Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

TKS_ekzamen

.doc
Скачиваний:
38
Добавлен:
01.05.2015
Размер:
2.23 Mб
Скачать

Принцип преобразования звуковых сигналов в электрические

При появлении звуковых колебаний меняется давление воздуха на мембрану микрофона, вызывая ее колебания. Эти колебания приводят к уплотнению или разрыхлению угольного порошка, увеличивая или уменьшая тем самым сопротивление угольного порошка. При уменьшении сопротивления ток в цепи возрастает, а при увеличении – уменьшается. Таким образом, в цепи возникает изменяющийся по амплитуде ток, который соответствует изменению звукового давления на мембрану микрофона, т.е. происходит преобразование звуковых колебаний в электрические.

Общая характеристика телекоммуникационных систем

Современные системы передачи (СП) должны обеспечивать передачу различных сигналов:

- телеграфные (ТЛГ);

- телефонные (ТЛФ);

- телевизионные (TВ);

- передачи данных (ПД) и т. п.

Все эти сигналы являются случайными функциями времени и наиболее полно могут быть описаны с помощью многопарного распределения плотности вероятности.

Виды каналов передачи

Для удовлетворительной передачи (приема) сигналов необходимо, чтобы динамический диапазон и ширина спектра сигнала соответствовали аналогичным характеристикам каналов передачи. Но поскольку у различных сигналов эти параметры различны, то использовать любой канал для передачи любого сообщения невозможно. Поэтому существует стандартный набор типовых каналов. В качестве типового канала можно принять канал с эффективной передаваемой полосой частот 0,3-3,4кГц, которая соответствует ширине спектра канала телефонного сигнала. Параметры этого канала выбраны так, что по нему можно передавать и факсимильные, телеграфные сигналы со скоростью до 9600 Бод. Данный канал получил название канала тональной частоты (ТЧ). Каналы для передачи более широкополосных сигналов получаются из каналов ТЧ.

Выделяют два основных вида широкополосных каналов.

Первичный – эффективно передаваемая полоса частот:

а) I – 65  103 кГц;

б) II – 330  530 кГц;

в) III – 900  1900 кГц.

Каналы I и II группы используются для скоростной передачи данных и для передачи газет. Каналы III группы используются для передачи телевизионных сигналов с частотой  6,5 МГц.

Вторичный – занимаемая полоса частот:

а) I – 60  108 кГц;

б) II – 312  552 кГц;

в) III – 812  2044 кГц.

Все это организуется через коаксиальный кабель, через РРЛ и спутниковую связь.

Принципы построения многоканальных систем передачи

Совокупность технических средств, обеспечивающих одновременную и независимую передачу N каналов по одной физической цепи (стволу), называется N-канальной или многоканальной системой передачи (МСП). В состав систем передачи, кроме среды распространения, входят оконечные и промежуточные станции. При построении МСС используют два метода объединения канальных сигналов в групповой:

- система с частотным разделением каналов (ЧРК);

- система с временным разделением каналов (ВРК).

При ЧРК за каждым каналом в линии закрепляется определенный спектр частот. Поэтому задача преобразователей ОС заключается в переносе исходного спектра частот сигнала в полосу частот, отведенную данному каналу в линии. Это смещение или перенос частот (спектра) может осуществляться с помощью амплитудной (АМ), фазовой (ФМ) или частотной (ЧМ) модуляций.

При временном способе разделения каналов (ВРК) по цепи передается последовательность очень коротких импульсов, амплитуда которых равняется мгновенному значению исходного сигнала в соответствующие моменты времени. После передачи импульса первого канала идут импульсы второго, третьего и iого, а потом снова первого, таким образом, цикл передачи повторяется.

Структурная схема построения систем передачи

И – источник; К – кодер; М – модулятор; ДМ – демодулятор; ДК – декодер; П – приемник.

Кодер осуществляет отображение генерируемого сообщения в дискретную последовательность.

Модулятор и демодулятор в совокупности реализуют операции по преобразованию кодированного сообщения в сигнал и обратные преобразования.

Декодер отображает дискретную последовательность в копию исходного сообщения.

Упрощенная структурная схема многоканальных систем передачи с частотным разделением каналов

ГОпер, ГОпр – генераторное оборудование передающей и приемной частей;

ФНЧ – фильтр нижних частот.

ПФ – полосовой фильтр

М – модулятор

Структурная схема мультиплексора

Упрощенная структурная схема с временным разделением каналов

СС – синхросигнал;

ФСС – формирователь синхросигнала;

ПрСС – приемник синхросигнала.

Структурная схема участка регенерации

Обобщенная структурная схема систем электросвязи

Параметры и характеристики сигналов в телекоммуникационных системах

Сигналы связи во времени меняют свои мгновенные значения, причем эти изменения могут быть предсказаны лишь с некоторой (меньше единицы) вероятностью. Электрический параметр — постоянная составляющая — это среднее значение случайного процесса:

Постоянная составляющая во времени неизменна, но ее величина случайна. для многих сигналов связи постоянная составляющая равна нулю. Электрический параметр — переменная составляющая — это центрированный случайный процесс:

Средняя мощность — это мощность переменной составляющей (постоянная составляющая при этом не учитывается, так как не несет информации):

Средняя мощность совпадает с дисперсией случайного процесса — мерой его разброса около среднего значения. Положительное значение

называют эффективным или действующим напряжением сигнала.

