Оспанова Н.А.

Көп арналы байланыс

Оқу құралы

Алматы - 2010

Қазақстан Республикасының ғылым және білім министрлігі

М.Тынышбаев атындағы Қазақ көлік және коммуникациялар академиясы

Оспанова Н.А.

Көп арналы байланыс

Алматы - 2010

ӘОК 656.254.15:621.395.

Рецензенттер:

Сұлтанғазинов С.К. – т.ғ.д., Қазақ жол қатынастар университетінің профессоры.

Бегдуллаев К.Б. - т.ғ.к., Қ.Сәтбаев атындағы Қазақа ұлттық техникалық университетінің доценті.

Бекмағамбетова Ж.М. - т.ғ.к., М.Тынышбаев атындағы Қазақ көлік және коммуникациялар академиясының доценті.

Оспанова Н.А. –оқытушы

Көп арналы байланыс – Оқу құралы – Алматы: ҚазККА. 2010 – 93б.

ISBN

Берілген оқу құралында арналары уақыт бойынша бөлінетін цифрлық беру жүйелерінің құрылу принциптері келтіріледі. АУБ-ИКМ ЦБЖ уақыттық топ құру немесе мультиплексорлаудың негізгі әдістері қарастырылады. Цифрлық беру жүйелеріндегі синхрондау әдістері және олардың тағайындалуы сипатталады. Бұдан басқа электрлік және оптикалық кабельдер бойынша цифрлық беру жүйелерінің желілі трактысын ұйымдастыру принциптерінің ерекшеліктері қарастырылады.

Академияның ОӘК (хаттама №4^А «27» мамыр 2010ж.) ашық басылымға шығарылуға және 050719 – Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар бакалавриат мамандығы бойынша білім алушыларға оқу құралы ретінде оқу үрдісінде қолдануға ұсынылды.

ISBN ©ҚазККА, 2010

© Оспанова Н.А.

КІРІСПЕ

Қазіргі таңда байланыс ең прогресті дамушы және капиталды сала болып табылады. Қолданыстағы байланыс жүйелерін активті модернизациялау, өте жаңа және жетістікті телеклммуникация жүйелерін құру және олардың жұмыс мүмкіндіктерін кеңейтіп, тұтынушыларға кең ауқымды қызмет ұсыну жүзеге асырылады.

80-90 жылдарда телефондық желілер бұрын басқа құрылғыларды ұсынған (баспа изданиясы, пошта, радио, теледидар) өзіне жаңа функцияларды алатын болды. Осыған байланысты желі операторынан және телекоммуникациялық қондырғыларды өндірушілерге жаңа бетбұрыстар, кординалды өзгеретін принципдерді құру, қызметтерді ұсынуды пайдалану талап етіледі. Отандық емес қызметтердің кең ауқымын енгізу үшін интелектуалды платформаға міндетті түрде өту қажет болды.

Мұндай мәселелерді шешу үшін байланыс құрылғылары мен жабдықтаушылар қазіргі заманға ақпараттық желілерді құру кезінде жаңа цифрлық беру жүйелерінің мультиплексорларын пайдаланылады. Мультиплексорлар қазіргі таңда ақпарат беру үшін ең тиімді құрылғы, сонымен қатар ақпараттың үлкен ағындарын алыс қашықтықтарға беру үшін ең жетістікті құрылғы болып саналады.

Қазіргі мультиплексорлардың инсталляция көлемі біршама артта. Регионаралық масштабта синхрондық цифрлық иерархия мультиплексорларын (SDH) атауға болады.

Синхрнодық цифрлық иерархия толық қатарлы жетістіктерге ие, яғни олар оның телекоммуникациясының қазіргі даму этапында цифрлық беру жүйесенің негізгі технологиясы болуына мүмкіндік береді.

Біріншіден, бұл әр түрлі өндірушілердің құрылғыларының үйлесуін қамтамасыз ететін аппаратуралардың электрлік параметрлерін, қызметін және SDH сигналдырының құрылымын сипаттайтын халықаралық стандарттардың жақсы проработкасы.

Екіншіден, SDH сигналдырының құрылымы транспорттық ағындарды жеткілікті дәрежеде жеңіл мультиплекстеу мен демультиплекстеуге және оның кез- келген компонентіне басқаларының қажетінсіз енуге мүмкіндік алуына мүмкіндік береді. Бұл құрылымның негізін SТM – N синхронды транспорттық модуль құрайды, N SDH деңгейі бойынша анықталады. Қазіргі таңда SDM – 4, SDM – 4L, SDM – 16 жүйелері кең қолданыс тапты және SDM – 64 жүйесі енгізіле бастады.

