АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ 

Кафедра телекоммуникационных систем  

 

МНОГОКАНАЛЬНЫЕ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

 

Методические указания к курсовой работе

для студентов всех форм обучения специальности

050719- Радиотехника, электроника и телекоммуникации

  

АЛМАТЫ 2008 

СОСТАВИТЕЛЬ: Б.Б. Агатаева  Многоканальные телекоммуникационные системы.  Методические указания к выполнению курсовой работы  для студентов всех форм обучения специальности  050719 - Радиотехника, электроника и телекоммуникации. -  Алматы: АИЭС, 2008.- 42с. 

Методические указания к выполнению курсовой работы  содержат описание основных цифровых систем передачи, расчет их основных параметров. Рассмотрены вопросы проектирования каналов связи цифровых многоканальных телекоммуникационных систем связи.

Методические указания предназначены для студентов специальностей  «Радиотехника, электроника и телекоммуникации». Они могут использованы при курсовой и дипломной работе.

 

 Содержание

Условные обозначения----------------------------------------------------------------------

Введение ---------------------------------------------------------------------------------------5

1Краткие технические данные аппаратуры и кабелей--------------------------------6

1.1   Аппаратура ИКМ-30, -----------------------------------------------------------------6

1.2   Аппаратура ИКМ 30-4---------------------------------------------------------------- 7     

1.3 Аппаратура АКУ 30-------------------------------------------------------------------- 8

1.4 Аппаратура ИКМ-120----------------------------------- ------------------------------ 8           

1.5 Аппаратура ИКМ-120А ----------------------------------------------------------------9

1.6 Аппаратура ИКМ-120У --------------------------------------------------------------10

1.7 Аппаратура ИКМ 120 – 4/5 ----------------------------------------------------------10

1.8 Аппаратура ИКМ-480-----------------------------------------------------------------10

1.9     Аппаратура ИКМ-1920---------------------------------------------------------------12

2 Параметры кабелей связи---------------------------------------------------------------14

3 Расчет длины участка регенерации--------------------------------------------------  17

4 Расчет цепи дистанционного питания----------------------------------------------- 20

5 Составление схемы организации связи----------------------------------------------21

6 Расчет требуемой и ожидаемой защищенностей на входе генератора--------21

7  Расчет допустимой защищенности на входе регенератора---------------------22

8 Расчет требуемого числа уровней квантования-----------------------------------23

   Равномерное квантование--------------------------------------------------------------23

  Неравномерное квантование-----------------------------------------------------------25

  Построение характеристики квантования-------------------------------------------26

 9 Расчет шумов оконечного оборудования-------------------------------------------27

10 Расчет надежности ЦСП--------------------------------------------------------------28

 Требования к выполнению и оформлению расчетно-пояснительной записки31 11 Методические указания к алгоритму решения задач курсовойработы с примерами------------------------- 34

11.1 Расчет длины участка регенерации, включая расчет цепей дистанционного питания--------------34

11.1.1 Расчет местного участка сети--------------------------------------------------- 34

11.2 Расчет требуемой и ожидаемой защищенности на входе регенератора---36

11.2.1  Расчет требуемой защищенности на входе регенератора-----------------38

12 Расчет шумов оконечного оборудования----------------------------------------- 38

12.1 Расчет допустимых величин отклонений периода дискретизации от номинального значения-----39

 12.3 Расчет соотношения между шумами квантования и инструментальными шумами----------      39

Список  литературы-----------------------------------------------------------------------  40

Условные обозначения

АИМ – амплитудно-импульсная модуляция

АТС – автоматическая телефонная станция

АЦО – аналого-цифровое оборудование

БВН – код без возвращения к нулю

ВВГ – вторичное временное группообразование

ВОСП – волоконно-оптическая система передачи

ВСС – взаимоувязанная сеть связи

ВЧ – высокочастотный

ГТС – городская телефонная сеть

ДП – дистанционное питание

ИКМ – импульсно-кодовая модуляция

КВП – код с высокой плотностью единиц

КИ – канальный интервал

КУ – корректирующий усилитель

МККТТ – международный консультативный комитет по телефонии и телеграфии

МСИ – межсимвольный интервал

МСЭ – международный союз электросвязи

НРП – необслуживаемый регенерационный пункт

НЧ – низкочастотный

ОВ – оптическое волокно

ОК – оптический кабель

ОЛСТ – оборудование линейного световодного тракта

ООС – оборудование обслуживания стойки

ОП – оконечный пункт

ОРП – обслуживаемый регенерационный пункт

ОС – оконечная станция

ОЦК – общий цифровой канал

ПС – промежуточная станция

РУ – решающее устройство

САЦО – стойка аналого-цифрового оборудования

СЛО – стойка линейного оборудования

СОО – стойка оконечного оборудования

СУВ – сигнал управления и взаимодействия

ТИ – тактовый интервал

СЦС – сверхцикловой синхросигнал

ТВГ – третичное временное группообразование

ТР – точка решения

ТЧ – канал тональной частоты

ЧВГ – четвертичное временное группообразование

ЧПИ – код с чередованием полярности

Введение

Курсовая работа по дисциплине «Многоканальные телекоммуникационные системы» предназначена для студентов, обучающихся  по специальностям 050719 – Радиотехника,электроника и телекоммуникации  по проектированию каналов систем передачи.

Современный инженер, проектируя систему связи, удовлетворяющую конкретным техническим требованиям, должен уметь также оценить, достаточно ли полно в проектируемой системе связи реализуются потенциальные возможности выбранных способов передачи, определить пути улучшения характеристики системы связи для приближения их к потенциальным.

Целью курса является изучение основных методов изложеня принципов построения цифровых систем передачи различных уровней иерархии и затрагивает основные аспекты инженерной реализации таких систем, исследуются требования к качеству передачи сигналов ЦСП, приводятся основные параметры существующих ЦСП.

В данных методических указаниях рассматриваются такие вопросы, как оценка шумов оконечного оборудования, определение длины участка регенерации, составление схемы магистрали и др. При этом студенты занимаются вопросами проектирования условного фрагмента сети связи, содержащего местный, внутризоновый и магистральный участки с использованием электрических кабелей. На одном из указанных в задании участков предполагается организация вставки с использованием оптического кабеля (например, при необходимости организации одного участка регенерации большой протяженности). Это позволяет получить навыки проектирования электрических и оптических трактов передачи.

Дисциплина «Многоканальные телекоммуникационные системы» изучается студентами на четвертом курсе в седьмом семестре и сдается как  экзамен комплексного вида. Для получения более высокой оценки необходимо сдать письменный экзамен и решить задачу, которую дает экзаменатор.

В методических указаниях приведены необходимые справочные данные по оборудованию ЦСП и ОСС, а также по электрическим и оптическим кабелям.

Каждый студент выполняет курсовой проект по индивидуальным исходным данным, полученным от преподавателя.

Алматинский институт энергетики и связи просит студентов бережно относиться к методической литературе, выпускаемой институтом.

Задание и исходные данные к работе

Пояснительная записка должна содержать:

а) ведение, содержание проекта;

б) индивидуальное задание;

в) краткие технические данные и структурную схему структуры циклов передачи различных систем.

В процессе работы над курсовым проектом студенты выполняют следующие задания:

         - производят расчет длины участка регенерации для каждого из участков (местного, внутризонового и магистрального) фрагмента сети связи (в соответствии с п.2 методуказаний);

          - осуществляют расчет требуемой и ожидаемой защищенностей на входе регенератора (в соответствии с п.3 методуказаний);

          - производят расчет требуемого числа уровней квантования (в соответствии с п.4 методуказаний);

          - осуществляют расчет шумов оконечного оборудования (в соответствии с п.5 методуказаний);

          - производят расчет надежности ЦСП (в соответствии с п.6 методуказаний);

          - осуществляют расчет требований к параметрам качества передачи информации по ОЦК в соответствии с рекомендацией МСЭ (МККТТ). G821 для каждого из участков фрагмента сети связи (в соответствии с п.7 методуказаний);

          - выполняют расчет цепи дистанционного питания и составляют схемы связи для каждого из участков фрагмента сети (в соответствии с п.2 методуказаний);

          - определяют комплектацию необходимого оборудования.

Для выполнения курсового проекта задаются следующие исходные данные:

           - LМ, LВНЗ, LМАГ – длина местного, внутризонового и магистрального участков соответственно, км;

           - тип ЦСП на каждом из участков сети;

           - тип кабеля на каждом из участков сети;

           - F – коэффициент шума корректирующего усилителя;

           - ΔАЗ – запас помехоустойчивости регенератора, дБ;

           - UНРП – падение напряжения ДП на одном НРП, В;

           - QПИК – пикфактор сигнала, дБ;

           - tУ – среднеквадратическое отклонение волюма, дБ;

           - уО – среднее значение сигнала, дБ;

           - e - среднеквадратическое отклонение приведенной инструментальной погрешности преобразования;

           - АКВ. МИН. – минимальная защищенность от шумов квантования, дБ;

           - АШД – защищенность шумов дискретизации, дБ.

Задание на курсовой проект нужно брать из таблиц 10, 11.

 

1     Краткие технические данные аппаратуры и кабелей

1.1 Аппаратура ИКМ-30 

Аппаратура ИКМ-30 предназначена для организации соединительных линий между городскими АТС, городскими и пригородными АТС, между АТС и АМТС путем уплотнения низкочастотных кабелей с бумажной изоляцией типов «Т» с жилами диаметром 0,5; 0,6; 0,7 мм и типа ТПП с жилами 0,5 и 0,7 мм при однокабельном и двухкабельном вариантах работы. Аппаратура может также использоваться в качестве каналообразующей в ЦСП более высоких порядков.

Аппаратура обеспечивает организацию 30 каналов ТЧ. Предусмотрена возможность организации канала звукового вещания с полосой частот 50 – 10 000 Гц вместо четырех телефонных каналов, а также сигналов дискретной информации (путем ввода их непосредственно в групповой цифровой поток) по одному цифровому каналу с пропускной способностью 8 кбит/с. Кроме того, вместо одного телефонного канала дополнительно может быть организовано восемь цифровых каналов с пропускной способностью 8 кбит/с.

Аппаратура ИКМ-30 (структурная схема цикла передачи приведена в (3)) содержит аналого-цифровое оборудование (АЦО), оконечное оборудование линейного тракта (ОЛТ), необслуживаемый регенерационный пункт (НРП), а также следующие контрольно-измерительные приборы: пульт контроля согласующих устройств и телефонных каналов аппаратуры ИКМ-30 в условиях эксплуатации; пульт дистанционного контроля регенераторов (ПДКР), предназначенный для определения номера неисправного регенератора и запаса работоспособности регенератора; измеритель затухания кабельной линии (ИЗКЛ), предназначенный для измерения рабочего и переходного затухания участков линейного тракта между НРП; измеритель шумов квантования (ИШК), предназначенный для измерения отношения сигнал-шум квантования в телефонных каналах и в канале вещания; прибор для контроля достоверности (ПКД), предназначенный для определения частоты ошибок и измерения амплитуды импульсов на контрольных выходах регенераторов без перерыва связи.