Максимальная мощность Рмакс — это мощность синусоидального сигнала с амплитудой UM, которая превышается мгновенными значениями переменной составляющей сигнала u~(t) с определенной, достаточно малой вероятностью ε. для различных видов сигналов ε принимают равной 10-2, 10-3, а иногда и 10-5.

Минимальная мощность Рмин чаще всего принимается равной допустимой среднеквадратической ошибке при приеме сигналов данного вида, которая устанавливается экспериментально. В свою очередь, среднеквадратическая ошибка обычно равна средней мощности допустимой флуктуационной помехи: Рмин = Рпср.

Возможно использование логарифмических отношений вышеназванных величин: 10lg(Pмакс/Рср)= Qс — пикфактор сигнала;

10lg (Pмакс / Pср)=Dc динамический диапазон сигнала;

10lg (Рср /Рncp)=Апзс — помехозащищенность сигнала. две последние величины используются и для характеристик трактов передачи сигналов. При передаче сигналов должны выполняться следующие неравенства: DT> Dc; Азт> Апзс; Pср< Pизм. Для оценки скорости изменения сигнала используют функцию автокорреляции.

Способы представления и преобразования сообщений и помех

Совокупность сведений о каком-либо объекте или событии называется информацией.

Совокупность символов содержащих информацию, называется сообщением.

могут быть электрической и неэлектрической природы. Последние для передачи сообщений в радиотехнических системах связи преобразуются в электрические колебания с помощью преобразователей: микрофонов, передающих телевизионных трубок, датчиков температуры или давления и т.п.

Эти электрические колебания называют первичными сигналами.

В зависимости от характера изменения сигнала во времени различают сигналы:

- непрерывные по уровню и по времени (рисунок 1 а);

- непрерывные по уровню и дискретные по времени (рисунок 1 б);

- дискретные по уровню и по времени (рисунок 1 г);

- дискретные (квантованные) по уровню и непрерывные по времени (рисунок 1 в).

Сигналы второго вида задаются в определенные дискретные моменты времени и могут принимать любые значения из некоторого диапазона. Их можно получить из непрерывных сигналов путем взятия отсчетов в определенные моменты.

Это преобразование называется дискретизацией во времени. Шаг дискретизации Тд (промежуток времени между двумя соседними отсчетами) может быть как постоянным, так и переменным. Обычно его значение выбирают, исходя из допустимой погрешности при восстановлении непрерывного сигнала по конечному числу его отсчетов.

С игналы третьего вида, называемые квантованными по уровню, задаются на некотором временном интервале и характеризуются тем, что принимают только вполне определенное дискретные значения. Их можно получить из непрерывных сигналов, применяя к ним операцию квантования по уровню.

В результате этой операции непрерывный сигнал заменяется ступенчатой функцией. Шаг квантования (расстояние между двумя соседними разрешенными уровнями) может быть как постоянным, так и переменным. Его обычно выбирают из условия обеспечения требуемой точности восстановления непрерывного сигнала из квантованного.

Рисунок 1

Сигналы четвертого вида, называемые дискретными, задаются в определенные дискретные моменты и принимают определенные дискретные значения. Их можно получить, например, из непрерывных сигналов, осуществляя операции дискретизации по времени и квантованию по уровню. Такие сигналы легко представить в цифровой форме, т.е. в виде чисел с конечным числом разрядов. По этой причине их часто называют цифровыми. Источник сообщений - это устройство, осуществляющее выбор сообщений из ансамбля сообщений. Им может быть датчик, ЭВМ и т.п.

В зависимости от типа сообщений различают дискретные и непрерывные источники.

Передающее устройство предназначено для преобразования сообщения в сигнал , который может распространяться по линии связи. При передаче непрерывных сообщений цифровыми методами передающее устройство осуществляет также операции дискретизации по времени и квантования по уровню.

В узком смысле кодирование представляет собой преобразование дискретного сообщения в последовательность кодовых символов, осуществляемое по определенному правилу. Линия связи - это среда, используемая для передачи сигналов. В радиолиниях средой служит часть пространства, в котором распространяются электромагнитные волны от передатчика к приемнику.

Основной задачей приемного устройства является выделение передаваемого сообщения из принятого сигнала .

Упрощённая схема организации канала ТЧ

дБ – удлинитель

Структурная схема телеграфной связи

1,4 – абонентские установки; 2,3 – станции абонентского телеграфирования; 5,17 – телетайпы; 6,16 – вызывные устройства; 7,15 – соединительные линии; 8,14 – аппаратура абонентской панели; 9,13 – узлы коммутации; 10,12 – переходные устройства; 11 – канал связи

Классификация видов электросвязи

В настоящее время принята следующая классификация различных видов электросвязи:

• Телеграфная связьобеспечивает передачу буквенно-цифровых текстов телеграмм; • Передача данных обеспечивает связь человека с ЭВМ, а также между ЭВМ; • Телефонная связь рассчитана на передачу речевых сообщений; • Звуковое вещание предполагает передачу звуковых программ, предназначенных для непосредственного приема населением; • ТВ вещание предназначено для передачи изображений движущихся или неподвижных объектов со звуковым сопровождением; • Видеотелефонная связь рассчитана на одновременную передачу изображения и речевых сообщений; • Факсимильная связьобеспечивает передачу неподвижных изображений: текстов, таблиц, чертежей, рисунков, фотографий и т.д. • Передача газетных полос – вид факсимильной связи, предназначенной для передачи изображений газетных полос (ИГП).

