Что такое многоканальные телекоммуникационные системы

Многоканальные телекоммуникационные системы

Вы будете перенаправлены на Автор24

Назначение многоканальных телекоммуникационных систем

Многоканальная телекоммуникационная система – это совокупность технических средств, которые обеспечивают передачу разнообразных видов информации на расстояние.

Основу современных многоканальных систем составляют системы, осуществляющие передачу информации большого объема по волоконно-оптическим, электрическим и радиолиниям. На их базе строится телекоммуникационная сеть страны, которая представлена комплексом сопряженных сетей разного назначения. Многоканальные телекоммуникационные системы применяются в крупных федеральных магистральных сетях, крупных корпоративных сетях, а также в различных сферах жизнедеятельности человека (телевидение, спутниковые системы связи, радиовещание, интернет, цифровая телефония).

Специалисты в области многоканальных телекоммуникационных систем осуществляют монтаж и обслуживание кабелей связи. К основным обязанностям специалистов относятся:

Методы построения многоканальных телекоммуникационных систем

Построение современных многоканальных телекоммуникационных систем может быть осуществлено на следующих принципах:

Готовые работы на аналогичную тему

Временному разделению каналов не свойственны недостатки, которые присущи частотному. Этот метод разделения каналов основан на том, что линейный тракт предоставляется каждому каналу на определенный промежуток времени. Первичные сигналы в канале могут быть аналоговыми или дискретными. если сигнал аналоговый, то он подвергается дискретизации по времени. Такая передача аналоговых сигналов обоснована теоремой Котельникова. Формирование группового многоканального сигнала при временном разделении осуществляется посредством поочередного представления временной позиции импульсам каждого канала. Для того, чтобы определить порядок следования импульсов каналов используется дополнительный импульс синхронизации, формирующийся в передающей части аппаратуры и отличающийся от импульсов каналов системы. Для передачи дискретных сигналов специальные преобразователи не требуются, есть необходимость только в согласовании скорости передачи. Временное разделение каналов широко используется в системах спутниковой связи. Для приема и передачи разных видов сообщений (телевидение, телефония и т.п.) их параметры приводятся к определенному стандарту и единой дискретной форме, это способствует унификации приборов приема и передачи. Формирование группового потока осуществляется в два этапа. На первом этапе каналы отправляются на индивидуальное оборудование, где приводятся к номинальным первичным скоростям. На втором этапе происходит их объединение в высокоскоростной поток низкоскоростных каналов, в результате чего на выходе образуется групповой поток, обладающий необходимой скоростью.

Кодовое разделение каналов – это процесс разделения каналов по кодам, при котором каждый канал обладает своим кодом наложения, позволяющим выделить информацию каждого канала.

При спектральном разделении, разделение каналов осуществляется в соответствии с длиной волны. В современных система довольно часто комбинируются разные способы разделения, например, частотное разделение с временным.

Источник

Телекоммуникационные системы

Своевременная передача информации – основа стабильного функционирования множества отраслей промышленности и сельского хозяйства.

Современное информационное общество активно используется различные телекоммуникационные системы для обмена большим количеством информации в сжатые сроки.

Современные телекоммуникационные системы и сети

Телекоммуникационные системы представляют собой технические средства, предназначенные для передачи больших объемов информации через оптоволоконные линии связи. Как правило, телекоммуникационные системы предназначены для обслуживания большого количества пользователей: от нескольких десятков тысяч до миллионов. Использование такой системы предполагает регулярную передачу информации в цифровом виде между всеми участниками телекоммуникационной сети.

Виды и классификация телекоммуникационных систем связи

Современные телекоммуникационные системы объединяются по нескольким основным признакам.

В зависимости от назначения, различаются системы телевизионного вещания, персональной связи, а также компьютерные сети.

В зависимости от технического обеспечения, которое используется для передачи информации, выделяются традиционные кабельные коммуникационные системы, более совершенные – оптоволоконные, а также эфирные и спутниковые.

В зависимости от способа кодировки массива информации выделяются аналоговые каналы коммуникации и цифровые. Последний тип получил повсеместное распространение, в то время как аналоговые каналы коммуникации становятся все менее востребованными на сегодняшний день.

Компьютерные системы

Компьютерные системы представляют собой совокупность нескольких ПК, объединенных в единое информационное поле посредством кабелей и специализированных программ.

Совокупность установленного оборудования и программного обеспечения представляет собой автономную саморегулирующуюся систему, которая обслуживает предприятие в комплексе.

В зависимости от своих функций, оборудование компьютерной системы разделяется на:

Для обеспечения работы всей системы необходимо соответствующее программное обеспечение, должным образом настроенное, исходя из нужд пользователей.

Радиотехнические и телевизионные системы

В основе радиотехнических систем передачи сообщения лежат электромагнитные колебания, которые транслируются по специальному радиоканалу. Единицей функционирования системы является сигнал, который преобразуется в передающем устройстве и затем трансформируется в информационное сообщение в принимающем.

