Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Основы построения инфокоммуникационныхСтр 1 из 3Следующая ⇒
Основы построения инфокоммуникационных Систем и сетей (ОПИКС и С) 1.1 Основные понятия и определения
Рис. 1 - Обобщенная структурная схема системы электросвязи Транзитные (телекоммуникационные) узлы - ТУ Рис. 2 - Телекоммуникационная сеть Сети с коммутацией каналов → используют коммутаторы Сети с коммутацией пакетов→ используютмаршрутизаторы Единая сеть электросвязи Российской Федерации (ЕСЭ РФ) Мультиплексирование каналов
Рис. 3 - Мультиплексирование каналов в линии связи Многоканальные системы передачи (МСП): - с частотным разделением каналов (системы ЧРК) – АСП; - с временным разделением каналов (системы ВРК); - со спектральным уплотнением по длине волны (WaveDivisionMultiplexing – WDM). Рис. 4 – Структурная схема N-канальной СП
Первичные сигналы - С1(t), С2(t)... Сn1(t) Канальные сигналы - U1(t), U2(t)…Un(t) Групповой сигнал - U∑ (t) = Ui(t) Сигнал, поступающий на вход приемной части МТС - Первичные сигналы на выходе каналов - КТЧ: Δ Fс КТЧ = 0, 3 … 3, 4 кГц АСП → Δ F КТЧ≈ 4 кГц ЦСП → Fд = 8 кГц → m = 8 → ОЦК → FОЦК = 64 кГц PDH- PlesiochronousDigitalHierarchy(ПЦИ) 32 ОЦК → 64 х 32 = 2048 кГц(кбит/сек) → ПЦП → Е1 4Е1→ Е2 4Е2→ Е3... Иерархия скоростей передачи PDH
Е2 = (4·Е1 + 256) кбит/с
SDH- SуnchronousDigitalHierarchy STM - SуnchronousTransportModule Иерархия скоростей передачи SDH
STM-1 → STM-4 → STM-16 → STM-64... Технология спектрального уплотнения по длине волны - WDM Технология плотного спектрального уплотнения DenseWDM – DWDM
Параметры и характеристики первичных сигналов 1. Эффективно передаваемая полоса частотсигнала:
Fс = Fмин ... Fмакс, (Гц) 2. Ширина полосы частот, занимаемая сигналом:
∆ Fс = Fмакс-Fмин, (Гц) 3. Динамический диапазон сигнала: , (дБ) Пик-фактор , (дБ) 5. Пик-фактор в безразмерных величинах: Взаимосвязь между динамическим диапазоном и пикфактором сигнала где - коэффициент сигнала 6. Защищенностьсигнала: , (дБ) Объем сигнала Vc =TcDcDFс (с ∙ дБ ∙ Гц)
8.Количество информации в сигнале или производительность источника сигнала: , бит/с 1.4 Первичные сигналы 1) Телефонный сигнал Диапазон частот - Fтлф = 0, 3...3, 4 кГц. Ширина диапазона - ∆ Fтлф = 3, 1 кГц. Средняя мощность телефонного сигнала - Wср = 88 мкВт. Коэффициент активности телефонного сигнала - Какт.тлф = 0, 25...0, 35. С учетом коэффициента активности -Wср = 32 мкВт. Средний уровень- рср.тлф = -15дБ. Максимальная мощность сигнала - Wmax =2220мкВт. Динамический диапазон сигнала - Dтлф=35...40 дБ. Пик-фактор речевого сигнала - Количество информации - Iтлф = 8000 бит/c.
2) Сигнал звукового вещания Диапазон частот - Fвещ = 15... 20000Гц. Ширина диапазона - ∆ Fвещ≈ 20 кГц. Диапазон частот КВ 1-го класса - Fвещ1кл = 0, 5... 10кГц. Диапазон частот КВ высшего класса (стерио) - Fвещст = 0, 3... 15кГц. Средняя мощность телефонного сигнала - Wсрвещ = 923 мкВт. Динамический диапазон сигнала - Dвещ= 100 дБ. Ограниченный динамический диапазон сигнала - Dвещ= 40...50 дБ. Количество информации - Iвещ = 180кбит/c. 3) Факсимильный сигнал Скорости развертки – 732Гц, 1100Гц или 1465Гц. Динамический диапазон сигнала - Dфакс= 25 дБ. Пик-фактор речевого сигнала - Количество информации - Iфакс = 11, 7 кбит/c.
4) Телевизионный сигнал Диапазон частот - Fтв = 0...6 МГц. Ширина диапазона - ∆ Fтв = 6 МГц. Динамический диапазон сигнала - Dтв=40 дБ. Пик-фактор речевого сигнала - Количество информации - Iтв = 80 Мбит/c.
