Некоммерческое акционерное общество

Некоммерческое акционерное общество

АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

Кафедра радиотехники

ОСНОВЫ РАДИОТЕХНИКИ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ

Конспект лекций

для бакалавров специальности

5В071900 –Радиотехника, электроника и телекоммуникации

Алматы 2013

С О С Т А В И Т Е Л И: Т.А.Урусова, Г.А.Шахматова. Основы радиотехники и телекоммуникаций. Радиотехника. Конспект лекций для бакалавров специальности 5В071900 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации. – Алматы: АУЭС, 2013. – 37 с.

В конспекте рассмотрены классификации радиотехнических сигналов и систем связи, схемы организации каналов связи, виды модуляции и спектральное представление сигналов, свойства атмосферы, различные частотные диапазоны и характерные для них особенности распространения радиоволн. Основы радиоприемных и радиопередающих устройств, элементарные излучатели, основы антенно-фидерной техники.

Во второй части конспекта изучаются назначение, условия функционирования, принципы построения, структурные схемы телекоммуникационных систем, способы представления и преобразования сообщений, сигналов и помех; принципы построения и особенности многоканальных телекоммуникационных систем с частотным, временным и кодовым мультиплексированием, даются основные понятия о современных технологиях PDH и SDH.

Необходимость конспекта лекций обусловлена потребностью систематизировать материал из большого количества источников. Развитие телекоммуникаций не стоит на месте, появляются новые способы реализации тех или иных технических решений создания различных видов сетей, новые стандарты передачи информации, поэтому в конспекте лекций, помимо описания основных принципов построения систем передачи PDH и SDH, представлены ссылки на литературу представлены ссылки на литературу, которая может быть использована при изучении той или иной темы.

Приведены основные структурные схемы, необходимые для понимания процессов преобразования сигналов в оборудовании.

Конспект лекций предназначен для студентов специальности 5В071900 Радиотехника, электроника и телекоммуникации

Ил. 29, табл.4, библиогр. – 9 назв.

Рецензент: канд.техн.наук член УМК - Башкиров M.B.

Печатается по плану издания некоммерческого акционерного общества Алматинского университета энергетики и связи на 2013г.

©НАO «Алматинский университет энергетики и связи», 2013 г.

Сводн. план 2013 г. поз 274

Введение

Конспект предназначен для изучения предмета «Основы радиотехники и телекоммуникаций» студентами специальности 5В071900 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации. Количество кредитов по предмету 2.

Предмет делится на 3 модуля. В первом в объеме 4 лекций изучаются общие принципы радиотехники и выполняется 4 лабораторных работы. Во втором модуле в объеме 4 лекций изучается принципы построения и особенности многоканальных телекоммуникационных систем с частотным, временным и кодовым мультиплексированием и выполняется 4 лабораторных работы. Каждая лабораторная работы выполняется за 2 часа. В 3 модуле изучаются основные понятия цифровых сетей с интеграцией служб и интеллектуальных сетей.

В первой части конспекта рассмотрены различные диапазоны частот и характерные для них особенности распространения радиоволн. Классификация радиотехнических систем связи. Виды сигналов используемых в радиотехнике, схемы организации каналов связи, виды модуляции и спектральное представление сигналов . Основы радиоприемных и радиопередающих устройств, элементарные излучатели, основы антенно-фидерной техники.

1 лекция. Классификация радиотехнических систем, сигналов используемых в радиотехнике. Радиотехнический канал связи. Виды модуляции

Цель лекции: сформировать представление о назначении радиотехнических систем передачи, о классификации используемых сигналов, об основных видах модуляции и общей структуре построения радиотехнического канала связи.

Классификация радиотехнических систем передачи информации по назначению:

-телефонные (речь);

-телеграфные (текст);

-фототелеграфные (неподвижные изображения);

-телевизионные (подвижные изображения)

-телеметрические (измерительная информация);

-системы телеуправления (команды управления);

-системы передачи данных для обслуживания автоматизированных систем управления.

Классификация сигналов используемых в радиотехнике:

Рисунок 1.1 - Сигналы используемые в радиотехнике

- произвольные по величине и по времени (а);

- произвольные по величине и дискретные по времени (б);

- квантованные по величине и непрерывные по времени (в);

- квантованные по величине и дискретные по времени (г).

Сигналы могут быть детерминированными и случайными.

Детерминированный сигнал мгновенное значение которого в любой момент времени предсказуемо с вероятностью, равной единице.

Примеры: импульсы, форма, амплитуда и положение во времени, которых известны, непрерывный сигнал, с заданными амплитудой и фазой .

Случайный, когда его мгновенное значение заранее неизвестнo и может быть предсказано с вероятностью меньше единицы.

Примеры: э/напряжение, соответствующее речи, музыке, последовательности знаков ТЛГ- кода.

Виды модуляции сигнала

Амплитудная (АМ)

Рисунок 1.2- Амплитудная модуляция

Амплитуда ВЧ-колебания меняется пропорционально сигналу. При модулирующем сигнале гармонической формы в спектре модулированного колебания 3 составляющие: центральная (несущая) и две боковые, на расстоянии от несущей, равной частоте модулирующего сигнала.

Амплитудная манипуляция - изменение сигнала, при котором амплитуда несущего колебания меняется скачкообразно ( см рисунок 1.3).

Частотная модуляция (ЧМ) — вид аналоговой модуляции, при котором информационный сигнал управляет частотой несущего колебания.

Фазовая модуляция — один из видов модуляции колебаний, при которой фаза несущего колебания управляется информационным сигналом s(t). Фазомодулированный сигнал имеет следующий вид:

где — g(t) - огибающая сигнала;

j(t) - модулирующий сигнал;

fc - частота несущего сигнала;

t - время.

Фазовая модуляция, не связанная с начальной фазой несущего сигнала, называется относительной фазовой модуляцией (ОФМ).

манипуляция

Рисунок 1.3- Виды модуляции

Классификация систем передачи информации:

- одноканальные и многоканальные;

- с обратной связью и без нее;

- дискретныe и непрерывныe сообщения ;

-системы: односторонней (симплексные), двусторонней (дуплексные), полудуплексной связи.

Рисунок 1.4 – Симплексная (а) и дуплексная связь(б)

Помехоустойчивость и электромагнитная совместимость (ЭМС).

Потери информации вызываются искажениями сигналов из-за несовершенства канала связи, а также из-за помех внешниx и внутренних.

Источники внешних помех: атмосферные явления, шумы космического пространства, радиоустройства на близких частотах, индустриальные помехи и др. Помехи подобного рода создают проблему ЭМС.

Рисунок 1.5 - Структурная схема радиотехнического канала связи

2 лекция. Свойства атмосферы, особенности распространения радиоволн

Цель лекции: изучить свойства слоев атмосферы, степень их радиопрозрачности и особенности распространения и применения радиосигналов различных частотных диапазонов.