Телевизионные системы действуют по аналогичному принципу приемника и передатчика. Большинство из них использует цифровой сигнал, позволяющий передавать сообщение в более высоком качестве.

Глобальные телекоммуникационные системы

К глобальным телекоммуникационным системам относятся те аппаратные и программные средства, которые соединяют пользователей независимо от их физического положения на планете. Главная черта глобальных сетей – интеллектуализация, позволяющая легко использовать мощности сети с оптимальной эффективностью, при этом минимизируя затраты на обслуживание оборудования. Среди глобальных сетей выделяется несколько основных видов.

Цифровые сети с интегральными модулями используют непрерывную коммутацию каналов, при этом массивы данных обрабатываются в цифровой форме. Пользователи сети имеют доступ только к некоторым функциям, интерфейс не позволяет самостоятельно изменять технические параметры.

Сети Х25 являются наиболее старыми, надежными и проверенными технологиями передачи информации между неограниченным числом пользователей. Главное отличие таких сетей – наличие устройства для «сборки» отдельных блоков передаваемой информации в «пакеты» для наиболее быстрой передачи.

Оптические телекоммуникационные системы

Основой оптических телекоммуникационных систем является оптоволоконный кабель, который соединяет отдельные аппараты в единую глобальную сеть.

Сигналы передаются с помощью инфракрасного диапазона излучений, при этом пропускная способность оптоволоконного кабеля многократно превышает показатели других видов оборудования.

Технические характеристики материала обеспечивают слабый уровень затухания сигнала на больших расстояниях, что позволяет использовать кабель для коммуникации между материками. Проложенный по дну океана, оптоволоконный кабель защищен от несанкционированного доступа, так как перехватить передаваемые сигналы довольно сложно в техническом плане.

Многоканальные телекоммуникационные системы

Отличительной чертой таких коммуникационных систем является использование нескольких каналов передачи информационных сигналов.

Современные телекоммуникационные системы используют кабельные, волноводные, радиорелейные, а также космические линии связи. Зашифрованный сигнал передается со скоростью в несколько гигабит в секунду на огромные расстояния.

Главное достоинство многоканальных систем – обеспечение стабильной работы. При выходе из строя одного канала связи, автоматически подключается следующий.

Пользователи защищены от внезапного обрыва связи и потери важной информации. В основе таких систем лежат структурированные конструкции из кабелей.

Мультисервисные телекоммуникационные системы

Особенность мультисервисных систем – необходимость обеспечения стабильной работы всех элементов транспортной среды. Как правило, для передачи данных, а также речевой и видеоинформации используются различные технологии, но при этом инфраструктура едина. Поэтому основной принцип построения мультисервисных сетей – универсальность технологического решения, с помощью которого обслуживается разнородное оборудование, предназначенное для выполнения различных операций.

Мультисервисная система использует единый канал для передачи данных различных типов. За счет этого экономятся средства на обслуживании и аппаратном обеспечении системы: единая конструкция требует меньшего количества персонала и затрат.

Структура, оборудование и компоненты телекоммуникационных систем

В основе любой телекоммуникационной системы лежат серверы, на которых хранится и обрабатывается необходимая пользователям информация.

Серверные представляют собой небольшие помещения с промышленной вентиляцией, обеспечивающие функционирование множества жестких дисков большого объема.

Пользовательские компьютеры являются средством связи между базой данных и конкретными пользователями информации, осуществляющими поисковые запросы.

Техническая основа телекоммуникационных сетей – это линии связи, то есть среды передачи данных, в качестве которых используются оптоволоконные, коаксиальные или беспроводные каналы связи.

Сетевое оборудование, обеспечивающее передачу и прием данных:

Подобные устройства дополняют телекоммуникационную систему и необходимы для стабильной работы.

Программное обеспечение позволяет эффективно контролировать работу установленного оборудования, что обеспечивает своевременную передачу информации в нужных объемах.

Методы и средства измерений в телекоммуникационных системах

В зависимости от этапа проведения, выделяются три разновидности измерений:

Основы построения и монтажа телекоммуникационных систем и сетей

Кроме этого, при монтаже систем необходимо позаботиться об изоляции самого кабеля, чтобы передача данных была, как можно меньше зависима от внешних факторов. Современные оптоволоконные кабели располагают под землей, на дне океана или в специальных гофрах, что максимально защищает их от вредных воздействий.

Обеспечение информационной безопасности телекоммуникационных систем

Главная задача при построении системы безопасности в телекоммуникациях – это предотвращение утечки информации через отдельные каналы. Причиной таких явлений может быть и аппаратное повреждение передающего канала (оптоволоконного кабеля), и атака злоумышленников с помощью программных средств.

В первом случае информационная безопасность состоит в обеспечении качественных кабелей, способных выдерживать интенсивные нагрузки и регулярную эксплуатацию.

Во втором необходима разработка, внедрение и обслуживание программных средств, ограничивающих доступ к ресурсам телекоммуникационной системы.

Телекоммуникационные системы гостиниц

Гостиничный бизнес представляет собой целый комплекс услуг, обеспечивающих комфортное проживание постояльцев на территории отеля. Именно поэтому своевременное предоставление полной и достоверной информации обо всем, что может заинтересовать гостей – гарантия удержания клиентов.