Үшіншіден, кез – келген деңгейлік транспорттық мудульдердің қайталану циклі 125 мкс тең. Мұндай унификация төменгі деңгей ағындарын жоғарғыда қарапайым мультиплекстеуді қамтамасыз етеді. Бір циклге сәйкес келетін транспорттық модуль мәліметтер желі бойынша тізбектей берілгені мен тік бұрышты кесте түрінде болады.

SDH негізінде құрылған желінің пайдалы жүктемесі ретінде PDH сигналдары, ATM ұяшықтары, кез- келген 1,5 – 140 Мбит/с дейінгі жылдамдыққа ие құрылымданбаған цифрлық ағындар таратылуы мүмкін.

SDH технологиясында жеткілікті күрделі көрсеткіштер жүйесі және әр түрлі типті тақырыптар пайдаланылады. Оларды қарастыру біздің міндетімізге кірмейді, тек қана олардың көмегімен таратылатын ақпаратқа ену, сонымен қатар SDH желісі бойынша синхронизация сигналдарын беру, желілік басқару, мониторинг және техникалық күтім көрсету мүмкін болатындығын ескереміз.

Оқу құралы «Радиотехника, электроника жәнге телекоммуникациялар» мамандығы бойынша оқитын студенттерге «Көп арналы байланыс» пәнін оқу үшін арналған.

1. Арналары уақытпен бөлінетін импульсты-кодалы модуляция негізіндегі цифрлық беру жүйелерінің құрылуы

1.1 Негізгі түсініктер және анықтамалар. Цифрлық беру жүйелерінің классификациясы. Ауб- икм цбж сигналдарының ацт және цат

Цифрлық беру жүйесі (ЦБЖ) деп электробайланыста цифрлық сигналдардың берілуін қаматамасыз ететін, типтік цифрлық арналар мен тракттарды және желілік тракттарды құруға арналған, техникалық құрылғылардың кешенін атайды. Бұл анықтаманы толықтыруларды қажет ететін, түсініктер бар. Соларға тоқталып өтейік.

Электробайланыстың цифрлық сигналы деп немесе жай цифрлық сигнал деп параметрлері соңғы мүмкін болатын дискретті маңыналармен сипатталатын және дискретті уақыт функциясымен өрнектелетін электробайланыс сигналын атайды. Бір мүмкін мағынадан басқа мүмкін мағынаға өту секірмелі түрде, қатаң анықталған уақыт кезеңдерінде жүреді, олардың арасындағы интервал өзара тең болу керек және таңдалған жеке уақыт интервалына – дискреттеу периоды - еселі болуы қажет.

Сигналдың дискретті мағынасы деп, немесе оның санауы деп сигнал шамасын айтады, бұл шама, сигнал аз өзгеріске ұшырайтын, қысқа интервалда (санау ұзақтығы) бағаланады. Бұдан кейін санау термині қолданылады.

Тағы бір айта кететін жағдай, цифрлық сигнал көп деңгейлі болуы мүмкін, яғни параматерлердің өзгеру интервалында, сигнал соңғы көптеген дисктертті жағдайларға ие болуы мұмкін. Мысалы, сигнал екі деңгейлі болуы мүмкін, яғни сигнал тоқтық (1) және тоқсыз (0) жіберулердің кездейсоқ кезектілігінен құрылған жағдайда. Үш деңгейлі сигнал (+1), (-1), (0) символдарының немесе оң, теріс полярлы импульстарының және тоқсыз жіберулердің кездейсоқ кезектілігінен құрылғанда.

ЦБЖ техникалық жабдықталуының бірлігі болып, сигналды беру жылдамдығы 64 кбит/с типті немесе негізгі цифрлық арна (НЦА) болып табылады. Бұдан басқа біріншілік цифрлық арна (БЦА), екіншілік цирлық арна (ЕЦА), үшіншілік цифрлық арна (ҮЦА) және төртіншілік цифрлық арна (ТЦА) болады.

Цифрлық типті тракт – құрылымы және параметрлері қабылданған нормаларға сәйкес келетін, жылдамдығы берілген тракттың жылдамдығымен бірдей негізгі цифрлық арналарды ұйымдастыруды қамтамасыз ететін, техникалық құрылғылардың кешені. Цифрлық желілі тракт – жылдамдығы берліген ЦБЖ жылдамдығымен бірдей цифрлық сигналдардың берілуін қамтамасыз ететін құрылғылар кешені.

Цифрлық беру жүйелері келесі белгілер бойынша бөлінеді:

1) арналардың бөліну принципі бойынша ЦБЖ:

- арналары уақыт бойынша бөлінетін (АУБ ЦБЖ);

- арналары жиілік бойынша бөлінетін (АЖБ ЦБЖ), оларда арнайы жабдық орнатылған, ол жабдық арналары жиілікті бөлінетін беру жүйелерінің көп арналы (топтық) сигналдарын цифрлық сигналға түрлендіреді және кері түрлендіруді іске асырады.

