МАГИСТРАЛЬНАЯ ЛИНИЯ СВЯЗИ
TRUNK LINE

Изобретение относится к технике связи, а именно к устройству кабельных и воздушных линий связи, в частности, может быть использовано для повышения помехоустойчивости группы взаимно влияющих цепей линий связи, а также для защиты от внешних электромагнитных полей.
Известны магистральные линии связи (МЛС), в состав которых входит оконечная система передачи, усилительные пункты и блоки скрещивания проводов (БСП).
Известна МЛС по патенту РФ №2060590, по заявке №93033334/09 от 25.06.1993 г., первый независимый пункт формулы изобретения.
Известная МЛС состоит из двух кабелей, каждый из которых содержит сердечник, металлическую оболочку, внутренний изолирующий покров, броневой покров и внешний изолирующий покров. Для защиты от внешних электромагнитных полей в известной магистральной линии связи выполняют скрещивание двухпроводной цепи канала, состоящего из бронепокрова и металлической оболочки каждого кабеля между первым и вторым участком технологической секции. Дополнительно выполняют взаимное скрещивание двухпроводной цепи канала, состоящего из бронепокрова и металлической оболочки первого и второго кабеля между первым и вторым, а также вторым и третьим участками технологической секции. Кроме того, выполняют взаимное скрещивание первого и второго кабеля между третьим и четвертым участками технологической секции.
Недостатком известной МЛС является относительно высокий уровень нескомпенсированных помех, наведенных в МЛС. Это обусловлено тем, что скрещивание двухпроводной цепи канала МЛС, состоящего из бронепокрова и металлической оболочки, между первым и вторым участками кабеля, разбивает кабель на два неидентичных участка, вследствие чего токи помех с двух смежных участков скрещивания полностью не компенсируют друг друга и, следовательно, помеха с последнего участка остается частично нескомпенсированной.
Кроме того, взаимное скрещивание двухпроводных цепей, выполненных из разных кабелей, вызывает значительные технологические трудности.
Известна МЛС по патенту РФ №2266581, по заявке №2004107947/09 от 19.03.2004 г., первый независимый пункт формулы изобретения.
Известная МЛС состоит из одной двухпроводной цепи канала линии связи и дополнительно введенной двухпроводной цепи канала линии связи, концы которых объединяют, а фигура, образованная двухпроводной цепью одного канала, размещена в пространстве между фигурой, образованной двухпроводной цепью другого канала симметрично. Цепи балансируют по их сопротивлению.
Недостатком аналога является высокий уровень экономических затрат на построение линии связи. Это обусловлено введением дополнительных двухпроводных цепей в МЛС.
Наиболее близким по своей технической сущности (прототипом) к заявленной является МЛС, описанная в книге: Евстигнеев А.А., Козырев Н.Е., Хакимов Н.З., Яковлев Е.А. Линейные сооружения связи. - Л.: ВАС, 1968, с.168, 169, рис.7.6.
m
В известной магистральной N-канальной линии связи (прототип), каждый канал выполнен в виде пары проводов. МЛС содержит совокупность последовательно соединенных через усилительные пункты технологических секций, равной длины L, подключенных к оконечным пунктам передачи. В пределах каждой технологической секции эквидистантно с интервалом l установлены K≥1 блоков скрещивания проводов, причем в k-м блоке скрещивания проводов, где k=1, 2, …, K пара проводов n-ного канала, где n=1, 2, …, N, подключена с перекрещиванием или без перекрещивания в зависимости от значений заданной расчетной функции C(n,k), где m=0, 1, 2, …, M - номер члена выбранного M-членного рекуррентного ряда F(m) вида:
Уменьшение систематической составляющей влияния между двухпроводными цепями каналов МЛС осуществляют путем скрещивания проводов цепи канала линии связи через определенные промежутки l по длине линии. Каналы МЛС будут взаимно защищены только в том случае, если они имеют различные схемы скрещивания.