Как правило, телекоммуникационные системы в гостиничных комплексах состоят из:

Таким образом, каждый гость получает удобство проживания в номере и всю необходимую информацию.

Телекоммуникационные системы и сети железнодорожного транспорта

В отличие от отрасли гостеприимства, главный приоритет телекоммуникации в железнодорожной сфере – достоверность информации. Поэтому телекоммуникационные сети в железнодорожном транспорте проектируются таким образом, чтобы всю передаваемую информацию можно было оперативно отследить, при этом вероятным утечкам уделяется минимальное внимание.

Компании, обслуживающие телекоммуникационные системы

Обслуживанием телекоммуникационных систем занимаются поставщики оборудования для проведения данные коммуникаций и сервисные компании.

Среди предприятий можно отметить:

Производители и поставщики оборудования для телекоммуникационных систем

Производством и поставками оборудование для телекоммуникационных систем занимаются такие компании, как:

Современные телекоммуникационные системы и специализированное оборудование для связи демонстрируется на ежегодной выставке «Связь».

Источник

11.02.09 «Многоканальные телекоммуникационные системы»

Квалификация выпускника — техник

Современные многоканальные телекоммуникационные системы представляют собой комплекс разнообразных технических средств, обеспечивающих передачу различных видов информации на любые расстояния. Основу телекоммуникационных систем составляют системы передачи колоссальных объемов данных по электрическим, волоконно-оптическим и радиолиниям. На базе систем передачи строится телекоммуникационная сеть страны, представленная комплексом технологически сопряженных сетей различного назначения, таких как: цифровая сеть связи с интеграцией служб, сети следующего поколения (NGN), сети передачи данных, сотовая мобильная сеть, а также средства специальных видов связи. Многоканальные телекоммуникационные системы и сети передачи данных используются в крупных магистральных сетях связи федерального значения, корпоративных сетях крупных и средних компаний, а также в различных сферах жизнедеятельности человека: телевидении и радиовещании, спутниковых системах связи, цифровой телефонии, глобальной сети Internet и многих других областях науки и техники. Одним словом везде, где требуется гарантированная передача больших объемов информации, находят свое место многоканальные телекоммуникационные системы, и конечно, квалифицированные специалисты по их инсталляции и обслуживанию.
Многие годы отрасль связи предоставляла, в основном, базовые услуги — телефонию, передачу данных и Интернет. В настоящее время становится все очевиднее, что будущее за конвергентными услугами — передачей по одному каналу речи, данных, видео, ТВ, телеметрии и т. п. То, что происходит сегодня, можно назвать IP-революцией. Новейшие технологии, использующие этот протокол связи, выходят сегодня на первый план, становятся катализатором создания новой телекоммуникационной «среды обитания». Роль телекоммуникационной и тесно с ней связанной индустрии ИТ меняется, возникает то, что можно назвать мультисервисной средой. Для операторов связи это означает переход к предоставлению широкого спектра интеллектуальных услуг. Новая мультисервисная среда вводит в оборот ряд услуг — одни из них привлекательны для широкого круга пользователей — цифровое интерактивное телевидение и видео по запросу, IP-телефония и видеотелефония, Интернет. Другие услуги интересны для бизнеса: интерактивная реклама, видеокоммерция, интерактивные банковские, страховые и туристические услуги. Появление подобных сетей и связанных с ними услуг меняет буквально все — услуги становятся более интеллектуальные, персонализированные, гибко и оперативно подстраивающиеся под требования потребителей.
Мультимедийные услуги на базе широкополосного доступа — это одно из наиболее быстрорастущих в истории телекоммуникаций направлений, превышающее по темпам роста даже мобильную телефонию.
В процессе обучения по специальности «Многоканальные телекоммуникационные системы» будущие специалисты научатся строить и эксплуатировать цифровые волоконно-оптические системы передачи, системы широкополосного доступа, сети передачи данных, кабельные медные и волоконно-оптические линии связи и другое оборудование. Для успешного обучения лаборатории и кабинеты колледжа оснащены современным телекоммуникационным оборудованием самых известных мировых брендов, среди которого оборудование SDH компании Alcatel-Lucent, широкий спектр сетевого оборудования Cisco Systems и D-Link, сварочное оборудование для ВОЛС Fujikura FSM-50s, Fujikura FSM-17s, Sumitomo Type 39, оптический рефлектометр Yokogawa AQ 7260. Таким образом, наши студенты получают не только теоретические знания, но и глубокие практические навыки.
В 2009 году лаборатории колледжа пополнились системой спектрального уплотнения HUAWEI OptixMetro 6040, оборудованием гибкого мультиплексирования ММХ-4, цифровой системой передачи Megatrans-4, широким спектром оборудования для построения современных структурированных кабельных систем, а также уникальным оборудованием для измерения дисперсии на ВОЛС EXFO FTB-400. Высочайшая квалификация преподавателей и современная материально-техническая база позволяют нашим выпускникам не просто идти в ногу со временем, а быть всегда на шаг впереди.
В 2013 году на базе специальности открывается сетевая академия Cisco (Cisco networking academy), что дает возможность студентам обучаться эксплуатации и техническому обслуживанию оборудования Cisco Systems, мирового лидера в разработке решений для сетей передачи данных любого масштаба. Обучение проводится с использованием методик и учебных материалов, разработанных и одобренных компанией Cisco Systems.
Получив диплом техника по специальности «Многоканальные телекоммуникационные системы», вы станете поистине универсальным специалистом в области инфокоммуникаций и всегда сможете найти интересную и высокооплачиваемую работу! Если вы хотите находиться на переднем фронте научно-технического прогресса, окунуться в захватывающий и неизведанный мир инфокоммуникаций, диплом техника многоканальных телекоммуникационных систем станет вашим первым шагом. В процессе обучения успешным студентам предоставляется возможность получения сертификатов авторизованных курсов ведущих мировых компаний: 1С, D-Link, 3M, «Связьстройдеталь»; Сервисной академии компании Samsung.
Выпускники знают: принципы построения и взаимодействия сетей связи; принципы построения цифровых и волоконно-оптических систем передачи российских и зарубежных производителей; построение и принцип действия коммутационных систем различного типа; системы сигнализации; способы кодирования сигналов и преобразования частоты; конструкцию, технологию строительства и эксплуатации линий связи; основы построения систем беспроводного абонентского доступа; эталонную модель взаимодействия открытых систем OSI; принципы коммутации пакетов, каналов; архитектуру и технологии перехода к сетям нового поколения NGN; технологии построения магистральных сетей SDH, WDM, ATM; инфокоммуникационные протоколы в четырех уровнях сетевой иерархии: доступ, коммутация, услуги и эксплуатационное управление; сети IP-телефонии; возможности передачи речи по IP-сетям; протоколы SIP, Н.323, IP/MPLS, модель сети NGN; мультисервисный абонентский доступ с использованием технологий xDSL, Wi-Fi, LTE, FTTB, GPON.
Выпускники умеют: осуществлять мониторинг и анализировать проблемные ситуации при функционировании телекоммуникационных систем и сетей передачи данных; инсталлировать и настраивать мультисервисные платформы для обеспечения интеллектуальных услуг связи (VoIP, IPTV, видео по запросу и др.); осуществлять техническую эксплуатацию оборудования магистральных и местных транспортных сетей и сетей доступа; работать с контрольно-измерительным оборудованием; выполнять измерительные и монтажные работы на волоконно-оптических линиях связи.
Выпускники работают в крупнейших телекоммуникационных компаниях — ПАО «Ростелеком», ПАО «КавказТранстелеком», компаниях-операторах мобильной связи — ПАО «Мегафон», ПАО «Вымпелком», ПАО «МТС», ПАО «Tele2» и в других компаниях, имеющих корпоративные телекоммуникационные сети в должностях специалистов по техническому обслуживанию оборудования связи, сетей и оборудования передачи данных, операторов технической поддержки, системных администраторов, а также руководителей малых структурных подразделений.