Принципы преобразования аналоговых сообщений в цифровую форму

Аналого-цифровое преобразование (АЦП) сигналов является одной из важнейших составляющих цифровых телекоммуникационных систем. Аналого-цифровое преобразование обычно состоит из нескольких последовательных операций, как показано на рис. 4.1. Эти операции таковы.

Дискретизация — представление непрерывного во времени сигнала рядом периодических дискретных значений. Квантование — округление мгновенных значений сигнала до ближайших разрешенных значений. Кодирование — в теории электрической связи существует два понятия кодирования: в широком и узком смысле.

Рисунок 4.1. Аналого-цифровое преобразование сигнала

Кроме указанных трех операций в цифровых телекоммуникационных системах осуществляется также мультиплексирование — объединение нескольких потоков (компонентных) в групповой поток (агрегатный).

Сигналы телефонирования и телевизионного вещания

В настоящее время системы электросвязи предназначены для передачи следующих первичных сигналов: телефонирования, звукового вещания, телеграфирования и передачи данных, факсимильных, телевизионного вещания. Рассмотрим основные параметры и характеристики этих сигналов.

Предварительно заметим, что сигналы телефонирования (ТФ) могут состоять из комбинации передаваемых в разные отрезки времени речевых сигналов и сигналов управления и взаимодействия (СУВ) систем коммутации. Последние можно рассматривать как разновидность сигналов передачи данных, поэтому при описании сигналов ТФ ограничимся параметрами и характеристиками речевых сигналов. Сигналы телевизионного вещания (ТВ) состоят из сигналов передачи подвижных изображений и звукового сопровождения. Последние передаются по отдельным каналам и ничем не отличаются от сигналов звукового вещания (ЗВ), которые будут рассмотрены самостоятельно. Поэтому можно считать, что сигналы ТВ являются сигналами передачи подвижных изображений.

Сигналы телефонирования представляют собой последовательности речевых импульсов, отделенных друг от друга паузами. Речевые импульсы соответствуют звукам речи, произносимым слитно, и весьма разнообразны по форме и амплитуде. длительности отдельных импульсов также отличаются друг от друга, но обычно они близки к 100...... 150 мс. Паузы между импульсами изменяются в значительно большем диапазоне: от нескольких миллисекунд (междуслоговые паузы) до нескольких минут или даже десятков минут (паузы при выслушивании ответа собеседника).

Дискретизация сигнала во времени

Дискретизация по времени является обязательным процессом в цифровых системах управления, что обусловлено дискретной природой самих ЭВМ. Регулируемый параметр объекта управления с помощью датчиков представляется обычно аналоговым сигналом, который с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП) переводится в цифровую форму. Таким образом, непрерывно изменявшееся во времени состояние объекта управления преобразуется в последовательность чисел, которые обрабатываются ЭВМ. Под обработкой обычно понимается реализация закона регулирования. На выходе ЭВМ получается новая последовательность чисел, которая после преобразования в непрерывный сигнал подается на вход объекта управления. Преобразование в непрерывный сигнал производится с помощью цифроаналоговых преобразователей (ЦАП). Процесс преобразования последовательности чисел в непрерывный сигнал называется восстановлением сигнала. Принцип работы ЭВМ в контуре управления заключается в том, что результаты обработки выдаются на выход в дискретные моменты времени t = 0, T, 2T, …, причем Т = t1 + t2 + t3 + t4, где t1 – время опроса датчиков; t2 – время выполнения программы; t3 – время выдачи воздействия на объект управления; t4 – резервное время.

В интервалах между решениями на выходе ЭВМ сохраняется то значение сигнала, которое было получено в начале интервала. В некоторых случаях производится также экстраполяция значений сигналов по линейному или квадратичному закону.

Для организации работы ЭВМ в реальном масштабе времени необходимо, чтобы Т не превышало ТЗ, где ТЗ – заданное время выдачи управляющих воздействий. Заданное время ТЗ определяется динамическими свойствами объекта управления. Для определения ТЗ используют аналитические методы теории автоматического регулирования, а также экспериментальные.

Дискретизация сигнала по времени означает простую замену этого сигнала его значениями на множестве дискретных точек. Дискретизация – это линейная операция. Моменты дискретизации в общем случае имеют постоянный период и дискретизация называется периодической. Существуют и более сложные ее способы. Такая дискретизация называется многочастотной и рассматривается как суперпозиция нескольких систем периодической дискретизации. Кроме дискретизации по времени, для получения цифровой формы производится квантование по уровню. Дискретизация сигналов по времени делает систему дискретной, а квантование по уровню – нелинейной. Необходимо помнить, что процессы дискретизации, квантования и восстановления сопровождаются возникновением методических погрешностей.

Квантование и кодирование сигнала

Операция квантования состоит в считывании значений координаты сигнала в выбранные моменты измерения с заданным уровнем точности, а операция кодирования - в преобразовании полученных измерений сигнала в соответствующие значения некоторого цифрового кода или кодовой комбинации, которые затем передаются по каналам связи. Квантование сигналов по уровню представляет собой процесс выделения из точно измеренного значения сигнала x(t), дискретного уровня х(nТ), где Т – период дискретизации. Этот процесс можно представить как прохождение непрерывного импульса через элемент с многоступенчатой характеристикой, т. е. через m-разрядный АЦП. Количество ступеней определяется соотношением 2m – 1 и является количеством уровней квантования. Величина шага квантования h определяется соотношением.