5) Телеграфные сигналы и сигналы передачи данных Рис. 5 – Временные диаграммы импульсных сигналов: а) однополярные; б) двухполярные
Рис. 6 – Спектральная плотность видеоимпульса
1.5 Каналы передачи, их классификация
Параметры каналов 1) Эффективно передаваемая полоса частот -DFк; 2) Время, в течение которого канал предоставлен для передачи сигналов - Тк; 3) Динамический диапазон: , где Wкмакс – максимальная неискаженная мощность, которая может быть передана по каналу; Wкмин – минимальная мощность сигнала, при которой обеспечивается необходимая защищенность от помех. Условие безъискаженной передачи: . 4) Емкость канала: Vк = Dк× Fк× Tк. Vк³ Vс. 5) Защищенность от помех: , где Wп – мощность помех в канале. 6) Пропускная способность канала: , где Wср – средняя мощность сигнала, передаваемого по каналу сигнала.
1.6 Канал тональной частоты
Рис. 7 - Канал передачи как четырехполюсник
Обозначения: - 1-1 и 2-2 - входные и выходные зажимы соответственно; - Iвхи Iвых–входной и выходной токи; - Uвхи Uвых –входное и выходное напряжения; - Zвхи Zвых –входное и выходное сопротивления (как правило, величины чисто активные и равные, т.е. Zвх = Rвх= Zвых = Rвых); - K = Uвых / Uвх–коэффициент передачи по напряжению; -рвхирвых– входной и выходной уровни напряжения или мощности сигналов. Типовой аналоговый канал передачи с полосой частот 300…3400 Гц называется каналом тональной частоты – КТЧ. рвх= - 13 дБм; рвых = + 4 дБм. Рис. – Односторонний канал передачи
Рис. Двусторонний канал передачи
Рабочее затухание канала: , где рвхи рвых – уровни на входе и выходе канала; - аr – затухание i-го четырехполюсника, составляющего канал передачи; - Sj- усиление j-го четырехполюсника, составляющего канал передачи. Остаточное затухание(ОЗ): , где f0 - измерительная частота, fо = 1020 Гц. аост2х пр = 0 – (-7) = 7 дБ. аост4х пр = -13 – 4 = - 17 дБ.
КТЧ вносит усиление равное 17 дБ.
Квантование по уровню Рис. 25 – Квантование АИМ-отсчетов по уровню
Ошибка квантования: Мощность шума: Wкв= .
Помехозащищенность сигнала от шумов квантования: Аз шкв = Рс – Ршкв.
Если ∆ =const: Разрядность кода:
Рис. 26- неравномерная шкала квантования
Мощность шума квантования: Wшквi= , WSшкв = . Защищенность от шумов квантования выравнивается: Рис. 27 – АХ компрессора и экспандера
Рис.28 – Применение компрессора и экспандера
Работу компандера оценивают коэффициентами: , . Коэффициент компандирования:
Кодирование
Натуральный код
Рис. 29 –Шкала кодера, использующего натуральный код
Число разрешенных к передаче уровней: . Разрядность кода: , где C – целое значение ³ loq2L
Кодовая комбинация: N = где m – разрядность кода; аi - символ разряда (аi =0 или 1). Пример Uкв1=5В Uкв2=-5В D=1В Uогр = ±6В.
Рис. 30 – Пример кодирования с использованием натурального кода
Решение: , .
Уровни: N1 =11иN2 =1. N1 = 1∙ 2 +0∙ 2 +1∙ 2 +1∙ 2 =11.
Кодовая комбинация: 1011. Рис. 31 – Вид кодовой комбинации для Uкв1=5В
N2 = 0∙ 2 +0∙ 2 +0∙ 2 +1∙ 2 =1.
Кодовая комбинация: 0001. Рис. 32 – Вид кодовой комбинации для Uкв2= -5В Симметричный код Рис. 33 - Шкала кодера, использующего симметричный код
Разрядность кода: , m = Ц {loq2L}+1, где «1» - знаковый разряд. Кодовая комбинация: N = a1 + , где а1 – знаковый символ. Для рассматриваемого примераN1 =+5; N2=-5. Решение: , m = 1+{loq26}=1+3 =4. Разрядность кода не изменилась. Рис. 34 - Пример кодирования с использованиемсимметричного кода
Для первого отсчета - N1 =-5. N1 == 1+1∙ 2 +0∙ 2 +1∙ 2 = +5.
Кодовая комбинация: 1101. Рис. 35 - Вид кодовой комбинации для Uкв1=5В
Для второго отсчета: N2 =+5. N2 == 0+1∙ 2 +0∙ 2 +1∙ 2 = -5.
Кодовая комбинация: 0101. Рис. 36 - Вид кодовой комбинации для Uкв2= -5В
Цифровое компандирование
Рис.29 – Шкала квантования для импульсов положительной полярности кодера с цифровымкомпандированием
Таблица эталонных напряжений
Uкв = Uнг + аi·Di·24-к Пример UАИМ=+353D. Амплитуда квантованного отсчета: Uкв = 256D + 0·128D+1·64D+1·32D+0·16D = 352D. Структура кодовой комбинации: Р1 Р2 Р3 Р4 Р5 Р6 Р7 Р8 1 1 0 1 0 1 1 0 Ошибка квантования для этого отсчета равна: = +353D - 352D = 1D. Число разрешенных к передаче уровней: 162= 256. Порог ограничения такого кодера: Uогр = 1024D + 512D+ 256D+128D+64D = 1984D.