Кроме того, скрещивание цепей дает положительный эффект только в том случае, если величина интервала l выбрана из условия λ≤λ/8, где λ - наименьшая длина волны в спектре сигнала аппаратуры оконечного пункта передачи. При этом влияние между скрещенными цепями уменьшается во столько раз, во сколько величина интервала l меньше λ/8. С увеличением частоты сигнала длина волны уменьшается, что приводит к уменьшению эффекта от скрещивания цепей. Поэтому для получения положительного эффекта, цепи, уплотненные аппаратурой оконечного пункта передачи, необходимо скрещивать более часто.
Недостатком известной МЛС является относительно высокая стоимость ее сооружения. Данный недостаток обусловлен тем, что при выбранном рекуррентном ряде вида (1) невозможно увеличить технологическую секцию без снижения требуемого уровня помехоустойчивости группы взаимно влияющих цепей линий связи.
Целью заявленного изобретения является разработка МЛС, требующей меньших экономических затрат на ее установку, в которой при заданном количестве каналов N достигается увеличение технологической секции при сохранении требуемого уровня помехоустойчивости группы взаимно влияющих цепей линий связи.
Заявленная магистральная линия связи расширяет арсенал средств данного назначения.
m
m
C
Поставленная цель достигается тем, что в известной магистральной N-канальной линии связи, каждый канал которой выполнен в виде пары проводов, содержащей совокупность последовательно соединенных через усилительные пункты технологических секций, равной длины L, подключенных к оконечным пунктам передачи, в пределах которых эквидистантно с интервалом l установлены K≥1 блоков скрещивания проводов, причем в k-м блоке скрещивания проводов, где k=1, 2, …, K, пара проводов n-ного канала, где n=1, 2, …, N, подключена с перекрещиванием или без перекрещивания в зависимости от значений заданной расчетной функции C(n,k), где m=0, 1, 2, …, М - номер члена выбранного М-членного рекуррентного ряда F(m), M значений расчетной функции (n,k) вычисляют по формуле
n
m
m
где a(m) - модифицированное значение номера n-ного канала магистральной линии связи, причем если из общего числа М вычисленных значений функции C(n,k) для n-ного канала, подключенного к k-му блоку скрещивания проводов, нечетное число не равных нулю значений C(n,k) целочисленны, то проводники n-ного канала в k-м блоке скрещивания проводов подключены с перекрещиванием, в противном случае - без перекрещивания.
n
Модифицированное значение номера n-ного канала магистральной линии связи a(m) вычисляют по формуле:
n
n
m
причем a(m)=1, если 2 является слагаемым суммы, составляющей номер канала магистральной линии связи n, в противном случае a(m)=0.
В качестве М-членного рекуррентного ряда F(m) могут быть использованы различные рекуррентные ряды. Например, в качестве М-членного числового ряда F(m) могут быть выбраны М первых неповторяющихся членов р-го рекуррентного ряда вида:
где P - общее число рекуррентных рядов выбранного вида.
Также в качестве М-членного числового ряда F(m) может быть применен рекуррентный ряд вида:
Величина интервала l выбрана из условия λ≤λ/8, где λ - наименьшая длина волны в спектре сигнала аппаратуры оконечного пункта передачи.
Благодаря указанной новой совокупности существенных признаков в заявленной МЛС реализуется возможность исключения возрастания уровня взаимного влияния каналов за счет увеличения числа вариантов перекрещивания и следовательно возможности увеличения длины технологической секции при заданном числе N каналов связи.
Заявленная магистральная линия связи поясняется чертежами, на которых показаны:
на фиг.1 - состав магистральной линии связи;
на фиг.2 - вариант подключения проводов в блоке скрещивания проводов;
на фиг.3 - технологическая секция заявленной магистральной линии связи, в которой в качестве М-членного числового ряда F(m) выбраны М первых неповторяющихся членов р-го рекуррентного ряда вида (4);
на фиг.4 - технологическая секция заявленной магистральной линии связи, в которой в качестве М-членного числового ряда F(m) применен рекуррентный ряд вида (5);
на фиг.5 - расчетные сравнительные графики зависимости длины технологической секции L заявленной МЛС от количества элементов М предварительно заданного числового ряда F(m) в заявленном устройстве и прототипе.
на фиг.6 - технологическая секция магистральной линии связи - прототипа;
Заявленная магистральная линия связи, показанная на фиг.1, состоит из оконечной системы передачи 1, усилительных пунктов 2 и блоков скрещивания проводов (БСП) 3.