Длина регенерационного участка в зависимости от типа кабеля составляет 1,5—2,7 км (таблица 1), а число последовательно включенных НРП не превосходит 40.

Таблица 1

Тип кабеля

Т-0,5

Т-0,6

Т-0,7

ТП-0,5

ТПП-0,7

Длина регенерационного

участка, км 

0,35-1,5

0,52-2,3

0,59-2,6

0,47-2,0

0,62-2,7

Максимальное расстояние между ОРП и ОЛТ, км

30

46

52

40

54

 Таким образом, максимальная длина линейного тракта 60-108 км. Секция дистанционного питания (ДП) включает в себя не более десяти НРП и составляет 30-54 км. В линейном тракте может быть установлено не более одного обслуживаемого регенерационного пункта (ОРП). В качестве первичных источников питания используются станционные батареи с номинальным напряжением 60 В.

1.2 Аппаратура ИКМ 30-4     

По назначению идентична ИКМ-30. Отличается элементной базой, конструктивной компоновкой, более высокими показателями надежности и  меньшим энергопотреблением. Имеется возможность вместо 4 каналов ТЧ заменой блоков организовать 4 ОЦК с противонаправленным стыком. Аппаратура имеет развитую диагностическую подсистему, позволяющую автоматизировать обслуживание ЦСП по технологии контрольно-корректирующего метода эксплуатации.

В состав оконечной аппаратуры входит 8 функционально законченных блоков, допускающих их соединение в 4 вариантах на стойке 2600x600х225 мм. Основными из них являются: АЦО, ОЛП, ОЛТ, ТСО (оборудование телеконтроля и служебной связи), ОСА-13 станций А и В, УСО-01, ППН (преобразователь постоянного напряжения). Оборудование линейных переключений (ОЛП) предназначено для распайки и защиты до 40 пар линейного кабеля. Оборудование, согласующее ЦСП с АТС, (ОСА-13), рассчитано на обслуживание пяти ЦСП. В нем из СУВ каналов ТЧ формируются групповые сигналы со скоростью 64 кбит/с, вводимые впоследствии в КИ16 цикла ИКМ-30-4. Унифицированное сервисное оборудование (УСО-01) позволяет отображать техническое состояние до 100 любых блоков аппаратуры.

Линейный тракт системы выполнен в виде функционально законченной единицы и может быть использован для организации типового первичного цифрового канала. Максимальная длина регенерационных участков ИКМ-30-4 несколько увеличена по сравнению с длиной участков ИКМ-30.

 1.3 Аппаратура АКУ 30

По выполняемым функциям и основным параметрам аппаратура каналообразования, унифицированная АКУ-30, аналогична АЦО системы ИКМ-30-4. С ее помощью организуется 30 каналов ТЧ и 1 ОЦК в каждом направлении передачи. Групповой цифровой сигнал на выходе передающей (входе приемной) части АКУ-30 представлен в коде НОВ-3 (имеется возможность – в коде АМI). ОЦК представлен 16-м канальным интервалом в цикле и при необходимости может быть использован для передачи группового сигнала, формируемого аппаратурой ОСА-13 (см  ИКМ-30-4).

Аппаратура АКУ-30, в основном, предназначена для работы в комплектах с системами ИКМ-120, 480, 1920, Сопка-2, 3, 4 и другими для организации соответственно 120, 480, 1920 каналов ТЧ. От аппаратуры АЦО отличается элементной базой, конструктивным оформлением, улучшенными электрическими параметрами и более мощной подсистемой диагностикой. Устанавливается на стойке аналого-цифрового каналообразования (САЦК-1), имеющей габариты 2600х120х225 мм. Кроме АКУ-30, на ней размещаются устройства ввода (УВ), комплекты источников вторичного электропитания (КИЭ) и комплект сервисного оборудования (КСО). Размеры указанных комплектов таковы, что на одной стойке могут быть размещены 4 АКУ-30, 4 КИЭ, 1 КСО и 1 УВ. Аппаратура АКУ-30 выпускается серийно.

1.4 Аппаратура ИКМ-120

Аппаратура ИКМ-120 предназначена для организации каналов на местных и внутризоновых сетях по симметричным высокочастотным кабелям типа МКС и МКСА при использовании двухкабельной системы связи.

Скорость передачи цифрового сигнала – 8448 кбит/с.

Максимальная дальность связи  - до 600 км.

Цепи усиления регенератора обеспечивают компенсацию затухания участка регенерации в пределах от 45 до 55 дБ (на частоте 4224 кГц).

Тип кода в линии – КВП-3 (импульсы передаются со скважностью 2 и амплитудой +3В на нагрузочном сопротивлении 150 Ом).

Длительность цикла равна 125мкс, он содержит 1056 импульсных позиций (тактовых интервалов) и условно разбит на 4 группы по 264 позиции в каждой. При формировании группового сигнала в ИКМ-120, как и в ЦСП более высокого порядка, используется метод двухстороннего согласования скоростей с двухкомандным управлением.

Электропитание НРП осуществляется дистанционно по фантомным цепям от стойки линейного оборудования (СЛО). Предельная величина напряжения дистанционного питания на входе линии составляет 980В при токе 125мА.

Служебная связь между оборудованием ВВГ осуществляется по цифровому каналу, организованному методом дельта-модуляци, а между промежуточными пунктами – по рабочим парам кабеля в полосе 0,3-3,4кГц. По этим же парам организуется телеконтроль за состоянием линейного тракта.

Комплектация оборудования:

Стойка вторичного группообразования (СВВГ) – на 8 комплектов ВВГ.

Стойка линейного оборудования (СЛО) – на 4 системы.

Стойка аналого-цифрового преобразования стандартной вторичной группы частот 312-552 кГц (САЦО-ЧРК2), содержащая по одному комплекту АЦО-ЧРК2, ВВГ и АЦО аппаратуры ИКМ-30.

Необслуживаемые регенеративные пункты типа НРПК-4 (для установки в колодец) – на 4 линейных регенератора, НРПГ-8 (для установки в грунт) – на 8 линейных регенераторов.

 1.5 Аппаратура ИКМ-120А

Аппаратура предназначена для работы по одно- и четырехчетверочным симметричным кабелям внутризоновой связи семейства МКС. ИКМ-120А является вторичной ЦСП, соответствующей иерархическому семейству МККТТ. С ее помощью организуются 4 первичных типовых цифровых канала электросвязи и один канал служебной телефонной связи в каждом направлении передачи. Групповой сигнал ЦСП имеет скорость 8448 кбит/с.

Максимальная дальность связи аппаратуры ИКМ-120А — 600 км. НРП устанавливаются через 5±0,8 км, ОРП — через 200 км. Частота повторения циклов 8 кГц. Структура цикла соответствует рекомендации МККТТ G 745. Цикл разделен на 4 подцикла (ПО, П1, П2, ПЗ). В каждом подцикле по 264 тактовых интервала. Ввод первичных цифровых сигналов (2048 кбит/с) в групповой осуществляется на основе двустороннего согласования скоростей с двухкомандным управлением. Информационный сигнал первого компонентного потока (КП) передается на тактовых интервалах 9, 13, 17…261 (всего 64) каждого подцикла. Второго КП — на ТИ 10, 14,  18…262, третьего – на ТИ 11, 15, 19…264 и четвертого — на ТИ 12, 16, 20…264. Трехбитовые слова команд первого КП передаются на ТИ1 П1, 2, 3. Второго – на ТИ2 П1, 2, 3, третьего – на ТИ3 П1, 2, 3, четвертого – на ТИ4 П1, 2, 3. При отрицательном согласовании скоростей дополнительный информационный символ передастся: первого КП – на ТИ5 П3, второго – на ТИ6 П3, третьего – на ТИ7 ПЗ и четвертого – на ТИ8 ПЗ. При положительном согласовании скоростей балластные позиции располагаются на ТИ9…12 ПЗ. Синхросигнал – на ТИ1…8 П. Сигнал служебной телефонной связи на ТИ5…8 П1. Внутрисистемные технологические каналы организуются на ТИ5…8 П2 и частично – на ТИ5…8 П3. Среднее время восстановления циклового синхронизма 0,75 мс. Максимальная частота согласования скоростей вводимых компонентных потоков 102 Гц. Временные флюктуации, вносимые ВВГ в КП, не превышают 6 % тактового интервала в спектре выше 10 Гц и не превышают тактового интервала на частотах ниже 10 Гц. 

1.6 Аппаратура ИКМ-120У

По назначению и основным параметрам ИКМ-120У не отличается от ИКМ-120А. Оконечная часть аппаратуры выполнена на более узких стойках: 2600х120х225мм. На СВВГ устанавливается до четырех КВВГ. В состав СВВГ входит комплект сервисного оборудования КСО, комплект оборудования служебной связи КСС и панели вводов и включения стойки. СЛО рассчитана на организацию двух двусторонних линейных трактов. В ее состав входит устройство дистанционного питания УДП, комплект оборудования телемеханики КТМ, комплект сервисного оборудования КСО-Л, служебной связи КСС-У, станционных регенераторов КРС и др. 

1.7 Аппаратура ИКМ 120 – 4/5

ИКМ 120-4/5 предназначена для использования на ГТС. Система ориентирована на работу по кабелям МКС 7x4х1,2 и 4х4х1,2 мм. Длина участка при однокабельном способе передачи — до 2,5 км, при двухкабельном — 5,5 км. Параметры группового тракта аппаратуры аналогичны параметрам тракта ИКМ-120А. В отличие от ИКМ-120А, в состав ИКМ 120-4/5 входят комплекты АЦО. Тем самым аппаратура даст возможность организовать до 120 каналов ТЧ в каждом направлении передачи. В состав аппаратуры входит также блок ОЛТ-24, с помощью которого может быть обеспечена передача сигналов со скоростью 8448 кбит/с по градиентному оптическому волокну на волнах длиной 0,85 и 1,3 мкм.

 1.8 Аппаратура ИКМ-480

Аппаратура ИКМ-480 предназначена для организации каналов на внутризоновых и магистральной сетях путем уплотнения коаксиальных кабелей МКТ-4 с парами 1,2/4,4 мм. Аппаратура обеспечивает организацию до 480 каналов ТЧ при скорости передачи группового потока 34 368 кбит/с. Линейный тракт организован по однокабельной схеме.

