PRACTICE / ОПТИЧЕСКИЕ ЦИФРОВЫЕ ТЕЛЕКОММУТАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
.pdfФедеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования
«Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики»
__________________________________________________________________________
Кафедра СИСТЕМ СВЯЗИ
(наименование кафедры)
КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ
ПО УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ
ОПТИЧЕСКИЕ ЦИФРОВЫЕ ТЕЛЕКОММУТАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
(наименование учебной дисциплины)
7 семестр, лекции 1 -16
8 семестр, лекции 17 - 36
по специальности (направлению подготовки):
210401 Физика и техника оптической связи
наименование специальности (направления подготовки)
Самара 2011
УДК 621.391
Иванов В.И.
ОПТИЧЕСКИЕ ЦИФРОВЫЕ ТЕЛЕКОММУТАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ. Конспект лекций. – Самара.: ПГУТИ, 2011. – 212 с.
В конспекте лекций (часть 1, 7 семестр) рассматриваются основные вопросы построения современных оптических цифровых линейных трактов. Последовательно излагаются методы уплотнения оптических кабелей, способы построения оптических линейных трактов. Большое внимание уделяется технологии спектрального уплотнения.
Рецензент:
Ротенштейн И.В. – к.т.н., доцент, доцент кафедры « Систем связи» ФГОБУВПО ПГУТИ
Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования «Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики»
Иванов В.И., 2011
2
Содержание конспекта лекций |
|
Введение ................................................................................................................................. |
8 |
Список сокращений и обозначений ................................................................................. |
9 |
Лекция 1 ............................................................................................................................... |
11 |
Тема 1. Основные задачи техники цифровых оптических систем передачи…...11 |
|
Введение…....….. .................................................................................................. … 11 |
|
Раздел 1.1. Основные задачи техники цифровых оптических систем передачи. |
|
Достоинства. Характеристики цифровых каналов тональной частоты………….11 |
|
Выводы по разделу .................................................................................................. |
16 |
Контрольные вопросы................................................................................................ |
16 |
Лекция 2 ............................................................................................................................... |
17 |
Тема 2. Алгоритмы и методы цифровой обработки сигналов............................... |
17 |
Введение. ..................................................................................................................... |
17 |
Раздел 2.1. Преобразование сигналов в ОЦТС (алгоритмы и методы) ................ |
17 |
Выводы по теме ........................................................................................................ |
19 |
Контрольные вопросы.............................................................................................. |
19 |
Лекция 3………………………………………………………………………………..........20 |
|
Тема 2. Алгоритмы и методы цифровой обработки сигналов..………………….20 |
|
Введение .................................................................................................................. |
20 |
Раздел 2.1. Алгоритмы и методы цифровой обработки сигналов....................... |
20 |
Выводы по теме ....................................................................................................... |
22 |
Контрольные вопросы ............................................................................................. |
22 |
Лекция 4 ............................................................................................................................... |
23 |
Тема 3. Структура оптических цифровых телекомм уникационных систем ...... |
23 |
Введение .................................................................................................................. |
23 |
Раздел 3.1 Структура оптических цифровых телекоммуникационных систем |
|
……………………………………………………….………………………..............23 |
|
Выводы по теме ....................................................................................................... |
25 |
Контрольные вопросы ............................................................................................. |
25 |
Лекция 5 ............................................................................................................................... |
26 |
Тема 3. Структура оптических цифровых телекоммуникационных систем ...... |
26 |
Введение .................................................................................................................. |
26 |
Раздел 3.1 Структура оптических цифровых телекоммуникационных систем ..26 |
|
Выводы по теме ....................................................................................................... |
27 |
Контрольные вопросы ............................................................................................. |
28 |
Лекция 6 ............................................................................................................................... |
29 |
Тема 4. Структурная схема оконечной станции первичной ОЦТС и |
|
основные узлы .......................................................................................................... |
29 |
Введение .................................................................................................................. |
29 |
Раздел 4.1 Структурная схема оконечной станции первичной ОЦТС и |
|
основные узлы ……………………………………………………………................29 |
|
Выводы по теме ....................................................................................................... |
30 |
Контрольные вопросы ............................................................................................. |
30 |
Лекция 7 ............................................................................................................................... |
31 |
Тема 4. Структурная схема оконечной станции первичной ОЦТС и |
|
основные узлы........................................................................................................... |
31 |
Введение .................................................................................................................. |
31 |
Раздел 4.1 Структурная схема оконечной станции первичной ОЦТС и |
|