Источник

Многоканальные телекоммуникационные системы

Рассмотрение особенностей развития телекоммуникационных систем. Анализ теоремы Найквиста-Котельникова. Основные этапы расчета параметров цикловой синхронизации первичного цифрового потока. Характеристика спектральной диаграммы телефонного АИМ сигнала.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

телекоммуникационный система телефонный сигнал

В настоящее время телекоммуникационные технологии быстро развиваются, это связано с тем, что отношение цена/качество на оборудование и направляющие системы, используемые при построении систем связи, постоянно снижается. Также постоянно растут запросы абонентов на предоставляемые услуги связи, что и определяет стремительное развитие телекоммуникаций. Набранный темп развития телекоммуникационных систем предопределяет и дальнейшее их совершенствование. Конечно, для этого необходимо уделять внимание развитию во всех отраслях промышленности и производства, и, конечно же, нужно улучшать и совершенствовать систему образования, ведь именно люди, их умственный и физический потенциал, определяли и определяют развитие технологий.

Развитие цифровых систем передачи непосредственно связаны с развитием инфокоммуникационного общества. Современное общество уже немыслимо без общения, обмена информацией на том технологическом уровне, которого оно сейчас достигло.

Минимальное значение частоты дискретизации fд первичных сигналов электросвязи, при котором обеспечивается восстановление неискаженной формы сигнала, определяется на основе теоремы Найквиста-Котельникова: любой непрерывный сигнал, ограниченный по спектру верхней частотой f_в полностью определяется последовательностью своих дискретных отсчетов, взятых через промежуток времени, называемый периодом дискретизации:

Так как частота и период связаны соотношением

то частота дискретизации будет равна

С учетом невозможности технической реализации идеальных фильтров, включаемых на входе канального амплитудно-импульсного модулятора (КАИМ) и на выходе канального селектора (КС) частота дискретизации f_д равна:

В результате дискретизации получим АИМ сигнал со спектром представленном на спектральной диаграмме (рисунок 1.1).