На фиг.1 обозначены: L - длина технологической секции, D - общая длина магистральной линии связи, l - интервал между примыкающими друг к другу БСП 3, К - число БСП 3 на интервале L.
Оконечные системы передачи МЛС 1 известны и предназначены для образования типовых каналов и трактов передачи, предоставляющихся потребителям для организации с помощью аппаратуры вторичного уплотнения различных видов связи. Оконечная система передачи 1 подключена к физической цепи МЛС, выполненной из металлических проводов. Оконечные системы передачи 1 МЛС известны и описаны, например, в книге: Ананьев А.С., Изаксон Б.К., Кольцов В.В., Лавриш B.C., Лебедев А.Т., Овчинников А.А. Каналообразование и управление на первичных сетях связи. / Под ред. А.Т.Лебедева. - Л.: ВАС, 1986, с.189-206.
Усилительные пункты 2 МЛС известны и предназначены для компенсации затухания сигнала в физических цепях МЛС, а также для коррекции искажений сигнала при прохождении сигнала по физическим цепям. Усилительные пункты 2 МЛС подключены к физической цепи МЛС, выполненной из металлических проводов. Усилительные пункты 2 МЛС подключены между оконечными системами передачи 1 МЛС на расстоянии, равном длине технологической секции. Усилительные пункты 2 МЛС известны и описаны, например, в книге: Ананьев А.С., Изаксон Б.К., Кольцов В.В., Лавриш B.C., Лебедев А.Т., Овчинников А.А. Каналообразование и управление на первичных сетях связи. / Под ред. А.Т.Лебедева. - Л.: ВАС, 1986, с.159-188.
Блоки скрещивания проводов (БСП) 3 МЛС известны и предназначены для уменьшения систематической составляющей влияния между цепями МЛС путем скрещивания цепей, то есть взаимной перемены мест проводов цепи. Вариант подключения проводов всех каналов МЛС в БСП показан на фиг.2. БСП 3 МЛС подключены через определенные промежутки l к физической цепи канала МЛС, выполненной из металлических проводов, в пределах технологической секции. После каждого скрещивания происходит изменение направления токов помех, вследствие чего токи помех с двух смежных промежутков l компенсируют друг друга и влияние между цепями уменьшается. Поэтому количество промежутков l в технологической секции должно быть четным. Кроме того, каналы МЛС будут взаимно защищены только в том случае, если они имеют различные схемы скрещивания. БСП 3 МЛС известны и описаны, например, в книге: Евстигнеев А.А., Козырев Н.Е., Хакимов Н.З., Яковлев Е.А. Линейные сооружения связи. - Л.: ВАС, 1968, с.41-43, рис.2.14-2.16
Металлические провода физической цепи МЛС предназначены для передачи сигнала оконечной системой передачи 1. Металлические провода физической цепи МЛС известны и описаны, например, в книге: Евстигнеев А.А., Козырев Н.Е., Хакимов Н.З., Яковлев Е.А. Линейные сооружения связи. - Л.: ВАС, 1968, с.22-30, с.46-49.
Заявленная МЛС работает следующим образом.
В качестве примера ниже рассмотрена МЛС, в которой в качестве М-членного рекуррентного ряда F(m) применен рекуррентный ряд вида (5). Технологическая секция МЛС, в которой в качестве М-членного рекуррентного ряда F(m) выбран рекуррентный ряд вида (5), показана на фиг.4.
M+1
На первом этапе определяют количество членов М-членного рекуррентного ряда F(m) исходя из заданного количества каналов МЛС n, где n=1, 2, …, N, причем N<2.
м+1
Для пятнадцатиканальной МЛС неравенство N<2 выполняется при М=3. При М=3, m=0, 1, 2, 3, используя рекуррентный ряд (5), получим числовой ряд 1, 2, 3, 4, так как F(0)=2, F(1)=1, F(2)=3, F(3)=4.
n
n
n
m
Затем вычисляют модифицированное значение номера n-ного канала МЛС a(m) по формуле (3), причем a(m)=l, если 2 является слагаемым суммы, составляющей номер канала магистральной линии связи n, в противном случае a(m)=0.
