Учебно-методическое пособие и задания на контрольную и курсовую работы по дисциплине Многоканальные телекоммуникационные системы

Запишите уравнение, из которого, в принципе, можно было бы найти длину участка при ограничении переходной помехой из-за ПВДК. Почему сделать это бывает затруднительно? Как все-таки рассчитать максимальную протяженность участка регенерации при двухкабельной схеме?

40. Основные требования к линейным кодам (с. 161 [1], тема 40 [3]). Объясните, для чего внутренний код аппаратуры преобразуют в линейный.

Перечислите основные требования к линейным кодам. Дайте определения следующих показателей: γ – эффективность, помехоустойчивость, текущая цифровая сумма. Что такое предел (или барьер) Найквиста? Как зависит помехоустойчивость от количества уровней кода? Какие коды называют балансными?

41.Основные виды линейных и стыковых кодов (рис. 6.20 и рис. 6.21 [1],

тема 41 [3]).

Объясните, в чем отличие линейного кода от стыкового. Могут ли они совпадать? Эту тему можно считать усвоенной, если студент, никуда не заглядывая, может построить временные диаграммы следующих видов кодов: ВН, БВН, БВНМ, ЧПИ, КВП-3, АБК, ОБК, ИТП, 3В2T, 2BIQ для любой последовательности двоичных символов.

42.Структурная схема и принцип действия регенератора квазитроичного сигнала (тема 42 [3]).

Укажите назначение регенератора, изобразите его структурную схему и объясните, как он работает. Сформулируйте правило решения. Из каких соображений устанавливают порог решения? Как выбирают моменты решения? Приведите определение параметра, характеризующего качество регенерации.

Темы, изучаемые в восьмом семестре

1.Общее понятие о схеме преобразований SDH. Формирование контейнеров (разд. 7.2, 7.3 [1], тема 43 [3]).

Объясните, для чего нужна схема преобразований SDH. Расшифруйте все обозначения, принятые в ней. В чём суть операции мультиплексирования? Чем отличается размещение от выравнивания? Укажите назначение контейнеров, их типы, транспортируемые в них плезиохронные потоки, а также - длительности кадров контейнеров. Из каких компонентов состоит любой контейнер? Какие режимы предусмотрены для ввода потока Е1? Пользуясь схемой преобразований SDH, подсчитайте, сколько потоков Е1 можно передать в STM-1.

2.Виртуальные контейнеры и их сцепки (разд. 7.2, 7.3 [1], тема 44 [3]). Укажите назначение виртуальных контейнеров, перечислите их типы.

Сколько виртуальных контейнеров передается в течение одной секунды? Изобразите кадры VC-3 и VC-4,поясните их структуру. Нарисуйте, как выглядит мультикадр (сверхцикл) VC-12, укажите его длительность. Поясните, в чём различия между VCHO и VCLO. Что такое сцепка, для чего она нужна? Какие бывают сцепки? Назовите виды виртуальных сцепок.

11

3. Трибутарный (нагрузочный) и административный блоки и их группы

(разд. 7.2, 7.3 [1], тема 45 [3]).

Укажите назначение трибутарных и административных блоков. Перечислите их разновидности. Какой вид цифрового выравнивания используют при формировании этих блоков? Как добиться того, чтобы события выравнивания происходили как можно реже? Поясните назначение указателя, приведите его структуру. Какое выравнивание предусмотрено при формировании TUG и AUG?

4. Синхронные транспортные модули, субсинхронные модули

(разд. 7.1 [1], темы 46 [3]).

Изобразите структуру кадра STM-1. Подсчитайте количество бит, содержащихся в нём. Объясните назначение и основные функции секционных заголовков. Рассчитайте битовую скорость STM-1. Как формируются синхронные транспортные модули высших уровней иерархии? Сколько байт в кадре STM-N? Укажите назначение субсинхронных модулей и общий принцип их формирования.

5.Скремблирование сигнала STM (рис. 7.3, 7.4 [1] и поясняющий их текст,

тема 47 [3]).

Объясните, что такое скремблирование / дескремблирование и какая от него польза. Назовите основные свойства ПСП, объясните, как получают её практически. Почему не скремблируют цикловой синхросигнал? Как понимать словосочетание «скремблер с предварительной установкой»?

6.Разновидности синхронных мультиплексоров (разд. 8.2 и 8.3 [1],

тема 48 [3]).

Перечислите главные функции синхронного мультиплексора. Назовите типы мультиплексоров и их основные блоки. Иллюстрируйте ответ соответствующими рисунками. Что такое обобщенная функциональная схема мультиплексора? Для чего она нужна?