основные узлы………………………………………………………………............31 |
|
Выводы по теме ....................................................................................................... |
36 |
Контрольные вопросы ............................................................................................. |
37 |
3
Лекция 8 ............................................................................................................................... |
38 |
Тема 4. Структурная схема оконечной станции первичной ОЦТС и |
|
основные узлы………………………………………………………………… ……38 |
|
Введение .................................................................................................................. |
38 |
Раздел 4.1 Структурная схема оконечной станции первичной ОЦТС и |
|
основные узлы........................................................................................................... |
38 |
Выводы……………………………………………………………………………… 46 |
|
Контрольные вопросы ............................................................................................. |
46 |
Лекция 9 ............................................................................................................................... |
47 |
Тема 4. Структурная схема оконечной станции первичной ОЦТС и |
|
основные узлы ..……………………………………………………………………..47 |
|
Введение .................................................................................................................. |
47 |
Раздел 4.1 Структурная схема оконечной станции первичной ОЦТС и |
|
основные узлы…. …………………………………………………………...............47 |
|
Выводы по теме …...………………………………………………………………. .49 |
|
Контрольные вопросы ............................................................................................. |
49 |
Лекция 10 ............................................................................................................................. |
50 |
Тема 4. Структурная схема оконечной станции первичной ОЦТС и |
|
основные узлы............................................................................................................. |
50 |
Введение .................................................................................................................. |
50 |
Раздел 4.1 Структурная схема оконечной станции первичной ОЦТС и |
|
основные узлы.…………………………………………………………...….............50 |
|
Выводы по теме ....................................................................................................... |
53 |
Контрольные вопросы ............................................................................................. |
53 |
Лекция 11.............................................................................................................................. |
54 |
Тема 4. Структурная схема оконечной станции первичной ОЦТС и |
|
основные узлы ……..………………………………………………………………..54 |
|
Введение .................................................................................................................. |
54 |
Раздел 4.1 Структурная схема оконечной станции первичной ОЦТС и |
|
основные узлы ………..……………………………………………………………..54 |
|
Выводы по теме ....................................................................................................... |
57 |
Контрольные вопросы ............................................................................................. |
57 |
Лекция 12 ............................................................................................................................. |
58 |
Тема 5. Принцип временного группообразования……………………………….58 |
|
Введение …………………………………………………………………………… 58 |
|
Раздел 5.1 Принцип временного группообразования …………………………….58 |
|
Выводы по теме ....................................................................................................... |
61 |
Контрольные вопросы ............................................................................................... |
62 |
Лекция 13 ............................................................................................................................. |
63 |
Тема 5. Принцип временного группообразования................................................ |
63 |
Введение .................................................................................................................. |
63 |
Раздел 5.1 Принцип временного группообразования ……….…………...............63 |
|
Выводы по теме ……………………………………………………………………..66 |
|
Контрольные вопросы ............................................................................................... |
66 |
Лекция 14 ............................................................................................................................ |
67 |
Тема 6. Системы синхронизации ОЦТС ................................................................ |
67 |
Введение .................................................................................................................. |
67 |
Раздел 6.1 Системы синхронизации ОЦТС …………………...…………..............67 |
|
Выводы по теме ……………………………………………………………………..71 |
|
Контрольные вопросы ............................................................................................... |
71 |
Лекция 15 ............................................................................................................................. |
72 |
Тема 6. Системы синхронизации ОЦТС ................................................................ |
72 |
4
Введение .................................................................................................................... |
72 |
Раздел 6.1 Системы синхронизации ОЦТС …………………...………….............72 |
|
Выводы по теме ……………………………………………………………………..75 |
|
Контрольные вопросы ............................................................................................... |
76 |
Лекция 16 ............................................................................................................................. |
77 |
Тема 7. Плезиохронные и синхронные цифровые иерархии ............................... |
77 |
Введение .................................................................................................................. |
77 |
Раздел 7.1 Плезиохронные и синхронные цифровые иерархии ..………..............77 |
|
Выводы по теме ……………………………………………………………………..82 |
|
Контрольные вопросы ............................................................................................... |
83 |
Лекция 17 ............................................................................................................................. |
84 |
Тема 8. Цифровые волоконно – оптические линейные тракты ........................... |