Атмосфера Земли - смесь молекулярного азота (78 %) и O₂(21 %).

Прочие компоненты : Н₂O (водяной пар + инертные газы) - 1 %.

Нижняя атмосфера - до 60 км, делится на тропосферу (до15 км) и стратосферу (от 15 до 60 км).

Верхняя атмосфера (ионосфера) - (60 - 20 000) км.

Ионосфера интенсивнее облучается Солнцем (ионизация атомов газов),

что влияет на распространение радиоволн.

без атмосферы -1 с атмосферой -2

1) Прямые лучи в вакууме; 2) Искривленные лучи в атмосфере.

Рисунок 2.1

Атмосфера удерживается гравитацией Земли и характеризуется следующими параметрами, влияющими на распространение радиоволн:

1) Гидростатическое давление - р ,в средних широтах на уровне Мирового океана - 100 кПа. С ростом высоты р падает в тропосфере - линейно со скоростью 12 кПа/км, в ионосфере - по экспоненте (более резко).

2) Абсолютная температура Т (на поверхности Земли ~ 300 К.) c ростом высоты Т падает до 200 К на верхней границе стратосферы.

Атмосфера делится на D,Е,F – слои.

D - нижний слой ионосферы (60 - 90) км. существует только днем.

N_е- электронная концентрация атмосферы характеризует степень ее радиопрозрачности. N_е = 10³—10⁴ см^-3 меняется пропорционально угловой высоте Солнца над горизонтом.

Ночью слой D исчезает вследствие рекомбинации.

Слой Е располагается на высотах порядка11О км: днем N_e =1.5 х10⁵ см ^-3, ночью N_e = 5 х10³ см ^-3

Слой F - на высотах около 250км днем и 320км – ночью;

днем N_e = 2 х10⁶ см ^-3; ночью N_e = 2 х 10⁵ см ^-3 .

Днем слой F разделяется на 2 подслоя - F₁ и F₂, которые ночью сливаются в единый.

Рисунок 2.2 - Распределение электронной концентрации (N_е) в ионосфере

1 - днем; 2 - ночью

Кривые меняются в зависимости от выбора координат точки наблюдения.

N_e- в ионосферных слоях зависит от солнечной активности, которая

меняется с периодом в 11 лет. Создана специальная международная служба, которая прогнозирует состояние ионосферы, повышая надежность работы радиоканалов в земных условиях.

Ионосфера Земли - природное «зеркало», возвращающее в приземное пространство радиоволны с f < (15 - 20) МГц.

Рисунок 2.3 - Реальные траектории лучей в неоднородной ионосфере

Условия РРВ вдоль поверхности Земли определяются рельефом местности, электрическими параметрами земной поверхности, длиной волны.

Радиоволнам свойственны: дифракция, рефракция, интерференция.

Cвойства радиоволн

Рефракция - искривления / преломления волн при распространении в неоднородной среде.

Рисунок 2.4 –Атмосферная рефракция

Интерференция, когда в точку приема от источника могут приходить пространственная и земная волны. Если их фазы совпадают, то суммарная амплитуда поля растет, при сдвиге фазы на 180° суммарное поле ослабляется и может стать равным нулю.

Рисунок 2.5 –Интерференция прямой и отраженной волн

Дифракция - явление огибания препятствий. Максимально проявляется, если геометрические размеры препятствий соизмеримы с длиной волны.

Распространение радиоволн различных диапазонов частот.

Мириаметровые (СДВ) < 30 кГц - при НЧ-колебаниях почти полное отражение от D и Е- ионосферных слоев.

Дальность СДВ-р/линий составляет тысячи км.

Преимущества использования СДВ:

-Постоянство уровня сигнала в разное время суток /сезоны года.

-Из-за большой l , глубина поверхностного слоя в почве/морской воде десятки метров (используется в подземной и подводной р/связи).

Недостатки СДВ: передающие антенны громоздкие, низкую несущую не удается модулировать высокими частотами, отсюда малая скорость передачи (ТЛГ режим).

Применяется в системах устойчивой дальней навигации для вождения кораблей и самолетов.

Километровые (длинные волны-ДВ) - диапазон частот (30 - 300) кГц.

Характеризуются высокой устойчивостью связи, т.к. хорошо отражаются ионосферой в дневные и ночные часы, но на расстояниях в сотни километров одновременно существуют земная и ионосферная волны – имеет место интерференция. При распространении ДВ возникают потери из-за конечной проводимости подстилающей поверхности и дифракции. Относительно узкополосный диапазон – всего 270 кГц.

ДВ применяются для организации радиовещания, служебной ТЛГ- связи, в навигации.

Гектометровые (средние волны- СВ), соответствующие диапазону частот (300 - 3000) кГц, характеризуются разными условиями РРВ днем и ночью :

-днем СВ поглощаются D-слоем, распространяются только земные волны до 1000 км;

-ночью слой D исчезает, и СВ распространяются на тысячи км за счет

отражения от Е и F - слоев.

СВ используются для создания радиовещательных каналов.

Для СВ характерны замирания - беспорядочные изменения амплитуды на входе приемника периодичностью в десятки секунд.

Декаметровые (3 - 30)МГц , метровые (30-300)МГц , дециметровые

(300-3000) МГц - короткие волны ( КВ)

Преимущества использования КВ : передающие антенны приемлемых габаритов с высокой направленностью излучения, что позволяет использовать отражающие свойства ионосферы для радиоканалов протяженностью (10 000 -100 000) км при мощности передатчика (1-10 Вт). Позволяет увеличивать протяженность канала, вплоть до радиосвязи с антиподами. Влияние земных волн в КВ- диапазоне незначительно.

Недостатки КВ диапазона: проектирование требует сведений о характере распределения N_e в разное время суток применительно к координатам размещения передатчика и приемника, ионосферный механизм распространения КВ приводит к возникновению зон молчания (под областью отражения), характерны замирания, высокая плотность размещения передатчиков в этом участке спектра.

3 лекция. Радиоприемные и радиопередающие устройства

Цель лекции: изучить основные показатели, структурные схемы и назначение отдельных трактов приемных и передающих устройств, а также причины возникновения и способы борьбы с побочными излучениями и каналами приема.

Основные показатели радиоприемников: чувствительность, полоса пропускания, избирательность.

Чувствительностью называется способность приемника принимать слабые сигналы.

Полоса пропускания - область частот, в пределах которой ослабление спектра принимаемых колебаний не превышает заданного значения.

Избирательность (селективность) - это способность выделять из спектра радиочастот сигнал принимаемой станции. Селективность осуществляется колебательными контурами и фильтрами.

