Lekcija_11

Лекція 11

2.5. Загальні характеристики лінійного тракту СП

Багатоканальні системи передачі з частотним і часовим розділенням каналів - це складний комплекс технічних засобів, що включає кінцеву апаратуру, що встановлюється на кінцевих пунктах (КП), проміжну апаратуру, що розміщується в обслуговуваних (ОПП) або необслуговуваних (НПП) підсилювальних пунктах, а також ліній зв'язку (рис. 2.20).

Рис. 2.20. Структурна схема побудови систем передачі

На відміну від аналогових систем в часових (цифрових) системах на обслуговуваних і необслуговуваних пунктах встановлюється апаратура для відновлення (регенерації) імпульсних сигналів лінійного тракту. Звідси обслуговувані і необслуговувані пункти в цих системах прийнято називати регенераційними (ОРП, НРП).

В основному ОРП і НРП (ОПП НПП) необхідні для зменшення загасання (ослаблення) сигналу через те, що в лінії втрачається частина енергії передаваного сигналу та крім того діють шуми та завади. Конкретні електричні параметри лінії і чутливість приймального пристрою визначають допустиму дальність зв'язку. Наприклад, при передачі мови потужність сигналу на виході телефонного апарату PПЕР = 1 мВт, а чутливість телефонного апарату на прийом сигналу PПР = 0,001 мВт. Таким чином, максимально допустиме загасання лінії не повинне бути більше amax=10lg(PПЕР/PПР=10lg(1/0.001)=30 дБ. Знаючи загасання amax і кілометричний коефіцієнт загасання , можна визначити дальності передачі l=amax/a .

У системах передачі застосовується спосіб компенсації загасання сигналів підвищенням потужності сигналу в декількох рівномірно розташованих точках тракту. Частина каналу зв'язку між сусідніми проміжними підсилювачами називається підсилювальною ділянкою. Зміна рівнів сигналу уздовж магістралі описується діаграмою рівнів, приведеною на рис. 2.21.

Рис. 2.21. Діаграма рівнів. РПЕР, РПР - рівні сигналу на передачі і прийомі, РЗАВ - рівень завади

Апаратура ОПП і НПП служить не тільки для підсилення аналогового сигналу, але і для корекції (вирівнювання) амплітудно-частотних і фазочастотних характеристик лінійного тракту. Апаратура НРП і ОРП призначена для відновлення амплітуди, тривалості і часового інтервалу між імпульсами сигналу цифрових систем.

Відстань між НПП (НРП) міняється в широких межах для різних систем передачі і може складати від одиниць до десятків (іноді сотні) кілометрів. Як правило НПП (НРП) є металевою камерою, що має підземну і наземну частини. У камері розміщуються ввіднокомутаційне і підсилювальне (регенераційне) обладнання. Апаратура КП і ОПП (ОРП) розміщується в будівлях, де постійно знаходиться технічний персонал для її обслуговування.

Created with novaPDF Printer (www.novaPDF.com)

Лінійний тракт систем передачі з ЧРК містить лінійні підсилювачі трактів передачі і прийому кінцевих станцій, підсилювальні ділянки лінії, проміжні підсилювальні станції, переприймальні станції по тональній і переприймальні станції по високій частоті.

Для підтримки діаграми рівнів в лінійному тракті в заданих межах і сталості залишкового загасання каналів ОПП, лінійні підсилювачі тракту прийому кінцевих станцій забезпечуються пристроями АРП, що враховують рівень сигналу контрольних частот (КЧ). У лінійних трактах систем передачі по коаксіальних кабелях довжина підсилювальних ділянок значно менша, ніж в системах передачі по симетричних кабелях. У зв'язку з цим пристрої АРП по КЧ в лінійних трактах коаксіальних кабелів доводиться застосовувати для частини НПП.

Станції з переприйомом по ТЧ для багатоканального зв'язку дозволяють використовувати необхідне число будь-яких каналів для зв'язку з кінцевими та вузловими станціями. Станції з переприйомом по ВЧ дають можливість виділяти групи каналів в стандартизованих спектрах первинних, вторинних і третинних груп, і передавати транзитом в цих же спектрах решту стандартних груп. Тому на таких станціях встановлюється лише лінійне обладнання і відповідне групове перетворювальне обладнання. Відповідно до викладеного, структура лінійного тракту кабельних систем передачі може бути представлена як на рис. 2.22 -2.23:

Рис. 2.22.Структура лінійного тракту СП з ЧРК

Рис. 2.23.Структура еквівалентного гіпотетичного ланцюга При нормуванні допустимої потужності завад на виході каналів, як і інших

електричних характеристик каналів, виходять з умови забезпечення високої якості передачі

Created with novaPDF Printer (www.novaPDF.com)

при максимальній дальності зв'язку як по первинній, так і по міжнародних мережах зв'язку. Тому норми відносно допустимих завад в каналах залежать від протяжності магістралі. Для обліку структури і протяжності лінійного тракту і магістралі в цілому відповідно до рекомендацій МСЕ нормування завад проводиться для каналів умовного (гіпотетичного) ланцюга (ЕГЛ) певної протяжності і структури. Протяжність гіпотетичного ланцюга кабельних, радіорелейних і повітряних ліній з кольорових металів прийнята рівною 2500 км.