2) арналық сигналдарды құру әдісі бойынша келесі ЦБЖ:

- амплитудалы-импульсты модуляциямен (АИМ);

- кеңдік-импульсты модуляциямен (КИМ);

- фазо-импульсты модуляциямен (ФИМ);

- импульсты-кодалық модуляциямен және арналары уақытпен бөлінетін и (ИКМ АУБ ЦБЖ);

- импульсты-кодалық модуляциямен және арналары жиілікпен бөлінетін (ИКМ ЖБ ЦБЖ);

- дифференциалды импульсты-кодалық модуляциямен және арналары уақытпен бөлінетін (ДИКМ-АУБ);

- АУБ немесе АЖБ дельта-модуляция негізінде.

3) жоғары деңгейлі цифрлық арна және цифрлық тракт құру мақсатымен цифрлық ағындарды біріктіру әдісі бойынша:

- цифрлық ағындарды асинхронды біріктіретін ИКМ-АУБ ЦБЖ немесе плезиохронды цифрлық иерархия (ПЦИ) жүйесі - Plesiochronous Digital Hierarchy (PDH);

- цифрлық ағындарды синхронды біріктіретін ИКМ-АУБ ЦБЖ немесе синхронды цифрлық иерархия (СЦИ) - Synchronous Digital Hierarchy''(SDH).

Бір шығыс немесе агрегатты арнамен беру үшін төменгі деңгейдегі (компонентті ағын) бірнеше кіріс цифрлық ағындарды бұдан жоғарғы деңгейдегі бір ағынға біріктіру процессін мультиплекстеу деп атайды.

4) электробайланыстың сигналдарын тарату ортасы:

- электрлік (металлдық) симметриялық және коаксиалды кабельдермен;

- талшықты-оптикалық кабельмен;

- радиорелелі және спутниктік беру желісімен.

5) біріншілік торап құрамында ЦБЖ алатын орыны бойынша:

- жергілікті біріншілік торап үшін;

- ішкі аймақтық біріншілік торап үшін;

- магистральдық біріншілік торап үшін;

- абоненттік қол жеткізу торабы үшін;

- технологиялық байланыс торабы үшін, мысалы, темір жол, әуе немесе су көлігі, мұнай жіне газ құбырларын, энергожүйелерді басқару және т.б.;

- әр түрлі тағайындалуы бар корпоративті және ведомствалық тораптар үшін.

Қазіргі кезде біздің елімізде цифрлық біріншілік торап (ЦБТ) құрылуда, ол типтік универсалды цифрлық беру арналарының және тораптық тракттардың немесе - тораптық түйіндердің (ТТ), тораптық станциялардың (ТС) және оларды жалғайтын беру желілірінің негізінде құрылған - көліктік тораптың жиынтығынан тұрады.

ЦБТ негізінде әр түрлі цифрлық екіншілік тораптар (ЦЕТ) құрылады. Тораптық түйіндер және станциялар - ЦБЖ жабдықтарының кешені. Олар цифрлық тракттардың және арналардың құрылуына, қайта таратылуына, және ЦЕТ қосылуына арналған.

6) НЦА саны бойынша:

- аз арналы ЦБЖ, арна саны N < 30;

- орта арналы ЦБЖ, арна саны N < 480;

- көп арналы ЦБЖ, арна саны N > 1920.

Қазіргі кезде телекоммуникациялық тораптарда арналары және тракттары уақыт бойынша бөлінетін цифрлық беру жүйелері - ЦБЖ ИКМ-АУБ кең қолданысқа ие.

1.1 Дискретизация немесе амплитудалы – импульстік модуляция

АУБ ЦБЖ құрылу негізінде Найквист - Котельников теоремасы жатыр, ол: спектрі 0 ден F_ж жиілік жолағымен шектелен, уақыт бойынша үздіксіз сигнал c(t), белгілі бір уақыт интервалы сайын,

, (1.1 а)

немесе

, (1.1 б)

жиілігі сайын алынған өзінің лездік мағыналарының қатарымен түгелдей анықталады.

Уақыт бойынша үздіксіз және спектрі бойынша шектелген синалының санау нүктелерінде анықталған сигналына түрлену процессін дискретизация деп атайды.

сигналының санау нүктесіндегі мағынасын дискреттер немесе санаулар деп атайды. Сондықтан Найквист - Котельников теоремасын техникалық әдебиетте санау теоремасы деп атайды, ал көрші санаулар арасындағы уақыт интервалын дискретизация периоды деп атайды.