Максимальное значение абсолютной погрешности процесса квантования по уровню принимает значение h. Процедуру восстановления непрерывного сигнала из цифрового представления также можно представить в виде двух операций: декодирования и демодуляции. Операция декодирования выполняет операцию обратную операции кодирования, т.е. преобразует последовательность заданных значений кодовой комбинации (кодовых слов) в последовательность измерений, следующих друг за другом через заданные интервалы времени дискретизации. Операция демодуляции выполняет интерполяцию или восстановление непрерывного сигнала по его измерениям. Преобразование сигнала из цифровой формы в непрерывный сигнал осуществляется цифро-аналоговыми пребразователями (ЦАП). Считается, что система аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразований адекватна сигналу, если восстановленный непрерывный сигнал (копия) соответствует исходному непрерывному сигналу (оригиналу) с заданной погрешностью.

Принцип регенерации сигналов

Наиболее важной особенностью цифрового способа передачи сигналов является возможность восстановления переданной импульсной последовательности после прохождения ее через среду, вносящую дисперсию и помехи. Импульсная последовательность восстанавливается с помощью регенераторов, размещаемых вдоль линии через некоторые интервалы. Сочетание кабельного участка и регенератора называют участком регенерации. Регенераторы выполняют три основные функции: корректирование формы принимаемых импульсов, хронирование (восстановление временных интервалов) и собственно регенерацию.

В данном случае предполагается, что импульсная последовательность на выходе предыдущего регенератора (точка 1 на рисунке) состоит из серии положительных и отрицательных импульсов и пробелов. Импульсы, появляющиеся на входе данного регенератора (точка 2), искажены как из-за передачи по кабелю, так и в результате воздействия помех. С помощью корректирующего усилителя исправляется форма импульсов и увеличиваются амплитуды импульсов до величин, обеспечивающих возможность принятия решения о наличии или отсутствии импульса. Окончательное восстановление импульсной последовательности производится с помощью операций хронирования и регенерации, осуществляемых одновременно. Регенерация импульса возможна только в тот момент времени, когда сумма амплитуд принимаемого импульса и помехи в точке З (точке решения регенератора ТРР) превышает уровень решения (порог) и когда сигнал на выходе канала выделения хронирующего сигнала (точка 4) имеет заданную амплитуду и полярность (момент решения). Хронирующий сигнал обеспечивает, во-первых, дискретизацию скорректированных импульсов в моменты времени, характеризующиеся максимальной величиной отношения сигнал/помеха, и, во-вторых, поддержание надлежащей расстановки импульсов во времени.

Рисунок 5.1. Структурная схема участка регенерации

В идеальном случае восстановленная импульсная последовательность на выходе регенератора (точка 5) будет являться точной копией импульсной последовательности в точке 1. На практике восстановленная последовательность импульсов может отличаться от исходной.

Виды помех и искажений в ТКС

Качество передачи цифровых сигналов, прежде всего, определяется безошибочностью принятой информации. Ошибки на приеме возникают из-за помех, изменяющих форму сигнала так, что регенератор не может с достоверностью установить его истинное значение (в предельном случае — идентифицировать «1» и «0»).

На сигналы воздействуют помехи трех типов: линейные, собственные и интерференционные (межсимвольные). Межсимвольные помехи иногда называют межсимвольными искажениями.

Линейные помехи ВОЛС (помехи от линейных переходов) — результат воздействия параллельно работающих систем передачи. Их значение определяется переходными затуханиями в кабеле и количеством параллельно работающих систем передачи. Спектр этих помех неравномерен — близок к спектру линейного сигнала. В волоконно-оптических линиях связи (ВОЛС) эти помехи практически отсутствуют.

Собственные помехи ВОЛС – помехи определяемые свойствами корректирующего усилителя линейного регенератора, эти помехи имеют относительно равномерное спектральное распределение.

Интерференционные (межсимвольные) помехи ВОЛС – помехи, возникающие из-за линейных искажений в среде передачи, точнее из-за ограничения спектра передаваемого сигнала сверху (помехи I рода) и снизу (помехи II рода).

В ВОЛС межсимвольные помехи возникают в результате дисперсии. Различают межмодовую дисперсию, хроматическую, состоящую из материальной и волноводной, и поляризационную.

Дисперсия в ВОЛС приводит к искажению импульсов, которые, как и в кабеле с металлическими жилами, приобретают форму, близкую к гауссовой. Помехи II рода в тракте определяются элементами, ограничивающими спектр сигнала снизу (образующими фильтр верхних частот ФВЧ). В кабелях с металлическими парами такими элементами являются прежде всего линейные трансформаторы. В ВОСП - аналогичную роль играют разделительные конденсаторы электрической части трактов.

Рис.1. Сложение флуктуационных помех и межсимвольных помех I рода

Рис. 2. Искажения II рода при высокой (а), низкой плотности единиц.

