СОДЕРЖАНИЕ
Аннотация
Введение
1. Цифровые системы передачи информации
1.1. Принципы построения ЦСП
1.2. Структура первичного цифрового сигнала
1.3. Достоинства ЦСП
1.4. Иерархия ЦСП
2. Оборудование гибкого мультиплексирования ОГМ-30Е
2.1. Общее описание
Структура
2.3. Принцип работы
2.4. Конструктив
2.5. Шина ST-BUS
3. Современные технологии проектирования и производства радиоэлектронной аппаратуры
3.1. Система автоматизированного проектирования Cadense
3.2. Программируемые логические интегральные схемы ALTERA и система автоматизированного проектирования MAX+PLUS II
3.3. Технология поверхностного монтажа
Оборудование сонаправленного стыка ОД-110
4.1. Общее описание
4.2. Технические требования к ОСС
4.2.1. Общие требования
4.2.2. Требования к функциональным характеристикам
4.2.3. Требования к электрическим параметрам
4.2.4. Конструктивно-технологические требования
4.3. Выбор варианта проектирования
4.4. Структура ОСС
4.4.1. Структурная схема ОСС
4.4.2. Функциональная схема ОСС
4.4.3. Функциональное описание интерфейса сонаправленного стыка
4.4.4. Функциональное описание линейного интерфейса
4.4.5. Структурная схема ПЛИС
4.4.6. Функциональная схема ПЛИС
4.4.7. Программа для ПЛИС
4.4.8. Моделирование работы ПЛИС
4.5. Принципиальная схема
4.6. Конструктив ОСС
4.7.Расчет надежности
5. Оборудование внешнего стыка ОД-111
5.1. Общее описание
5.2. Технические требования к ОВС
5.2.1. Общие требования
5.2.2. Требования к функциональным характеристикам
5.2.3. Требования к электрическим параметрам
5.2.4. Конструктивно-технологические требования
5.3. Выбор варианта проектирования
5.4. Структура ОВС
5.4.1. Структурная схема ОВС
5.4.2. Функциональная схема ОВС
5.4.3. Функциональное описание циклового формирователя
5.4.4. Функциональное описание линейного интерфейса
5.4.5. Структурная схема ПЛИС
5.4.6. Функциональная схема ПЛИС
5.4.7. Программа для ПЛИС
5.4.8. Моделирование работы ПЛИС
5.5. Принципиальная схема
5.6. Конструктив ОВС
5.7.Расчет надежности
6. Экономическое обоснование проекта
6.1. Ситуация на рынке средств связи
6.2. Обоснование варианта проектирования
6.2.1.Выбор варианта проектирования ОД-110
6.2.2. Выбор варианта проектирования ОД-111
6.3. Расчет стоимости производства плат
6.3.1. Расчет стоимости производства ОД-110
6.3.2. Расчет стоимости производства ОД-111
6.4. Расчет стоимости проектирования
6.4.1. Расчет стоимости проектирования ОД-110
6.4.2. Расчет стоимости проектирования ОД-111
6.5. Расчет стоимости внедрения в производство
7. Охрана труда на производстве
7.1. Организация рабочего места оператора ЭВМ.
7.1.1. Оборудование рабочего места оператора ЭВМ
7.1.2. Вредные факторы в работе
7.1.3. Требования к организации и оборудованию рабочих мест с ВДТ и ПЭВМ
7.1.4. Расчёт освещённости рабочего места
7.2. Организация рабочего места монтажника радиоэлектронных элементов.
7.2.1. Оборудование рабочего места монтажника радиоэлектронных элементов
7.2.2. Вредные факторы в работе
7.2.3. Требования к организации и оборудованию рабочего места монтажника радиоэлектронных элементов
Заключение
Приложения
ANNOTATION
In the this degree project are considered questions of data base communications on telephone networks and is conduct development of data teminate equipment OD-110, OD-111.
Considered general principles of building of digital data transmit systems of issue information, is described their advantages and defects. Brought issue system structure, is in detail considered structure of primary digital signal of electrical communication, hierarchical structure of digital data base communications systems. Touch questions of general development of telecommunications , in particular PDH and SDH.
Brought description of equipping a flexible multiplexing, in which works an equipping a data teminate equipment. Described to functions, executed by OGM , possible variants of using. Reveal its structure. Given bus description ST-BUS.