7.Структурная схема мультиплексора модульной конструкции (разд. 8.3 [1],

тема 49 [3]).

Изобразите структурную схему и поясните принцип действия такого мультиплексора. Для чего нужны интерфейсные группы? Какая конфигурация отвечает режиму терминального мультиплексора? Мультиплексора ввода/вывода? Назовите главные функции блоков СУО и ОЗ. Укажите преимущества модульной конструкции. Какие еще конструкции известны?

8.Топологии и архитектура синхронных сетей (разд. 9.1 [1], тема 50 [3]). Изобразите основные топологические структуры сетей SDH и дайте им

краткую характеристику. Что такое трехуровневая иерархическая архитектура, в чем состоят её достоинства?

9. Принципы резервирования в сетях SDH (разд. 9.2 [1], тема 51 [3]). Назовите и кратко охарактеризуйте основные схемы резервирования. Перечислите объекты резервирования и укажите обычно применяемые для них схемы. Чем отличается реверсивное резервирование от нереверсивного? Для чего вводят защитный интервал?

12

10. Защита трафика в синхронных сетях (разд. 9.2 [1], тема 52 [3]). Объясните, что конкретно имеют в виду, когда говорят о защите трафика.

Чем отличается линейный резерв от кольцевого? Однонаправленное защитное переключение от двунаправленного? Объясните, как работают следующие схемы защиты: MSP Line 1+1, MSP Line 1:1, Линейный резерв тракта VC 1+1, однонаправленное сдвоенное кольцо, двунаправленное сдвоенное кольцо. Как осуществляется резервирование в ячеистых сетях, использующих АОП?

11.Необходимость тактовой сетевой синхронизации. Режимы работы сети синхронизации и источники синхросигнала (гл. 11 [1], тема 53 [3]).

Какие два генератора считаются синхронными? Объясните, почему желательна (хотя и необязательна) синхронизация ЗГ сетевых элементов на сети SDH от одного высокоточного и высокостабильного тактового генератора. Какой эффект может дать синхронизация тактовых частот сигналов Е1 на сети PDH от того же самого генератора?

Перечислите режимы работы сети синхронизации, а также источники тактового синхросигнала. Приведите классификацию источников по уровням качества. Назовите два уровня, считающиеся условными.

12.Построение подсистем внутриузловой и межузловой синхронизации. Эталонная цепь синхронизации. Передача сигналов SSM (гл. 11 [1], тема 53 [3]).

Сформулируйте основные правила построения каждой из подсистем синхронизации. Изобразите эталонную цепь синхронизации, объясните, для чего она нужна, назовите её основные параметры. Какую информацию несут сигналы SSM и как она используется? Где передают эти сигналы? Сколько их?

13.Структурная схема и принцип действия генератора сетевого элемента (рис. 11.4 [1] и поясняющий его текст, тема 54 [3]).

Нарисуйте укрупненную структурную схему ГСЭ. Объясните назначение каждого его входа и выхода. В каких режимах он может работать? Сформулируйте логику выбора источника синхросигнала, исходя из уровня качества и приоритета.

14.Схемы синхронизации линейной и кольцевой сетей SDH (рис. 11.9, 11.10

[1]и поясняющий их текст, тема 55 [3]).

Изобразите пример схемы синхронизации линейной сети. Укажите уровни качества и приоритеты. Объясните, как работает схема в нормальном режиме. Рассмотрите, что произойдет при отказе ПЭГ.

Изобразите пример схемы синхронизации кольцевой сети. Укажите уровни качества и приоритеты. Объясните, как работает схема в нормальном режиме. Рассмотрите, что произойдет при аварии ПЭГ, а также в случае разрыва кабеля между узлами.

15. Показатели битовых ошибок (с. 338-343 [1], тема 56 [3]).

Объясните, что такое цифровые (битовые) ошибки и каковы возможные причины их появления. Дайте определение BER и назовите основной недостаток этого показателя. Что такое время неготовности? Сформулируйте критерий полного отказа. Приведите определения ESк и SESк. Что такое блок? Блок с

13

ошибками? Блок с фоновой ошибкой? Дайте определения следующим показателям: ESт, SESт, секунды с BBE.

16.Нормирование и контроль битовых ошибок (разд. 13.2 и разд. 7.6 [1],

темы 57, 58 [3]).

Назовите подлежащие нормированию параметры битовых ошибок. Какие виды норм вам известны? Не вдаваясь в подробности, сформулируйте общий принцип расчета нормативных показателей.