В состав аппаратуры входят: оборудование третичного временного группообразования (ТВГ); оконечное оборудование линейного тракта; необслуживаемые регенерационные пункты, а также следующие контрольно-измерительные приборы: пульт для проверки параметров регенераторов и паспортизации цифровых трактов (ППРПТ-34), содержащий генератор кодов ГК-34, имитатор кабельного участка ИКУ-34, детектор ошибок ДО-34; измеритель затухания: кабельной линии (ИЗКЛ-34), предназначенный для измерения затухания коаксиальных пар 1,2/4,4 мм участка регенерации на полутактовой частоте 17 184 кГц, а также измерения сопротивлений жил кабеля и сопротивления изоляции жил кабеля; прибор для контроля регенерационных участков ПКРУ-34 обеспечивает оценку исправности линейного регенератора в полевых условиях без перерыва связи по величине коэффициента ошибок и амплитуде импульса на выходе регенератора.

Схема организации связи с помощью аппаратуры ИКМ-480. В передающей части оборудования ТВГ осуществляется формирование группового потока путем побитового объединения четырех цифровых потоков со скоростью 8448 кбит/с, вырабатываемых в аппаратуре ИКМ-120.

Оборудование ОЛТ обеспечивает дистанционное питание и контроль НРП, организацию служебной связи по отдельным парам кабеля. Длина секции между двумя обслуживаемыми регенерационными пунктами 200 км. Номинальная протяженность регенерационного участка 3 км.

В оборудовании ТВГ используются двустороннее согласование скоростей и двухкомандное управление. В оборудовании предусмотрены асинхронный и синхронный режимы работы. В устройстве ФАПЧ используется информация о промежуточных значениях временного интервала, между моментами записи и считывания. При этом величина временных флуктуаций, вносимых оборудованием ТВГ, не превосходит 5% во всем диапазоне частот. Система цикловой синхронизации — адаптивная.

В оборудовании ТВГ предусмотрена возможность формирования группового сигнала в коде КВП-3 или ЧПИ. Предварительно групповой сигнал скремблируется.

Система контроля и сигнализации обеспечивает автоматическое определение номера неисправного блока. Между оборудованием ТВГ, расположенным на разных станциях, может быть организована служебная связь по цифровому каналу с использованием дельта-модуляции. Структура цикла передачи оборудования ТВГ приведена в таблице 2

Таблица 2

       Вид передаваемой информации

Номера пози-

ций в цикле

Номер груп-

пы в цикле

Синхросигнал

1—12

I

Информационные символы

13—716

 

Первые символы команд согласования скоростей

1—4

 

Символы служебной связи

5—6

 

Сигналы контроля и сигнализации

II

Вторые символы команд согласования скоростей

9—12

 

Информационные символы

13—716

 

Третьи символы команд согласования скоростей

1—4

 

Символы дискретной информации

5—8

III

Информационные символы, формируемые

 при отрицательном согласовании скоростей

9—12

 

Информационные символы

13—716

 

В данном цикле число импульсных позиций составляет 2148; частота следования циклов 16 кГц; частота следования групп 48 кГц; число информационных символов одного входного потока 528.

На стандартной стойке располагаются до четырех комплектов оборудования ТВГ, т. е. при полной комплектации стойка СТВГ обеспечивает организацию 1920 каналов ТЧ.

Передача линейного сигнала осуществляется в коде КВП-3 или ЧПИ. Затухание регенерационного участка на полутактовой частоте 43—73 дБ (длина участка 2,3—3,2 км). Для работы на укороченном пристанционном участке (длиной от 0,9 до 2,3 км) в составе оконечного оборудования предусмотрены искусственные линии. Дистанционное питание осуществляется по центральным жилам коаксиальных пар постоянным током 200 мА. Максимальное напряжение ДП равно 1300 В. Высокая надежность оборудования ДП обеспечивается структурно-узловым резервированием.

Телеконтроль линейного тракта осуществляется без перерыва связи. Система участковой телемеханики (УТМ) обеспечивает контроль до 33 НРП.

В автоматическом режиме УТМ обеспечивает постоянный контроль частоты ошибок каждого направления передачи в пределах секций обслуживания. В ручном режиме возможен контроль работы регенератора в любом НРП.Максимальная протяженность секции между обслуживаемыми пунктами определяется системами ДП и УТМ и равна 200 км. Оборудование служебной связи обеспечивает организацию каналов высокочастотной постанционной служебной связи между ОРП и низкочастотной участковой служебной связи между ОРП и НРП в пределах секции обслуживания.

 1.9  Аппаратура ИКМ-1920

Аппаратура ИКМ-1920 предназначена для организации на внутризоновых и магистральных сетях мощного пучка телефонных каналов и передачи телевизионных вещательных сигналов по кабелям типа КМ-4 с коаксиальными парами 2,6/9,5 мм. Скорость цифрового потока 139264 кбит/с. Максимальная дальность связи 12500 км.

Аппаратура состоит из оборудования четверичного временного группообразования (ЧВГ), аналого-цифрового преобразования сигналов телевизионного вещания (АЦО-ТС), линейного тракта коаксиальных кабельных линий и специализированных контрольно-измерительных приборов. Оборудование ЧВГ осуществляет асинхронное или синхронное побитовое объединение четырех третичных цифровых потоков, имеющих скорость 34 368 кбит/с, в групповой четверичный цифровой поток со скоростью передачи 139264 кбит/с. При этом в четверичном потоке обеспечивается организация 1920 каналов ТЧ.

Оборудование АЦО-ТС осуществляет преобразование телевизионного сигнала в цифровой поток со скоростью передачи 103 104 кбит/с, поступающий на оборудование ЧВГ в виде трех третичных цифровых потоков. В этом случае в четверичном потоке организуется канал передачи телевизионного сигнала и 480 каналов ТЧ.

Оборудование линейного тракта обеспечивает передачу по кабелю КМ-4 четверичного цифрового потока, дистанционное питание и телеконтроля оборудования НРП, организацию служебной связи на магистрали. В линейном тракте используется однокабельный режим работы. Номинальная длина участка регенерации 3 км, максимальное расстояние между обслуживаемыми регенерационными пунктами 240 км. В одном кабеле КМГ-4 может быть организовано два двусторонних четверичных цифровых тракта, что соответствует 3840 каналам ТЧ.

Сигналы звукового сопровождения телевидения подвергаются нелинейному аналого-цифровому преобразованию с семисегментной характеристикой типа µ(µ=15). При этом 12-разрядное кодирование позволяет обеспечить отношение сигнал-шум квантования в режиме молчания не менее 64 дБ, что соответствует требованиям к каналам звукового сопровождения высшего класса. Символы цифровых потоков, соответствующих сигналам звукового сопровождения, синхронно вводятся в цифровой телевизионный сигнал на позиции младшего (восьмого) разряда каждой шестой кодовой группы. На этих же позициях осуществляется передача синхросигнала. Для уменьшения заметности искажений в канале телевидения перед цифроаналоговым преобразованием телевизионного сигнала каждый символ сигнала звукового сопровождения или синхроимпульс заменяется символом восьмого разряда предшествующей кодовой группы цифрового сигнала телевидения.

Передающее и приемное оборудование АЦО-ТС размещается на стойке стандартной конструкции.

Таблица 3

Вид  Передаваемой информации

Номера позиций в цикле

Номер группы в цикле

Синхросигнал

1-10

 

Символы цифровой  служебной связи

11

 

11.2.1.1.1.1.1.1 Символы контроля и сигнализации

12

I

Информационные символы

13-544

 

Первые символы команд согласования скоростей

1-4

 

Информационные символы

5-544

II

Вторые символы команд согласования скоростей

1-4

 

Информационные символы

5-544

III

Третьи символы команд согласования скоростей

1-4

 

Информационные  символы, передаваемые  при отрицательном  согласовании   скоростей.

Промежуточные  значения  временного интервала между  моментами  записи   и   считывания 

5-8

IV

Информационные символы

9-544

 

В данном цикле число символов составляет 2176; частота следования циклов 64 кГц; частота следования групп 256 кГц; число символов одного входного цифрового потока 537.

Принципы организации линейного тракта ИКМ-1920 аналогичен организации тракта в аппаратуре ИКМ-480. Оконечное оборудование линейного тракта размещается на двух стандартных стойках. На стойке оборудования линейного тракта (СОЛТ) размещаются станционные регенераторы, оборудование УТМ, МТМ и служебной связи. На другой стойке (СДП) размещается оборудование дистанционного питания двухчетверичных цифровых трактов. Ток дистанционного питания 400 мА, максимальное напряжение 1700 В. В полусекцию обслуживания входит до 40 НРП.

Промежуточное оборудование размещается в контейнерах, устанавливаемых в грунт. Конструкция контейнера унифицирована для многоканальных аналоговых и цифровых систем передачи по коаксиальным кабелям. Длина участка регенерации может изменяться от 2,75 до 3,15 км. Частота ошибок одного линейного регенератора не более 10-10. Дистанционный контроль верности обеспечивается с помощью обнаружителей ошибок, размещаемых непосредственно в блоке линейного регенератора.

 2 Параметры кабелей связи  

При расчете длины участка регенерации необходимо знать значения ряда параметров кабелей связи: коэффициента затухания, переходных затуханий, волнового сопротивления и др. Точные значения параметров кабелей на различных частотах приводятся в специальной справочной литературе по линейно-кабельным сооружениям. При выполнении курсового проекта используются приближенные расчетные соотношения и усредненные данные, приводимые ниже.

Усредненные значения коэффициента затухания для симметричных многопарных низкочастотных кабелей приведены в таблице 4 (на частоте 1024кГц).Коэффициент затухания симметричных ногопарных кабелей.

Таблица 4

Тип кабеля

Т-0,5

Т-0,6

Т-0,7

ТП-0,5

ТП-0,7

α, дБ/км

20,5

18,2

16,1

17,1

12,6

Расчет коэффициента затухания α(f) для симметричных высокочастотных и коаксиальных кабелей на той или иной частоте (в рабочем диапазоне частот ЦСП) можно осуществлять по формулам, приведенным в таблице 5.

С достаточной для практических расчетов точностью номинальные значения модулей волновых сопротивлений кабельных цепей Zв можно считать независимыми от частоты.

Эти значения также приведены в таблице 5.

Для симметричных низкочастотных кабелей типа Т среднее значение Zв = 110 Ом, а для кабелей типа ТП Zв= 120 Ом.

Строительные длины электрических кабелей зависят от их емкости и конструкции и, как правило, не превышают 1000 м (в курсовом проекте для всех типов электрических кабелей строительную длину можно принять равной 825 м).

Для кабелей типа Т и ТПП характерен значительный разброс электрических параметров, в том числе и переходных затуханий, определяемых на частоте 1024 кГц. Расчетные зависимости для коэффициента затухания как функции от частоты и волнового сопротивления различных кабелей.

В кабелях с повивной скруткой для взаимовлияющих пар, находящихся в одном повиве, среднее значение переходного затухания на ближнем конце Ао находится в пределах 64…71 дБ (в зависимости от числа разделяющих пар), а для пар, находящихся в разных повивал, 72…84 дБ (в зависимости от числа разделяющих повивов).