Различают приемники: прямого усиления и супергетеродинные с одинарным и двойным преобразованиями частоты.

Рисунок 3.1 – Структурная схема приемника прямого усиления

Устройство приемника прямого усиления, показанное на рисунке 3.1, содержит следующие тракты:

1)Входная цепь (ВЦ) выделяет полезный сигнал из колебаний, наводимых в антенне, ослабляет помехи.

2)Усилитель радиочастоты (УРЧ) усиливает поступающие из ВЦ полезные сигналы.

3)Детектор (Д) преобразует модулированные колебания р/частоты в соответствующие передаваемому сообщению.

4) Усилитель звуковой частоты (УЗЧ)- усиливает сигнал до уровня, достаточного для возбуждения ОУ (громкоговорителя, кинескопа и др.).

5) Оконечное устройство (ОУ) - преобразует электрические сигналы в исходную информацию (звуковую, световую, буквенную и др.).

Недостатки приемника прямого усиления - невысокие избирательность и чувствительность.

Сделать селективную цепь приемника прямого усиления с прямоугольной или близкой к ней характеристикой невозможно, т. к. контур должен перестраиваться.

Супергетеродинный приемник

Отличительная особенность - использование преобразователя частоты. Преобразователь частоты - устройство для переноса спектра сигнала из одной области частот в другую без изменения амплитудных и фазовых соотношений между компонентами спектра. Изменяется только значение несущей частоты fc, которая становится равной промежуточной частоте fпр.

Преимуществом супергетеродинного приемника является лучшая избирательность соседних каналов. В супергетеродинных приемниках основное усиление и избирательность осуществляются после преобразования частоты, в усилителе промежуточной частоты (УПЧ). При перестройке на другую станцию промежуточная частота f_np не меняется. При изменении частоты сигнала f_c одновременно изменяется и частота гетеродина f_г таким образом, чтобы разность осталась постоянной.

Рисунок 3.2 – Структурная схема супергетеродинного приемника

При перестройке меняются резонансные частоты ВЦ, УРЧ и гетеродина. Перестраивать УПЧ не требуется (его характеристики не меняются). АЧХ УПЧ достаточно близка к прямоугольной (используются фильтры любой степени сложности), следовательно высокая избирательность.

УПЧ работает на более низкой частоте, чем УРЧ, поэтому обеспечивает большее усиление. Усилительные свойства элементов улучшаются при понижении частоты, соответственно это обеспечивает высокую чувствительность.

Недостатки супергетеродинных приемников:

1) сложность (цена);

2) наличие побочных каналов приема: зеркального, канала прямого прохождения.

Зеркальный канал имеет несущую частоту, отличающуюся от частоты полезного сигнала на удвоенную промежуточную частоту (см. рисунок 3.3):

fзерк = fc + 2fnр.

Рисунок 3.3 –Зеркальный канал

В приемниках для магистральных линий радиосвязи требуются более высокие чувствительность и избирательность по соседнему и зеркальному каналам, что невозможно при одной промежуточной частоте, поэтому используется двойное преобразование частоты.

1-ая промежуточная частота выбирается достаточно высокой за счет чего обеспечивается высокая избирательность по зеркальному каналу.

2-ая промежуточная частота - достаточно низкая , что обеспечивает высокий коэффициент устойчивого усиления в каскадах УПЧ и таким образом повышает чувствительность приемника при высокой избирательности по соседнему каналу.

Радиопередающие устройства

Схема и конструкция радиопередатчика определяются назначением, диапазоном рабочих частот, мощностью и т.д.

Структура зависит от общих функций:

- получение ВЧ-колебаний требуемой частоты и мощности;

- модуляция ВЧ-колебаний передаваемым сигналом;

- фильтрация гармоник и колебаний, частоты которых за пределами полосы излучения;

- излучение колебаний через антенну.

ЗГ - высокостабильный опорный генератор для получения ВЧ- колебаний.

Синтезатор - преобразует постоянную - частоту ВЧ-генератора, в любую, необходимую для р/связи или вещания. Стабильность частоты при этом не должна ухудшаться. Если генератор создает колебания нужной частоты, синтезатор не нужен.

Рисунок 3.4 – Структурная схема радиопередатчика

Промежуточный усилитель ВЧ необходим для ослабления влияния на ЗГ и синтезатор регулировок в мощных каскадах и в антенне.

Усилитель мощности (УМ)-генератор с внешним возбуждением, увеличивает мощность радиосигнала до нужного уровня. Главное требование - высокий кпд.

Назначение выходной цепи: передача усиленных колебаний в антенну, фильтрация ВЧ колебаний, согласование выходного мощного ОУ с антенной.

Модулятор для изменения несущей ВЧ-передатчика по закону передаваемого сигнала (АМ, ЧМ, ФМ, ШИМ…).

Устройства электропитания (выпрямители, аккумуляторы, трансформаторы, устройства перехода на резервные ИП...) обеспечивают подведение токов и напряжений для работы транзисторов, ламп и прочее, а также систем автоуправления.

По классификации волн различают передатчики: километровые, гектометровые, декаметровые и др. В разных диапазонах конструкции колебательных контуров и типы усилительных элементов различны.

Передатчик может работать на одной или нескольких фиксированных волнах, либо настраиваться на любую длину волны в непрерывном диапазоне.

Мощность передатчика обычно определяется как мах мощность ВЧ-колебаний, поступающих в антенну без модуляции при непрерывном излучении, но существуют сигналы с напряжением, быстро меняющимся в широких пределах.

Важнейшие показатели - стабильность излучаемой частоты, уровень побочных излучений. При строгом соблюдении частоты передатчика настроенный на нее приемник принимает сигналы сразу после включения, не требуя подстроек (удобство эксплуатации, высокая надежность связи, упрощение автоматизации оборудования). Частотные диапазоны радиосвязи и вещания переуплотнены сигналами одновременно работающих радиостанций, если частота передатчика отличается от разрешенной, то приближается частоте другого передатчика , что вызывает помехи.

Побочные излучения (за пределами передаваемой полосы частот).

К ним относятся гармонические излучения, паразитные продукты взаимной модуляции, паразитные излучения. Гармонические излучения - на частотах, в целое число раз превышающие частоту радиоcигнала.

Паразитные излучения - на частоте, не связанной с частотой радиоcигнала или со вспомогательной частотой (для синтеза частот, модуляции и др.).

4 лекция. Основы антенно-фидерной техники. Элементарный излучатель

Цель лекции: изучить принципы построения антенн и их основные характеристики на примере элементарного излучателя.

Антенной называется система проводников, служащих для излучения радиоволн на передающей станции и для улавливания радиоволн на приемной станции. Антенна преобразует энергию тока ВЧ в энергию радиоволн или, наоборот, энергию радиоволн в энергию тока высокой частоты.