Цифровые телекоммуникационные сети

Переход к цифровым сетям - главное направление современных телекоммуникационных технологий. Цифровые системы коммутации более эффективны, чем однокоординатные системы пространственного типа. ^ Основные преимущества цифровых АТС: - уменьшение габаритных размеров и повышение надежности оборудования за счет использования элементной базы высокого уровня интеграции; - повышение качества передачи и коммутации; - увеличение числа вспомогательных и дополнительных служб; - возможность создания на базе цифровых АТС и цифровых систем коммутации интегральных сетей связи, позволяющих внедрение различных видов и служб электросвязи на единой методологической и технической основе; - уменьшение объема работ при монтаже и настройке электронного оборудования в объектах связи; - сокращение обслуживающего персонала за счет полной автоматизации контроля функционирования оборудования и создания необслуживаемых станций; - значительное уменьшение металлоемкости конструкции станций; сокращение площадей, необходимых для установки цифрового коммутационного оборудования. ^ Недостатки цифровых АТС: высокое энергопотребление из-за непрерывной работы управляющего комплекса и необходимости кондиционирования воздуха. Особенности цифровых коммутационных устройств с импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ) сигналов: процессы на входах, выходах и внутри устройств согласованы по частоте и времени (синхронные устройства); цифровые коммутационные устройства являются четырехпроводными в силу особенностей передачи сигналов по цифровым системам.

Плезихронная цифровая иерархия

Плезиохронная цифровая иерархия (PDH, Plesiochronous Digital Hierarchy) — цифровой метод передачи данных и голоса, основанный на временном разделении канала и технологии представления сигнала с помощью импульсно-кодовой модуляции (ИКМ). Основные принципы

В технологии PDH в качестве входного используется сигнал основного цифрового канала (ОЦК), а на выходе формируется поток данных со скоростями n × 64 кбит/с. К группе ОЦК, несущих полезную нагрузку, добавляются служебные группы бит, необходимые для осуществления процедур синхронизации и фазирования, сигнализации, контроля ошибок (CRC), в результате чего группа приобретает форму цикла.

В начале 80-х годов было разработано 3 таких системы (в Европе, Северной Америке и Японии). Несмотря на одинаковые принципы, в системах использовались различные коэффициенты мультиплексирования на разных уровнях иерархий. Описание стыков этих интерфейсов и уровней мультиплексирования дано в рекомендации G.703. Потока E5 не существует согласно рекомендации G.702 (11/88). Для PDH характерно поэтапное мультиплексирование потоков, так как потоки более высокого уровня собираются методом чередования бит. То есть, например, чтобы вставить первичный поток в третичный, необходимо сначала демультиплексировать третичный до вторичных, затем вторичный до первичных, и только после этого будет возможность произвести сборку потоков заново. Если учесть, что при сборке потоков более высокого уровня добавляются дополнительные биты выравнивания скоростей, служебные каналы связи и прочая неполезная нагрузка, то процесс терминирования потоков низкого уровня превращается в весьма сложную процедуру, требующую сложных аппаратных решений.

Таким образом, к недостаткам PDH можно отнести: затрудненный ввод/вывод цифровых потоков промежуточных функций, отсутствие средств автоматического сетевого контроля и управления, а также наличие трех различных иерархий. Данные недостатки привели к разработке в США иерархии синхронной оптической сети SONET, а в Европе аналогичной иерархии SDH, которые были предложены для использования на автоматических линиях связи. Из-за неудачно выбранной скорости передачи было принято решение отказаться от создания сети SONET и построить на её основе сеть SONET/SDH.

Структура потока E1 (2048 кбит/с). Цикл потока Е1 состоит из 32 канальных интервалов, нумеруемых от 0 до 31. Тридцать канальных интервалов (1—15 и 17—31) используются для передачи трафика (например голоса), а два — нулевой и шестнадцатый — для передачи служебной информации, таких как синхронизации и сигнальные сообщения вызовов. Аппаратура уплотнения, объединяющая 30 ОЦК и получающая на выходе первичный цифровой поток E1, называется ИКМ-30.

Линейный тракт ЦСП

Цифровой линейный тракт (ЦЛТ) представляет собой совокупность технических средств, обеспечивающих передачу цифровых сигналов в пре

делах данной ЦСП, и состоит из однородных участков и пунктов объединения и разделения цифровых сигналов, установка которых диктуется только необходимостью выделения каналов. Однородные участки проводных линейных трактов всех видов включают цепи линий связи и периодически устанавливаемые промежуточные станции. Кабельные ЦЛТ строятся на основе симметричных или коаксиальных кабелей по одно- или двух-кабельной схеме. Общая структурная схема ЦСП для одного направления передачи дана на рис. 1.5.

Максимальная протяженность ЦЛТ и длина участка регенерации обозначаются, соответственно, через i„, и Lpy , а расстояние между соседними ОРП, называемое секцией дистанционного питания, обозначается как

К основным параметрам, характеризующим ЦЛТ и ЦСП в целом относятся в первую очередь максимальная дальность связи, скорость передачи, достоверность и надежность. При этом под максимальной дальностью понимается протяженность ЦЛТ, при которой с достаточной вероятностью гарантируется выполнение норм на качество каналов связи. Скорость передачи определяется назначением данной конкретной ЦСП и выбирается в соответствии с существующей иерархией цифровых систем. В стационарных ЦСП скорость передачи условно определяют чис-

лом эквивалентных каналов ТЧ (например, системе ИКМ-120 соответствует скорость передачи 8,448 Мбит/с или 120 каналов ТЧ). Достоверность передачи по ЦЛТ оценивается вероятностью ошибки,  которая представляет собой отношение числа ошибочно зарегистрированных символов к общему их числу, переданному за относительно большой промежуток времени. Надежность ЦЛТ характеризуется обычно средним временем наработки на отказ и средним временем восстановления.

Симметричные и коаксиальные среды передачи сигналов

Образование типовых каналов передачи обеспечивается системой передачи, одной из составных частей которой является среда распространения сигнала (кабель, РРЛ тракт, ствол). Средой распространения могут быть физические пары (2–4 провода), либо физические линии (ствол в радиотехнике), по которым может быть передано N каналов.