На диаграмме показаны: полоса частот исходного сигнала, гармоники частоты дискретизации f_д, 2f_д, 3f_д,нижние (НБП-1, 2, 3) и верхние (ВБП-1, 2, 3) боковые полосы около соответствующих гармоник частоты дискретизации. Поскольку все другие спектральные составляющие будут располагаться далеко от основного сигнала, их расчет не имеет смысла, и они на диаграмме не изображены. Указаны полосы эффективного пропускания (ПЭП) и эффективного задерживания (ПЭЗ) фильтра нижних частот (ФНЧ), осуществляющего демодуляцию АИМ сигнала (выделение исходного сигнала из АИМ спектра).

Полоса расфильтровки рассчитывается по формуле:

Рассчитаем полосу расфильтровки заданного сигнала:

Теперь, используя формулу (1.4) найдём частоту дискретизации:

Также проведем расчет боковых полос частот дискретизации. Результаты расчетов нанесем на спектральную диаграмму телефонного АИМ сигнала (рис. 1.2).

Рисунок 1.2. Спектральная диаграмма телефонного АИМ сигнала.

Процесс дискретизации или амплитудно-импульсной модуляции, формирование канального АИМ сигнала c(nT_д) осуществляется в индивидуальном АИМ тракте, обобщенная функциональная схема которого приведена на рисунке 1.3. Работа схемы заключается в следующем.

Рисунок 1.3. Функциональная схемаиндивидуального АИМ тракта

Расчет количества разрядов в кодовой комбинации

Определение разрядности кодовой комбинации необходимо для обеспечения защищенности от шумов квантования и выбора равномерного (линейного)или неравномерного (нелинейного) квантования.

Защищенность сигнала мощностью Р_с от шума квантования мощностью Р_кв определяется следующими выражением:

Для повышения защищенности от шумов квантования слабых сигналов и уменьшения избыточной защищенности для сильных сигналов, шаг квантования делают переменным, находящимся в зависимости от величины отсчета АИМ-2, т.е. применяют неравномерное (нелинейное) квантование. При этом защищенность для слабых сигналов увеличивается, а для сильных снижается, оставаясь, однако, достаточно высокой.

Первоначально нелинейное квантование было реализовано для отсчетов аналогового сигнала путем сжатия (компрессии) динамического диапазона сигнала перед равномерным квантованием и последующего его расширения (экспандирования) после декодирования. Компрессор и экспандер, вместе взятые, образуют компандер. А процесс компрессии и экспандирования динамического диапазона сигнала называется компандированием.

Компрессор представляет собой устройство с нелинейной амплитудной характеристикой U_{вых к} = f (U_{вх к}), называемой характеристикой компрессии. В Европе применяется компандирование по А-закону, его амплитудная характеристика описывается следующей формулой.

Рисунок 2.1. Аппроксимация характеристики компандирования А-закона.

Защищенность от шумов квантования для двухполярного сигнала (а именно такие сигналы представлены по Заданию) при нелинейном квантовании по А-закону рассчитывается по формуле (2.5).

_c среднеквадратическое значение напряжения квантуемого сигнала;

Сравнивая формулы (2.1) и (2.5) видим, что прирост защищенности при использовании нелинейного квантования по А-закону (для типового значения параметраА = 87,6) по сравнению с равномерным квантованием составляет 24 дБ. С учетом n переприемов по тональной частоте защищенность от шумов квантования снижается и становится равной:

Минимально допустимое количество элементов (разрядов) в кодовой комбинации при использовании нелинейного кодирования по А-закону компандирования для телефонного сигнала при заданной величине защищенности А_кв и заданном числе п переприемов равно:

здесь символ ent означает округление до большего целого числа.

Определим разрядность кодовой комбинации речевого сигнала, защищенность от шумов квантования которого по заданию равна А_кв = 21 дБ, а число переприемов по тональной частоте равно п = 3. Согласно (2.7), разрядность кодовой комбинации равна

Максимальная величина защищенности в том же диапазоне будет на 3…4 дБ больше минимальной

Рисунок 2.2. График зависимости защищенности от уровня входного сигнала

Выбор кода аналого-цифрового преобразователя

Кодирование отсчетов квантованного АИМ-сигнала осуществляется устройством, которое называется кодером или аналого-цифровым преобразователем (АЦП).

Кодирование по А-закону компандирования предусматривает разбиение характеристики компандирования на сегменты, в пределах которых осуществляется линейное квантование с соответствующим этому сегменту шагом квантования. Число разрядов для кодирования номера сегмента рассчитывается по формуле

В пределах каждого сегмента число шагов квантования является величиной постоянной. Число разрядов для кодирования уровней в пределах сегмента равно:

Таким образом, кодовая комбинация, необходимая для кодирования АИМ квантованных отсчетов будет иметь вид:

Рассчитаем и по формулам (1.11) и (1.12) соответственно

Для формирования всех уровней квантования при кодировании сигнала одной полярности, как следует изрисунке 3.2, достаточно 11 эталонных сигналов; при кодировании одного отсчета одновременно используется не более пяти эталонных сигналов: один для определения границы сегмента и четыре для определения шага квантования в пределах сегмента.