Рис.30 – Порядок кодирования номера сегмента (красным отмечено кодирование номера сегмента для отсчета, рассмотренного в примере)
Пример UАИМ = +362∆. 1 такт. UАИМ= +362∆ > 0∆ → К → 0 → «1» на 1-ом выходе ЦР. 2 такт. UАИМ = +362∆ > 128∆ → К → 0 → «1» на 2-ом выходе ЦР. 3 такт. UАИМ=+362∆ < 512∆ → К → 1 → на 3-ом выходе ЦР формируется «0». 4 такт. UАИМ = +362∆ > 256∆ → К → 0 → «1» на 4-ом выходе ЦР. 5 такт. UАИМ=+362∆ < (256∆ +128∆ )→ К → 1→ на 5-ом выходе ЦР «1» формируется « 0 ». 6 такт. UАИМ=+362∆ > (256∆ +64∆ ) → К → 0 → « 1 » на 5-ом выходе ЦР. 7 такт. UАИМ=+362∆ > (256∆ +64∆ +32∆ ) → К → 0 → « 1 » на 7-ом выходе ЦР. 8 такт. UАИМ = +362∆ < (256∆ +64∆ +32∆ +16∆ ) → К → 1 → на 8-ом выходе ЦР формируется « 0 ». Величина квантованного отсчета: Uкв= 256∆ +64∆ +32∆ = 352∆. Вид кодовой комбинации:
Ошибка квантования: ξ = UАИМ - Uкв = 362∆ - 352∆ = 10∆ > (∆ /2 = 8∆ ). Декодер ИКМ Рис.32 – Структурная схема декодера ИКМ
Пример: задана комбинация 11010110. Uкв = 256∆ + 64∆ + 32∆ + 8∆ = 360∆. ξ кв = UАИМ -Uкв = 362∆ - 360∆ = 2< (∆ /2 = 8∆ ).
Цикл передачи системы с ИКМ Рис. 33 – Стриктура цикла
Число канальных интервалов: Nки = Nктч + Nси, где Nктч – число КИ, где размещены кодовые группы КТЧ; Nси– число КИ, где размещена служебная информация. Канальный интервал: . Частота следования циклов: Fц= = fд. Частота следования канальных интервалов: fки = fд (Nктч+Nси). Тактовая частота цифрового потока: fт = fд∙ m ∙ (Nктч+ Nси). Например Определим тактовую частоту цифрового потока системы передачи ИКМ-30, для которой: - fд= 8 кГц; - m = 8; - Nктч = 30; -Nси = 2. fт = 8· 8 · (30+2) = 2048 кбит/с → 2М → Е1.
Системы синхронизации ЦСП Цикловая синхронизация (ЦС) Рис. 34 – Приемник синхросигнала
Рис. 35 – Поиск синхросигнала
Тактовая синхронизация (ТС)
Рис. 37 – Временная и спектральная диаграмма ИКМ - сигнала
Рис.38 - Устройство тактовой синхронизации (УТС)
С ИКМ
Рис.39 - Структурная схема оконечной станции ЦСП с ИКМ
На рис.39 обозначено: УВУ – устройство временного уплотнения fд, fк, fт– частота дискретизации, частота следования канальных интервалов (каналов), тактовая частота СУ – согласующее устройство СС – синхросигнал ПК – преобразователь кода (преобразует станционный код в линейный) ЛР – линейный регенератор ВТЧ – выделитель тактовой частоты Пер СС – передатчик СС ПрСС – приёмник СС Рис. 40 – Преобразование отсчетов АИМ-1 в отсчеты АИМ-II Цифровой линейный тракт
Рис. 44 – Структура ЦЛТ Нормирование помех в ЦЛТ Рис. 49 – Искажения сигнала вследствие ошибки регенерации
При: - Fд = 8 кГц; - в 1 минуту по каналу будет передано 4, 8· 105 кодовых комбинаций или 106 символов 1 и 2 разрядов. Вероятность появления ошибки для линейного тракта должна удовлетворять условию: Рошдоп ≤ 1/106 = 10-6. Для цифрового сигнала телевидения допустимая вероятность появления ошибки: Рошдоп ≤ 0, 5· 10-6.
Основы построения инфокоммуникационных Систем и сетей (ОПИКС и С) 1.1 Основные понятия и определения
Рис. 1 - Обобщенная структурная схема системы электросвязи Транзитные (телекоммуникационные) узлы - ТУ Рис. 2 - Телекоммуникационная сеть Сети с коммутацией каналов → используют коммутаторы Сети с коммутацией пакетов→ используютмаршрутизаторы |
Последнее изменение этой страницы: 2017-05-06; Просмотров: 201; Нарушение авторского права страницы