Таблица 5

Тип кабелей

α(f), дБ/км

Zв, Ом

ЗК 1х4х1,2

5,22 √f+0,21f

140

КСПП 1х4х0,9

9,1 √f+0,23f

160

МКСБ 4х4х1,2

5,24 √f+0,15f

163

КСПП 1х4х1,2

 

 

МКСА 4х4х1,2

4,74 √f+0,22f

164

МКССт 4х4х1,2

4,8 √f+0,21f

164

МКСБ 7х4х1,2

5,07 √f+0,16f

169

КМ 2,1 / 9,4

2,43 √f+0,0078f

74

МКТ 1,2 / 4,6

5,26 √f+0,017f

73

В кабелях с пучковой скруткой для взаимовлияющих пар, находящихся внутри главного пучка, среднее значение Ао находится в пределах 65…85 дБ (в зависимости от числа разделяющих элементарных пучков), а для пар, находящихся в различных главных пучках Ао приблизительно равно 80.. .95 дБ (в зависимости от взаимного расположения пучков).

Переходные затухания на дальнем конце А1 (для строительной длины) оказываются выше приведенных значений для Ао примерно на 15-20 дБ.

Переходные затухания для симметричных высокочастотных кабелей Ао, А1 (для строительной длины на частоте 1 МГц) находятся в следующих пределах:

-          на ближнем конце – 60…70дБ;

-           на дальнем конце – 80…90 дБ.

Следует иметь в виду, что электрические параметры многопарных кабелей ГТС (коэффициент затухания, переходные затухания и др.) имеют значительный разброс. Кроме того, переходные влияния невелики и существенно зависят от емкости кабеля, вида скрутки (повивная или пучковая) и взаимного расположения влияющих пар внутри кабеля.

В этих условиях требуемая помехозащищенность на входе регенератора достигается, в основном, за счет правильного выбора пар кабеля для организации цифровых трактов.

Расчетная длина регенерационного участка в этом случае определяется по формуле [1]

1р ≤ Ауу/α=(Ао – σ – 10lg Nс – Азап)/α

(1)

где Nс – число организуемых цифровых трактов (не более максимального числа, установленного для данного кабеля);

Азап – эксплуатационный запас помехозащищенности, обычно принимаемый равным 24,7 дБ.

Если же проектируемое число систем передачи по кабелю ТГ больше максимального значения, то затухание регенерационного участка (а, следовательно, и его длина) должно быть уменьшено по сравнению с номинальным значением. В этом случае расчетное значение затухания участка АУУ рекомендуется определять по номограмме, приведенной на рисунке 1.

По оси ординат откладывается проектируемое число систем N и отмечается точка А, из которой проводится прямая, параллельная оси абсцисс, до пересечения с падающей кривой обозначенной числом пар в используемом кабеле (точка Б). При этом восходящая кривая, проведенная через эту точку, даёт значение затухания регенерационного участка, а перпендикуляр, опущенный из этой точки на ось абсцисс, укажет число повивов n, которое должно разделять пары встречных направлений передачи. Например, если N=60, а емкость кабеля составляет 300 пар, то расчетное значение затухания участка равно АУУ = 23 дБ, а число повивов между парами различных направлений передачи должно составлять не менее трех (см.  рисунок 1).

Если проектируемое число ЦСП по кабелю ТПП больше максимального числа для кабеля данной емкости, то по намеченному расположению пар встречных направлений определяются минимальные значения параметров Ао и σ, которые и подставляются в формулу (1).

При использовании двухкабельной системы отпадает необходимость в отборе пар кабеля при установке до 100 систем, если эти пары удовлетворяют нормам для низкочастотных линий. При установке свыше 100 систем отбор пар должен производиться по значениям переходного затухания на дальнем конце А1, которое должно удовлетворять условию

А1≥55 + 10 lg(Nс-1).

Длина участка регенерации при этом определяется как

1РУЧ Н

(2)

где АУЧ Н – номинальное значение затухания участка, указываемое в технических данных ЦСП, дБ.

Методика расчета 1Р для кабелей ГТС, используемая при курсовом проектировании, указывается в исходных данных на проектирование. 

3 Расчет длины участка регенерации

 Общая методика определения длины участка регенерации

Структурная схема регенерационного участка, приведенная на рисунке 2, содержит кабельную цепь, в качестве которой может использоваться электрический (симметричный или коаксиальный) или оптический кабель и регенератор. В составе регенератора выделены корректирующий усилитель (КУ), обеспечивающий усиление сигнала и коррекцию искажений, вносимых решение о виде передаваемого символа в каждом тактовом интервале (например, 0 или 1 при использовании двоичного кода) путем сравнения сигнала на выходе КУ с определенным пороговым напряжением.

В процессе регенерации возможно принятие ошибочных решений, т.е. возможно появление ошибок, приводящих к снижению качества передачи информации. Суммарное значение вероятности ошибки зависит от величины  искажений, в частности, вызванных межсимвольной интерференцией (МСИ), количества регенераторов и защищенности сигнала от помех в точке

инятия решения (ТР) (см. рисунок 1). Для поддержания требуемого качества передачи информации величина вероятности ошибки не должна превышать значений, установленных соответствующими нормами. Это, в конечном счете, и определяет допустимую длину участка регенерации.

В общем случае имеет место большое число различных помех, величины которых зависят от типа кабеля и способов организации связи. Например, в коаксиальных кабелях основным видом помех является собственная помеха, а в симметричных кабелях – переходная помеха, связанная с наличием переходного влияния на дальнем (при двухкабельной схеме) или ближнем (при однокабельной схеме) конце.

 

 

 

 

 

 Рисунок 1 – Схема участка регенерации

Общая методика определения длины участка регенерации заключается в следующем:

а) в соответствии с заданием на курсовое проектирование определяется участок первичной сети ВСС, на котором будет использоваться данная ЦСП. Для этого участка, исходя из общих сетевых норм, рассчитывается условное значение допустимой вероятности ошибок на 1 км линейного тракта р`ош ;

б) с учетом полученного значения р`ош определяется минимально допустимое значение защищенности в ТР как функция длины участка регенерации Аздоп=f(lp);

в) с учетом действия основных видов помех оценивается ожидаемая защищенность в ТР как функция lp;

г) определяется максимальная длина участка регенерации, при которой выполняется условие Аз.ожз.доп. Для последующих расчетов принимается значение lp=(0,9-1,0)l;

д) на участках регенерации, прилегающих к ОП или ОРП, наибольшее влияние оказывают импульсные помехи (например, за счет работы коммутационных устройств).

Расчет параметров импульсных шумов оказывается затруднительным, но на практике обычно считается достаточным укоротить длину этих участков до значения lp/2.

Особенности расчета lp при использовании различных кабельных цепей и схем организации связи отмечаются ниже.

Расчет длины участка регенерации в данном случае будет производиться с учетом формы одиночного отклика в ТР (см рисунок 2), т. е. отклика тракта «кабель – корректирующий усилитель».

При этом будем полагать, что на вход регенерационного участка поступает прямоугольный импульс со спектральной плотностью S(f).

Модуль спектральной плотности сигнала в ТР Sо(f) (на выходе КУ) может быть найден как

Sо(f)= S(f) Kц(f) Kкy(f)

(3)

где Кц(f) – коэффициент передачи кабельной цепи;

Кку (f) –коэффициент передачи КУ.

При этом требования к частотно-временным характеристикам импульса в ТР носят противоречивый характер. С одной стороны, импульс должен быть достаточно узким, что необходимо для обеспечения малой МСИ, а, с другой стороны, его частотный спектр должен быть по возможности более узким и сосредоточенным в более низкочастотной части диапазона частот, что необходимо для поддержания требуемого отношения сигнал/помеха в ТР. Одна из относительно оптимальных форм этого импульса, используемая в дальнейшем, представлена на рисунке 3 и описывается выражением вида

(4)

где  Uо – амплитуда импульса (при 1 = 0);

Тт – тактовый интервал.

 

 

 

  

Рисунок 2 – Оптимальная форма импульса 

Как видно из рисунка 3, МСИ в тактовые моменты времени t=nTT (моменты принятия решения в РУ) отсутствуют, что благоприятствует правильному принятию решения.

Модуль спектра плотности функции (4) описывается выражением

 при    fT≥f≥0

                                                             при     f>fT

 

(5)

где fT – тактовая частота сигнала.

Из (5) следует, что частотный спектр импульса, приведенного на рисунке 2, ограничен тактовой частотой fT.

Из выражения (3) следует, что

ККУ(f) = S0(f)[S(f) Kц(f)].

(6)

Модуль спектральной плотности прямоугольного импульса с амплитудой Uпер и длительностью Тт/2 при f≤fт равен

,

(7)

а модуль коэффициента передачи кабельной цепи можно найти из выражения

Кц(f)=10-0.05Ац(f)

(8)

где Ац(f)=α(f расч)lp√2 f/ fт – зависимость затухания цепи от частоты.

Таким образом, для частотной характеристики КУ в данном случае справедливо выражение (при fт≥ f≥0).

(9)

Кроме сигнала, КУ усиливает и тепловой шум, спектральная плотность которого в полосе пропускания КУ постоянна, а шумовые свойства самого КУ учитываются с помощью коэффициента шума F.

Квадрат действующего напряжения собственной помехи в ТР равен

(10)

где k=1,38*10-23 – постоянная Больцмана, Дж/град;

Т – абсолютная температура, К;

ZВ – волновое сопротивление кабельной цепи, Ом.

Интервал, входящий в (10), с учетом (9) и замены переменной f можно записать в виде

(11)

Ац=α(fрасч)lp.

В этом случае ожидаемая защищенность от собственных помех в ТР будет равна

Аз.сп = рпер+101-10 lg F-10 lg (fT/2)-10lg h(Ац)

(12)

где рпер = 10 lg(Uпер2103 /Zв)- абсолютный уровень пиковой мощности прямоугольного импульса на выходе участка, дБ.

Вычисление h(Ац) осуществляется методами численного интегрирования. В диапазоне изменения аргумента 50дБ≤Ац≤96дБ (что соответствует реальным ситуациям) с достаточной точностью вычисление может быть осуществлено по приближенной формуле

10 lg h(Ац)≈1,175Ац-20, дБ.

В этом случае выражение (12) приобретает вид

АЗ.СП= рПЕР+121+10 lg F-10 lg (fT/2)-1.175АЦ.

(13)

В результате решения неравенства АЗ.СП≥АЗ.ДОП производится выбор длины участка регенерации.

Если форма импульса отличается от прямоугольной, то выражения (4) и (13) должны быть скорректированы в соответствии с изложенной методикой.  

 4 Расчет цепи дистанционного питания

Дистанционное питание линейных регенераторов, в основном, осуществляется   стабилизированным постоянным током по схеме «провод-провод» с использованием фантомных цепей симметричного кабеля или центральных жил коаксиальных пар. При этом НРП включаются в цепь ДП последовательно.