Направляющей средой для МСП с ВРК могут служить симметричные, коаксиальные и волоконно-оптические кабели. Для магистральной СП используют коаксиальный кабель КМ–4 и КМ–8/6, а для зоновой сети – кабель малогабаритный МКТ–4, который позволяет организовать в системах с ЧРК 1920 или 3600 каналов, а в системе с ВРК – 1920 каналов с ИКМ.

На внутризоновой сети использование малогабаритного кабеля МКТ–4 позволяет работать с системами К–300 и ИКМ–480.

Симметричные кабели широко используются на внутризоновых и местных сетях. Однако на них вместе с увеличением частоты усиливается взаимное влияние между цепями. В связи с этим на частотах выше 260 кГц трудно обеспечивать требуемые величины помехозащищенности, поэтому в системах с ЧРК по заданному кабелю могут работать системы с относительно небольшим количеством каналов (60 или меньше). Более помехозащищенные системы ИКМ позволяют получить 120 каналов (ИКМ–120) вместо 60 в системах с ЧРК.

Оптические среды передачи сигналов

Оптическим кабелем (ОК) называется кабельное соединение, содержащее одно или несколько оптических волокон, объединен­ных в единую конструкцию, обеспечивающую иx работоспособность в заданных условиях эксплуатации (5). Оптические волок­на, модули или жгуты заключают в общyю оболочку, поверх ко­торой в зависимости от условий эксплуатации может быть нало­жен защитный покров. По назначению оптические кабели делятся на магистральные, зоновые, городские, станционные (внутриобъектовые и монтаж­ные). Магистральные ОК предназначены для передачи информации на большие расстояния, и поэтому они должны обладать малым затуханием, дисперсией и большой широкополосностью. Зоновые кабели предназначены для связи областного центра c районами и городами области. Дальность связи, как правило, составляет порядка сотни километров. Городские оптические кабели используются в качестве соеди­нительных линий между районными АТС и узлами связи. Они рассчитаны на короткие расстояния (5...10 км) и большое число каналов. Эти линии, как правило, работают без промежуточных линейных регенераторов. Сельские ОК предназначены для организации сельской теле­фонной связи, имеют преимущественно четырехволоконную конструкцию и прокладываются в грунт или подвешиваются по опорам.

Понятие о сжатии информации

Сжатие информации является одним из способов ее кодирования. Вообще коды делятся на три большие группы - коды сжатия (эффективные коды), помехоустойчивые коды и криптографические коды. Коды, предназначенные для сжатия информации, делятся, в свою очередь, на коды без потерь и коды с потерями. Кодирование без потерь подразумевает абсолютно точное восстановление данных после декодирования и может применяться для сжатия любой информации. Кодирование с потерями имеет обычно гораздо более высокую степень сжатия, чем кодирование без потерь, но допускает некоторые отклонения декодированных данных от исходных. уществует несколько методов сжатия (компрессии10) данных. Все их можно разделить на две группы -- сжатие без потерь и с потерями. В первом случае распакованное сообщение точно повторяет исходное. Естественно, так можно обрабатывать любую информацию. Сжатие же с потерями возможно только в тех случаях, когда допустимы некоторые искажения -- какие именно, зависит от конкретного типа данных.

Виды сообщений и их характеристики

Информация - это сведения, являющиеся объектом передачи, распределения, преобразования, хранения или непосредственного использования. Сообщение является формой представления информации.

Одно и то же сведение может быть представлено в различной форме. Например, сведение о моменте начала наступления может быть передано по телефону или телеграфом или тремя зелеными ракетами. В первом случае мы имеем дело с информацией, представленной в непрерывном виде (непрерывное сообщение). Будем считать, что это сообщение вырабатывается источником непрерывных сообщений. Во втором и в третьем случае - с информацией, представленной в дискретном виде (дискретное сообщение). Это сообщение вырабатывается источником дискретных сообщений.

Основное отличие дискретного и непрерывного источников состоит в следующем. Множество всех различных сообщений, вырабатываемых дискретным источником всегда конечно. Поэтому на конечном отрезке времени количество символов дискретного источника так же является конечным. В то же время число возможных различных значений звукового давления (или напряжения в телефонной линии), измеренное при разговоре, даже на конечном отрезке времени, будет бесконечным.

Характеристики источника дискретных сообщений.

Сообщение поступает от источника дискретных сообщений, который характеризуется алфавитом передаваемых сообщений .

Алфавит – есть совокупность всех возможных (различных) сообщений (знаков) данного источника.

Объем алфавита – число различных символов алфавита К.

Каждое сообщение алфавита появляется с некоторой вероятностью.

Вероятность выдачи символа (сообщения)– .

Количество информации в сообщении (символе) определяется вероятностью его появления. Чем меньше вероятность появления того или иного сообщения, тем большее количество информации мы извлекаем при его получении. В 1928г. Хартли предложил определять количество информации, которое приходится на одно сообщение , выражением

.

Энтропия. Среднее количество информации Н(А), которое приходится на одно сообщение, поступающее от источника без памяти, получим, применяя операцию усреднения по всему объему алфавита

Достоинства цифровых сетей SDH

Согласно определению рекомендации G.707, SDH – это цифровая транспортная структура, стандартизированная для переноса через физические сети адаптированной нагрузки (трафика) в виде синхронных транспортных блоков (модулей) STM (Synchronous Transport Module) а также интерфейсы узлов сети.