Структура цього ланцюга для симетричних кабельних ліній, і так само радіорелейних ліній з ЧРК при числі каналів від 12 до 60, передбачає два переприйоми по тональній частоті і на кожній переприймальній ділянці по ТЧ однин переприйом по 12канальній групі (рис. 2.23 а). Гіпотетичний ланцюг коаксіальних ліній, використовуваних в спектрі до 4 МГц, і радіорелейних ліній з числом каналів більше 60 також містять три ділянки переприйому по ТЧ, але на кожному з них передбачається два ВЧ переприйоми - один по 12-канальній і другий по 60-канальній групі (рис. 2.23 б). При передачі по коаксіальних кабелях в спектрі до 8.5 МГц кожна переприймальна ділянка по ТЧ містить один переприйом по 60-ти і один переприйом по 300-канальній групі.

Для гіпотетичних ланцюгів МСЕ рекомендовані наступні норми середнього в часі найбільшого навантаження (ЧНН) псофометричної потужності завад, віднесених до ТОНУ (в точці з нульовим відносним рівнем), - для кабельних і радіорелейних ліній 10000 пВт. Цій величині потужності відповідає захищеність від завад 50 дБ і псофометрична напруга шумів на виході каналу 1,1 мВ в точці з відносним рівнем - 7 дБ.

Із загальної допустимої потужності завад на перетворювальну апаратуру кінцевих станцій і апаратуру переприйому відводиться 25% з величини нормованих псофометричних шумів, а на завади за рахунок лінійного тракту решта 75%.

2.6. Класифікація та методи оцінки завад в каналах зв'язку

Завадостійкістю системи зв'язку називається здатність системи протистояти шкідливому впливу завад на передачу повідомлень. Якісною мірою завадостійкості є ступінь відповідності прийнятого повідомлення переданому, тобто точність відтворення повідомлення.

Завада - це стороннє електричне коливання, що впливає на нормальний прийом сигналу.

Відома наступна класифікація завад:

1) Залежно від характеру дії на сигнал завади поділяються на адитивні і мультиплікативні.

Адитивна завада – це випадкова електрична величина , що накладається безпосередньо на корисний сигнал Uc (t) . Її дія описується таким чином:

де U (t) - сумарна напруга на виході каналу.

Мультікатівная завада – це деяка електрична величина, виникнення якої обумовлене випадковими змінами коефіцієнта передачі каналу. Її дія описується таким чином:

де U p (t) - результуюча напруга на виході каналу.

Причини її виникнення:

-неточна компенсація АЧХ лінійних трактів системами АРП;

-несправність АРП;

Created with novaPDF Printer (www.novaPDF.com)

-помилкові дії обслуговуючого персоналу;

-порушення контактів в місцях з'єднань;

-перемикання генераторного обладнання

-перемикання дистанційного живлення

-перемикання станційного живлення

Дані причини заниження рівня можуть позначатися на роботі апаратури передачі даних, що є причиною виникнення помилки при прийомі/передачі інформації.

2) Залежно від місця виникнення, завади діляться на внутрішні і зовнішні. До внутрішніх завад, що виникають у вузлах апаратури, відносять:

-власні завади;

-завади нелінійного походження;

-завади, які виникають внаслідок дії попутних потоків;

-поганих контактів в місцях з'єднань

-перемикань каналів.

До власних завад відносять шуми флуктуаційного характеру:

а) тепловий шум виникає внаслідок хаотичного теплового руху електронів з випадковим розподілом швидкостей і напрямів руху усередині провідника; б) дробовий шум виникає внаслідок випадкових відхилень колекторного (анодного) струму транзисторів (анодних ламп) від середнього значення.

в) напівпровідниковий шум виникає внаслідок неоднорідності поверхні колектора транзистора, внаслідок чого виникають випадкові флуктуації колекторного струму.

Методи зменшення впливу власних перешкод:

-у першому каскаді ЛПідс. використовують малошумливі транзистори, внаслідок чого зменшуються рівень власних перешкод ЛПідс. на його вході і виході;

-вводять передспотворення рівня передачі на виході ЛПідс. (у коло ВЗЗ вводиться контур попереднього нахилу АЧХ лінійного групового сигналу).

Джерелами нелінійних перешкод є вузли групових пристроїв, що містять нелінійні елементи, ВАХ яких не підкоряється закону Ома (діоди, транзистори, котушки з феромагнітними сердечниками, лінійні підсилювачі).