Дистанционное питание подается в линию от блоков ДП, устанавливаемых либо на стойках ДП, либо на стойках оборудования линейного тракта, которые размещаются на оконечных (ОП) и промежуточных обслуживаемых регенерационных пунктах (ОРП). При этом на секции ОРП-ОРП (или ОП-ОРП), называемой секцией дистанционного питания, организуется два участка дистанционного питания: половина НРП обеспечивается питанием от одного ОРП, а вторая половина – от другого ОРП (с организацией   шлейфа по ДП на смежном для двух участков НРП).

При расчете напряжения на выходе блока ДП следует учитывать падение напряжения на участках кабеля и на НРП, т.е.

UДП = IДП R0 IДП +UНРП*n

(14)

где IДП – ток дистанционного питания, А;

Rо – километрическое сопротивление цепи кабеля, используемой для передачи ДП, постоянному току, Ом / км;

IДП – длина участка ДП, км; n – число НРП, питаемых от одного ОП ( или ОРП );

UНРП – падение напряжения на одном НРП, В.

Следует иметь в виду, что в соотношении (14) Rо фактически представляет собой либо километрическое сопротивление жилы симметричного кабеля (при использовании фантомных цепей), либо удвоенное значение километрического сопротивления внутренней жилы коаксиальной пары. Численные значения Rо приведены в таблице 6.

5 Составление схемы организации связи

На основе технических данных ЦСП, полученных значений и расчета цепи ДП, осуществляется размещение НРП и ОРП в каждом из проектируемых участков сети. В результате составляется схема организации связи с указанием числа ОРП и НРП, длин регенерационных участков в секции дистанционного питания.

На основе этой схемы рассчитывается (для каждого участка) максимальное число организуемых каналов (при полной загрузке кабеля) и составляется комплектация необходимого оборудования. Километрические значения сопротивления жил кабелей

    Таблица 6

Тип

кабеля

 

КМ

2,6/9,4

 

МКТ

1,2/4,6

 

КСПП

МКС-1,2

КСПП

0,9

 

ТПП ТГ

0,4

 

ТПП ТГ

0,5

 

ТПП ТГ

0,7

 

Rо, Ом/ км

 

 

7,1

 

31,7

 

15,85

 

28,4

 

139

 

90

 

45

 

6       Расчет требуемой и ожидаемой защищенностей на входе генератора

              Расчет допустимой защищенности на входе регенератора

Допустимое значение вероятности ошибки для одного регенератора определяется как

PОШ1 = Р’ОШ *lР.

(15)

Значение Р’ОШ, входящее в выражение (15), можно определить следующим образом.

Если принять, что вероятность ошибки при передаче цифрового сигнала между двумя абонентами не должна превышать значения РОШ = 10-6  при организации международной связи (рисунок 4, а), то при равномерном распределении ошибок на отдельных участках национальной сети, т.е. ВСС, получим значения РОШ УЧ= 10-7 (рисунок 4, б).

В этом случае Р’ОШ  равно

                                              Р’ОШ = РОШ УЧ/lУЧ

где lУЧ – длина участка номинальной цепи основного канала (ОЦК),

на котором используется ЦСП, км (рисунок 4, б).

Как известно, вероятность ошибки в регенераторе однозначно связана с защищенностью сигнала от помех в ТР. Для оценки допустимого значения защищенности, при котором обеспечивается заданная вероятность ошибок, можно воспользоваться следующим выражением

АЗ ДОП= 4,63 + 11,42*lg lg PОШ-1 + 20 lg (mУ-1) + DАЗ

(16)

где  mУ – количество уровней кода в цифровом линейном тракте;

DАЗ запас помехозащищенности, учитывающий неидеальность узлов регенератора и влияние различных дестабилизирующих факторов.

Для первых слагаемых в выражении (16) определяют значение АЗ.ДОП для двухуровневых кодов, а третье слагаемое – необходимое увеличение защищенности при увеличении количества уровней в коде.

 

 

 

 

 

 

 

 

а) при международной связи; б) при номинальной цепи при использовании ЦСП

Рисунок 3 – Схема организации связи 

Следует отметить, что полученные значения должны быть в пределах неравенства для РОШ 10-15 ОШ.< 10-4 . На основании полученных результатов, мы убедились, что вычисленные значения соответствуют  требуемым условиям и реальным условиям работы ЦСП.

7       Расчет ожидаемой защищенности на входе регенератора

Как отмечалось выше, при работе ЦСП по симметричным кабелям основным видом помех, определяющих длину участка регенерации, являются помехи от линейных переходов.

Если применяется однокабельная система связи, то при расчете учитываются переходные помехи на ближнем конце. В этом случае ожидаемая защищенность от переходных помех определяется как

АЗ ОЖ0(fРАСЧ)-α(fРАСЧ)lР-10 lg NС

(17)

где А0(fРАСЧ) – переходное затухание на ближнем конце на расчетной частоте, дБ;

 NС – число систем, работающих по данному кабелю;

 α(fРАСЧ) – затухание кабеля на расчетной частоте, дБ/км.

Значение fРАСЧ зависит от типа кода в линейном тракте (для двухуровневых кодов, fРАСЧ = fт, а для трехуровневых кодов fРАСЧ = fт/2.

Переходное затухание на ближнем конце Ао при длине кабеля свыше нескольких сотен метров практически остается постоянным (т. е. при расчетах можно использовать значение на строительную длину кабеля), а с ростом частоты уменьшается со скоростью примерно 4,5 дБ на октаву. Таким образом,

А0(fРАСЧ)=А0СТР(1МГц)-15 lg fРАСЧ

(18)

где Ао (1МГц) – переходное затухание на ближнем конце на строительной длине кабеля на частоте 1МГц, дБ.

В результате решения неравенства АЗ.ОЖ ≥ АЗ.ДОП находится значение 1Р.

Если применяется двухкабельная система, то при расчете учитываются переходные помехи на дальнем конце. В этом случае ожидаемая защищенность от переходных помех АЗ.ОЖ определяется как

АЗ.ОЖ = А1 (fРАСЧ) – α(fРАСЧ) 1Р – 10 lg NС

(19)

где А1 (fРАСЧ) – переходное затухание на дальнем конце на расчетной частоте, дБ.

Значение А1 (fРАСЧ) существенно зависит от длины линии. Если, например, задается переходное затухание для строительной длины кабеля А1СТР (fРАСЧ), то А1 (fРАСЧ) можно найти как

А1 (fРАСЧ)= А1СТР (fРАСЧ) – 10 lg(lР/lСТР) + α(fРАСЧ)( lР – lСТР).

(20)

С ростом частоты А1 уменьшается со скоростью примерно 6 дБ на октаву, т.е.

А1 (fРАСЧ)= А1СТР (1МГц) – 20 lg fРАСЧ

(21)

где А1СТР (1МГц) – переходное затухание на дальнем конце на строительной длине кабеля при частоте 1 МГц.

В результате решения неравенства АЗ.ОЖ≥АЗ.ДОП находится значение lР.

 

8       Расчет требуемого числа уровней квантования

              Равномерное квантование

В ЦСП в результате квантования сигнала по уровню возникают ошибки, поскольку реальные мгновенные значения сигнала округляются до разрешенных уровней квантования. Эти ошибки, суммируясь с исходным сигналом, воспринимаются как флуктуационные шумы с равномерной спектральной плотностью.

В случае равномерного квантования, когда каждый шаг квантования имеет величину  ∆Up, мощность шума квантования в полосе частот канала ∆F равна

РШК = (∆UР 2/12)(2∆F /fД)

где fД – частота дискретизации сигнала.

Очевидно, чем меньше шаг квантования, тем меньше и РШК, но при этом число шагов квантования должно быть пропорционально больше, чтобы охватить весь динамический диапазон сигнала. Поскольку число шагов квантования связано с разрядностью кода, а, следовательно, и со скоростью передачи, необходимо оценить, прежде всего, динамический диапазон квантуемого сигнала. Для этого воспользуемся экспериментально найденными статистическими законами распределения динамических уровней (волюмов) и мгновенных значений сигнала.

Известно, что плотность вероятности распределения волюмов соответствует гауссовскому закону распределения (рисунок 5.а)

W(y)=1/(σУ√2π )* exp [-(y-y0)2/2* σУ]

где у0 – среднее значение волюма, дБ;

σУ – его среднестатистическое отклонение, дБ.

График плотности распределения мощностей, соответствующих динамическим уровням, показан на рисунке 5.б, его максимум соответствует волюму, но значение средней мощности РСР, очевидно, смещено вправо, поскольку мощности не принимают отрицательных значений.

Из математической статистики известно, что уровень средней мощности может быть подсчитан по формуле

рСР = у0+(ln 10/20) σy20+0,1151 σy2,

(22)

а средняя мощность

РСР = 100,1рср, мВт0.

 

а) гауссовский закон; б) график плотности распределения мощностей, соответствующий динамическим уровням

Рисунок 4 – Распределение вероятности волюмов

Мгновенные значения речевых сигналов распределены по закону, близкому к двустороннему экспоненциальному

W(u)=(α/2) exp (-α|u|).

Причем, часто считают, что α≈√2/UС

где Uc – эффективное значение сигнала (рисунок 6).

 

 

 

 

 

Рисунок 5 – Закон распределения мгновенных значений сигнала

 

3

 
Будем считать максимальное значение сигнала UМАКС то, которое  может быть превышено с вероятностью, не более 10-3. Тогда

10-3=0,5 exp (-α|UМАКС|),       UМАКС α≈√2/Uc = 4,933 Uc.

QПИК = 20 lg (UМАКС/Uc) = 10 lg (PМАКССР)=рМАКС – рСР

называется пикфактором. Таким образом,

рМАКС = рСР+QПИК.

(23)

Согласно рекомендациям МСЭ (МККТТ) следует принимать рМАКС для ЦСП равным +3 дБм0.

Заметим, что кодеры конструируют обычно так, что их напряжение ограничения   сигнала  соответствует максимальному напряжению, то есть

UОГР=UМАКС= 0.7746*100.05РМАКС, В.

Очевидно, что для волюмов, превышающих среднее значение, должны резко возрастать помехи из-за шумов ограничения. Однако  здесь, видимо, сказывается психологический фактор – при слишком большой громкости, сопровождаемой искажениями, абоненты начинают говорить тише. При малых волюмах такая «саморегулировка» невозможна, и поэтому расчет ведется для минимального сигнала, который соответствует минимальному напряжению минимального волюма. Минимальный волюм уМИН определяется  как

уМИН = у0 – 3,09σу

(24)

где 3,09 – аргумент интеграла вероятности, указывающий, что случай у<уМИН может наблюдаться с вероятностью ≤ 10-3.Учитывая двусторонний экспоненциальный закон распределения (см рисунок 6 левая часть) мгновенных значений сигнала (ведь и сигнал самого малого волюма должен быть обработан и передан с необходимо высоким качеством), получаем окончательно

рМИН = уМИН – QПИК,

а с учетом (22),(23),(24) находим динамический диапазон сигнала

Dc = рМАКС – рМИН = 2 QПИК+3,09σу+0,115σу 2.