SDH обеспечивает мультиплексирование низкоскоростных цифровых сигналов в высокоскоростные и передачу информации с высокой эффективностью. Системы SDH могут транспортировать сигналы PDH, а также всех действующих и перспективных служб, в том числе широкополосной цифровой сети с интеграцией услуг (Broadband Integrated Services Digital Network, В-ISDN), использующей асинхронный способ переноса (Asynchronous Transfer Mode, АТМ).

Аппаратура SDH является программно управляемой и интегрирует в себе средства преобразования, передачи, оперативного переключения, контроля, управления. SDH – это не только новые мощные системы передачи, но и принципиальные изменения в сетевой архитектуре, организации управления. Внедрение SDH произвело далеко идущие последствия и для сетевых операторов, и для пользователей, и для производителей оборудования.

Можно выделить пять основных достоинств SDH.

1. Современная компонентная база

2. Большая емкость дополнительных информационных каналов

3. Синхронная передача и мультиплексирование

4. Высокий уровень стандартизации

5. Надежная защита трафика

Первичная цифровая система ИКМ-30

Цифровая система передачи ИКМ-30 предназначена для формирования абонентских и соединительных линий ГТС и пригородной связи и позволяет организовать до 30 каналов ТЧ по парам низкочастотного кабеля ГТС, а при наличии соответствующего оборудования сопряжения и линейного тракта каналоформирующая аппаратура ИКМ-30 может использоваться для систем передачи по оптическим кабелям. Основные кабели на которых строится линейный тракт ИКМ-30, - это низкочастотные симметричные кабели типов Т и ТПП с диаметром жил 0,5 и 0,7 мм, но в случае необходимости система обеспечивает заданные параметры по высокочастотным кабелям ТЗ, ЗК, МКС с диаметром жил 1,2 мм. Линейный сигнал системы строится на основе сверхциклов, циклов, канальных и тактовых интервалов.

Линейный тракт системы строится на основе необслуживаемых регенерационных пунктов (НРП) и обслуживаемых регенерационных пунктов (ОРП).

Электропитание оборудования оконечных станций и ОРП осуществляется от станционной батареи напряжением 60 В, а дистанционное питание НРП - по искусственным цепям постоянным током 110мА 10% по системе “провод - провод”. Напряжение дистанционного питания в зависимости от числа НРП может меняться в пределах 16….48 В для коротких линий и 35…..245 В для длинных. Линейный тракт охвачен системой телеконтроля, позволяющей выявлять поврежденный регенерационный участок или регенератор. Система телесигнализации позволяет осуществлять сигнализацию о пропадании цикловой и сверхцикловой синхронизации на противоположной станции и о понижении избыточного воздушного давления в корпусе НРП.

В состав оконечного пункта входят: стойка аналого-цифрового оборудования САЦО и стойка оборудования линейного тракта СОЛТ.

Обслуживаемые регенерационные пункты комплектуются стойками СОЛТ. Необслуживаемые регенерационные пункты устанавливаются в колодцах кабельной сигнализации ГТС большого типа и размещаются в специальных герметизированных контейнерах НРП-К12, в которых может располагаться оборудование НРП для 12 систем.

Система комплектуется специализированной контрольно-измерительной аппаратурой: прибором контроля достоверности ПКД-У, пультом контроля регенераторов ПДКР, измерителем затухания кабельной линии ИЗКЛ, измерителем шумов квантования (ИШК), пультом контроля согласующих устройств ПКСУ.

Основы оптических систем передачи

ВОЛС называется СОС, в которой информация передается по диэлектрическим оптическим волноводам, структура которых обеспечивает распространение вдоль него световых сигналов. ВОЛС – это электрические сети связи, обеспечивающие образование и предоставление пользовательских каналов передачи и групповых трактов, имеющих общую среду. Оптическая связь – род электросвязи, в которой передача информации осуществляется с помощью электромагнитных волн оптического диапазона. Оптическим диапазоном называется полоса частот от 3*1012 до 3*1016 Гц.

Достоинства: широкая полоса пропускания, позволяющая передавать по одному ОВ цифровой поток в несколько терабит в секунду, что соответствует одновременному предоставлению десяти минут телефонного разговора.

Недостатки: высокая сложность сборки, технического обслуживания и контроля ВОЛС, т.к. используемые в ней компоненты созданы на пределе технологических возможностей человечества; точность изготовления элементов и средств контроля ВОЛС должна соответствовать длине волны.

Виды сигналов в ТКС

Речевые сигналы. Первичный телефонный сигнал (речевое сообщение), называемый также абонентским, является нестационарным случайным процессом с полосой частот от 80 до 12 000 Гц. Сигналы звукового вещания. Источниками звука при передаче программ вещания являются музыкальные инструменты или голос человека. Спектр звукового сигнала занимает полосу частот 20…20000 Гц. Сигналы ТВ вещания. В вещательном телевидении принят метод поочередного преобразования каждого элемента изображения в электрический сигнал с последующей передачей этого сигнала по одному каналу связи. Факсимильные сигналы. Факсимильная (фототелеграфная) связь – это передача неподвижных изображений (рисунков, чертежей, фотографий, текстов, газетных полос и так далее). Устройство преобразования факсимильного сообщения (изображения) преобразовывает световой поток, отражаемый от изображения, в электрический сигнал. Телеграфные сигналы и передачи данных. Сообщения и сигналы телеграфии передачи данных относятся к дискретным.