84 |
Введение .................................................................................................................. |
84 |
Раздел 8.1 Цифровые волоконно – оптические линейные тракты ..……..............84 |
|
Выводы по теме ……………………………………………………………………...87 |
|
Контрольные вопросы ............................................................................................... |
88 |
Лекция 18 ............................................................................................................................. |
89 |
Тема 8. Цифровые волоконно – оптические линейные тракты ........................... |
89 |
Введение .................................................................................................................. |
89 |
Раздел 8.1 Цифровые волоконно – оптические линейные тракты ..……..............89 |
|
Выводы по теме ……………………………………………………………………..95 |
|
Контрольные вопросы ............................................................................................... |
96 |
Лекция 19 ............................................................................................................................. |
97 |
Тема 8. Цифровые волоконно – оптические линейные тракты ........................... |
97 |
Введение .................................................................................................................. |
97 |
Раздел 8.1 Цифровые волоконно – оптические линейные тракты ..……..............97 |
|
Выводы по теме ……………………………………………………………………..100 |
|
Контрольные вопросы ............................................................................................... |
100 |
Лекция 20 ............................................................................................................................. |
101 |
Тема 8. Цифровые волоконно – оптические линейные тракты ........................... |
101 |
Введение .................................................................................................................. |
101 |
Раздел 8.1 Цифровые волоконно – оптические линейные тракты ..…….............101 |
|
Выводы по теме ……………………………………………………………………..103 |
|
Контрольные вопросы .............................................................................................. |
.103 |
Лекция 21 ............................................................................................................................ |
.104 |
Тема 8. Цифровые волоконно – оптические линейные тракты ........................... |
104 |
Введение .................................................................................................................. |
104 |
Раздел 8.1 Цифровые волоконно – оптические линейные тракты………............104 |
|
Выводы по теме ………………………………………………………………...…...108 |
|
Контрольные вопросы ............................................................................................... |
109 |
Лекция 22 ............................................................................................................................... |
110 |
Тема 8. Цифровые волоконно – оптические линейные тракты........................... |
110 |
Введение .................................................................................................................. |
110 |
Раздел 8.1 Цифровые волоконно – оптические линейные тракты ..……..............110 |
|
Выводы по теме …………………………………………………………………......115 |
|
Контрольные вопросы .............................................................................................. |
.115 |
Лекция 23................................................................................................................................ |
116 |
Тема 8. Цифровые волоконно – оптические линейные тракты........................... |
116 |
Введение .................................................................................................................... |
116 |
Раздел 8.1 Цифровые волоконно – оптические линейные тракты ..……..............116 |
|
Выводы по теме ……………………………………………………………………..119 |
|
Контрольные вопросы ............................................................................................... |
119 |
5
Лекция 24 ........................................................................................................................... |
120 |
Тема 8. Цифровые волоконно – оптические линейные тракты ......................... |
120 |
Введение ................................................................................................................ |
120 |
Раздел 8.1 Цифровые волоконно – оптические линейные тракты ..……............120 |
|
Выводы по теме …………………………………………………………………….123 |
|
Контрольные вопросы ............................................................................................. |
123 |
Лекция 25 ........................................................................................................................... |
124 |
Тема 8. Цифровые волоконно – оптические линейные тракты ......................... |
124 |
Введение ................................................................................................................ |
124 |
Раздел 8.1 Цифровые волоконно – оптические линейные тракты ..……............124 |
|
Выводы по теме ……………………………………………………………………132 |
|
Контрольные вопросы ............................................................................................. |
133 |
Лекция 26 ........................................................................................................................... |
134 |
Тема 9. Линейные коды ОЦТС и оценка их параметров ................................... |
134 |
Введение ................................................................................................................ |
134 |
Раздел 9.1 Линейные коды ОЦТС и оценка их параметров ….…………............134 |
|
Выводы по теме …………………………………………………………………….136 |
|
Контрольные вопросы ............................................................................................. |
136 |
Лекция 27 ........................................................................................................................... |
137 |
Тема 10. Регенерация сигналов в ОЦТС ................................................................ |
137 |
Введение ................................................................................................................ |
137 |
Раздел 10.1 Регенерация сигналов в ОЦТС …………………...…………............137 |
|
Выводы………………………………………………………………………………140 |
|
Контрольные вопросы ............................................................................................. |