(25)

Величина шага квантования

∆UР=2UОГР/NКВ

где Nкв – число шагов квантования, причем Nкв=2МР;

mp- число разрядов двоичного кода при равномерном квантовании.

Тогда минимальная защищенность от шумов квантования (для наименьших сигналов) с учетом псофометрического коэффициента КП=0,75, полосы канала ТЧ ∆F=3,1 кГц и частоты дискретизации fД=8 кГц составит

АЗ.КВ.МИН.=10 lg [РМИН/(РШККП2)]=10 lg

=10 lg (3/2) + 10 lg(fД/∆F)-20 lg КП – DС+mp20 lg 2=6mp-DС+8.4, дБ.

 

(26)

          Неравномерное квантование

Использование равномерного квантования не является оптимальным. В реальных системах ИКМ с временным разделением каналов используется неравномерное квантование, которое может быть осуществлено различными способами:

-          - сжатием динамического диапазона сигнала перед равномерным квантованием и последующим компенсирующим расширением его после линейного декодирования;

-         - непосредственно в кодирующем устройстве, т.е. путем применения нелинейного кодирующего устройства;

        - с помощью соответствующего цифрового преобразования сигнала, формируемого на выходе линейного кодера, т.е. кодера с равномерной характеристикой (цифровое компандирование).

При неравномерном кодировании используются 8 мм разрядные коды, т.е. число уровней квантования равно 256.

          Построение характеристики квантования

При использовании нелинейного кодирования с характеристикой компадирования А 87,6/13 шаг квантования ∆Uн постоянен внутри каждого сегмента и увеличивается в 2 раза при переходе к каждому следующему сегменту, номер которого больше 1. В этом случае для 1-го сегмента можно записать

∆UНI =   ∆UН0, при I=1а,1б;    2i-1∆UН0, при I=2,…7.

При этом ∆UН0 =2-11 ∆UОГР.

В каждом сегменте размещается 16 шагов квантования (1-16, 17-32,…113-128).

Обозначим UВХ/UОГР = х. Учитывая, что 0 ≤ х ≤ 1, найдем хН и хВ , соответствующие нижней и верхней границам каждого сегмента (таблица 7).

Определим защищенность от шумов квантования в пределах I-ого сегмента. Границы сегментов при кодировании с характеристикой А87,6/13.

Таблица 7

№ сегмента

2

3

4

5

6

7

ХН

2-∞=0

2-7

2-6

2-5

2-4

2-3

2-2

2-1

ХВ

2-7

2-6

2-5

2-4

2-3

2-2

2-1

2-0 =0

Для сегментов 1а, 1б

АЗ.КВ.I=10 lg[PС/(PШККП2)]= 10 lg{(UОГР хi)2/[(∆UН0 2/12)(2∆FKП2/fД)]}, а с учетом равенства ∆U=2-11UОГР, ∆F=3.1 кГц и КП=0,75, имеем

АЗ.КВ.I=20 lg xI+80.6, дБ.

(27)

Для сегментов с I=2,3…7 и с учетом вышеприведенных равенств имеем

((28)

Подставляя в (27) и (28) значения XНI и  XВI , взятые из таблицы 7, можно оценить минимальное А'З КВ и максимальное А»З КВ – значения защищенности для начала и конца соответствующего сегмента характеристики. Так как в (28) вне зависимости от I величины Хi*212-I =  const, то и защищенность от шумов квантования АЗ КВ будет одинакова во всех сегментах, линейно возрастая от А'З КВ до А»З КВ.

В сегментах 1а и 1б шаг квантования постоянен и равен  ∆UН0. Таким образом, при любом уменьшении UВХi от значения 2-6 ) будет пропорционально снижаться и АЗ КВ таже, как и при равномерном квантовании.

При х>1 (выше верхнего предела 7-го сегмента), то есть при UВХ > UОГР, защищенность сигнала резко падает за счет появления шумов ограничения. Порог ограничения для А-характеристики согласно рекомендации МСЭ (МККТТ) равен рМАКС = +3,14 дБм0, очевидно, что в этом случае UОГР = 0,7746 100.05 Рмакс =1,112В, а шкале X соответствуют шкалы напряжений UВХ = х UОГР =1,112х, В, и уровней сигнала рВХ = рОГР + 20 lg х , дБм0, а также шкала а = lgх / lg2.

9       Расчет шумов оконечного оборудования

              Расчет допустимых величин отклонений периода дискретизации от номинального значения

Практически во всех ЦСП используется равномерная дискретизация сигналов во времени, то есть дискретизация с постоянным периодом ТД, а отклонение от этого периода ∆ti носят случайный характер. Эти отклонения приводят к изменению формы принимаемого сигнала, как это показано на рисунке 7, что субъективно воспринимается как характерная помеха, называемая шумами дискретизации.

Рисунок 6 – Изменение формы принимаемого сигнала при изменении периода дискретизации

Величины ∆ti определяются, главным образом, низкочастотными фазовыми флуктуациями импульсов, вызванными неточностью работы линейных регенераторов и нестабильностью задающих генераторов станций передачи. Если величину отклонения, вызванного нестабильностью задающих генераторов, обозначить как αД, а вызванного фазовыми флуктуациями, как βД, то, считая, что между ними отсутствует статистическая связь, можно показать, что мощность шумов дискретизации на переприемном участке не будет превышать

РШД < π2UС2Д2 + bД2)

Причем, UС – эффективное напряжение сигнала.

Поскольку ωД = 2π/ТД, то, введя относительные отклонения периода

аДДД и bДД/Тд, можно записать формулу для мощности шумов дискретизации

РШД< π2UС2Д2 + bД2).

В этом случае защищенность сигнала от шумов дискретизации запишется как

АЗД≥10*lg[π2Д2 + bД2)]-1.

(29)

В основном, цифровом канале (ОЦК) с переприемами защищенность снизится на 10 lg(nПП +1), где nПП – общее число переприемов как по ТЧ, так и по цифровым потокам.

Экспериментально показано, что в канале ТЧ, образованном на базе ОЦК (Тд=125мкс), предельная величина ∆ti не должна превышать 810нс. Это соответствует минимально допустимой защищенности от шумов дискретизации в канале ТЧ АЗД=34дБ. Однако номинальная цепь ОЦК первичной сети может содержать до 59 переприемов, к числу которых следует добавить два возможных переприема на абонентских участках. Таким образом, nПП может достигать 61, а АЗД в канале, образованном на базе ОЦК без переприемов, должна быть не менее АЗ ТРЕБ МАКС. = 34+10lg (61+ 1) ≈ 52 дБ .

Поскольку стабильность генераторного оборудования нормирована, в нашу задачу входит определение предельной величины НЧ фазовых флуктуаций, при которой еще обеспечивается заданная защищенность от шумов дискретизации. Расчет осуществляется в следующем порядке:

а) для ОЦК данного канала ТЧ (структура которого определена в задании на проектирование) определяется требуемая защищенность от шумов дискретизации

АЗ.ТРЕБ= АЗ ТРЕБ МАКС– 10 lg (nПП + 1) = 52 – 10 lg(nПП + 1)

где nПП – число всех переприемов в ОЦК, как по ТЧ, так и по цифровому потоку;

б) определяется сумма квадратов относительных нестабильностей генераторного оборудования для всех участков данного ОЦК  а2Д∑ (значения относительных нестабильностей равны 5•10-5, 3*10-5, 2*10-5, 1,5•10-5 для генераторного оборудования первичных, вторичных, третичных и четвертичных ЦСП соответственно);

в) посредством преобразования неравенства (29) определяется допустимая относительная величина отклонения из-за НЧ фазовых флуктуаций (bД) на отдельном участке ОЦК (считаем, что bД одинаковы для всех участков)

bД ≤ [(10-0.1Аз треб2- а2Д∑)/(nПП+1)]1/2 

г) по величине bД находится относительная величина фазовой флуктуации импульсов ВФФ  в линейных трактах на каждом из участков (местном, внутризоновом и магистральном), которая, очевидно, должна быть во столько раз больше bД, во сколько тактовая частота сигнала в соответствующем линейном тракте fТ больше частоты дискретизации fД обычно равной 8 кГц;

д) по величине ВФФ находятся абсолютная величина отклонения периода дискретизации ∆Ti = ВФФД, мкс, при ТД = 125 мкс. 

10  Расчет надежности ЦСП

Системы передачи с позиции теории надежности представляют собой сложные динамические системы, т.е. совокупность технических устройств или элементов, взаимодействующих в процессе выполнения производственных задач на основе определенной функциональной взаимосвязи.

Характерная особенность СП, как сложных динамических систем состоит в рассредоточенности их оборудования и аппаратуры на больших территориях.

В теории надежности важным понятием является объект, т.е. изделие определенного целевого назначения. В нашем случае объектами могут быть многоканальные системы передачи, их аппаратура и оборудование, устройства, узлы, блоки и элементы.

Под надежностью системы передачи понимается свойство обеспечивать при заданных условиях эксплуатации передачу информации между абонентами с сохранением во времени параметров каналов и трактов в пределах, установленных нормативно-технической документацией.

Надежность СП и ее элементов является комплексным свойством и в зависимости от условий эксплуатации и назначения характеризуется безотказностью, сохраняемостью, ремонтопригодностью и долговечностью.

Оборудование СП, каналов и трактов является восстанавливаемым, т.е. его эксплуатация представляет чередование интервалов работоспособности и простоя. В момент простоя происходит восстановление работоспособности, и оборудование системы передачи вновь работает до отказа.

Опыт эксплуатации СП показывает, что плотность распределения наработки между отказами подчиняется экспоненциальному закону и изменению параметра потока отказов во времени, аналогично интенсивность отказов примерно постоянна l(t)»l, тогда вероятность безотказной работы

P(t)»e-l.

 

Под вероятностью безотказной работы понимается вероятность того, что в пределах заданного интервала времени 0 – t отказ не возникает.

Среднее время безотказной работы при нормальной эксплуатации обратно  пропорционально интенсивности отказов

tСР = 1/l .

(32)

При оценке надежности некоторой сложной системы,  состоящей из множества разнотипных элементов, нужно учитывать, что q1(t), q2(t),…qN(t) – вероятности безотказной работы каждого элемента на интервале времени 0…t, N – количество элементов в системе. Отказы отдельных элементов происходят независимо, а отказ хотя бы одного элемента ведет к отказу всей системы, т.к. в системе передачи все узлы соединяются друг с другом последовательно. Поэтому вероятность безотказной работы системы, в целом, равна произведению вероятностей безотказной работы отдельных узлов.

 

 

     N

РСИСТ(t) = Õ(1-qi)

          i=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                         N

Рi(t)=Õei-lt = eСИСТ-l t  ,

                                                                          i=1

 

 

(34)

                      N

  lСИСТ = åqi

                        i=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где qi – интенсивности отказов отдельных ее элементов.