Given modern design technology and technical base for designing and electronic equipment production, such as CAD "Cadence", PLD "Altera", technology of floor montage.
Conduct development of equipping a codirect butting OD-110 and equipping an external butting OD-111. Form technical requirements. Considered different variants of designing. Given full system definition: crude structure, functional scheme, program for PLD, results of modeling. Described конструктив and is conduct calculation of reliability.
6 chapter is kept an economic motivation of project. In he enters a review of market of meanses of communication, calculation of expenseses on the production, designing and introduction in the production.
In 7 chapter are considered separate questions labour protection. In particular, is conduct analysis of conditions of labour of operator PC and adjuster of electronic equipment. On the grounds of results of the analysis and requirements of standards are given recommendations on organizations of working places.
ВВЕДЕНИЕ
Как театр начинается с вешалки, так бизнес начинается с телефона. Деятельность любой организации, будь то гигантских размеров корпорация, небольшой заводик, или фирма из трех человек, немыслима без связи. Успех деятельности любого предприятия зависит от четкой координации действий. А это возможно лишь при наличии хорошо налаженного взаимодействия как с собственными подразделениями, так и с окружающим деловым миром. Успешная деятельность любой фирмы - не только результат работы производственных подразделений (если таковые вообще имеются), но также, а может быть даже в большей степени результат заключения множества договоров, установления соглашений, передачи большого количества команд и распоряжений, получения различной информации по разным каналам. По различным оценкам руководители организаций от 20 до 40 % рабочего времени тратят на телефонные переговоры. Особенно актуален вопрос надежной связи для людей, работающих в сфере торговли ценными бумагами. Они должны быть постоянно в курсе цен и объемах предложения. Для них информация - это все, отсутствие информации равносильно отсутствию кислорода. Известны случаи, когда деятельность всех бирж, множества фирм в городе была парализована из-за аварии в городской системе электроснабжения, в результате которой многие районы и АТС в них остались без электричества.
В современном мире в эпоху компьютеризации общества особое значение приобретает передача данных и различные услуги, предоставляемые с ее помощью. Все более активную роль играют телематические службы (ТМСл), представляющие собой взаимоувязанную совокупность сетей и служб электросвязи, средств вычислительной техники, информационных ресурсов и бытовой электронной техники. Услугами различных ТМСл все шире пользуются отрасли народного хозяйства, наука, медицина, управление, торговля, банки, биржи и т.п. ТМСл активно входят в повседневную жизнь общества как средства досуга , обучения и профессиональной деятельности. К числу наиболее популярных услуг ТМСл относятся электронная почта ( в 98 % служб), аудиоконференции - 82 %, факсимильная - 70 %, электронная доска объявлений - 52 % . Из услуг службы передачи данных следует отметить передачу двоичных и текстовых файлов ( документооборот ) и взаимодействие с базами данных ( БД ). Крупнейшими службами общего пользования России являются Инфотел, Роснет, Роспак, Спринт, Релком, охватывающие от нескольких десятков до сотен городов страны с числом пользователей от 1000 до 20000. Особое место занимает международная сеть Интернет с числом пользователей в России порядка 20000, предоставляющая многие виды услуг и в первую очередь услугу доступа к БД. Потребность в передаче данных и ТМСл в настоящее время имеется у 80…90 % организаций и предприятий. Основная их часть удовлетворяется путем передачи данных по телефонным сетям сетям общего пользования, часть - по арендованным каналам. ТМСл получили столь быстрое развитие во многом благодаря использованию новых технологий. Наиболее популярной технологией ТМСл в последние годы стала технология мультимедиа. Интерес к ней обусловлен ограниченной информативностью телефонной передачи по сравнению с непосредственным общением людей. Как показали исследования, телефонная передача обеспечивает получение менее половины информации, получаемой при непосредственном общении. Поэтому речевая передача должна быть дополнена передачей подвижных изображений. В технике электросвязи понятие мультимедиа относят к службам, которые передают звук, неподвижные ( в том числе текст ) и подвижные изображения от одного источника информации. Для высококачественной передачи мультимедиа используются в основном