям.................................................74
9.5. Системы контроля и управления на цифровых сетях...81
Глава 10. ОПЕРАТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ
ТЕЛЕФОННАЯ СВЯЗЬ.......................................84
10.1. Виды оперативно-технологической телефонной связи.84
10.2. Организация диспетчерской и постанционной связи..88
10.3. Связь совещаний..................................104
10.4. Магистральная и дорожная распорядительная связь..109
203
10.5. Станционная технологическая связь................111
Глава 11. ТЕЛЕГРАФНАЯ СВЯЗЬ И ПЕРЕДАЧА ДАННЫХ..........119
11.1. Основы передачи дискретных сообщений
и приемопередающие устройства..........................119
11.2. Каналообразующие устройства и сети передачи дискретных
сообщений..............................................127
11.3. Методы повышения верности при передаче дискретных
сообщений..............................................132
Глава 12. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СРЕДСТВ
ПРОВОДНОЙ СВЯЗИ........................................140
12.1. Организация цифровой сети оперативно-технологической
связи..................................................140
12.2. Новые информационные и телекоммуникационные
технологии.............................................142
Егава 13. РАДИОСВЯЗЬ...................................148
13.1. Теоретические основы радиосвязи..................148
13.2. Классификация систем железнодорожной радиосвязи..160
13.3. Технологическая радиосвязь.......................162
13.4. Радиорелейная и спутниковая связь................193
Литература.............................................200
Учебное издание
Боровков Юрий Геннадьевич
Шалягин Дмитрий Валерьевич
Горелик Александр Владимирович
Митрохин Валерий Евгеньевич
Неваров Павел Анатольевич
Требина Елена Глебовна
Черноусова Виктория Степановна
Бычков Евгений Дмитриевич
Батраков Сергей Александрович
Коваленко Ольга Николаевна
Кузьменко Геннадий Анатольевич
СИСТЕМЫ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ АВТОМАТИКИ,
ТЕЛЕМЕХАНИКИ И СВЯЗИ
В двух частях
Часть 2
Учебник
Подписано в печать 26.12.2011 г.
Формат 60x84 1/ie- Печ. л. 13,0. Тираж 978 экз. Заказ
ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию
на железнодорожном транспорте»
105082, Москва, ул. Бакунинская, д. 71
Тел.: +7 (495) 739-00-30,
e-mail: marketing@umczdt.ru,
http://www.umczdt.ru
ООО «Пиар-Пресс»
117525, Москва, ул. Днепропетровская, д. 7, корп. 1