В состав антенного устройства, помимо самой антенны, служащей для излучения или приема радиоволн, входит фидерная линия, необходимая для передачи с минимальными потерями электромагнитных волн от передатчика к антенне или от антенны к приемнику. Для правильной работы антенного устройства фидерные линии не должны обладать антенным эффектом, т. е. излучать или принимать радиоволны.

Принято разделять антенны на передающие и приемные, хотя принципиальной разницы в устройстве между ними в большинстве случаев нет. Передающая антенна должна излучать в нужном направлении электромагнитные волны с возможно большей энергией. В приемной антенне радиоволны, пришедшие в определенном направлении, должны создавать колебания с возможно большей энергией.

Обратимость - возможность использования антенны в качестве передающей или приемной, при этом параметры антенны сохраняются при передаче и приеме.

Основные характеристики антенн:

- Излучаемая мощность (Ри) - мощность э/магнитных волн, излучаемых антенной в свободное пространство.

- Мощность потерь (Рп) - мощность, теряемая передатчиком при прохождении тока по проводам антенны, в земле и предметах, вблизи антенны.

- Мощность в антенне (Ра) - мощность, подводимая к антенне от передатчика.

Ра = Ри + Рп.

- Коэффициент полезного действия (КПД) антенны :

Направленность антенны - способность излучать э/магнитные волны в определенных направлениях.

Диаграмма направленности (ДН) - зависимость напряженности поля или Ри от направления. Для упрощения используют не пространственную ДН, а диаграмму в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Замкнутый колебательный контур, имеющий малые размеры по сравнению с длиной волны, очень плохо излучает электромагнитные волны. Электромагнитные волны излучаются проводником, по которому проходит ток высокой частоты. Если провод согнуть, то в двух его половинках токи направлены в противоположные стороны. Волны, создаваемые этими токами, противоположны по фазе и, если расстояние между проводами d мало по сравнению с длиной волны, то эти волны будут в пространстве взаимно уничтожаться. Т.о., провод в виде петли/ прямоугольного или круглого витка имеющего размеры много меньше длины волны, почти не излучает электромагнитные волны. Токи в противоположных сторонах квадратного витка направлены в разные стороны и волны, создаваемые этими токами, имеют противоположные фазы. В направлении, перпендикулярном к плоскости витка, эти волны взаимно уничтожаются. А в направлении вдоль плоскости витка сдвиг фаз между этими волнами немного отличается от 180°, так как одна из волн проходит лишний путь, равный d, и несколько запаздывает по фазе. Но если сторона витка много меньше длины волны, то запаздывание ничтожно и практически волны, идущие в этом направлении, также взаимно уничтожаются.

Если изменить устройство колебательного контура так, чтобы в отдельных его элементах токи имели одинаковое направление в пространстве, то колебания в отдельных элементах контура совпадут по фазе. Волны, создаваемые этими элементами, взаимно не уничтожатся и получится значительное излучение. Это достигается превращением замкнутого контура (см. рисунок 4.2 а) в открытый контур, т.е. в антенну.

Если раздвинуть обкладки конденсатора и развернуть соединительные провода в прямую линию (cм. рисунок 4.2 б), то направления токов в этих проводах станут одинаковыми. Подобный контур излучает волны недостаточно, так как отсутствует излучение катушкой, и токи, протекающие по обкладкам конденсатора, направлены в противоположные стороны и под прямым углом к токам в соединительных проводах.

Дальнейшее увеличение излучения волн получится, если вытянуть провод катушки в прямую линию и вместо обкладок для создания необходимой емкости применить провода достаточной длины (см.рисунок 4.2 в).

Рисунок. 4.2 - Превращение замкнутого контура в открытый

Тогда направление токов во всех элементах провода будет одинаковым, т. е. колебания будут совершаться в одинаковых фазах, и излучение волн станет наибольшим. Т. о., открытый контур в простейшем случае представляет собой прямолинейный провод. Практически в нем все же обычно оставляют небольшую катушку для связи с генератором (см.рисунок 4.2 г).

Всякий провод обладает собственной индуктивностью и собственной емкостью, распределенными по его длине, а поэтому является своеобразным колебательным контуром, в котором можно получить свободные электрические колебания. На схеме (см. рисунок 4.3 а) в положении 1 переключателя П обе половины провода заряжаются от батареи Б.

Если перевести переключатель в положение 2, то электроны будут двигаться вдоль провода в направлении от нижней его половины к верхней, а затем в обратном направлении, т. е. в проводе возникнут свободные затухающие колебания.

Отдельные фазы колебательного процесса в проводе показаны на рисунке 4.3б. В верхней части рисунка показано распределение электрического и магнитного полей, а в нижней части - график изменения тока и напряжения в антенне.

Напряжением в какой-либо точке антенны принято называть разность потенциалов между данной точкой и симметрично ей расположенной точкой на второй половине провода. График тока показывает также изменение напряженности магнитного поля, а график напряжения - изменение напряженности электрического поля. На рисунке 4.3 б график напряжения и соответствующее ему электрическое поле изображены штриховой линией, а график тока и соответствующее ему магнитное поле — сплошной линией.

Рисунок. 4.3 - Схема возбуждения свободных колебаний в открытом контуре и колебательный процесс в нем

В начальный момент (0 на рисунке 4.3 б) провод обладает потенциальной энергией электрического поля зарядов, сосредоточенных на верхней и нижней половинах провода. Тока еще нет, а разность потенциалов имеет максимальную величину. При возникновении движения электронов вдоль провода ток возрастает, а напряжение уменьшается, и энергия электрического поля переходит в кинетическую энергию магнитного поля, создаваемого током. Через четверть периода электрическое поле заменяется магнитным полем. В этот момент (1 на рисунке 4.3 б) ток максимален, а напряжение равно нулю. Затем ток и магнитное поле уменьшаются. Возникает эдс самоиндукции, которая поддерживает движение электронов и провод перезаряжается. Энергия переходит из магнитного поля в электрическое. К концу второй четверти периода (момент 2) снова энергия сосредоточена в электрическом поле, но направление поля изменилось на обратное. Далее, в течение следующей половины периода, весь процесс повторяется в обратном направлении и восстанавливается первоначальное состояние.

В промежуточные моменты, не изображенные на верхнем чертеже, одновременно существуют электрическое и магнитное поля, так как энергия распределена между обоими полями. Электрическое и магнитное поля имеются вдоль всего провода, причем магнитное поле наиболее сильное в середине провода, где ток наибольшей величины, а на концах провода ток равен нулю и магнитное поле отсутствует.

Открытый контур, представляющий собой прямолинейный провод, в котором могут происходить свободные электрические колебания, называют симметричным вибратором или, короче, просто вибратором, или диполем.

