Введение.

Тенденции развития телекоммуникаций в 21 веке показывают, что человечество движется по пути создания глобального информационного общества, в котором и телекоммуникации будут определять новую ступень развития экономики, социальной сферы и науки. Задача связистов – передача информации.

Информация передается и обрабатывается в большинстве случаев в виде сигналов электросвязи – электромагнитных колебаний, в изменениях параметров которых и заложена информация. Например, речевое сообщение, представляющее собой изменение звукового давления посредством микрофона, превращается в изменяющееся соответствующим образом электрическое напряжение. В изменениях напряжения и будет исходная информация.

Высокая стоимость линий связи обуславливает разработку систем и методов, позволяющих одновременно передавать по одной линии связи большое число независимых сообщений, т.е. использовать линию многократно. Такие системы связи называют многоканальными. Связь, осуществляемую с помощью этих систем, принято называть многоканальной.

Основной тенденцией развития телекоммуникаций во всем мире является цифровизация сетей связи, предусматривающая построение сети на базе цифровых методов передачи и коммутации. Это объясняется следующими существенными преимуществами цифровых методов передачи перед аналоговыми.

Высокая помехоустойчивость. Представление информации в цифровой форме позволяет осуществлять регенерацию (восстановление) этих символов при передаче их по линии связи, что резко снижает влияние помех и искажений на качество передачи информации.

Слабая зависимость качества передачи от длины линии связи. В пределах каждого регенерационного участка искажения передаваемых сигналов оказываются ничтожными. Длина регенерационного участка 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 длину регенерационного участка лишь на несколько процентов.

Стабильность параметров каналов ЦСП. Стабильность и идентичность параметров каналов (остаточного затухания, частотной и амплитудной характеристик и др.) определяются в основном устройствами обработки сигналов в аналоговой форме. Поскольку такие устройства составляют незначительную часть оборудования ЦСП, стабильность параметров каналов в таких системах значительно выше, чем в аналоговых. Этому также способствует отсутствие в ЦСП влияния загрузки системы на параметры отдельных каналов.

Эффективность использования пропускной способности каналов для передачи дискретных сигналов. При вводе дискретных сигналов 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 каналу ТЧ, то скорость передачи будет близка к 64 кбит/с, в то время как в аналоговых системах она обычно не превышает 33,6 кбит/с.

Возможность построения цифровой сети связи. Цифровые системы передачи в сочетании с цифровыми системами коммутации 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, обладающей высокими надежностными и качественными показателями.

Высокие технико-экономические показатели. Передача и коммутация сигналов в цифровой форме позволяют реализовывать оборудование на единых аппаратных платформах. Это позволяет резко снижать трудоемкость изготовления оборудования, значительно снижать его стоимость, потребляемую энергию и габариты. Кроме того, существенно упрощается эксплуатация систем и повышается их надежность.

Существенного увеличения дальности связи (длины участков регенерации) удалось достичь за счет построения волоконно-оптических систем передачи (ВОСП).

Волоконно-оптическими называют системы передачи, использующие в качестве среды распространения сигнала оптическое волокно.

Первоначально развитие ВОСП шло в направлении создания оптоэлектронных элементов (источников и приемников оптического излучения) и оборудования данными элементами каналообразующего оборудования ЦСП ПЦИ. Развитие ЦСП и оптоэлектроники для применения в ЦСП шло, фактически, независимо. В качестве примера систем, построенных по такому принципу, можно привести ВОСП отечественного производства "Соната-2", "Сопка-2" и ИКМ-120-4/5 со скоростью передачи 8 Мбит/с; "Сопка-3", ИКМ-480-5 со скоростью передачи 34 Мбит/с; "Сопка-4М", "Сопка-5" со скоростью передачи 140 Мбит/с. Основным преимуществом ВОСП по сравнению с ЦСП, работающими по металлическому кабелю, явилось значительное увеличение длины участка регенерации (до нескольких десятков км).

Применение аналоговых систем передачи с ЧРК в ВОСП не нашло практического применения по следующей причине. Обеспечение требуемой помехозащищенности, особенно по допустимым нелинейным переходным помехам, достигалось бы при длинах усилительных участков (3..6 км), соизмеримых с длиной усилительного участка аналоговых систем передачи, предназначенных для работы по металлическим кабелям.

Появление синхронной цифровой иерархии, специально разработанной с целью применения преимуществ ОВ, вывело развитие ВОСП на новый уровень, тем не менее развитие технологии ВОСП продолжается. Рассмотрим основные направления этого развития.

1. Идет совершенствование оптоэлектронных элементов и приемопередающего оборудования. За счет использования чувствительных фотоприемников и когерентных методов приема достигнута длина регенерационного участка более 400 км при использовании стандартного одномодового ОВ с коэффициентом затухания 0.22 дБ/км.

2. Спектральное уплотнение. Подавляющее большинство ВОСП использует одно ОВ для передачи излучения одной рабочей длины волны. Существенного увеличения суммарной емкости системы можно достичь передачей в одном волокне излучения нескольких рабочих длин волн.

В данной дисциплине будут рассматриваться перечисленные выше технологии и принципы построения ЦСП и ВОСП.

ТЕМА 1 МОНТАЖ, ПЕРВИЧНАЯ ИНСТАЛЛЯЦИЯ, НАСТРОЙКА И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ.

Вопрос: Принцип временного разделения каналов, теорема Котельникова, выбор частоты дискретизации.

ЦСП строятся на основе временного разделения каналов (ВРК) и импульсно-кодовой модуляции (ИКМ). Принцип ВРК заключается в том, что в любой данный момент времени в линейном тракте многоканальной системы передачи передаются сигналы только по одному каналу (каналы работают поочередно с определенным временным интервалом). Достигается это за счет выполнения условий теоремы Котельникова.

Любой непрерывный сигнал с ограниченным спектром (от нижней частоты F_н до верхней частоты F_в) можно передать в виде дискретных отсчётов, следующих друг за другом с интервалом Δt. Амплитуда отсчетов повторяет амплитуду непрерывного сигнала, а частота следования называется частотой дискретизацией и находится в пределах: .

Эффективно передаваемая полоса частот (ЭППЧ) телефонного сигнала составляет 0,3-3,4 кГц, F_В = 3,4 кГц.

Рассмотрим 3 случая:

1. f_Д < 2 F_В. f_Д = 5 кГц. Непрерывный сигнал невозможно выделить на приеме.

2. f_Д = 2 F_В. f_Д = 6,8 кГц. Непрерывный сигнал можно выделить на приеме, но требуется фильтр с идеальным откликом.

3. f_Д > 2 F_В. f_Д = 8 кГц. Непрерывный сигнал выделяется на приеме, есть полоса расфильтровки.

• По результатам исследования можно сделать вывод: нам подходят 2 и 3 случай, но на практике берут fд > 2F_{c max}, оставляя полосу расфильтровки.

• Для телефонного канала установлено:

f_д = 8 кГц.

Т_д = 125 мкс

Рисунок 1.1 - Принцип ВРК

Задача: найти частоту дискретизации для канала ЗВ второго класса, со спектром (0,05…6,4 кГц).