высокоскоростные сети ПД, реализующие каналы со скоростью передачи 2048 кбит/с и выше. Однако, если не предъявлять к качеству изображения и звука особенно высоких требований, то можно ограничиться использованием цифровых каналов 64 кбит/с и даже аналоговых телефонных каналов. Наибольшее развитие технология мультимедиа получила в Интернет. При этом для полноценной передачи речи, музыки, цветных виедофильмов используется широкополосные каналы (скорости несколько десятков Мбит/с). Еще одной новой технологией, получившей в последние годы широкую известность, является гипермедиа или нелинейная навигация. Принцип гипермедиа заключается в произвольном доступе к данным, позволяющем на основе перекрестных ссылок и связей делать переходы к блокам данных из различных массивов, а затем возвращаться на прежнее место. На основе технологии гипермедиа создается международная сеть, получившая название World Wide Web, сокращенно WWW, представляющая собой распределенную базу данных, доступ к которой имеет широкий круг пользователей. В настоящее время WWW является самым распространенным в Интернет источником текущей информации. Одной из наиболее заманчивых особенностей технологии WWW является наличие у пользователей сети возможности создания собственных БД и “выпуска” собственных материалов, к которым имеется доступ для мирового сообщества. Данные, которые по мнению пользователя должны стать общедоступными, помещаются в ПК, называемый Web-сервером. Пользователь, которому эти данные необходимы, осуществляет их поиск и просмотр со своего компьютера, подключенного через сеть к серверу, с помощью специальной программы, построенной на принципах гипермедиа.
Таким образом, вопрос развития и совершенствования техники электросвязи, как базы для реализации вышеописанных технологий, создания аппаратуры передачи данных является весьма актуальным. В данном дипломном проекте исследованы различные стороны этого вопроса, в том числе проведена разработка “оборудования окончания данных” ОД-110, ОД-111, выполняющего функции приема/передачи данных формата “сонаправленный стык” (Рек.G.703) по телефонной сети в первичном групповом сигнале (Рек.G.704). ОД-110, ОД-111 предназначены для работы в составе оборудования гибкого мультиплексирования ОГМ-30Е.
1. Цифровые системы передачи информации
1.1. Принципы построения систем передачи.
Любая информация передается через физическую среду с помощью технических устройств. Такой средой могут быть кабель, радиорелейные линии, оптический кабель, воздушные линии и др. Наибольшее распространение получили кабельные и радиорелейные линии, а в последнее время начал использоваться оптический кабель.
Относительно высокая стоимость линейных сооружений и кабеля обусловливает необходимость их наиболее эффективного использования, что осуществляется с помощью систем передачи. Они обеспечивают высококачественную и надежную передачу по одной цепи большого числа однородных или разнородных (телефонных, телеграфных, факсимильных и измерительных сигналов, текстов центральных газет, сигналов дискретной информации телеуправления ёё в автоматизированных системах управления ). Вопрос создания и совершенствования высокоэффективных систем передачи является на данный момент весьма актуальным. Использование методов многоканальной электросвязи при построении систем передачи позволяет организовать большое число одновременно действующих каналов передачи, практически независимых друг от друга, по которым можно передавать информацию самого различного вида. Суть этих методов состоит в том, что сообщения от различных источников информации объединяются, образуя групповой сигнал, который передается по линии связи [ 5 ]. В приемнике групповой сигнал разделяется на индивидуальные, поступающие к получателям сообщений.
В настоящее время в технике телефонной связи широко применяется многоканальная аппаратура, основанная на разделении абонентских сигналов по частотному и временному признаку [ 6 ]. При частотном разделении каждому каналу системы предоставляется определенный участок частотного диапазона, по ширине равный полосе частот абонентского сигнала или превышающий ее. По линии связи все разнесенные по частоте абонентские сигналы передаются одновременно. Системы, использующие принцип одновременной передачи сигналов, занимающих не перекрывающиеся полосы частот, получили название систем частотного уплотнения, или систем с частотным делением каналов ( системы ЧД ).
В многоканальных системах с временным делением каналов ( системы ВД ) осуществляется поочередная передача сигналов по линии связи от различных источников сообщений. Полоса частот линейного тракта во время передачи сигналов каждого источника используется полностью.