Рисунок 3.3. Структурная схема нелинейного АЦП

Рисунок 3.4. Структурная схема нелинейного ЦАП.

Рассмотрим пример определения структуры кодовой комбинации отсчета U_отс = 185₀.

1. Т.к. отсчет положительный, то Q₁ = 0.

2. Определение номера сегмента. Из рисунк 3.2 следует, что отсчет с амплитудой 185₀ попадает в пятый сегмент с диапазоном входных амплитуд 128₀…256₀. Следовательно, код этого сегмента имеет вид 100.

4. Для определения символа Q₆ составляется сумма U₂ = U_нг + Q₅U_эт3+ + U_эт2. Для нашего примера имеем: U_эт2 = 32, U₂ = 160₀ U_отс = 185. Следовательно, Q₇ = 1.

Т.о., заданному отсчету соответствует кодовая комбинация 1100011.

Разработка структуры цикла первичного цифрового потока

В настоящее время разработаны и широко применяются три стандарта плезиохронной цифровой иерархии (PDH), где в качестве входного сигнала используется сигнал основного цифрового канала (ОЦК) или DigitalSignaloflevel0 (DS0) со скоростью передачи С₀ = 64 кбит/с.

Поскольку требуется организовать 144 канала ТЧ (ОЦК), возьмем в качестве первичного цифрового потока (ПЦП) поток DS1 северо-американского стандарта. Данный стандарт ПЦП на 24 канальных интервала обеспечивает скорость передачи равную С_DS1 = 1,544 Мбит/с.

Длительность цикла Т_ц всегда величина постоянная и обратная частоте дискретизации первичного сигнала, Т_ц = 1/f_д = 1/8000 = 125 мкс.

Длительность канального интервала определяется из соотношения:

Подставив значения в (4.1), получим:

Каждый канальный интервал имеет восемь разрядных символов, длительность которых равна:

Частота следования циклов равна частоте дискретизации, т.е.f_д = f_ц; частота следования канальных интервалов определяется из соотношения:

Частота разрядных импульсов-символов в цикле, или тактовая частота первичного цифрового потока равна:

Так как в каждом разряде (разрядном интервале) передается 1 бит информации, то скорость передачи в цифровом потоке равна

Временная структура цикла первичного цифрового потока типа DS1 представлена на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1. Временная структура цикла первичного цифрового потока типа DS1.

Как следует из рисунка 4.1, цикл содержит 24 восьмиразрядных канальных временных интервала (КИ) и один дополнительный символ в конце каждого цикла. Этот символ, принимая поочередно в последовательных циклах значения «1» и «0», образует распределенный цикловой синхросигнал (ЦСС).

Из структуры цикла цифрового потока DS1 следует, что первый разряд (символ) каждого из 24 канальных интервалов используется для образования каналов передачи сигналов управления и вызова (СУВ).

Разработка структурной схемы проектируемой ЦСП ИКМ-ВРК

В соответствии с заданием на проект требуется организовать 144 канала ТЧ. Выберем коэффициенты мультиплексирования соответственно 24 (объединение 24 ОЦК в поток DS1) и 6 (объединение 6 потоков DS1 в поток DS2). Таким образом, для организации потока DS2 необходимо две ступени временного группообразования.

Схема временного группообразования и коэффициенты мультиплексирования приведены на рисунке 5.10.

Рисунок 5.1. Схема временного группообразования.

Поскольку в ПЦИ (PDH) принято посимвольное объединение цифровых потоков, используем его при формировании группового сигнала ЦСП. При этом методе импульсы объединяемых (компонентных) цифровых потоков укорачиваются и распределяются последовательно (первые импульсы компонентных потоков, затем вторые и т.д.) во времени так, чтобы в освободившихся интервалах могли разместиться вводимые импульсы других потоков.

Чертеж обобщенной структурной схемы цифровой системы передачи ИКМ-ВРК приведен на рисунке 5.2.

Рисунок 5.2. Обобщенная структурная схема ЦСП ИКМ-ВРК.

На рисунке 5.2 введены следующие обозначения:

Разработка структуры цикла проектируемой ЦСП ИКМ-ВРК

Необходимо сформировать цикл передачи вторичного цифрового потока DS2 с двухсторонним и двухкомандным управлением. Отметим, что скорость передачи агрегатного цифрового потока будет всегда выше суммы скоростей передачи входящих в него компонентных потоков за счет добавления различных служебных символов. Структура цикла передачи агрегатного (объединенного) цифрового потока DS2′, получаемого путем асинхронного объединения 6 компонентных (первичных) цифровых потоков DS1, содержит позиции для передачи следующих символов:

команд о наличии согласования скоростей, число символов, обеспечивающих требуемую помехоустойчивость этих команд;

сигнала цикловой синхронизации, число и длительность которых должны обеспечить требуемое время восстановления синхронизма;

информационных, формируемых при отрицательном или положительном согласовании скоростей и др.