Для получения в нем незатухающих колебаний его связывают с генератором, например, при помощи индуктивной связи (см.рисунок 4.4). В простейшем случае антенное устройство для ДВ, CВ , а иногда и коротких волн : по возможности выше над землей подвешивается антенна, т.е. система проводов, играющая роль одной обкладки конденсатора. Второй обкладкой является земля или второй провод, называемый противовесом и подвешенный невысоко над землей.

Рисунок 4. 4 - Индуктивная связь открытого контура с генератором

5 лекция . Общая характеристика телекоммуникационных систем

Цель лекции: получить представление о первичных и вторичных сетях электросвязи, изучить классификацию каналов, трактов, систем передачи и условия их функционирования.

Средства телекоммуникаций обеспечивают организацию связи между абонентами любых населенных пунктов. Для этого на территории СНГ создана единая внутриувязанная сеть ВСС.

Внутриувязанная сеть связи – это совокупность технических средств электросвязи, образующей первичную сеть типовых каналов передачи и типовых групповых трактов, и построенные на ее базе вторичные сети.

Первичная сеть ВСС состоит из совокупности станций и линий передачи, образующих сеть типовых каналов.

Первичная сеть охватывает территорию всей страны и имеет трехступенчатую структуру, объединяя магистральную, внутризоновые и местные сети.

Магистральная сеть располагается на территории всей страны и связывает между собой крупные населенные пункты.

Внутризоновая сеть располагается на территории области, края.

Местная сеть создается на территории города или сельского района и называется соответственно ГТС или СТС.

На базе каналов первичной сети создаются вторичные сети. В зависимости от вида электросвязи вторичные сети получили названия: телефонной, телеграфной, сети передачи данных, передачи газет, звукового вещания, телевизионного вещания.

В многоканальной электросвязи сигналы любого вида передаются по отдельным каналам, которые организуются с помощью систем передачи.

Система передачи СП - это совокупность технических средств, обеспечивающая образование линейного тракта, типовых групповых трактов и типовых каналов передачи первичной сети ВСС. Система передачи состоит из станционного оборудования и оборудования линейного тракта.

Классификация СП:

- по способу разделения каналов: с частотным разделением каналов ЧРК и с временным разделением каналов ВРК;

- по виду передаваемого сигнала: аналоговые системы передачи АСП и цифровые системы передачи ЦСП;

- в зависимости от среды распространения: воздушные, кабельные волоконно-оптические, радиорелейные;

- по назначению: магистральные, внутризоновые, местные.

Канал передачи – совокупность технических средств и среды распространения, обеспечивающая передачу сигналов электросвязи или в определенной полосе частот или с определенной скоростью передачи между двумя станциями. Современные системы передачи являются многоканальными, т.е. обеспечивают одновременную независимую передачу. многих сигналов. Канал передачи называется типовым, если он соответствует определенным параметрам.

Таблица 1- Классификация типовых каналов передачи

Канал тональной частоты (телефонный канал)	- эффективно передаваемая полоса частот (03,-3,4)кГц - скорость передачи 64 кБит/сек
Телеграфный канал	Спектр частот (10 – 150) Гц
Канал звукового вещания	Спектр частот (30-15000) Гц
Канал передачи данных	Первичный (60-108) кГц или 2048 Кбит/с Вторичный (312-552) кГц или 8448 Кбит/с Третичный (812-2044) кГц или 34368 Кбит/с
Канал телевидения	Спектр частот (0 – 6) Мгц

Линейный тракт ЛТ - совокупность технических средств, обеспечивающая передачу сигналов электросвязи или в полосе частот, или со скоростью передачи, определяемой номинальным числом каналов данной системы передачи. В зависимости от среды распространения линейный тракт может быть кабельным, воздушным, радиорелейным, спутниковым, волоконно-оптическим.

Групповой тракт – совокупность технических средств, обеспечивающая передачу сигналов электросвязи или в полосе частот, или со скоростью передачи нормализованной группы каналов ТЧ в пределах одной или нескольких систем передачи.

Электрическая связь обеспечивает передачу информации на любые расстояния, но дальность передачи сигналов ограничена, т.к. сигнал при прохождении по линии ослабевает и искажается.

Линия передачи вносит затухание, которое определяется по формуле:

a_{л =} α _ţ × Ĺ ,

где α _ţ - километрический коэффициент затухания кабеля;

Ĺ - длина линии.

При организации связи между абонентами сигнал проходит через несколько участков (ГТС, СТС, МТС) и во всех вариантах соединения затухание канала должно быть постоянным.

Рисунок 5.1- Распределение затухания по участкам цепи

Международный союз электросвязи МСЭ установил, что затухание между двумя любыми абонентами не должно превышать 29,7 Дб.

Исходя из этих величин, при расстояниях больше 10 км нужно применять усилители или использовать аппаратуру уплотнения.

В крупных городах при построении ГТС нужно организовывать большое число соединительных линий на значительные расстояния. Это приводит к большому расходу кабеля, поэтому экономически целесообразно на межстанционных участках применять многоканальную аппаратуру уплотнения, которая позволяет организовать по одной паре проводов нужное число каналов.

Для компенсации затухания, вносимого кабелем, между оконечными станциями необходимо устанавливать промежуточные усилительные пункты, которые могут быть обслуживаемыми и необслуживаемыми.

Рисунок 5.2 - Схема организации связи

На ОП устанавливается аппаратура, которая вместе с определенным кабелем и промежуточными станциями образует систему передачи. С помощью СП организуются все нужные типы каналов для передачи любых видов сообщений.

Междугородний канал должен быть 4-х проводным.

Рисунок 5.3- Схема междугороднего канала ТЧ

Направляющей средой для междугородных систем передачи являются симметричные, коаксиальные и волоконно-оптические кабели.

Кабели связи представляют собой некоторое количество токопроводящих проводников, изолированных друг от друга. Каждая пара проводников образует электрическую цепь, по которой передается информация в виде электромагнитной энергии.

В оптических кабелях вместо токопроводящих проводников используется стекловолокно, по которому передается информация в виде световой энергии.

Для предохранения от проникновения влаги проводники или оптические волокна заключены в герметичную оболочку.

Симметричными называются кабели, у которых обе жилы физической цепи (пары) являются однотипными, т.е. изготовлены из однородного материала, имеют одинаковый диаметр, тип изоляции и т.д. Токопроводящие жилы симметричных кабелей изготавливают из круглой медной проволоки диаметром 0,8-1,4 мм либо из алюминиевых проволок. В качестве изоляции используют кабельную бумагу, полистирол, полиэтилен и другие пластмассы. Изолированные жилы симметричных кабелей скручивают в группы, называемые элементами. Скручивание создает отдельным жилам рабочей пары одинаковые условия относительно взаимных и внешних помех. Междугородные высокочастотные симметричные кабели бывают четверочной скрутки: 1х4, 4х4, 7х4. Например, МКС-4х4х1,2.