Для 13-го канала магистральной линии связи:
,
13
13
13
13
то есть модифицированное значение 13-го канала магистральной линии связи принимает значение 1,0,1,1, где a(0)=1, a(1)=0, а(2)=1, a(3)=1. Модифицированное значение номера для остальных каналов МЛС представлены в табл.1.
Таблица 1
Модифицированное значение номера n-ного канала МЛС
Номер канала МЛС, n
Модифицированное значение номера n-ного канала МЛС
a<sub>n</sub>(0)
a<sub>n</sub>(1)
a<sub>n</sub>(2)
a<sub>n</sub>(3)
1.
1
0
0
0
2.
0
1
0
0
3.
1
1
0
0
4.
0
0
1
0
5.
1
0
1
0
6.
0
1
1
0
7.
1
1
1
0
8.
0
0
0
1
9.
1
0
0
1
10.
0
1
0
1
11.
1
1
0
1
12.
0
0
1
1
13.
1
0
1
1
14.
0
1
1
1
15.
1
1
1
1
m
Далее вычисляют М значений функции C(n,k) по формуле (2) для 13-го канала магистральной линии связи (n=13) в 9-м БСК (k=9):
, т.е. не равно целому числу;
;
, т.е. целочисленное;
, т.е. не равно целому числу.
m
m
Таким образом, у 13-го канала магистральной линии связи (n=13) в 9-м БСК (k=9) имеет место скрещивание проводов, так как из М вычисленных значений функции C(n,k) нечетное число не равных нулю значений функции C(n,k) целочисленно.
m
Значения функции C(n,k) для 13-го канала МЛС (n=13) в остальных БСК, а также необходимость скрещивания его проводов в БСК представлены в табл.2.
Таблица 2
Значения функции C<sub>m</sub>(n,k) для 13-го канала МЛС (n=13) в k-м БСК
Номер БСК, k
Значения функции C<sub>m</sub>(n,k) для 13-го канала магистральной линии связи
Наличие скрещивания: «+» - скрещены «-» - не скрещены
C<sub>0</sub>(13,k)
C<sub>1</sub>(13,k)
C<sub>2</sub>(13,k)
С<sub>3</sub>(13,k)
1.
0.5
0
0.33
0.25
-
2.
1
0
0.67
0.5
+
3.
1.5
0
1
0.75
+
4.
2
0
1.33
1
-
5.
2.5
0
1.67
1.25
-
6.
3
0
2
1.5
-
7.
3.5
0
2.33
1.75
-
8.
4
0
2.67
2
-
9.
4.5
0
3
2.25
+
10.
5
0
3.33
2.5
+
11.
5.5
0
3.67
2.75
-
12.
6
0
4
3
+
13.
6.5
0
4.33
3.25
-
14.
7
0
4.67
3.5
+
15.
7.5
0
5
3.75
+
16.
8
0
5.33
4
-
17.
8.5
0
5.67
4.25
-
18.
9
0
6
4.5
-
19.
9.5
0
6.33
4.75
-
20.
10
0
6.67
5
-
21.
10.5
0
7
5.25
+
22.
11
0
7.33
5.5
+
23.
11.5
0
7.67
5.75
-
Технологическая секция МЛС, в которой в качестве М-членного рекуррентного ряда F(m) выбран рекуррентный ряд вида (4), показана на фиг.3, а технологическая секция МЛС - прототип, показана на фиг.6.
Зависимость длины технологической секции МЛС L от количества элементов М-членного числового ряда F(m), вычисленного с помощью рекуррентной формулы (4), отражена в табл.3.
Таблица 3
Зависимость длины технологической секции МЛС L от количества элементов М-членного числового ряда F(m), вычисленного с помощью рекуррентной формулы (4)
Значение p
Значения M-членного числового ряда F(m)
Длина технологической секции
Количество каналов
Примечание
0
1,2
4
3
С ростом р младшие члены числовых рядов становятся одинаковыми.