При построении цикла передачи ЦСП ИКМ-ВРК также необходимо учитывать следующие важные требования к его структуре:

число следующих подряд служебных символов должно быть по возможности минимальным, что обеспечивает минимизацию объема памяти запоминающих устройства (ЗУ) оборудования временного группообразования (ОВГ);

распределение символов синхросигнала должно быть таким, чтобы обеспечивалось минимальное время восстановления синхронизма (обычно это достигается формированием сосредоточенного синхросигнала соответствующей длительности);

распределение команд согласования скоростей должно быть таким, чтобы обеспечивалась их максимальная помехоустойчивость;

распределение служебных символов в цикле должно быть равномерным, что обеспечивает минимизацию объема памяти ЗУ ОВГ;

длительность цикла должна быть по возможности минимальной, что позволяет уменьшить время вхождения в синхронизм и временные флуктуации цифрового сигнала за счет ОВГ;

структура цикла должна обеспечивать возможность работы системы как в асинхронном, так и в синхронном режимах.

Стандарт организации цифрового потока DS2 предусматривает организацию малого количества служебных символов, и как следствие, большую экономичность.

Рисунок 6.1. Структура цикла проектируемой ЦСП ИКМ-ВРК.

Расчет тактовой частоты проектируемой ЦСП ИКМ-ВРК

Линейный цифровой сигнал цифровой системы передачи строится на основе сверхциклов, циклов, канальных и тактовых интервалов первичных цифровых потоков. Тактовая частота первичного цифрового потока DS1 была рассчитана ранее (по формуле (4.4))

При любом способе объединения цифровых потоков зависимость между тактовой частотой объединяемых или компонентных цифровых потоков f_т1 и тактовой частотой объединенного цифрового потока f_т имеет вид:

Вторичный цифровой поток DS2′ объединяет шесть первичных потоков (со скоростью 1544 кбит/с с числом символов 201 в цикле). Компонентные цифровые потоки объединяются по шесть в группе. Все группы содержат 1206 символов (6·(193 + 8) = 1206.

Подставив числовые значения в (7.1) получим тактовую скорость цифрового потока DS2′ равную

Расчет параметров цикловой синхронизации первичного цифрового потока

С целью согласования работы передающей и приемной станций ЦСП на основе ИКМ с ВРК предусматривается синхронизация генераторного оборудования приемной и передающей станций по тактовой частоте, циклам и сверхциклам цифровых потоков. Системой цикловой синхронизации называют совокупность устройств, согласующих работу передающей и приемной станций с целью обеспечения правильного декодирования и распределения декодированной информации. Основными параметрами системы цикловой синхронизации являются:

время вхождения в синхронизм Т_в при первоначальном включении аппаратуры в работу и время восстановления состояния циклового синхронизма после перерыва связи или потери синхронизма;

среднее время между выходами из состояния циклового синхронизма Т_сб (время сбоя) при определенном коэффициенте ошибок K_ош;

защитное время Т_защ, представляющее среднее время восстановления синхронизма в системе высшего порядка (цифрового потока DS2 в структуре потока DS1);

Время восстановления синхронизма Т_в складывается из составляющих:

времени поиска синхронизма Т_п;

времени удержания синхронизмаТ_у.

Таким образом, время восстановления определяется по формуле:

Среднее время поиска синхронизма определяется из соотношения:

где число следующих друг за другом правильных цикловых синхросигналов, необходимых для восстановления циклового синхронизма, примем = 3;

Максимальное значение времени поиска синхронизма определяется по формуле:

Время удержания синхронизмаТ_у определяется соотношением:

Для оценки максимального времени восстановления синхронизма имеем:

Среднее время между выходами из состояния «циклового синхронизма» равно:

Защитное время определяется зависимостью:

Подставим значения вышеприведенных постоянных в формулу (8.7), получим среднее время восстановления синхронизма:

Максимальное время восстановления синхронизма определится по формуле (8.8):

Среднее время между выходами из состояния «циклового синхронизма» по формуле (8.9) равно:

Значение защитного времени определится из формулы (8.10):

Результаты расчетов параметров системы цикловой синхронизации приведены в таблице 8.1.

Линейный цифровой сигнал (ЛЦС) передаваемый по линии связи и формируемый на основе линейного кода должен отвечать следующим требованиям:

энергетический спектр сигнала должен: быть сосредоточен в относительно узкой полосе частот, не содержать постоянную составляющую, содержать значительно ослабленные низкочастотные и высокочастотные составляющие; выполнение этих условий позволяет уменьшить межсимвольные искажения, обусловленные ограничением полосы частот линейного тракта как в области верхних частот, так и в области нижних частот, либо увеличить длину регенерационного участка, либо при заданной длине регенерационного участка повысить верность передачи;

структура ЛЦС должна быть такой, чтобы можно было просто и надежно выделить тактовую частоту в каждом линейном регенераторе;

должна быть обеспечена возможность постоянного и достаточно простого контроля коэффициента ошибок в линейном тракте без перерыва связи;

уменьшения при необходимости тактовой частоты передаваемого сигнала по сравнению с исходной двоичной последовательностью или исходным двоичным сигналом;

формирование ЛЦС должно быть достаточно простым и не приводить к размножению ошибок.