Основным недостатком симметричных кабелей являются взаимные влияния пар проводов, что ограничивает спектр передаваемых сигналов (до 300 кГц).

Основным элементом коаксиального кабеля является коаксиальная пара – гибкая металлическая трубка, внутри которой, в центре, находится изолированный провод. Трубку называют внешним проводником, а центральный провод – внутренним. Т.к. центры внутреннего и внешнего проводника совпадают, такую пару называют коаксиальной. Изоляция между проводниками обеспечивается полиэтиленовыми шайбами, расположенными на внутреннем проводнике. Ими же обеспечивается строгая концентричность пары, т.е. соостность внутреннего и внешнего проводников. Кабель может содержать несколько коаксиальных пар. Например, КМ-4, КМ-8/6.

Внешний проводник является экраном для внутреннего, поэтому в таких кабелях отсутствуют взаимные влияния между парами проводов.

В оптических кабелях направляющей системой служат световоды – оптические волокна ОВ, изготовленные из высококачественного стекла или пластмассы. Количество волокон в кабеле неограниченно и определяется его назначением. Пропускная способность ОВ составляет десятки тысяч каналов, а скорость передачи цифровой информации – десятки и сотни Гигабит в сек.

Масса и наружный диаметр оптического кабеля намного меньше медных кабелей. Конструкции ОК могут содержать медные жилы, используемые для электропитания регенераторов и служебной связи.

6 лекция. Способы представления и преобразования сообщений, сигналов и помех

Цель лекции: изучить формы представления сигналов электросвязи, принципы преобразования сигналов из аналоговой формы в дискретную и цифровую.

Сигнал является переносчиком информации. Электрический сигнал служит переносчиком сообщения в системах электросвязи. Выбор электрических сигналов для переноса сообщения на расстояние объясняется тем, что скорость их распространения соизмерима со скоростью света.

Электрические сигналы могут быть непрерывными и дискретными.

Непрерывный сигнал с течением времени может принимать любые, в заданных пределах, мгновенные значения. Непрерывный сигнал называют аналоговым.

Дискретный сигнал характеризуется конечным числом значений информационного параметра.

Рисунок 6.1- Виды сигналов

На практике дискретные сообщения преобразуется в цифровой сигнал, когда последовательность отдельных значений (отсчетов) заменяется последовательностью символов 0 и 1 (двоичный код). Такой сигнал получил название цифрового.

Процесс превращения непрерывного сигнала в дискретный называется амплитудно-импульсной модуляцией АИМ. В качестве переносчика сообщений используется импульсная последовательность. Ее амплитуда изменяется по закону изменения исходного сигнала. Частота следования импульсов называется частотой дискретизации и рассчитывается по формуле:

F_д 2Fв.

При амплитудно-импульсной модуляции АИМ по закону модулирующего сигнала изменяется амплитуда импульсов, а длительность и частота следования остаются постоянными.

Рисунок 6.2 - Процесс амплитудно-импульсной модуляции

Сформированный групповой АИМ – сигнал подвергают операции квантования и кодирования.

Амплитудное квантование заключается в том, что множество значений амплитуд отсчетов заменяется ограниченным рядом ближайших к ним нормированных значений. Эти значения называются разрешенными уровнями.

Разность между двумя соседними разрешенными уровнями называется шагом квантования ∆.

Разность между значением АИМ-отсчета и уровнем квантования называется ошибкой квантования:

ξ_кв=|U_аим|- |U_кв|.

Чем больше разрешенных уровней, т.е. чем меньше шаг квантования, тем меньше ошибка квантования. Ошибка, возникшая в процессе квантования, воспринимается в канале как помеха и называется помехой квантования.

Произведя «нумерацию» уровней квантования в двоичном коде, можно передавать не сами уровни, а их квантованные значения. Полученная в результате этого преобразования импульсная последовательность является групповым ИКМ сигналом.

Линейное кодирование

При линейном кодировании квантование выполняется по равномерной шкале квантования, когда шаг квантования является постоянным.

Максимальное число уровней квантования при равномерном квантовании:

M= 2^m- 1.

Нумерация уровней квантования осуществляется преобразованием десятичного числа в двоичное по следующему правилу:

1) десятичное число условных шагов квантования представляется cуммой чисел, например: 105 = 64+32+8+1;

2) в ряду чисел единицы ставятся там, где есть числа, и нули там, где их нет :

64+32+8+1=105;

1*2⁶+ 1*2⁵+ 0*2⁴+ 1*2³+ 0*2²+ 0*2¹+1*2⁰.

Совокупность коэффициентов, состоящая из нулей и единиц, называется кодовой группой. Числу 105 в десятичной системе исчисления, соответствует кодовая группа 1101001 в двоичной системе исчисления.

Число единиц и нулей в кодовой группе определяет её разрядность.

Если кодовая группа содержит m разрядов, то с помощью такого кода можно закодировать M = 2^m уровней. Так, при m = 3 M = 8, а при m = 7 M = 128.

Т.к. телефонные сигналы являются двухполярными, при их дискретизации получают последовательность разнополярных импульсов.

Для кодирования используют симметричный двоичный код, в котором для кодирования полярности импульса к ИКМ сигналу (кодовой группе) добавляется ещё один разряд слева. Положительным отсчётам присваивается единица, а отрицательным – 0.

Сверхцикл

Ц 0

Ц 1

Ц 2

………..

Ц 15

СЦС

КИ 0

КИ 1

…

КИ 16

…

КИ 31

ЦС СУВ

Р1

Р2

Р3

Р4

Р5

Р6

Р7

Р8

Рисунок 6.3 - Формирование группового сигнала

На приеме при декодировании осуществляется обратное преобразование. Входным сигналом декодера является 8 – разрядная кодовая группа. Первый разряд определяет полярность отсчета и в соответствии с принятой кодовой комбинацией включаются эталонные токи, суммарный ток которых определяет величину декодируемого АИМ – сигнала.

Групповой сигнал (цикл передачи) объединяет 32 канальных интервала. 30 для передачи полезной информации и 2 для передачи служебных сигналов. Служебные сигналы (ЦС, СЦС, СУВ и т.д.) передаются в нулевом и 16-том канальном интервалах.

Т.к. каждый символ цифрового потока занимает половину тактового интервала, то нужна последовательность импульсов с частотой следования fти скважностью q = 2 . Тактовая частота определяется:

Основным мешающим действием при передаче сигналов являются помехи. Помехами называют посторонние электрические колебания, проникающие в каналы систем передачи и мешающие нормальному приему передаваемых сигналов. Различают помехи внутренние (шумы) и внешние.