Сформулируйте общий принцип (идею) контроля ошибок без перерыва связи, используемый и в телекоммуникационных, и в компьютерных сетях. Какой (конкретно) метод применяют в SDH при формировании проверочных слов? Объясните сущность этого метода на конкретном примере. Какие пороговые значения коэффициента ошибок устанавливают в оборудовании SDH?

17.Фазовые флуктуации цифровых сигналов (с. 99, 100 [1], тема 59 [3]). Объясните, что такое фазовые флуктуации. Как называют «медленные» и

«быстрые» флуктуации? В каких единицах их измеряют? Перечислите причины появления фазовых флуктуаций. Как (конкретно) они сказываются на работе оборудования? Чем отличаются систематические флуктуации от несистематических? Какие из них и почему более опасны? Укажите способы борьбы с фазовыми флуктуациями, а также – главные принципы их нормирования

иконтроля.

18.Передача пакетного трафика по сетям PDH и SDH (тема 60 [3]). Объясните, в чем состоит принципиальное отличие трафика компьютерной

сети от трафика телекоммуникационной сети. Для чего компьютерщикам нужны сети связи? Или так: что нужно операторам компьютерных сетей от связистов? Перечислите проблемы, возникающие на стыках компьютерных сетей с телекоммуникационными. Назовите три процедуры, входящие в состав универсальной технологии сопряжения пакетных сетей и сетей связи. Кратко охарактеризуйте каждую из них. В чём главные преимущества технологии

GFP-VCAT-LCAS?

19.Достоинства оптических кабелей связи по сравнению с электрическими. Многомодовые и одномодовые волокна (с. 14 и с. 28-33 [2], тема 62 [3]).

Перечислите главные достоинства оптического волокна. Изобразите его поперечное сечение, укажите его размеры. Что такое ППП? Какие бывают профили? Приведите классификацию типов волн (мод) в диэлектрическом волноводе (световоде). Какие волокна называют «ступенчатыми»? Градиентными? Многомодовыми? Одномодовыми? Дайте определение волны отсечки. Укажите волну отсечки высших мод для стандартного ОВ(SF). Чему равна волна отсечки фундаментальной моды НЕ ? Назовите все стандартные диапазоны, предназначенные для передачи сигналов по одномодовым и многомодовым волокнам.

20.Затухание (потери) в оптических волокнах (с. 33-36 [2], тема 63 [3]). Перечислите все источники потерь энергии в ОВ. Назовите главный из них.

Объясните физику каждой составляющей потерь. Какой параметр ОВ характеризует величину удельных потерь? Изобразите зависимость

14

составляющих потерь от длины волны. Укажите координаты экстремальных точек. Соотнесите потери в одномодовом и многомодовом ОВ.

21. Материальная и волноводная дисперсия в оптическом волокне

(с. 38, 39 [2], тема 64 [3]).

Объясните, что такое дисперсия, и к каким негативным последствиям она приводит. Назовите причину материальной дисперсии. Что такое показатель преломления? Групповая задержка? Нарисуйте (приближенно) графики зависимостей показателя преломления и групповой задержки от длины волны для беспримесного кварцевого стекла.

Назовите причину волноводной дисперсии. От чего зависит её величина? Как можно управлять волноводной дисперсией?

22. Хроматическая дисперсия в ОВ (с. 38-40 [2], тема 64 [3]).

Объясните, что такое дисперсия, и к каким негативным последствиям она приводит. Назовите две составляющие хроматической дисперсии. Нарисуйте зависимость групповой задержки, обусловленной хроматической дисперсией, от длины волны. Дайте определение коэффициента хроматической дисперсии. В каких единицах он измеряется? Что такое уширение и как его рассчитать? Изобразите зависимость коэффициента дисперсии от длины волны для ОВ следующих типов: SF, DSF, NZDSF. Что такое накопленная дисперсия? Запишите условие полной компенсации хроматической дисперсии.

23.Межмодовая и поляризационная модовая дисперсия

(с. 40, 41 [2], тема 64 [3]).

Объясните, что такое дисперсия и к каким негативным последствиям она приводит. Назовите причину межмодовой дисперсии. Дайте определение дисперсионного параметра, укажите единицу его измерения. Как рассчитать километрическое уширение, обусловленное этим видом дисперсии? Как зависит уширение от длины волокна? Назовите величину межмодовой дисперсии в одномодовом ОВ. Можно ли пренебречь хроматической дисперсией в многомодовом волокне?

Из-за чего возникает ПМД? Почему она имеет случайный характер? Дайте определение дисперсионного параметра и назовите единицу его измерения. Укажите, как рассчитать уширение, обусловленное ПМД, в ОВ заданной длины. При каких битовых скоростях приходится всерьёз считаться с ПМД?