Методи зменшення впливу нелінійних перешкод: а) організаційні:

-нормування каналів ТЧ середньої потужності сигналів різних видів інформації

(наприклад, Рср.р 32мкВт, Рср.зв.вещ. 920 мкВт);

-розподіл каналів ТЧ, зайнятих передачею різних видів інформації; б) технічні:

-введення в ЛУС глибокої ВЗЗ, внаслідок чого збільшується загасання нелінійності;

-включення обмежувачів амплітуд на вході індивідуального модулятора кожного каналу, внаслідок чого обмежуються пікові значення сигналів.

Зовнішні завади обумовлені дією зовнішніх джерел:

-лінійних переходів з ланцюгів зв'язку, що паралельно проходять;

-ліній електропередачі і залізниць;

-промислового обладнання;

-атмосфери;

-фону блоків живлення;

-мікрофонного ефекту.

Завади лінійних переходів обумовлені електромагнітним впливом між паралельними ланцюгами повітряних і кабельних ліній зв'язку. Ці впливи можуть привести до різкого погіршення якості зв'язку, особливо, коли збігаються спектри каналу, що впливає і каналу, схильного до впливу.

Для підвищення завадозахищеності застосовують:

- чотирипровідні системи зв'язку, в яких через екрануючу дію оболонок кабелю перехідне загасання на ближньому кінці різко зростає. А перехідні перешкоди практично відсутні;

Created with novaPDF Printer (www.novaPDF.com)

-інверсію і зміщення смуг частот в лінійних спектрах СП, що працюють на паралельних колах.

Атмосферні завади (АЗ) є основними в каналах ТЧ аналогових СП при передачі по повітряних лініях. Джерелами АЗ є:

-грозові розряди;

-магнітні, піщані, снігові бурі;

-полярне сяйво.

Для забезпечення необхідної завадозахищеності проводять наступні заходи:

-на виході ЛПідс. передачі встановлюються дуже високі в порівнянні з кабелем рівні;

-у канал ТЧ включаються компандери.

3) Залежно від форми завади діляться на неперервні та імпульсні.

Імпульсна завада (ІЗ) – короткочасна імпульсна напруга, амплітуда якої значно перевищує амплітуду корисного сигналу. Джерелами ІЗ є:

-короткочасні обриви в каналі із-за ненадійних контактів в комутуючих пристроях, «холодні» пайки;

-грозові розряди;

-значні перевантаження лінійного тракту;

-високовольтні лінії електропередачі і залізниць.

Уканалах ТЧ ІЗ виявляються у вигляді клацань і тріску, і практично не роблять впливу на якість передачі мовних сигналів. У каналах ЦСП можуть привести до ефектів прослизання, втрати синхронізації, зниження достовірності.

Для зниження ІЗ проводять наступні заходи:

-збільшують захищеність між парами симетричного кабелю до 60 дБ і вище;

-захищають лінію зв'язку від грозових розрядів і електрифікованих ж/д;

-укорочують підсилювальну ділянку, найближчу до АТС.

4)Залежно від спектру сигналу завади можуть бути суцільними і дискретними (селективними).

Суцільна завада – це випадковий сигнал, потужність якого розподілена по широкому спектру частот. Приклад – білий шум.

Селективна завада – випадковий сигнал, потужність якого зосереджена або на одній частоті, або в дуже вузькій області частот. Її наявність обумовлюється перехідними впливами між паралельно працюючими системами і наявністю паралельно працюючих радіостанцій. Ці завади проявляються у вигляді просочування несучих і контрольних частот.

5)По принципу дії завади, при передачі мови, підрозділяються на шум і перехідну розмову.

Шум спотворює слабкі звуки мови і зменшує розбірливість передачі. Перехідна розмова відволікає увагу абонентів, порушує секретність зв'язку, збільшує шум в каналі.

Методи оцінки дії завади

Для оцінки дії завад можуть використовуватися наступні параметри.

1) Захищеність

потужності сигналу і перешкоди.

2) Коефіцієнт шуму

Created with novaPDF Printer (www.novaPDF.com)

де Aз.вх, Aз.вих - захищеність на вході і виході каналу.

4) Псофометрична напруга завад («псофос» - шум)

Псофометрична напруга шуму в каналі завжди менше реального діючого значення:

де Kпс 1 - псофометричний коефіцієнт. Для каналу ТЧ Kпс 0,75 .

Для вимірювання псофометричної напруги застосовують псофометр, який є вольтметром з квадратичним детектором. На вході вольтметра включений фільтр, АЧХ загасання якого відповідає вимогам ITU-T.

Отже в цілому слід зауважити, що на дальність зв'язку та його якість впливають загасання, затримка та накладання завад на сигнал. В основному завади можна поділити на незалежні від сигналу і такі, що проявляються тільки при наявності корисного сигналу в каналі зв'язку. S2 (t) U p (t) S1(t) U (t) , де U p (t) відображає мультиплікативний шум, а процес

U (t) -адитивний. Ці завади створюють акустичний ефект, що проявляються при відтворені звукового сигналу.

Created with novaPDF Printer (www.novaPDF.com)