К помехам внутреннего происхождения относятся технические помехи, которые обусловлены свойствами самих каналов, т.е. линейным трактом и каналообразующей аппаратурой: это - тепловые шумы линии и шумы, создаваемые усилителями, преобразователями и другими копмонентами аппаратуры.

К внешним помехам относятся помехи, возникающие вследствие переходных влияний между параллельными цепями, радиопомехи, атмосферные помехи, помехи от ЛЭП, источников питания и т.д.

В системах передачи с ЧРК помехи возникают в каналообразующем оборудовании и, в основном, в линейном тракте. В СП по коаксиальным кабелям, хорошо защищенным от внешних помех, действуют только внутренние помехи, т.е. тепловые шумы линий, усилителей и помехи нелинейного происхождения. В СП по симметричным кабелям, кроме внутренних помех, действуют значительные помехи от переходных влияний между парами, размещенными в одном кабеле. В каналах СП по РРЛ и по линиям спутниковой связи действуют в основном внутренние помехи.

Шумы канала цифровой кабельной системы передачи обусловлены действием большого количества факторов: шумы оконечных станций, шумы линейного тракта.

Шумы ЛТ возникают за счет ошибок в линейном тракте, которые приводят к ошибкам декодирования, а значит, неправильному восстановлению передаваемого сигнала. Шумы вызывает дрожание фазы тактовых импульсов за счет неточной работы выделителя тактовых импульсов, что приводит к взаимным влияниям между каналами. Линейные тракты современных ЦСП рассчитываются таким образом, что шумами ЛТ можно принебречь.

Шумы оконечных станций складываются из шумов квантования, шумов ограничения и шумов незанятого канала. При использовании неравномерного квантования шумами ограничения и шумами незанятого канала можно принебречь. Поэтому шумы оконечного оборудования в основном определяются шумами квантования. Мощность шумов квантования значительно уменьшается с увеличением количества разрядов двоичного кода.

Влияние шумов оценивается величиной помехозащищенности.

Помехозащищенность – это разница между минимальным уровнем сигнала и уровнем помехи:

7 лекция. Многоканальные телекоммуникационные системы

Цель лекции: изучить принципы построения многоканальных систем передачи с частотным и временным разделением каналов, их структурные схемы и способы формирования группового сигнала.

При многократном использовании линий связи широкое применение получил метод частотного разделения каналов (ЧРК), при котором сигналы различных каналов размещаются в определенной последовательности по шкале частот.

Принцип построения систем передачи с частотным разделением каналов основан на том, что каждому каналу отводится своя полоса частот.

Рисунок 7.1 - Принцип построения СП с ЧРК

Для этого исходный сигнал в спектре (0,3-3,4) кГц подается на модулятор М, который с помощью индивидуальной несущей переносит сигнал в высокочастотный спектр.

Полосовые фильтры в тракте передачи выделяют полезную боковую полосу частот. Преобразованные сигналы объединяются и в групповой форме передаются по линии.

На приеме полосовые фильтры разделяют групповой сигнал на индивидуальные полосы частот каждого канала.

Демодуляторы ДМ с помощью соответствующих несущих преобразуют высокочастотный сигнал в полосу частот (0,3-3,4) кГц, которая выделяется или полосовым фильтром ПФ или фильтром нижних частот ФНЧ и передается к абоненту.

На рисунке представлен план частотных преобразований сигналов тональной частоты из спектра (0,3-3,4) кГц в высокочастотный групповой сигнал. Полосовой фильтр выделяет полезную верхнюю боковую полосу частот.

Несущие соседних каналов должны отличаться на 4 кГц.

Из рисунка видно, что исходные сигналы занимают одинаковые полосы частот и их нельзя объединить и вместе передавать по линии, т.к. на приеме их невозможно будет разделить между тремя приемниками сообщений. В групповом высокочастотном сигнале каждый исходный сигнал занимает свою полосу частот. Тогда на приеме с помощью полосовых фильтров можно будет разделить групповой сигнал по каналам.

Рисунок 7.2 - Частотный план формирования группового сигнала

Для правильного восстановления сигналов на приеме несущие частоты, подаваемые на модулятор и демодулятор одноименного канала, должны быть одинаковыми. Несущие, подаваемые на модуляторы соседних каналов, должны отличаться на 4 кГц, т.к. каждый канал занимает полосу частот 4 кГц. Полезными составляющими после модуляции являются верхняя и нижняя боковая полоса частот. Передавать по каналу можно две боковые и несущую, одну боковую и несущую, одну боковую без несущей. При передаче обеих боковых полоса частот канала составит 8 кГц, что приведет к уменьшению числа каналов. При передаче несущей по каналу, его динамический диапазон загружается мощностью несущей, не несущей полезную информацию, что приводит к уменьшению длины усилительного участка и соответственно к увеличению количества промежуточных пунктов. Поэтому в аппаратуре принято передавать по каналу одну боковую (или верхнюю или нижнюю), а несущую в тракте приема получают от своего генераторного оборудования.

Принцип временного разделения каналов ВРК заключается в том, что в каждый момент времени в линейный тракт ЛТ уплотненной цепи передаются поочередно сигналы только одного канала. Для этой цели передающее и приемное устройство содержат специальные переключающие устройства, периодически на короткое время подключающие линию передачи к передающим и приемным аппаратам данного канала. Таким образом, в каждый момент времени по линии передается сигнал только одного сообщения.

Рисунок 7.3 - Принцип построения СП с ВРК

Непрерывный по времени (аналоговый) сигнал от источника сообщений поступает на электронный ключ и преобразуется в дискретный. Электронные ключи каналов замыкаются поочередно, поэтому дискретные отсчеты сигналов сдвинуты по времени, могут быть объединены в групповой и переданы по линии передачи.

В групповой сигнал вводится сигнал цикловой синхронизации, который отмечает начало группового сигнала и служит для правильного распределения импульсов на приеме.

В тракте приема сигнал цикловой синхронизации выделяется приемником цикловой синхронизации, подается в генераторное оборудование тракта приема, после чего замывается ключ первого канала, затем второго и т.д. Таким образом, групповой сигнал распределяется по каналам и поступает на фильтр низких частот ФНЧ, который восстанавливает исходный непрерывный сигнал из дискретных отсчетов.

На приеме из дискретных отсчетов можно восстановить непрерывный сигнал, если ограничить спектр передаваемого сигнала по верхней частоте спектра. Для этого на передаче устанавливается ФНЧ с граничной частотой 3,4 кГц.

Рисунок 7.4 - Формирование группового сигнала в СП с ВРК

8 лекция. Цифровые телекоммуникационные сети

Цель лекции: ознакомиться с видами цифровых телекоммуникационных систем плезиохронными и синхронными цифровыми иерархиями PDH и SDH.