140 |
Лекция 28 ........................................................................................................................... |
141 |
Тема 11. Расчет длины участка регенерации и нормирование их |
|
параметров............................................................................................................... |
141 |
Введение ................................................................................................................ |
141 |
Раздел 11.1 Расчет длины участка регенерации и нормирование их |
|
параметров ……………………………………………………….…………...........141 |
|
Выводы по теме ……………………………………………………………………144 |
|
Контрольные вопросы ............................................................................................. |
144 |
Лекция 29 ........................................................................................................................... |
145 |
Тема 11. Расчет длины участка регенерации и нормирование их |
|
параметров............................................................................................................... |
145 |
Введение ................................................................................................................ |
145 |
Раздел 11.1 Расчет длины участка регенерации и нормирование их |
|
параметров ……………………………………………………….…………............145 |
|
Выводы по теме …………………………………………………………………….151 |
|
Контрольные вопросы ............................................................................................. |
151 |
Лекция 30 ........................................................................................................................... |
153 |
Тема 12. Аппаратура ОЦТС .................................................................................. |
153 |
Введение ................................................................................................................ |
153 |
Раздел 12.1 Аппаратура ОЦТС ……………………………………………...........153 |
|
Выводы по теме ……………………………………………………………………160 |
|
Контрольные вопросы ............................................................................................. |
160 |
Лекция 31 ........................................................................................................................... |
161 |
Тема 13. Основы проектирования оптических цифровых линий передачи ..... |
161 |
Введение ................................................................................................................ |
161 |
Раздел 13.1 Основы проектирования оптических цифровых линий передачи .. |
161 |
Выводы по теме …………………………………………………………………….171 |
|
Контрольные вопросы ............................................................................................. |
172 |
6
Лекция 32 ........................................................................................................................... |
173 |
Тема 14. Одномодовые источники оптического излучения .............................. |
173 |
Введение ................................................................................................................ |
173 |
Раздел 14.1 Одномодовые источники оптического излучения …………............173 |
|
Выводы по теме …………………………………………………………………….181 |
|
Контрольные вопросы ............................................................................................. |
181 |
Лекция 33 ........................................................................................................................... |
182 |
Тема 14. Одномодовые источники оптического излучения .............................. |
182 |
Введение .................................................................................................................. |
182 |
Раздел 14.1 Одномодовые источники оптического излучения …………............ |
182 |
Выводы по теме …………………………………………………………………….187 |
|
Контрольные вопросы ............................................................................................. |
187 |
Лекция 34 ........................................................................................................................... |
188 |
Тема 14. Одномодовые источники оптического излучения .............................. |
188 |
Введение ................................................................................................................ |
188 |
Раздел 14.1 Одномодовые источники оптического излучения …………...........188 |
|
Выводы по теме ……………………………………………………………………192 |
|
Контрольные вопросы ............................................................................................. |
192 |
Лекция 35 ........................................................................................................................... |
193 |
Тема 14. Одномодовые источники оптического излучения .............................. |
193 |
Введение ................................................................................................................ |
193 |
Раздел 14.1 Одномодовые источники оптического излучения …………...........193 |
|
Выводы по теме …………………………………………………………………….197 |
|
Контрольные вопросы ............................................................................................. |
197 |
Лекция 36 ........................................................................................................................... |
198 |
Тема 15. Одномодовые источники оптического излучения .............................. |
198 |
Введение ................................................................................................................ |
198 |
Раздел 15.1 Одномодовые источники оптического излучения …………...........198 |
|
Выводы по теме …………………………………………………………………….202 |
|
Контрольные вопросы ………………………………………………………..........202 |
|
Список использованных источников………………………………………………………203 |
|
Глоссарий……………………………………………………………………………………204 |
|
7
Введение
Целью и задачами преподавания дисциплины «Оптические ц ифровые телекоммуникационные системы» является изучение общих принципов построения и функционирования оптических цифровых телекоммуникационных систем (ОЦТС), принципов организации и расчета параметров цифровых волоконно-оптических линейных трактов (ОЛТ), методов расчета параметров каналов и групповых трактов, организованных посредством ОЦТС, а также вопросов их технической эксплуатации. Кроме того, целью преподавания дисциплины является ознакомление студентов с российскими и международными стандартами в области телекоммуникаций и перспективами развития оптических цифровых телекоммуникационных систем.