Непрерывные по времени и амплитуде; непрерывные по амплитуде, дискретные по времени; дискретные по амплитуде, непрерывные по времени; дискретные по времени и амплитуде

Краткая характеристика систем передачи

Для систем передачи информации важна физическая природа ее восприятия. По этому признаку информация может быть разделена на слуховую, зрительную и “машинную”. Первые два вида соответствуют наиболее емким каналам восприятия информации человеком. Пропускная способность слухового канала составляет тысячи десятичных единиц информации, а зрительного - миллионы. “Машинная” информация предназначена для обработки ЭВМ. Здесь пропускная способность каналов должна согласовываться со скоростью обработки ее машиной – до нескольких десятков миллионов двоичных единиц информации в секунду. С помощью ЭВМ в настоящее время стала возможна обработка слуховой и зрительной информации.

Для передачи информации на расстояние необходимо передать содержащее эту информацию сообщение. Возможность способа передачи учитывается способом преобразования сообщения в сигнал. В случае электросвязи все виды информации с помощью соответствующих электронных приборов преобразуются в электрические сигналы, отображающие сообщение.

Если передаваемый сигнал характеризуется объемом, то канал передачи можно характеризовать емкостью. Емкость (Vk) канала имеет три составляющие: время Тк, в течении которого канал занят передачей сигнала, полоса пропускания ∆Fk и динамический диапазон Dk.

Коррекция межсимвольных искажений

Межсимвольные искажения могут быть значительно уменьшены, если осуществить коррекцию амплитудно-частотной и фазовой характеристик (АЧХ и ФХ) тракта.

Коррекция АЧХ и ФХ тракта осуществляется корректирующим усилителем регенератора в области высоких частот, т.е. ослабляет лишь помехи 1 рода. Коррекция в области низких частот неэффективна, поэтому межсимвольные помехи 2 рода ослабляются посредством выбора такого линейного кода, у которого низкочастотные составляющие спектра невелики

В общем случае коррекция АЧХ и ФХ предполагает расширение полосы пропускания тракта до бесконечно высокой частоты. Однако при этом неограниченно снижается защищенность регенератора от собственных помех, поскольку для них характерно равномерное спектральное распределение, в то время как основная энергия сигнала сосредоточена в относительно узкой полосе частот. Таким образом, требования к корректору с точки зрения подавления межсимвольных искажений и собственных помех противоречивы.

Виды кодов в линии ЦТС

Двухуровневые кодыобладают наибольшей помехозащищенностью, поскольку имеют минимальное число разрешенных уровней. Двухуровневые коды получают все большее распространение по мере распространения волоконно-оптических линий связи, в которых, как известно, коды с другим числом уровней применения не находят. Наибольшее распространение в ЦТС на волоконно-оптических линиях получил код БВН — без возвращения к нулю (NRZ). В этом коде единичные символы передаются положительным импульсом, затянутым на тактовый интервал S1(t), а нулевые символы — таким же отрицательным импульсом S2(t). Код с возвращением к нулю ВН (RZ) формируется из импульсов типа S3(t) и S2(t). Код ИТП рекомендован МСЭ-Т для интерфейсов сетевых цифровых трактов со скоростями передачи 140 и 155 Мбит/с.

Трехуровневые коды (троичные и квазитроичные) получили широкое распространение на первых этапах развития и внедрения ЦТС.

Квазитроичный код — трехуровневый код, в котором два уровня служат для поочередной передачи символов одного и того же значения.

Структура транспортного модуля STM-1

Рисунок 5.15 – Структура синхронного транспортного модуля STM-1

Модуль представляет собой фрейм (рамку) 9∙270 = 2430 байт. Кроме передаваемой информации (называемой в литературе полезной нагрузкой), он содержит в 4-й строке указатель (Pointer, PTR), определяющий начало записи полезной нагрузки.

Понятие основного цифрового канала

Основной цифровой канал — цифровой телефонный канал, имеющий скорость 64 000 бит/с. Основной цифровой канал формируется на основе аналогового телефонного канала посредством механизма импульсно-кодовой модуляции (ИКМ). Диапазон частот, в который помещается голос человека, составляет 300—3400 Гц. Для дискретизации по теореме Котельникова необходимо удвоить частоту 3400 Гц, получаем 6800 Гц. Из-за неидеальности фильтров, имеющих полосу расфильтровки, отличную от нуля, частоту дискретизации увеличили до 8000 Гц. Сейчас диапазон частот 3400 — 4000 Гц может быть использован для передачи сигнализации (к примеру, одночастотная сигнализация на частоте 3825 Гц). В канал передаётся не сам отсчёт (величина напряжения), а двоичная кодовая комбинация, обозначающая его номер. Способ получил название ИКМ. При линейном квантовании выбирается 2048 разрешённых значений сигнала (без учёта знака). С учётом знака имеем 4096 разрешённых значения, при этом кодовая комбинация состоит из 12 разрядов. Это число можно сократить, проведя операцию компандирования сигнала. После неё у сигнала остаётся 128 разрешённых значений (без учёта знака), а с учётом знака — 256. Тогда кодовая комбинация будет состоять из 8 разрядов, и заметного снижения качества речи не произойдёт в силу особенностей человеческого слуха. В итоге получается 8000 × 8 = 64000 бит/с. Канал используется как основной в плезиохронной цифровой иерархии.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]