Контрольная 7 семестр / МТС_контр раб_Метод пособие_2022
.pdf
МИНИСТЕРСТВО ЦИФРОВОГО РАЗВИТИЯ, СВЯЗИ
ИМАССОВЫХ КОММУНИКАЦИЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
Московский технический университет связи и информатики
Кафедра многоканальных телекоммуникационных систем
Учебно-методическое пособие
по дисциплине
МНОГОКАНАЛЬНЫЕ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
Для студентов 4 курса ЦЗОПБ
Направление подготовки: 11.03.02
Москва 2022
План УМД на 2022/23 уч.г.
Учебно-методическое пособие по дисциплине
МНОГОКАНАЛЬНЫЕ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
Составители: С.В. Чёткин, к.т.н., доцент
Т.Н. Зуйкова, ст. преподаватель
Учебно-методическое пособие «Многоканальные телекоммуникационные системы» [4] составлено на кафедре многоканальных телекоммуникационных систем доцентом С.В. Чёткиным и актуализировано для образовательного стандарта ФГОС3++ старшим преподавателем Т.Н. Зуйковой с необходимыми исправлениями и дополнениями.
Предназначено для студентов заочной формы обучения по направлению подготовки бакалавров «11.03.02 Инфокоммуникационные технологии и системы связи», профиля «Транспортные сети и системы связи». Содержит методические указания по самостоятельному изучению дисциплины и выполнению заданий контрольной работы.
Издание утверждено на заседании кафедры. Протокол № 1 от 30.08.2022 г.
Рецензент С.С. Шаврин, д.т.н., профессор
СОДЕРЖАНИЕ |
|
ВВЕДЕНИЕ.......................................................................................................................... |
4 |
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО САМОСТОЯТЕЛЬНОМУ ИЗУЧЕНИЮ |
|
ДИСЦИПЛИНЫ.................................................................................................................. |
5 |
ИЗУЧАЕМЫЕ ТЕМЫ......................................................................................................... |
5 |
СОДЕРЖАНИЕ ОБЗОРНЫХ ЛЕКЦИЙ, ЛАБОРАТОРНОГО ПРАКТИКУМА И |
|
ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ. ПОРЯДОК СДАЧИ ЭКЗАМЕНА............................... |
16 |
ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ |
|
КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ.............................................................................................. |
18 |
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ |
|
ЗАДАНИЙ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ.......................................................................... |
20 |
ЗАДАНИЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ.......................................................................... |
22 |
Задание 1............................................................................................................................. |
22 |
Задание 2............................................................................................................................. |
22 |
Задание 3............................................................................................................................. |
25 |
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ................................................................................................. |
26 |
ПРИЛОЖЕНИЕ А |
|
ТИПОВЫЕ ЗАДАЧИ......................................................................................................... |
27 |
ПРИЛОЖЕНИЕ Б |
|
ОТВЕТЫ НА ЗАДАЧИ..................................................................................................... |
31 |
ПРИЛОЖЕНИЕ В |
|
Пример титульного листа отчета по лабораторной работе........................................... |
32 |
ПРИЛОЖЕНИЕ Г |
|
Пример титульного листа пояснительной записки контрольной работы.................... |
33 |
3
ВВЕДЕНИЕ
Дисциплина «Многоканальные телекоммуникационные системы» (МТС) изучается студентами бакалавриата в рамках основной профессиональной образовательной программы «11.03.02 Инфокоммуникационные технологии и системы связи» по профилю «Транспортные сети и системы связи» в соответствии с образовательным стандартом ФГОС3++. Программой дисциплины предусмотрено изучение общих принципов построения и функционирования многоканальных цифровых телекоммуникационных систем (ЦТС).
Бюджет времени по дисциплине МТС студентов заочной формы обучения 2020 года начала подготовки приведен в таблице 1 в академических часах и зачетных единицах (1 ак.час = 45 мин; 1 з.е. = 36 ак.час). Данные для другого года поступления следует уточнять по соответствующему учебному плану.
Таблица 1 — Бюджет времени по дисциплине «Многоканальные телекоммуникационные системы»
Вид учебной работы |
7 семестр |
|
|
|
|
Аудиторная работа |
18 |
|
|
|
|
Лекции |
6 |
|
|
|
|
Практические занятия |
6 |
|
|
|
|
Лабораторные работы |
6 |
|
|
|
|
Самостоятельная работа |
126 |
|
|
|
|
Самостоятельное изучение разделов, подготовка к |
114 |
|
лабораторным и практическим занятиям |
||
|
||
|
|
|
Решение и оформление контрольной работы |
12 |
|
|
|
|
Подготовка к экзамену |
36 |
|
|
|
|
Итого, ак.час (з.е.): |
180 (5 з.е.) |
|
|
|
|
Вид контроля |
защита контрольной работы, |
|
экзамен |
||
|
||
|
|
Основной формой изучения материала является самостоятельная работа с использованием рекомендуемой литературы и электронных ресурсов (см. с. 26). Целесообразно прорабатывать материал, пользуясь приведенными ниже методическими указаниями. Изучая материал, надо стремиться разобраться в нем, а не просто запомнить. Отмечайте всё, что непонятно – ответы на ваши вопросы будут даны на лекциях, консультациях, практических и лабораторных занятиях.