Среднее время безотказной работы в течение заданного времени определяется для t1 = 24 часа (сутки), t2 = 720 часов (месяц), t3 = 2160 часов (3 месяца), t4 = 4320 часов (6 месяцев), t5 = 8760 часов (год).

Работоспособность оборудования СП, каналов и проектов характеризуется коэффициентом готовности

КГ = ТСР / (ТСР + ТВ).

Показатели надежности аппаратуры ЦСП российского производства

    Таблица 8

Тип оборудования (один комплект)

САЦК-1

ВВГ

ТВГ

ЧВГ

СДП

ОЛТ

Среднее время между отказами

20000

87600

150000

17000

87600

87600

В качестве примера можно рассмотреть расчет показателей надежности образования между станциями А и Б. Структурная схема преобразования приведена на рисунке 7.                               Ст.А

 

 

 

 

 

                                                            Ст.Б

АОП – аппаратура образования первичного цифрового тракта (САЦК-1) – 2 стойки; ВВГ – аппаратура вторичного временного группообразования – 2 стойки; ТВГ – аппаратура третичного временного группообразования – 2 стойки; ЧВГ – аппаратура четвертичного временного группообразования – 2 стойки; ОЛТ – аппаратура оконченного линейного трактата – 2 стойки; СДП – стойка дистанционного питания.

Рисунок 7 -  Структурная схема образования

 

Расчет суммарной эффективности отказов для образования, размещенного в ОП1 и ОП2, определяется выражением 

lСИСТ=2lСАЦК+NВВГlВВГ+NТВГlТВГ+NЧВГlЧВГ+NОЛТlОЛТ

 

где N и l - соответственно, число комплектов и интенсивности отказа одного комплекта заданного оборудования.

Исходя из полученной интенсивности отказа lСИСТ, можно определить коэффициент простоя

КПоп = lСИСТ ТВ / (1+lСИСТ ТВ).

 

          Суммарная интенсивность отказов для оборудования НРП определяется с учетом того, что НРП структурно состоит из двух комплектов ОЛТ 

lНРП = NНРП 2lОЛТ.

 

 При оптимальной стратегии восстановления с учетом того, что время подъезда составит в этом случае t1 = 2часа, имеем по типу выражение  

КПнрп = lНРПВнрп – 0,7t1) / (1+lНРП ТВнрп).

 

На основе полученных результатов (36) и (38) можно вычислить суммарный КП системы при традиционной стратегии

КПсум = КПоп + КПнрп .

 

Полученные результаты необходимо сравнить с данными таблицы 9 и убедиться, что какая-то из указанных стратегий позволяет обеспечить требования к проектируемой системе. В противном случае необходимо   использование более высоконадежной аппаратуры. Значения всех необходимых для расчета параметров возьмите из таблицы 9.

Таблица 9

Наимнование элемента

АОП

ВВГ

ТВГ

ЧВГ

ОЛТ

СДП

   НРП

Один км кабельной линии

l, 1/ч

2*10-6

3*10-6

3*10-6

4*10-6

2*10-6

 10-6

3*10-6

7*10-6

ТВ, ч

   0,5

  0,5

  0,5

  0,5

 0,5

  0,5

     2,5

5,0

         Задание на курсовую работу

Студенты по номеру своих студенческих билетов выбирают свои исходные данные для курсовой работы из таблиц  10, 11.

         10 Требования к выполнению и оформлению расчетно-пояснительной записки

         Выбор варианта

Номер варианта соответствует двум последним цифрам номера зачетной книжки. Например, если номер зачетной книжки 910282, то номер варианта будет 82.

Проект должен быть выполнен в соответствии с требованиями, изложенными ниже, иначе он не будет рецензироваться.

Таблица 10- Типы ЦСП и типы кабеля на различных участках трактов

 

Предпоследняя цифра номера студенческого билета

Тип

ЦСП,

Тип

кабеля

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

 

Мест-

ный

ИКМ

-30-С

Т-0,5

ИКМ-

30-4

ТП-0,7

 

ИКМ

-30-С

Т-0,5

 

 

АКУ

-30

Т-0,5

 

ИКМ-30-СКСПП1х4х1,2

 

Зоновый

 

ИКМ

-120

МКСА

4х4х1,2

ИКМ-120-А

  ЗК

1х4х1,2

 

ИКМ-120-А

  ЗК  

1х4х1,2

ИКМ

-480

МКТ-4

1,2/4,6

 

ИКМ

-480

МКТ-4

1,2/4,6

 

ИКМ

-120-А

ЗК

1х4х1,2

 
Ма-
гист-

раль-

ный

ИКМ-

1920

МКТ-4

1,2/4,6

 

ИКМ

-480

МКТ-4

1,2/4,6

ИКМ

-1920

КМ-4

2,6/9,5

 

ИКМ

-1920

КМ-4

2,6/9,5

ИКМ

-480

МКТ-4

1,2/4,6

ИКМ

-1920

КМ-4

2,6/9,5

ИКМ

-480

МКТ-4

1,2/4,6

ИКМ

-480

МКТ-4

1,2/4,6

Таблица 11

 

Последняя цифра номера студенческого билета

 

Дальность участков ЦСП,

км

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

 

Местного, LМ

100

66

70

70

82

63

76

91

93

85

 

Внутризонового, LВНЗ

309

505

510

540

420

460

610

550

480

550

 

Магистрального, LМАГ

3200

2400

5000

6000

4000

2600

4500

5500

4500

6500

 

Коэффициент шума

корректирующего

усилителя, F

5

3

2

4

6

3

4

5

7

6

 

Защищенность

от шумов дискре-

тизации, АШД, дБ

51

50

52

54

56

57

53

55

58

52

 

Падение напряжения

ДП на од-ном МРП, В

5

6

6

5

5

4

5

5

6

5

 

Пикфактор

сигнала QПИК, дБ

13

15

14

12

13

12

14

15

11

12

 

 

Последняя цифра номера студенческого билета

 

 

Среднеквадратическое отклонение волюма

сигнала sУ, дБ

3

2

4

3

5

3

4

6

3

4

 

Среднее значение сигнала у0, дБ

-11

-12

-13

-14

-13

-11

-12

-14

-15

-10

 

Среднеквадратическое отклонение

приведенной

инструментальной погрешности

преобразования, e

2*

10-4

3*

10-4

4*

10-4

2*

10-4

3*

10-4

2*

10-4

4*

10-4

2*

10-4

3*

10-4

2*

10-4

 

Запас помехоустой-

чивости генератора,

ΔАЗ, дБ

9

10

11

12

11

13

12

11

10

9

 

Минимальная защи-

щенность от шумов

квантования, АКВ. МИН., дБ

21

23

22

24

25

27

23

26

27

28

          Общие требования к оформлению пояснительной записки

Текстовая часть работы должна быть разборчиво написана на одной стороне листа стандартного размера (297х210), сброшюрована и пронумерована. Другая сторона листа предназначена для внесения студентом исправлений и дополнений по результатам проверки работы. Использование школьных или общих тетрадей не допускается. Текст пояснительной записки следует разбить на разделы, снабдить заголовками. Внизу листа должна быть нумерация страниц. Левое поле листа 30 мм, правое поле – 10 мм, сверху – 25 мм, снизу – 20 мм.Содержание записки должно быть изложено разборчивым почерком или напечатано на ПЭВМ, без сокращений, жаргонных выражений. Нумерация страниц от титульного листа, но на титульном листе номер страницы не указывается.

Графические материалы могут быть выполнены на миллиметровке, на клетчатой бумаге, но они не должны закрывать текстовую часть листа. Все рисунки (чертежи) и таблицы нумеруются, и на них должны быть ссылки в тексте. При решении задачи должно быть краткое пояснение решения задачи, а также указаны ссылки на используемую литературу.

Формулы, по которым проводится расчет, должны быть представлены с объяснением буквенных обозначений. Численные значения подставляются в основной системе единиц (Ампер, Ом, метр, секунда и др.). Расчеты выполняются с точностью до 3 значащих цифр, результаты даются в основных или производных единицах (миллиампер, килоом, километр, час и др.)

Титульный лист оформляется в соответствии с правилами оформления курсовой работы:

         - название института, кафедры, проекта (согласно ГОСТу);

         - учебная специальность, номер группы, фамилия и инициалы студента и рецензента;

         - год написания проекта.

Курсовая работа должна  содержать:

         - титульный лист;

         - оглавление;

         - исходные данные к работе;

         - все разделы, приведенные в пособии, применительные к конкретному заданию;

         - список используемой литературы.

Работа, выполненная без соблюдения перечисленных выше требований, возвращается на доработку.

11 Методические указания к алгоритму решения задач курсовойработы с примерами

        11.1 Расчет длины участка регенерации, включая расчет цепей дистанционного питания

11.1.1 Расчет местного участка сети:

а) при использовании двухкабельной системы длина участка регенерации определяется как  lРЕЧ = аНОМ / a(f), км

где аНОМ - номинальное затухание участка; a(f) – коэффициент затухания кабеля на f = 1024Гц;

б) число регенераторов, используемых на местном участке сети

К = lМ / lРЕЧ

где lМ – длина местной сети, км;

в) длина укороченных участков определяется как

lОСТ = lМ – К * lРЕЧ, км ;

г) укороченный участок определяется как

lУКОР = (lРЕЧ + lОСТ)/2, км.

 

 

ОП1      lУКОР                 lНОМ                                        lУКОР      ОП2

                                                                                НРП

                           

                                       LМЕСТ. СЕТИ

Рисунок 9 - Структура линии местного участка

11.1.2 Расчет цепи дистанционного питания для местного участка сети

При расчете напряжения на выходе блока ДП следует учитывать падение напряжения на участках кабеля и на НРП, т.е.

UДП = IДП RО lДП + UНРП n, В

где lДП – длина участка ДП, км;

IДП – ток дистанционного питания, А;

RО – километрическое сопротивление цепи кабеля, используемой для передачи ДП, по постоянному току, Ом/км;

 n – число НРП, питаемых от одного ОП (или ОРП);

 UДП – падение напряженя на одном НРП, В.

Полученное нужно сравнить с максимальным ДП и сделать соответствующий вывод. Аналогичный расчет нужно произвести для внутризоновой и магистральной сетей связи.

11.1.3  Расчет внутризонового участка сети

Для оценки допустимого значения защищенности, при котором обеспечивается заданная вероятность ошибки, можно воспользоваться следующим приближенным выражением

АЗ.ДОП. = 5,23 + 11 lg lg Р ОШ1-1 + 20 lg (mУ -1) + ΔАЗ , дБ

  где Р ОШ1 – вероятность ошибки одного регенератора;

  mУ = 3 – количество уровней кода в цифровом линейном тракте;

          ΔАЗ = 10дБ – запас помехоустойчивости регенератора, учитывающий неидеальность его узлов и влияние различных дестабилизирующих факторов;

Р ОШ = 10-8 – для внутризонового участка сети.