Цифровые системы передачи строятся согласно определенной иерархии: в качестве первичной была выбрана скорость передачи 2048 кбит/сек. Это 30-канальная группа (32 канальных интервала). ОЦК имеет скорость передачи 64 кбит/сек. Разрядность кодовой группы выбрана равной 8. Тогда скорость передачи первичного цифрового потока составляет:

64 х10х 32 = 2048 кбит/сек.

Для дальнейшего увеличения скорости потоков принят коэффициент кратности, равный 4. Это объясняется тем, что в основе построения ЦСП лежит двоичная система исчисления.

Формирование ЦСП осуществляется на основе объединения цифровых потоков низшего порядка в цифровые потоки высшего порядка.

Рисунок 8.1 - Иерархия ЦСП

Современная первичная цепь может строиться на основе трех технологий:

PDH – плезиохронная цифровая иерархия Plesiochronous Digital Hierarchy;

SDH – синхронная цифровая иерархия Synchronous Digital Hierarchy;

(SONET - это североамериканский эквивалент SDH.);

ATM – асинхронный режим передачи.

PDH

В мировой практике существует 3 принципа формирования первичной сети (3 стандарта скоростей):

- североамериканский (США, Канада);

- японский;

- европейский и южноамериканский.

Рисунок 8.2 - Стандарты скоростей

ГО каждой ступени иерархии работает независимо, поэтому для синхронизации оборудования необходимо вводить специальные синхросигналы, которые позволяют на приеме правильно распределять потоки низшего уровня.

Технология PDH обладает рядом недостатков:

- сложный ввод/вывод цифровых потоков в промежуточных пунктах;

- отсутствие средств сетевого автоматического контроля и управления;

- многоступенчатое восстановление синхронизма требует достаточно большого времени;

- наличие трех различных иерархий.

Сложность ввода/вывода потоков низшего порядка заключается в том, что при необходимости выделения потока Е1 из потока Е3 приходится проводить пошаговое демультиплексирование, а затем пошаговое мультиплексирование. Это объясняется тем, что добавление выравнивающих импульсов КСС делает невозможным вывод потока 2 Мбит/с или ОЦК 64 кбит/с из потока Е4 со скоростью 140 Мбит/с.

Рисунок 8.3 - Выделение потока Е1 из потока Е4

Объем оборудования пункта выделения равен объему оборудования двух оконечных станций.

SDH

Технология SDH определяется как набор цифровых структур, стандартизированных с целью транспортирования определенных объемов информации, и реализуется как комплексный процесс переноса информации, включая функции контроля и управления.

Системы передачи SDH рассчитаны на транспортирование цифровых потоков PDH различных стандартов и уровней, а также широкополосных сигналов, связанных с внедрением новых услуг электросвязи.

Достоинства SDH:

- возможность разработки эффективных и гибких сетей связи;

- позволяет выделить сигнал любого уровня без демультиплексирования основного сигнала;

- стандартные интерфейсы обеспечивают совместимость оборудования различных фирм;

- обеспечивает лучшее управление сетью, даже из одного центра.

На каждом уровне SDH стандартизированы скорости передачи группового сигнала и структуры циклов.

В качестве основного формата сигнала в SDH принят синхронный транспортный модуль STM, имеющий скорость передачи 155,52 Мбит/с.

STM-1 несет основную информационную нагрузку, например, поток Е4 со скоростью 140 Мбит/с, и дополнительные сигналы, обеспечивающие функции контроля, управления, обслуживания, поэтому скорость увеличивается до 155 Мбит/с.

Таблица 1 - Скорости передачи SDH

Уровень SDH	Скорость передачи
STM-1	155,520 Мбит/с
STM-4	622,080 Мбит/с
STM-8	1244,160 Мбит/с
STM-12	1866,240 Мбит/с
STM-16	2488,320 Мбит/с (2,5 Гбит/с)
STM-64	9953,280 Мбит/с (10 Гбит/с)
STM-256	39813,120 Мбит/с (40 Гбит/с)

Линейная скорость более высокого уровня STM-N сигнала равна произведению Nх155,52 Мбит/с.

В сети SDH сложнее технология мультиплексирования, усилились требования по синхронизации, методы эксплуатации и технологии измерений намного сложнее по сравнению с PDH.

Формат STM

Таблица STM-1 имеет 9 рядов и 270 столбцов. Каждая клетка соответствует скорости передачи 64 кбит/с, а вся таблица 9х270х64=155520 кбит/с. Первые 9 столбцов отведены для служебных сигналов.

3	RSOH
1	PTR	Нагрузка

5	MSOH

Рисунок 8.4 - Формат STM

В процессе развития сети SDH разработчики могут использовать ряд решений, характерных, для глобальных сетей таких, как формирование своего "остова" (backbone) или магистральной сети в виде ячеистой (mush) структуры, позволяющей организовать альтернативные (резервные) маршруты, используемые в случае возникновения проблем при маршрутизации виртуальных контейнеров по основному пути. Это, наряду с присущими сетям SDH внутренним резервированием, позволяет повысить надёжность всей сети в целом. Причём при таком резервировании на альтернативных маршрутах могут быть использованы альтернативные среды распространения сигнала. Например, если на основном маршруте используется ВОК, то на резервном - РРЛ, или наоборот.

Список литературы:

1. Крухмалев В.В. Основы построения телекоммуникационных систем и сетей.- М.: Горячая линия – Телеком, 2004 .

2. Иванов В. И. Цифровые и аналоговые системы передачи. - М.: Горячая линия – Телеком, 2005.

3. Слепов Н.Н.Синхронные цифровые сети SDH -М: 1997.

4. Кириллов В. Многоканальные системы передачи. – Издательство «Новое знание», 2002.

5. Зингеренко А.М., Баева Н.Н., Тверецкий М.С. Системы многоканальной связи. – М.: Связь, 1980.

6. Баева Н. Н. Многоканальная электросвязь и РРЛ.- М.: Связь, 1988.

7. Ерохин Г.А. и др. Антенно-фидерные устройства и распространение радиоволн. - М.: Радио и связь, 1996.

8. Фомин Н.Н. Радиоприемные устройства . - М.: Радио и связь, 1996.

Содержание

1 лекция. Классификация радиотехнических систем,

сигналов используемых в радиотехнике. Радиотехнический канал связи.

Виды модуляции. 4

2 лекция. Свойства атмосферы, особенности распространения радиоволн 8

3 лeкция. Радиоприемные и радиопередающие устройства 12

4 лекция. Основы антенно-фидерной техники.

Элементарный излучатель 16

5 лекция. Общая характеристика телекоммуникационных систем 20

6 лекция. Способы представления и преобразования сообщений, сигналов и помех 24

7 лекция. Многоканальные телекоммуникационные системы 28

8 лекция. Цифровые телекоммуникационные сети 32

Список литературы 37