4
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО САМОСТОЯТЕЛЬНОМУ ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ
Методические указания содержат названия изучаемых тем, ссылки на рекомендуемую литературу (см. с. 26) и краткий комментарий к каждой теме, который рекомендуется использовать при ответах на вопросы билетов (на экзамене).
Обратите внимание, что в ссылках к изучаемым темам указана следующая литература:
1.Гордиенко В.Н., Тверецкий М.С. Многоканальные телекоммуникационные системы: учебник для вузов / Изд. 2-е. – М.: Горячая линия – Телеком, 2013.
2.Цифровые телекоммуникационные системы плезиохронной и синхронной иерархий [Электронный ресурс]: электронный конспект лекций. Ч. 1, 2 / С.В. Чёткин / МТУСИ. – М., 2013. - ЭБС МТУСИ.
ИЗУЧАЕМЫЕ ТЕМЫ
1. Преимущества цифровых инфокоммуникаций. Иерархии ЦТС [1, с. 5-9; 2, ч. 1, введение, п. 1].
Перечислите главные преимущества цифровых методов передачи, обработки и хранения сообщений. Объясните, что такое иерархия ЦТС и какие иерархии находят применение в настоящее время в разных странах. Назовите иерархические скорости европейской PDH (округлённо). Что означает аббревиатура STM-N и как рассчитать иерархические скорости на разных уровнях SDH? Укажите недостатки плезиохронных ЦТС. Перечислите достоинства технологии SDH. Отметьте недостатки SDH.
2. Обобщённая структурная схема плезиохронной ЦТС [2, ч. 1, п. 2].
Изобразите схему. Назовите её элементы и поясните назначение каждого из них. Что такое каналообразующее оборудование, регенератор, участок регенерации, ОРП, НРП?
3.Дискретизации аналогового сигнала. Структурная схема и принцип действия цепочки выборки и хранения [1, с. 17-23; 2, ч. 1, введение, п. 3].
Обоснуйте необходимость дискретизации аналоговых сигналов. Чем отличаются сигналы АИМ-1 и АИМ-2? Изобразите структуру частотного спектра АИМ-сигнала и укажите правило выбора частоты дискретизации (сформулируйте теорему Котельникова). Когда в спектре АИМ-сигнала появляются гармоники частоты дискретизации? Объясните назначение цепочки выборки и хранения и принцип её действия.
5
4. Дискретизация узкополосного сигнала [1, с. 20-21; 2, ч. 1, п. 4].
Приведите определение узкополосного сигнала. Какова минимально возможная частота его дискретизации? Как к ней приблизиться? Поясните сущность каждого из двух способов «экономичной» дискретизации узкополосного сигнала, изобразите соответствующие спектральные диаграммы.
5.Шум равномерного квантования [1, с. 23-26; 2, ч. 1, введение, п. 5]. Изобразите неквантованный и квантованный АИМ-сигналы. Что такое уровень квантования, шаг квантования и ошибка квантования? В каких пределах может изменяться ошибка равномерного квантования? В чем отличие равномерного квантования от неравномерного? Постройте график защищенности от шумов равномерного квантования в зависимости от уровня сигнала. Укажите основной недостаток равномерного квантования. Что такое искажения перегрузки и когда они возникают?
6.Характеристики неравномерной шкалы квантования типа А [1, с. 26-32; 2, ч. 1, п. 6].
Как должна изменяться защищенность от шумов квантования при увеличении уровня сигнала? Нарисуйте требуемую зависимость защищенности от шумов квантования от напряжения сигнала и соответствующую ей зависимость величины шага квантования от напряжения сигнала. Для чего применяют неравномерное квантование? Объясните устройство стандартной неравномерной шкалы квантования типа А. Изобразите структуру кодового слова. Приведите пример расчета операций кодирования и декодирования в соответствии с А- законом.
7. Шумы неравномерного квантования [2, ч. 1, п. 7].
Изобразите примерный график защищенности сигнала от шума неравномерного квантования в зависимости от уровня сигнала в случае использования А- закона квантования. Выделите на нем три участка и объясните характер изменения помехозащищенности на каждом из них. В каком динамическом диапазоне помехозащищенность остается примерно постоянной? На сколько децибел она изменится при увеличении разрядности кодового слова на единицу?