Сообщения, для передачи которых предназначены системы связи, по своей структуре делятся на непрерывные и дискретные. К непрерывным относятся, например, речевые, музыкальные, телевизионные и некоторые другие сообщения. Сигналы, соответствующие непрерывным сообщениям, характеризуются бесчисленным и несчетным множеством своих возможных значений. В отличие от непрерывных, дискретными называют такие сообщения, множество различных значений которых конечно или, по крайней мере, счетно. Примерами дискретных сообщений служат буквенные и цифровые тексты, данные телеконтроля и т. д.
Передача информации всегда осуществляется с помощью модуляции, т. е. путем управления одним или несколькими параметрами переносчика информации в соответствии с передаваемым сообщением. Переносчик информации может быть непрерывным во времени ( например, гармонические колебания несущей частоты ) или прерывистыми ( например, последовательность импульсов ).
Если переносчик информации непрерывен во времени, а его модулируемый параметр также изменяется непрерывно в соответствии с характером передаваемого сообщения, то такой метод модуляции называют аналоговым, а системы передачи непрерывных сообщений - аналоговыми.
Если система передачи использует прерывистый переносчик информации (импульсную несущую ), а его модулируемый параметр меняется непрерывно, то ее называют импульсно-аналоговой. Например, в системах с амплитудно-импульсной модуляцией ( АИМ ) амплитуда импульсов изменяется непрерывно в соответствии с изменением модулирующего воздействия.
В последнее время для передачи непрерывных сообщений широко используется метод импульсно-кодовой модуляции ( ИКМ ) [ 4 ]. Речевые и другие непрерывные сигналы в аппаратуре с ИКМ преобразуются в дискретные. Во-первых, осуществляется дискретизация сигналов по времени, т. е. непрерывный сигнал заменяется совокупностью его дискретных отсчетов. Во-вторых непрерывное множество значений сигнала заменяется дискретным множеством значений, разрешенных для передачи. Эта операция называется квантованием или дискретизацией по уровню, а разрешенные значения сигнала - уровнями квантования. В-третьих, полученные уровни квантования кодируются. Под кодированием понимается процесс преобразования квантованных по уровню отсчетов сигнала в последовательность кодовых групп. Кодовая группа представляет собой совокупность импульсных посылок, выражающих некоторое число, например порядковый номер уровня квантования, в определенной системе счисления ( чаще всего - в двоичной системе ). Закон, по которому осуществляется кодирование, называется цифровым кодом. Таким образом, в системах связи с ИКМ непрерывный сигнал источника информации для передачи по линии связи преобразуется в цифровую последовательность. На приемной станции производится обратное цифро-аналоговое преобразование сигналов ( декодирование ). Систему связи с ИКМ можно назвать цифровой системой передачи непрерывных сообщений.
Аппаратура цифровых систем передачи состоит из оборудования формирования и приема цифровых сигналов, а также аппаратуры линейного тракта. Цифровой сигнал формируется в оконечном оборудовании куда, поступают аналоговые и цифровые сигналы. В зависимости от вида сигнала в оконечное оборудование устанавливается аппаратура, осуществляющая АЦП либо ЦАП. Структура ЦСП приведена на Рис. 1.1.
Рис. 1.1. Структура ЦСП.
Аналоговые сигналы преобразуются в цифровые в оконечном оборудовании ОК. На выходе ОК формируется цифровой поток для включения в первичный цифровой сигнал. В оборудовании временного группообразования ОВГ формируется первичный цифровой сигнал.
Современные цифровые системы связи позволяют производить обработку потоков данных в различных узлах сетей связи (гибкие мультиплексоры). Существует три основных способа применения гибких мультиплексоров : транс-мультиплексор, drop-insert- мультиплексор и оконечный мультиплексор.
Транс-мультиплексор представляет собой устройство, предназначенное для перераспределения цифровых каналов нижней ступени иерархии между двумя потоками верхней ступени иерархии. Например, выделить из потока 2048 кбит/с поток 64 кбит/с и включить его в другой поток 2048 кбит/с (Рис. 1.2).
Рис. 1.2. Транс-мультиплексор.
Drop-insert- мультиплексор позволяет осуществлять ввод/вывод отдельных каналов передачи данных в/из группового сигнала на промежуточных пунктах линии передачи, а не в узлах сети связи. В буквальном переводе “режим разделения-сборки”. (Рис. 1.3.)