1,2,4
8
7
1,2,4,8
16
15
1,2,4,8,16
32
31
1,2,4,8,16,32
64
63
1
1,2
4
3
1,2,3
12
7
1,2,3,5
60
15
1,2,3,5,8
240
31
1,2,3,5,8,13
3120
63
2
1,2
4
3
1,2,3
12
7
1,2,3,4
24
15
1,2,3,4,6
144
31
1,2,3,4,6,9
1296
63
3
1,2
4
3
1,2,3
12
7
1,2,3,4
24
15
1,2,3,4,5
120
31
1,2,3,4,5,7
840
63
4
1,2
4
3
1,2,3
12
7
1,2,3,4
24
15
1,2,3,4,5
120
31
1,2,3,4,5,6
720
63
Зависимость длины технологической секции МЛС L от количества элементов М-членного числового ряда F(m), вычисленного с помощью рекуррентной формулы (5), отражена в табл.4.
Таблица 4
Зависимость длины технологической секции МЛС L от количества элементов М-членного числового ряда F(m), вычисленного с помощью рекуррентной формулы (5)
Значения М-членного числового ряда F(m)
Длина технологической секции
Количество каналов
2,1
4
3
2,1,3
12
7
2,1,3,4
24
15
2,1,3,4,7
168
31
2,1,3,4,7,11
1848
63
Зависимость длины технологической секции L от количества элементов М-членного числового ряда F(m) показана на фиг.5. На фиг.5 обозначены:
сплошной линией - длина технологической секции МЛС, в которой в качестве М-членного числового ряда F(m) выбраны М первых неповторяющихся членов р-го рекуррентного ряда вида (4);
пунктирной линией - длина технологической секции МЛС, в которой в качестве М-членного числового ряда F(m) применен ряд вида (5).
Отношение длины технологической секции МЛС, в которой в качестве М-членного числового ряда F(m) выбраны М первых неповторяющихся членов р-го рекуррентного ряда вида (4) к длине технологической секции МЛС-прототипа представлено в табл.5.
Таблица 5
Отношение длины технологической секции МЛС, в которой в качестве М-членного числового ряда F(m) выбраны М первых неповторяющихся членов р-го рекуррентного ряда вида (4) к длине технологической секции МЛС-прототипа
Значение p
Длина технологической секции
Количество каналов
Отношение к длине технологической секции прототипа
0
4
3
1
8
7
1
16
15
1
32
31
1
64
63
1
1
4
3
1
12
7
1.5
60
15
3.75
240
31
7.5
3120
63
48.75
2
4
3
1
12
7
1.5
24
15
1.5
144
31
4.5
1296
63
20.25
3
4
3
1
12
7
1.5
24
15
1.5
120
31
3.75
840
63
13.125
4
4
3
1
12
7
1.5
24
15
1.5
120
31
3.75
720
63
11.25
Отношение длины технологической секции МЛС, в которой в качестве М-членного числового ряда F(m) применен рекуррентный ряд вида (5) к длине технологической секции МЛС-прототипа, представлено в табл.6.
Таблица 6
Отношение длины технологической секции МЛС, в которой в качестве М-членного числового ряда F(m) применен рекуррентный ряд вида (5) к длине технологической секции МЛС-прототипа
Длина технологической секции
Количество каналов
Отношение к длине технологической секции прототипа
4
3
1
12
7
1.5
24
15
1.5
168
31
5.25
1848
63
28.875
Полученные результаты дают основания для следующих выводов:
в заявленной МЛС, при заданном количестве каналов N достигается увеличение длины технологической секции L при сохранении требуемого уровня помехоустойчивости группы взаимно влияющих цепей линий связи;
заявленная МЛС расширяет диапазон значений длины технологической секции при сохранении требуемого уровня помехоустойчивости группы взаимно влияющих цепей линий связи;
в заявленной МЛС обеспечивается увеличение числа скрещиваний проводов линии связи при фиксированной длине технологической секции в несколько раз (см. табл.5, табл.6), что позволит сохранить требуемый уровень помехоустойчивости группы взаимно влияющих цепей линий связи при увеличении частоты спектра сигнала аппаратуры оконечного пункта передачи.
Полученные данные подтверждают возможность достижения сформулированной цели - разработки магистральной линии связи, требующей меньших экономических затрат на ее установку, в которой при заданном количестве каналов N достигается увеличение длины технологической секции при сохранении требуемого уровня помехоустойчивости группы взаимно влияющих цепей линии связи.