8. Измерение и нормирование шума квантования [2, ч. 1, п. 9].
Какое свойство энергетического спектра шума квантования лежит в основе метода его измерения? Поясните общий принцип измерения защищенности сигнала от шума квантования. Какие виды испытательных сигналов используют в “ишаках”? Как нормирует величину шума квантования? Чем отличается
6
взвешенный шум от невзвешенного шума? Почему для измерения шума квантования нельзя применить обычный электронный вольтметр?
9.Шум паузы: происхождение, измерение, нормирование [2, ч. 1, п. 10]. Объясните, откуда берется шум паузы? Нарисуйте схему измерения шума паузы. Что такое псофометр? Почему нельзя измерить шум паузы обычным электронным вольтметром? Как нормируют шум паузы?
10.Структурная схема и принцип действия линейного кодера взвешивания [1, с. 36-38; 2, ч. 1, п. 11].
Изобразите упрощенную структурную схему кодера, укажите названия и функции элементов схемы. Пользуясь [2, ч. 1, табл. 3], поясните процедуру кодирования на конкретном примере. Закодировать линейным кодером напряжение 367 мВ при шаге квантования 0,4 мВ.
11. Структурная схема и принцип действия линейного декодера [1, с. 36-38; 2, ч. 1, п. 12].
Изобразите упрощенную структурную схему декодера, укажите названия и функции элементов схемы. Какую роль играет корректирующая поправка? Поясните работу декодера на конкретном примере.
Используя линейный декодер с шагом квантования 0,4 мВ, декодировать кодовое слово 1001 1001 0111.
12. Структурная схема и принцип действия нелинейного кодера взвешивания [1, с. 38-41; 2, ч. 1, п. 13].
Изобразите упрощенную структурную схему стандартного нелинейного кодера. Укажите назначение элементов схемы. Какова разрядность стандартного кодера? На какие этапы можно разбить его работу? Поясните алгоритм формирования в коде номера сегмента. Рассмотрите работу кодера на конкретном примере. Закодировать стандартным нелинейным кодером напряжение 367 мВ при напряжении ограничения 1,5 В.
13. Структурная схема и принцип действия нелинейного декодера [1, с. 38-41; 2, ч. 1, п. 14].
Изобразите структурную схему стандартного нелинейного декодера и объясните, как он работает. Укажите смысл корректирующей поправки. Как выбрать её величину? Поясните работу нелинейного декодера на конкретном
7
примере. Используя нелинейный декодер с минимальным шагом квантования 0,4 мВ, декодировать кодовое слово 1001 0111.
14. Цифровое компандирование [2, ч. 1, п. 15].
Объясните, что такое компандер и для чего он нужен. Укажите главный недостаток аналогового компандера. Сформулируйте принцип цифровой компрессии / экспандирования. В чём преимущество цифровой компрессии перед аналоговой? Выполнить процедуру цифрового компандирования кодового слова
1001 1001 0111.
15. Структура первичного цифрового потока E1 [1, с. 56-61; 2, ч. 1, п. 16].
Изобразите структуру сверхцикла потока E1, назовите элементы структуры и рассчитайте длительность каждого из них. Рассчитайте битовую скорость первичного потока Е1. Сколько бит содержится в одном цикле, в одном субсверхцикле, в одном сверхцикле потока E1? Для чего нужны сверхциклы? Можно ли обойтись без них?
16. Структурная схема и принцип действия первичного мультиплексора [1, с. 66-68; 2, ч. 1, п. 17].
Укажите назначение первичного мультиплексора, изобразите его структурную схему. За что его называют гибким? Где выполняются операции кодирования / декодирования сигналов и мультиплексирования? Как осуществляется формирование управляющих импульсных последовательностей? Какие линейные и пользовательские интерфейсы поддерживает первичный гибкий мультиплексор? Для чего нужен блок управления и контроля? Какие режимы тактовой синхронизации предусмотрены в мультиплексоре?
17.Виды синхронизации в ЦТС. Проскальзывания и их нормирование [1, с. 82-84, 90-92, 221-222; 2, ч. 1, п. 19].
Назовите два основных вида синхронизации в ЦТС. Объясните назначение каждого вида синхронизации и укажите последствия, к которым приводит их нарушение. По каким признакам можно обнаружить цикловой синхросигнал в случайном цифровом потоке? Что такое проскальзывания, где и по каким причинам они появляются и к каким последствиям приводят? Чем отличаются неуправляемые проскальзывания от управляемых? Сформулируйте общий подход к управлению проскальзываниями, а также – к их нормированию.