24.Основные требования к источникам оптического излучения. Светоизлучающие диоды и их характеристики (с. 85-92 [2], тема 65 [3]).

Перечислите общие требования к источникам излучения. Назовите два вида источников, применяющихся в оптической связи. Изобразите схему простейшего СИД, и объясните, как он работает. Что такое гетероструктура и каковы её полезные свойства? Перечислите основные характеристики СИД. От чего зависит рабочая длина волны? Какую (примерно) оптическую мощность он излучает? Какова ширина спектра излучения? Укажите достоинства, недостатки и область применения СИД.

15

25.Инжекционные лазерные диоды и их характеристики

(с. 92-94 [2], тема 66 [3]).

Назовите условия, при выполнении которых возникает лазерная генерация. Нарисуйте схему FP-лазера, объясните, как он работает. Изобразите ваттамперную характеристику ИЛД и его спектральную характеристику. Объясните, почему они имеют такую форму. Как осуществляют модуляцию излучения лазерного диода? Какие разновидности одномодовых ИЛД используют на практике? Укажите главное преимущество одномодового лазера перед многомодовым. Сравните светодиоды с лазерными диодами, сделайте выводы.

26.Структурная схема и принцип действия передающего оптического модуля (с. 94-98 [2], тема 67 [3]).

Изобразите упрощенную структурную схему ПОМ с внутренней модуляцией оптической несущей и объясните, как она работает. Какой вид модуляции преимущественно используют в оптической связи? Почему внутренняя модуляция применяется только при сравнительно низких битовых скоростях?

Нарисуйте упрощенную структурную схему ПОМ с внешней модуляцией, поясните назначение элементов и характер их взаимодействия. Какой физический эффект используют для охлаждения ПОМ?

27.Структурная схема и принцип действия электрооптического модулятора интенсивности (с. 103-105 [2], тема 68 [3]).

Изобразите структурную схему электрооптического модулятора, укажите назначение всех входящих в него элементов и объясните, как он работает.

28.Структура, принцип действия и характеристики фотодетекторов

(с. 109… 115 [2], тема 69[3]).

Укажите назначение фотодетекторов и перечислите предъявляемые к ним требования. Изобразите структуру и поясните принцип действия PIN фотодиода. Каковы его достоинства и недостатки?

Нарисуйте структуру ЛФД. В чем состоит его главное отличие от PIN фотодиода? Назовите его достоинства и недостатки. Дайте определения основных характеристик фотодетекторов (квантовая эффективность, монохроматическая токовая чувствительность и др.).

29.Структурная схема и принцип действия приёмного оптического модуля

(с. 109-117 [2], тема 70[3]).

Изобразите структурную схему ПРОМ. Объясните принцип действия ТИУ. Как найти частоту среза его АЧХ? Как правильно выбрать сопротивление резистора обратной связи? Рассчитайте напряжение сигнала на выходе ПРОМ, зная его входную оптическую мощность.

30.Шумы приемного оптического модуля (с. 177-120 [2], тема 71 [3]). Назовите две главные составляющие шумов ПРОМ. Объясните физическую

природу каждой из них. Приведите определение коэффициента шума усилителя. Рассчитайте действующие значения напряжений составляющих шумов на выходе ПРОМ.

16

31.Классификация секций SDH и характеристики оптических интерфейсов

(разд. 9.3 [2] ,тема 72 [3]).

Объясните, для чего нужна стандартизация секций и характеристик. О каких секциях идет речь? Назовите буквенно-цифровую структуру, используемую при классификации, укажите её формат. Расшифруйте обозначения, приведите конкретные примеры. Что такое оптические интерфейсы? В каких точках нормируют их параметры? Перечислите важнейшие из них.

32.Расчет максимальной протяженности регенерационного участка

(с. 320-322 и формула 9.6 [2], тема 73[3]).

Назовите главные факторы, ограничивающие длину регенерационного участка (при отсутствии усилителей и компенсаторов дисперсии). Рассчитайте максимальную протяженность регенерационного участка.

33. Оптические усилители и их характеристики (разд. 3.5 [2], тема 74 [3]). Укажите назначение оптического усилителя и его преимущества и

недостатки по сравнению с регенератором. Изобразите упрощенную структурную схему усилителя на примесном волокне (EDFA) и энергетическую диаграмму, поясняющую его принцип действия. Перечислите основные характеристики ОУ. Что такое ASE? Рассчитайте мощность оптического шума на выходе усилителя и уровень шума, приведенный к его входу.

