Навчальні матеріали для практичних занять 05 і 06 кредитного модулю "Телекомунікаційні кабельні та оптоволоконні системи – 1 (ТКОС-1)"
1. Построение оконечных станций цсп
1.1 Переваги цифрових методів передачі перед аналоговими
В большинстве развитых стран мира построение телекоммуникационных сетей основывается на базе цифровых методов передачи и коммутации. Это объясняется следующими существенными преимуществами цифровых методов передачи перед аналоговыми.
Высокая помехоустойчивость. Представление информации в цифровой форме, т.е. в виде последовательности символов с малым числом разрешенных уровней (обычно не более трех) и детерминированной частотой следования, позволяет осуществлять регенерацию (восстановление) этих символов при передаче их по линии связи, что резко снижает влияние помех и искажений на качество передачи информации. При этом в частности, обеспечивается возможность использования цифровых систем передачи (ЦСП) на линиях связи, на которых АСП применяться не могут.
Цифровые методы передачи весьма эффективны при работе по волоконно-оптическим линейным трактам (ВОЛТ), отличающимся относительно высоким уровнем дисперсионных искажений и нелинейностью передающих и приемных оптических модулей (ПОМ и ПРОМ).
Слабая
зависимость качества передачи от длины
линии связи.
В пределах каждого участка регенерации
(УР) искажения передаваемых сигналов
оказываются ничтожными. Длина УР (
УР)
и оборудование регенератора при передаче
сигналов на большие расстояния остаются
практически такими же, как и в случае
передачи на малые расстояния. Так, при
увеличении длины линии в
100 раз для
сохранения неизменным качества передачи
информации достаточно уменьшить
УР
на несколько процентов.
Стабильность параметров каналов ЦСП. Стабильность и идентичность параметров каналов ТЧ/КТЧ (остаточного затухания – ОЗ, частотной и амплитудной характеристик – ЧХОЗ и АХ др.) определяются в основном устройствами обработки сигналов в аналоговой форме. Поскольку такие устройства составляют незначительную часть оборудования ЦСП, стабильность параметров КТЧ в таких системах значительно выше, чем в АСП. Этому также способствует отсутствие в ЦСП с ВРК влияния загрузки системы на параметры отдельных каналов.
Эффективность использования пропускной способности каналов для передачи дискретных сигналов. При вводе дискретных сигналов (например, передачи данных) непосредственно в групповой тракт ЦСП скорость их передачи может приближаться к скорости передачи группового сигнала. Если, например, при этом будут использоваться временные позиции, соответствующие только одному КТЧ, то скорость передачи дискретных сигналов будет близка к 64 кбит/с, в то время как в аналоговых системах она обычно не превышает 9,6 кбит/с.
Возможность построения цифровой сети связи. ЦСП в сочетании с цифровыми коммутационными станциями являются основой цифровой сети связи, в которой передача, транзит и коммутация сигналов осуществляются в цифровой форме. При этом параметры каналов практически не зависят от структуры сети, что обеспечивает возможность построения гибкой разветвленной сети связи, обладающей высокой надежностью и привлекательными качественными показателями.
Высокие технико-экономические показатели. Передача и коммутация сигналов в цифровой форме позволяют реализовывать весь аппаратурный комплекс цифровой сети на чисто электронной основе с широким применением цифровых интегральных схем. Это позволяет резко уменьшать трудоемкость изготовления оборудования, добиваться высокой степени унификации узлов оборудования, значительно снижать его стоимость, потребляемую энергию и габаритные размеры. Кроме того, существенно упрощается эксплуатация систем и повышается надежность оборудования.
Отмеченные достоинства ЦСП в наибольшей степени проявляются в условиях цифровой сети связи. Такая сеть содержит только цифровые тракты/потоки и каналы (ЦТ и ЦК), которые соединяются на сетевых узлах и заканчиваются цифровыми стыками с цифровыми системами коммутации и цифровыми абонентскими установками. Однако построение цифровой сети в масштабах нашей страны является весьма сложной задачей, решение которой требует длительного времени и больших капиталовложений. Внедрение ЦСП в существующую сеть позволяет постепенно трансформировать ее в цифровую сеть связи.
Таким образом, наблюдается определенный период сосуществования на сети аналоговой и цифровой техники связи, когда большое число соединений будет устанавливаться с использованием обоих видов техники. Для того чтобы в этих условиях обеспечить заданные характеристики каналов и трактов, гарантирующие высокое качество передачи информации, принципы проектирования цифровых и аналоговых систем передачи должны быть совместимы.
Аппаратура ЦСП состоит из аппаратуры преобразования речевых сигналов в цифровые и обратно (кодеки), аппаратуры формирования и транспортирования цифровых сигналов (мульдексы), а также аппаратуры линейного тракта (ЛТ). Цифровой сигнал формируется в оборудовании аналого-цифрового преобразования (каналообразования) первичных ЦСП или в оборудовании временного группообразования ЦСП более высокого уровня. В первом случае на вход ЦСП поступают аналоговые сигналы, а во втором — цифровые.
В настоящее время основное внимание уделено передаче телефонных сигналов по каналам ЦСП с ВРК при использовании импульсно-кодовой модуляции (ИКМ). В этом случае формирование группового цифрового сигнала предусматривает последовательное выполнение следующих основных операций (рис. 1):
дискретизации индивидуальных телефонных сигналов по времени, в результате чего формируется импульсный сигнал, промодулированный по амплитуде, т. е. АИМ сигнал;
объединения N индивидуальных АИМ сигналов о групповой АИМ сигнал с использованием принципов ВРК;
квантования группового АИМ сигнала по уровню;
последовательного кодирования отсчетов группового АИМ сигнала, в результате чего формируется групповой ИКМ сигнал, т.е. цифровой сигнал.
Рис.1. Принципы формирования цифрового группового сигнала