Для линейных трактов ЦСП, использующих электрические кабели симметричные, коаксиальные некоторые типы кодов и соответствующие им линейные цифровые сигналы показаны на рисунке 9.1.

Рисунок 9.1. Линейные цифровые сигналы различных кодов.

На рисунке 9.1, а приведена случайная реализация цифрового сигнала на выходе формирователя цифрового сигнала или оборудования временного группообразования (мультиплексирования). Этот двоичный сигнал представляет однополярную последовательность символов «1» и «0».

В ЦСП значительное распространение получили так называемые алфавитные коды типа nВkМ, где:

n число символов в кодируемой двоичной группе;

B (Binary)указывает, что в исходной последовательности используется двоичное основание счисления (рисунке 9.1, a);

kчисло символов в группе линейного кода;

М буква, отражающая кодовое основание счисления линейного кода, например:

Т третичная (Ternary),

Q четверичная (Quaternary) и т.д.

Наиболее простым из этого вида кодов является код вида 1B1T (для которого n = 1, k = 1 и М = 3, т.е. один символ двоичного кода преобразуется в один символ троичного кода). Такой простейший алфавитный код называется кодом чередования полярности импульсов ЧПИ (или AlternateMarkInversionAMI), двоичный код с изменением полярности сигнала на каждой единице, нуль передается отсутствием сигнала. В результате формируется двухполярный трехуровневый код. Преобразование исходной двоичной последовательности (рис. 1.13 а) в квазитроичной код типа ЧПИ приведено на рис. 1.13 б. Как следует из этого рисунка, нули исходной двоичной последовательности преобразованию не подвергаются, а единичные посылки меняют полярность на обратную по отношению к предыдущей единичной посылке. Любая ошибка, появившаяся при передаче вызывает нарушение закона чередования полярности импульсов, что может быть легко обнаружено. Достоинством кода ЧПИ является простота его формирования на передаче и декодирования на приеме. Энергетический спектр кода ЧПИ не содержит постоянной составляющей и концентрация основной энергии происходит в области полутактовой частоты (0,5 f_т) исходной двоичной последовательности.

Одной из характеристик алфавитных кодов является избыточность:

где n число символов в кодируемой двоичной последовательности (для кода ЧПИ n = l);

k число символов в группе нового кода (для кода ЧПИ k = l);

M буква, отражающая кодовое основание счисления нового кода (для кода ЧПИ, как троичного или квазитроичного кода М есть Т = 3). Подставив в (9.1) значения величин n, k, M, получим

Следовательно, код ЧПИ (1B1T) имеет высокую степень избыточности, но основным его недостатком является трудность выделения тактовой частоты (необходимой для обеспечения устойчивой работы регенераторов устройства выделения тактовой частоты) при длинных сериях нулей (пробелов) в исходной двоичной последовательности. Поэтому в линейном цифровом сигнале длинные серии нулей (пробелов) недопустимы.

От выше указанных недостатков свободны алфавитные коды типа nBkT, рисунок 9.1 в (пример кода 4В3Т), получившие относительно широкое распространение.

В процессе формирования кодов типа nBkT используется несколько вариантов алфавитов, выбор конкретного из них осуществляется на основе анализа некоторого числа предшествующих символов с учетом структуры исходной последовательности. Следовательно, одна и та же группа исходных двоичных символов может быть представлена различными группами кода 4В3Т. Таким образом, обеспечивается равенство числа положительных и отрицательных импульсов третичной последовательности, а также невозможность появления серий нулей.

Избыточность кода 4В3Т определим, подставив в (9.1) значения величин n, k, M:

что более чем в 2 раза ниже чем в коде типа ЧПИ.

Отметим, что коды типа nBkT несколько снижают тактовую частоту линейного цифрового сигнала.

Итак, в качестве линейного кода для систем, работающих по электрическим кабелям связи будет использоваться код 4В3Т.

Расчет длины регенерационного участка по симметричным кабелям

Для симметричных кабелей связи основным источником помех в цифровом линейном тракте (ЦЛТ) являются взаимные влияния между парами, обусловленные конечной величиной переходного затухания между ними на ближнем и дальнем концах. Эти помехи зависят от способа организации двусторонней связи:

— однокабельная схема, при которой пары передачи прямого и обратного направлений находятся в одном кабеле и взаимные влияния между ними определяются переходным затуханием на ближнем конце А₀;

— двухкабельная схема организации связи, при которой пары передачи прямого и обратного направлений находятся в разных кабелях, и взаимные влияния между ними определяются переходным затуханием на дальнем конце А_l.

где A_l— переходное затухание на дальнем конце, дБ;

— коэффициент затухания пары кабеля, дБ/км;

k- число ЦСП, работающих на параллельных цепях;

Основные параметры симметричных и коаксиальных кабелей приведены в таблице 10.1.

Источник