Защищенность от собственных помех

АЗ.СП. = РПЕР + 121 - 10 lg F – 10 lg(fТ / 2) – 1,175АЦ, дБ

где РПЕР = 10 – 12 дБ – абсолютный уровень пиковой мощности прямоугольного импульса на входе регенератора;

F – коэффициент шума корректирующего усилителя;

          fТ – тактовая частота для заданной СП, fТ = 34,368 МГц;

АЦ = a(fРАСЧ)lР, дБ – затухание кабеля длиной, равной длине участка регенерации;

 lР - длина участка регенерации.

Соответственно типу кабеля значение a(fРАСЧ) берется из таблицы 5.

Допустим,

АЗСП = 112,659 – 25,95 lРЕГ.

Решением неравенства АЗСП³АЗ.ДОП. нужно найти длину участка регенерации

lРЕГ = (112, 659 – АЗ.ДОП.)/25,95, км.

Число НРП нужно разбить одинаково, чтобы равномерно расположить по секциям ДП, для этого нужно подобрать укороченный участок.

Остаточная длина кабеля

lВНЗ=k*lРЕГ+lОСТ,км; k=lВНЗ/lРЕГ, число НРП; lОСТ=lМАГ–k*lРЕГ, км; lУКОР=lОСТ/nУКОР,км.

 

ОП1    lУКОР         lНОМ     lУКОР    ОРП                                 lУКОР     ОП2

                                             НРП                                                               НРП

 


          1    длина дист. пит.   n                        1                                                   n    

 

 

Рисунок 10 - Структура линии внутри зонной сети

11.1.4  Расчет магистрального участка сети

Для оценки допустимого значения защищенности, при котором обеспечивается заданная вероятность ошибки, можно воспользоваться следующим приближенным выражением

 

АЗ.ДОП. = 5.23 + 11*lg lg P-1ОШ1 + 20 lg (mУ–1) + DAЗ; дБ

где РОШ1 – вероятность ошибки одного регенератора;

mУ = 3 - количество уровней кода в цифровом линейном тракте.

В системе передачи магистрального участка используются коды КВП-3 или ЧПИ со скремблированием,  т.е. трехуровневые коды.

D = 10дБ – запас помехоустойчивости регенератора, учитывающий не идеальность его узлов и влияние различных дестабилизирующих факторов

PОШ = 10-9 для магистрального участка сети.

 

Защищенность от собственных помех

       

АЗ.СП. = PПЕР + 121-10lgF - 10 lg (fТ/2) – 1,175AЦ; дБ,

 

PПЕР = 10-12дБ; = 139,264 МГц.

 

Далее решаем так, как при внутризоновом участке сети.

 

  ОП1                                                                                                 ОП2

    1     НРП                    n

       

         lук                                                     lук                                                    lук

                                       lдп                                                    lдп                                              lдп

                                                   lМАГ

Рисунок 11- Структура линии магистрального участка сети

 

11.2       Расчет требуемой и ожидаемой защищенности на входе регенератора

        11.2.1  Расчет требуемой защищенности на входе регенератора

Требуемая защищенность определяется как отношение вероятности ошибки на всем участке к числу НРП и ОРП.

PОШ1 = PОШ / n

где PОШ = 10-7 вероятность ошибки на весь линейный участок;

 n – сумма НРП и ОРП на линейном участке.

Далее нужно построить график АЗАЩ (PОШ1) и найти требуемую защищенность. Также рассчитать  защищенность на входе регенератора для внутризоновой и магистральной сети.

11.2.2 Расчет ожидаемой защищенности на входе регенератора

Нужно ответить на вопросы:

1.      Главные причины появления этих помех?

2.      Способы устранения появления помех?

Ожидаемая защищенность на входе регенератора

АЗАЩ.ОЖИД. = 10 lg PС / PШ, дБ

где PС - мощность сигнала;  PШ - мощность шума

PШ = PСШ + PЛП + PРЕГ, дБ

где PСШ - собственные шумы; PЛП - помехи от линейных переходов;

          PРЕГ - помехи регенератора.

Ожидаемая защищенность на входе регенератора

АЗАЩ.ОЖИД. = 10 lg (PС / (PСШ + PЛП + PРЕГ))=10 lg (1 / (10-0,1Азлп + h2СТ + hРЕГ)), дБ

где АЗЛП- защищенность от линейных переходов;

          h2СТ = ((К*Т*ΔF) / 10-0,1(Рпер - ауч))*10-3

где К = 1,38*10-23Дж/К – постоянная Больцмана;

Т = 291 К; ΔF = 2048000Гц – тактовая частота;

РПЕР = 10-12 дБ – уровень передачи;

аУЧ = 36 дБ – номинальное затухание участка; hРЕГ = 0,05

АЗЛП = Аl - a l = АLcд - 10 lg (lРЕГ / lСД + a (lРЕГ - lСД), дБ

 где  Аl - переходное затухание на дальнем конце;

 a - коэффициент затухания кабеля;

 АLcд - переходное затухание на дальнем конце строительной длины кабеля;

 lРЕГ - длина участка регенерации;

 lСД - строительная длина кабеля.

Ожидаемая защищенность АЗ.ОЖИД > АТРЕТ.ЗАЩ., тогда линия удовлетворяет необходимым параметрам.

         11.2.3  Расчет требуемого числа уровней квантования

          Равномерное квантование

Максимальный и минимальный уровни сигнала:

РMAX = yO + 3sУ + QПИК ,             РMIN = yO - 3sУ

где yO - среднее значение сигнала;

sУ - среднеквадратическое отклонение волюма сигнала.

Динамический диапазон сигнала

ДС = РMAX - PMIN

где РMAX = 13дБ – максимальный уровень сигнала;

PMIN = -26дБ.

Минимальная защищенность от шумов квантования равна

АЗ.КВ.MIN = 6 mР - ДС +7,3, зная ДС и АЗ.КВ.MIN,  находим число разрядов двоичного кода при равномерном квантовании

mР = (АЗ.КВ.MIN + ДС - 7,3)/6.

Число уровней квантования  NКВ = 2 mР

Величина шага квантования при равномерном квантовании будет равна                   sУ = 2UОГР / NКВ

где UОГР – напряжение ограничения;

          UОГР = UMAX = 0.7746*100.05Pmax ;

           PMAX = +3дБмо – по рекомендации МККТТ для ЦСП.

Мощность шума квантования в полосе частот  PШКВ = s /12.

11.2.4     Построение характеристики квантования

Характеристика компрессирования – зависимость y от x,

где у = UВЫХ / UОГР, х = UВХ / UОГР,

где UОГР определяется по формуле (А=87,6)

 у =          А*х / (1+lnА),                      при 0 < х <1/А

            (1+lnАх)/ (1+lnА),                при 1/А < х < 1.

Воспользуясь программой Mathcad, построим характеристику квантования у(х). Определим и построим отношение сигнал/шум для А-характеристики.

Число уровней квантования: NКВ = 28.

При уровнях сигнала, больших, чем 1/А:   3 N2КВ

RКВ.Аmin(X) ³ 3 N2КВ *А2 * х2 /(1+lnА)2 х2 ; RКВ.Аmin(X) £ 3 N2КВ /(1+lnА)2.

При малых сигналах, меньших 1/А:

RКВ.Аmin(X) ³ 3 N2КВ *А2 * х2 /(1+lnА)2.

Построить зависимости RКВ.Аmin1(X) и RКВ.Аmin2(X).

Для сигнала, относительная величина которого не превышает  1/А, квантование носит равномерный характер. Поэтому уровень шума есть постоянная величина. Если все уровни сигнала лежат выше 1/А, то квантование является логарифмическим,  мощность шумов пропорциональна мощности сигнала.

          12 Расчет шумов оконечного оборудования

12.1 Расчет допустимых величин отклонений периода дискретизации от номинального значения

Защищенность сигнала от шумов дискретизации равна

АЗД ³ 10 lg (p22 + b2))-1

где а – относительные отклонения периода, вызванные нестабильностью задающих генераторов;

          b– относительные отклонения периода, вызванные низкочастотными фазовыми флуктуациями импульсов.

Относительные отклонения находятся из условия, что а=b.

а2 = (10-0.1*Азд)/2p2.

Нужно найти aД = а*ТД и bД = b* ТД - величины отклонения, вызванные нестабильностью задающих генераторов и фазовыми флуктуациями импульсов  aД = bД = а*ТД.

12.3       Расчет соотношения между шумами квантования и инструментальными шумами

Мощность инструментальных шумов на единичном сопротивлении определяется                                         РИ.Ш. = e2 4m s2   ,

где s - шаг квантования (для неравномерного квантования берется минимальное значение шага, равное 2 UОГР 10-11).

П = 12 e2 4m  .

Нужно определить шаг квантования, для равномерного квантования и неравномерного квантования по отдельности.

 

 

12.4       Расчет защищенности от шумов незанятого канала

Псофометрическая мощность незанятого канала

РМ.Н.К. = (s2 К2П/4)*(3,1/4)

где КП - псофометрический коэффициент (0,75);

          s - шаг квантования.

Защищенность от шумов незанятого канала

АЗ.Н.К. = 10 (lg (U2 ОГР/((s2 К2П/4)*(3,1/4))))*10(Q+3s)/10.

По рекомендации МСЭ мощность шумов незанятого канала должна быть менее 320 пВт0 или его уровень не должен превышать значения – 65 дБм0п.

Защита курсовой работы

Работа допускается к защите после рецензирования преподавателем и устранения студентом всех ошибок и просчетов в работе.

На защите студент должен продемонстрировать понимание принципов проектирования линейного тракта ЦСП и ответить на все вопросы, касающиеся курсовой работы.

 

Список  литературы 

1. Гаранин М.В., Журавлев В.И. и др. Системы и сети передачи информации. – М.: Радио и связь, 2001.

2. Иванов В.И., Гордиенко В.Н., Попов Г.Н. и др. Цифровые и аналоговые системы передачи. – М.: Радио и связь, 1995.

3. Баева Н.Н., Гордиенко В.Н., Тверецкий М.С. Проектирование цифровых каналов передачи: Учебное пособие. – М.: МТУСИ, 1996.

4. Берганов И.Р., Гордиенко В.Н., Крухмалев В.В. Проектирование и техническая эксплуатация систем передачи. – М.: Радио и связь, 1989.

5. Левин Л.С., Плоткин М.А. Цифровые системы передачи информации. – М.: Радио и связь, 1982.

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

7. Четкин С.В. Методические указания и задания на курсовой проект «Цифровая многоканальная система передачи с ИКМ». – М.: МИС, 1991.

8. Иванов Ю.П. и др. Унифицированное каналообразующее оборудование для цифровых систем передачи. – М.: Средства связи, 1985.

9. Баева Н.Н. Многоканальная электросвязь и РРЛ: Учебник для вузов. – М.: Радио и связь, 1988.

10. Голубев А.Н., Иванов Ю.П., Левин Л.С. Аппаратура ИКМ–120. – М.: Радио и связь, 1988.