34. Пассивные оптические компоненты (разд. 2.2-2.6 [2], тема 75 [3]). Назовите каждый из оптических компонентов, укажите его назначение и

главную характеристику. Обратите внимание на оптические кроссы, перечислите их основные достоинства.

35.Принцип спектрального разделения оптических сигналов

(гл. 8 [2], тема 76 [3]).

Перечислите достоинства оптических систем со спектральным разделением. Назовите два класса этих систем. В каких диапазонах они работают? Какую полосу отводят на один спектральный канал в системах CWDM? В системах DWDM? Объясните принцип действия оптического мультиплексора/ демультиплексора. Рассчитайте ширину спектра оптического сигнала в одном канале. Почему FP-лазер нельзя использовать при DWDM? Какие главные требования предъявляют к источникам излучения в системах с плотным волновым мультиплексированием?

36.Структурная схема и принцип действия оптической ЦТС с DWDM

(рис. 8.3, 9.7, 9.12 [2] и поясняющий эти рисунки текст, тема 76 [3]).

Изобразите структурную схему одного направления передачи оптической ЦТС с плотным волновым мультиплексированием и топологией «последовательная линейная цепь». Укажите назначение каждого из её элементов. Что такое ОМВВ и когда возникает необходимость в его установке? Почему в бустерах не предусмотрены компенсаторы дисперсии? Какие факторы влияют на расстояние между оптическими усилителями? Чем ограниченно их количество в цепочке?

17

СОДЕРЖАНИЕ ОБЗОРНЫХ ЛЕКЦИЙ, ЛАБОРАТОРНОГО ПРАКТИКУМА И ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ. ПОРЯДОК СДАЧИ ЗАЧЕТА И ЭКЗАМЕНА

Не нужно обольщаться и рассчитывать на систематическое изложение лектором всех вопросов программы – на это потребовалось бы значительно больше времени, чем предусмотрено учебным планом. Лекции будут иметь форму комментария к конспекту [3] и телеграфный стиль. Чтобы дорогое лекционное время не пропадало зря, рекомендуется во время лекций

иметь конспект перед глазами либо в виде бумажной копии, либо в виде текста на мониторе ноутбука.

На практических занятиях будут даны рекомендации по выполнению контрольной и курсовой работ, ответы на конкретные вопросы, рассмотрены задачи к зачету и экзамену, список которых приведен в приложении. Целесообразно попытаться решить их самостоятельно в межсессионный период параллельно с выполнением контрольной и курсовой работ.

Лабораторный практикум выполняют в ауд. А156. Описания работ находятся там же.

На зачетное занятие в седьмом семестре студенты приходят, имея при себе проверенную и допущенную к защите контрольную работу и отчет по лаборатории с отметкой преподавателя, проводившего эти занятия. Для получения зачета необходимо и достаточно:

1.Внести исправления и дополнения в текст контрольной по замечаниям рецензента, исправить все ошибки, уметь объяснить ход решения задач, знать определения используемых в них понятий, понимать смысл символов, входящих в расчетные формулы.

2.Дать удовлетворительные ответы на вопросы лектора по теоретическому курсу. Список вопросов идентичен списку тем, изучаемых в седьмом семестре.

Во время сдачи зачета разрешается пользоваться своей контрольной, отчетами по лаборатории и методическими указаниями к дисциплине.

Кэкзамену в восьмом семестре допускают только студентов, защитивших курсовую работу и имеющих на руках подписанные отчеты по лаборатории. В экзаменационные билеты включены вопросы, список которых тождественен списку изучаемых в восьмом семестре тем. Во время сдачи экзамена студенты могут пользоваться теми же материалами, что и при сдаче зачета в седьмом семестре.

Готовиться к зачету и экзамену надо начинать в межсессионный период!

18

ЗАДАНИЕ 2

1. В цикле цифрового потока Е2 с положительным выравниванием задано по вариантам поле команд согласования скоростей для четырех компонентных потоков Е1: A, B, C, D, табл. 2. Отметьте наличие ошибок в командах, изобразите полную структуру цикла и укажите на этом рисунке, как будут распределены символы (биты) каждого компонентного потока А1, А2, А3 … …

B1, B2, B3 … C1, C2, C3 … D1, D2, D3 … по позициям 5…20 последнего субцикла. (Цифрами обозначены номера бит компонентных потоков в этом субцикле). Верхнюю строчку поля команд составляют их первые символы, среднюю – вторые, нижнюю – третьи. Крайний левый бит, в каждой строке соответствует потоку А, крайний правый – потоку D.

20