Рис. 1.3. Drop-insert- мультиплексор
Оконечный мультиплексор предназначен для выполнения функций индивидуального и группового оборудования (аналого-цифрового/цифро-аналогового преобразования, кодирования/декодирования и формирования/разделения группового сигнала) (Рис. 1.4.). Эта аппаратура может также использоваться в качестве каналообразующей для цифровых систем передачи более высоких порядков.
Рис. 1.4. Оконечный мультиплексор
В системах с ИКМ, как и в других системах связи, возможно использование различных способов разделения канальных сигналов. Наибольшее развитие на практике получили системы ВД-ИКМ и ЧД-ИКМ. В системах ВД-ИКМ операциям дискретизации по времени, квантования по уровню и кодирования подвергаются поочередно сигналы каждого из каналов. Кодовые группы отдельных каналов также передаются поочередно, в разные промежутки времени. В системах ЧД-ИКМ операциям дискретизации, квантования и кодирования подвергается групповой телефонный сигнал, сформированный из канальных сигналов по принципу частотного уплотнения. Кодовые группы в этом случае также следуют поочередно друг за другом, но они соответствуют отсчетам группового телефонного сигнала. После декодирования цифрового сигнала и демодуляции здесь необходимо разделить канальные сигналы по частоте.
Важнейшим преимуществом цифровых систем передачи является их высокая помехоустойчивость, связанная с цифровым представлением аналоговых сигналов. Устройства регистрации цифровых сигналов достаточно просты, что обеспечивает возможность частой расстановки регенеративных ( восстанавливающих сигнал ) пунктов вдоль линии связи. Регенерация позволяет “очистить” цифровой сигнал от воздействовавших на него помех и искажений, благодаря чему появляется возможность использования существующих линий связи без предъявления к их электрическим характеристикам таких жестких требований, какие необходимы для работы аналоговых систем.
Временное группообразование. Временным группообразованием [ 3 ] называется процесс, при котором цифровые сигналы объединяются в составной сигнал с соответственно большей скоростью передачи, а на приемном конце составной сигнал разделяется на составляющие.
Существуют три способа объединения цифровых сигналов, представляющих двоичную последовательность: чередование символов ( посимвольное объединение ), канальных временных интервалов и циклов. Наибольший интерес представляют первые два способа.
Посимвольное объединение, при котором объединяются поочередно символы каждого канала, имеет ряд преимуществ: структура ступени ВГ высшего порядка не зависит от структуры цикла ступени ВГ низшего порядка, равномерно распределены информационные символы в цикле составного цифрового сигнала.
При чередовании канальных интервалов объединяются группы символов каждого канала поочередно. Разделение составного сигнала на составляющие, строго соответствующие исходным каналам, обеспечивается при условии синхронной работы передающей и приемной аппаратуры временного группообразования. Выполнение условий синхронной работы обеспечивается выделением тактовой частоты в приемной аппаратуре и цикловой синхронизацией.
Цикл состоит из определенного числа временных интервалов составного цифрового сигнала и фиксированной цифровой последовательности, которая называется синхросигналом. Благодаря определенной комбинации символов синхросигнала последний опознается в приемном оборудовании. Потеря синхросигнала из-за помех и неисправностей в системе передачи приводит к выходу из циклового синхронизма, из-за чего, в свою очередь, нарушается процесс разделения составного сигнала и появляются ошибки в тракте. Одновременно может “разрушиться” цикловая синхронизация объединяемых потоков. Время восстановления синхронизации или вхождения в цикловой синхронизм является важным критерием оборудования временного группообразования. Время восстановления циклового синхронизма в оборудовании временного группообразования высшего порядка меньше, чем в оборудовании низших порядков, что и обеспечивает их независимую работу.
Рассмотренные способы посимвольного объединения и чередования канальных интервалов являются синхронными методами временного группообразования. Основным недостатком синхронного группообразования является необходимость синхронизации объединенных потоков в аппаратуре временного группообразования. Другим методом объединения цифровых потоков является асинхронное временное группообразование, при котором объединение происходит с помощью выравнивания скоростей цифровых потоков. Поскольку скорость входных цифровых потоков, подлежащих объединению меняется, ее следует привести к некоторой опорной скорости, вставляя выравнивающие символы. В том случае, когда скорость входного потока превышает опорную, удаляется информационный символ. Информация о выравнивании скоростей передается в приемное устройство, которое производит обратное преобразование.