Освоение курса ОЦТС базируется на основных смежных курсах: «Физика», «Теория электрической связи», «Основы построения телекоммуникационных систем и сетей», «Устройства цифровой обработки сигналов», «Нелинейная оптика», «Физические основы волоконной и интегральной оптики», «Оптоэлектронные и квантовые приборы и устройства», «Микропроцессорная техника в оптических системах связи », «Оптические направляющие среды и пассивные компоненты ВОЛС».
8
Список обозначений и сокращений
АЛ |
- абонентская линия; |
АМТС |
- автоматическая междугородняя телефонная станция; |
АРУ |
- автоматическая регулировка уровня; |
АСК |
- аппаратно-студийный комплекс; |
АРП |
- аппаратура регенерационного пункта; |
АТС |
- автоматическая телефонная станция; |
АСТЭ |
- автоматическая телефонная станция электронная; |
ВЗГ |
- ведомый задающий генератор; |
ВОЛП |
- волоконно-оптическая линия передачи; |
ВОЛС |
- волоконно-оптическая линия связи; |
ВСС |
- взаимоувязанная сеть связи; |
ГСЭ |
- генератор сетевого элемента; |
ГТС |
- городская телефонная сеть; |
ДП |
- дистанционное питание; |
ЗС |
- звуковое сообщение; |
ИКМ |
- импульсно-кодовая модуляция; |
К.З. |
- короткое замыкание; |
ЛАЦ |
- линейно-аппаратный цех; |
ЛД |
- лазерный диод; |
ЛТ |
- линейный тракт; |
ЛФД |
- лавинный фотодиод; |
МДМ |
- минимальная детектируемая мощность; |
МСЭ-Т |
- Международный Союз Электросвязи, комитет по Телефонии; |
НРП |
- необслуживаемый регенерационный пункт; |
НС |
- неразъемное соединение; |
ОВ |
- оптическое волокно; |
ОК |
- оптический кабель; |
ОП |
- оконечный пункт; |
ОРП |
- обслуживаемый регенерационный пункт; |
ОЦК |
- основной цифровой канал; |
ПОМ |
- передающий оптический модуль; |
ПОРП |
- полуобслуживаемый регенерационный пункт; |
ПРОМ |
- приёмный оптический модуль; |
ПЦИ |
- (PDH) плезиохронная цифровая иерархия; |
ПЭГ |
- первичный эталонный генератор; |
РАТС |
- районная АТС; |
РП |
- регенерационный пункт; |
РС |
- разъемный соединитель; |
РТМ |
- руководящий технический материал; |
РТЦ |
- радио -, телецентр; |
РУ |
- регенерационный участок; |
СКТВ |
- система кабельного телевидения; |
СЛ |
- соединительная линия; |
СТМ |
- (STM) синхронный транспортный модуль; |
СЦИ |
- (SDH) синхронная цифровая иерархия; |
ТКС |
- телекоммуникационная система; |
ТМ |
- терминальный (оконечный) мультиплексор; |
ТО |
- техническое обслуживание; |
ТРС |
- токораспределительная сеть; |
ТС |
- транспортная сеть или система; |
9
ТСЛ |
- транссибирская линия; |
ТСС |
- тактовая сетевая синхронизация; |
ТЭ |
- техническая эксплуатация; |
УВС |
- узел входящих сообщений; |
УИС |
- узел исходящих сообщений; |
УС |
- узел связи; |
ФД |
- фотодетектор; |
ЦСП |
- цифровая система передачи; |
ЦУС |
- центральный узел связи; |
ЭПУ |
- электропитающее устройство; |
APS |
- автоматическое защитное переключение; |
ADM |
- мультиплексор ввода/вывода; |
B-ISDN |
- широкополосная сеть с интеграцией служб; |
BBER |
- Кош по блокам с фоновыми ошибками; |
DCC |
- канал передачи данных; |
DM |
- несрочная сигнализация; |
DCCM |
- канал передачи данных в мультиплексной секции; |
DCCR |
- канал передачи данных в регенерационной секции; |
ECC |
- канал управления; |
ESR |
- Кош по секундам, с ошибками; |
ETSI |
- Европейский институт стандартов в области связи; |
FS |
- балласт; |
IEEE |
- институт инженеров по электронике и радиотехнике; |
LAN |
- локальная вычислительная сеть; |
10