18.Источники тактового синхросигнала [1, с. 82-90; 2, ч. 1, п. 20].
8
Нарисуйте временную диаграмму тактового синхросигнала. Назовите его источники. По каким признакам можно выделить тактовый синхросигнал из информационного сигнала? Чем отличается активный ВТИ от пассивного? Что является наиболее важной частью пассивного ВТИ? Изобразите схему петли ФАПЧ и поясните назначение входящих в неё элементов.
19. Характеристики качества тактового синхросигнала и его источников [2, ч. 1, с. 235-240, п. 21].
Назовите основные показатели качества и приведите их определения. Объясните, что такое фазовые флуктуации и укажите их виды. В каких единицах они измеряются? Дайте определения временной ошибке и её основным числовым характеристикам: максимальной ошибке временного интервала и временной девиации. Нарисуйте примерные графики временной ошибки для различных источников: идеального; точного, но нестабильного; стабильного, но неточного; неточного и нестабильного.
20. Требования к системе цикловой синхронизации. Принцип скользящего поиска синхросигнала [1, ч. 1, с. 90-92; 2, п. 22].
Объясните, для чего нужна цикловая синхронизация. Что такое цикловой синхросигнал, как он выглядит и с каким периодом его передают. Назовите два главных параметра системы цикловой синхронизации. Сформулируйте принцип скользящего поиска синхросигнала, приведя соответствующую графическую иллюстрацию.
21. Структурная схема и принцип действия приёмника циклового синхросигнала со скользящим поиском [1, с. 92-94; 2, ч. 1, п. 23].
Изобразите структурную схему приёмника. Перечислите его элементы и укажите их функции. Объясните, как работает приёмник в каждом из следующих режимов: удержания, кратковременного сбоя, выхода из синхронизма, поиска синхросигнала, фиксации синхронизма. Для чего нужны накопители по входу и выходу из синхронизма? Как происходит поиск сверхциклового синхросигнала в цифровом потоке E1?
22. Характеристики приемника циклового синхросигнала и способы их улучшения [1, с. 90-103; 2, ч. 1, пп. 24, 25].
Дайте определения основных параметров приемника циклового синхросигнала. Как можно увеличить время удержания синхронизма? Перечислите компоненты, из которых состоит время восстановления синхронизма. За счёт чего можно сократить время поиска синхронизма? Поясните принцип действия
9
приемника циклового синхросигнала с параллельно работающими цепями обнаружения и поиска синхронизма. Оцените выигрыш такого приёмника в быстродействии.
23.Принципы мультиплексирования цифровых потоков [1, с. 42-53; 2, ч. 1, п. 26].
Объясните, для чего нужно объединять цифровые потоки. Чем отличается синхронное мультиплексирование от асинхронного? Чем отличается побитное мультиплексирование от побайтного? Изобразите упрощенную структурную схему формирования потока E2, укажите главные функции блока цифрового сопряжения БЦС (в учебнике [1] блок БЦС называется блоком асинхронного согласования скоростей БАС). Когда возникает необходимость в положительном согласовании скоростей (положительном выравнивании)? Когда возникает необходимость в отрицательном согласовании скоростей (двустороннем выравнивании)? Что такое стаффинг? Сколько команд согласования скоростей используется при одностороннем выравнивании и при двустороннем выравнивании?
24.Структурная схема и принцип действия блока цифрового сопряжения БЦС передачи [1, рис. 5.6а], и поясняющий его текст [2, ч. 1, п. 27].
Изобразите структурную схему БЦС передачи при двустороннем выравнивании. Объясните, как он работает. Укажите (приблизительно) объем памяти запоминающего устройства. Какие команды выравнивания формирует БЦС? От чего зависит частота следования активных команд? Обратите внимание, что в учебнике [1] блок БЦС называется блоком асинхронного согласования скоростей БАС.
25.Структурная схема и принцип действия оборудования демультиплексирования цифровых потоков [1, рис. 5.6б] и поясняющий его текст; [2, ч. 1, п. 28].
Изобразите упрощенную структурную схему плезиохронного демультиплексора и объясните, как она работает. Нарисуйте схему блока цифрового сопряжения БЦС приёма, укажите функции всех её элементов. Поясните назначение и принцип действия системы ФАПЧ. Почему её работа неизбежно сопровождается фазовыми флуктуациями? Чем определяется их характер (джиттер или вандер)? Обратите внимание, что в учебнике [1] блок БЦС называется блоком асинхронного согласования скоростей БАС.
26. Структура вторичного цифрового потока E2 с двусторонним согласованием скоростей [1, с. 70-72, 378; 2, ч. 1, п. 29, таблица 7].
10
