Радкевич И.А.Конспект лекций по курсу Информационные сети и телекоммуникации - файл n1.doc

Радкевич И.А.Конспект лекций по курсу Информационные сети и телекоммуникации
скачать (3275.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc3276kb.13.10.2012 19:04скачать

n1.doc



Министерство образования и науки Российской Федерации
Южно-Уральский государственный университет
Кафедра Автоматики и управления


конспект лекций

по курсу
Информационные сети и телекоммуникации”

Радкевич И.А.



Редакторы

студенты группы ПС-463

Иванова Е.А.

Лесничая И.В.

Чугаев А.И.


Челябинск 2005 г.

Содержание

Линии связи. Их классификация.
Линия связи – совокупность технических средств, которая обеспечивает передачу сигналов от передатчика к приёмнику.

В неё входят:

Линия связи как «направляющая среда», делится на проводную связь и свободное распространение.

Проводная связь бывает:

Свободное распространение волн («ненаправляющая среда») – радиосвязь.
Напомним, что:

- путь, который проходит волна (длина волны);

- скорость распространения света в пространстве.
Тогда выделим следующие диапазоны распространения радиоволн:












































Существует 4 способа распространения радиоволн:



земля




земля




земля




Рассмотрим подробнее проводную связь.
Воздушная линия связи – связь, которая осуществляется по проводам (по голому проводящему материалу). В качестве проводника используется медный, стальной, биметаллический проводник. Воздушные линии связи крепятся на столбах, расстояние между которыми от 25м до 50м.
Кабель - системы изолированных друг от друга проводников, расположенных определённым образом и заключённых в общую оболочку.
По конструктивному расположению кабель делится на:


Также выделяют кабель:


Существует кабель:


Оптоволоконный кабель – передача светового луча по чистому стеклу – кварцу.


Параметры проводных линий связи.
Существует два вида параметров проводных линий связи: первичные и вторичные.
Первичными называются параметры, которые в основном определяются конструкцией построения проводных линий связи и очень слабо зависят от электрического сигнала.

Т.к линия связи – сооружение с распределёнными параметрами, то для расчётов используют сосредоточенные параметры на длину 1км, поэтому их называют километрическимим.
Первым и основным первичным параметром является активное сопротивление проводников: ,

где - активное сопротивление постоянному току, зависящее от материала и сечения проводника;

- коэффициент, зависящий от частоты сигнала.





- длина проводника;

- поперечное сечение проводника;

- удельное сопротивление проводника, которое зависит от температуры (причем зависимость эта обратно пропорциональная).
Вторым первичным параметром является индуктивность:

,

- расстояние между центрами проводов (очень малая величина);

- радиус провода (очень малая величина);

- относительная магнитная проницаемость материала;

- коэффициент, учитывающий действие эффекта близости (чем ближе провода друг к другу, тем он меньше).


Третьим первичным параметром является ёмкость:


Четвёртый параметр – проводимость:



- изоляция при постоянном токе (при сухой погоде , при влажной погоде );

- частота (Гц);

- коэффициент электрических потерь в изоляторах (при сухой погоде , при влажной погоде ).

Для кабельной сети сопротивление постоянному току составляет сотни Мом.

Линию связи можно представить как симметричный четырёхполюсник:





Рисунок 1
Вторичные параметры определяются первичными параметрами и частотой сигнала, который передаётся. К ним относятся входное сопротивление линии и постоянная распространения сигнала в лини связи: Zвх и .

Рассмотрим условия распространения сигнала в линии без потерь:



Вообще, любая ЛС может рассматриваться как волна тока и волна напряжения.

Линия без потерь – когда активное сопротивление R = 0, и есть только C и L, которые сказываются в момент переходного процесса. Если к ЛС подключить генератор постоянного тока, при условии, что ЛС без потерь, то при распространении электромагнитной волны на 1 км линия зарядится на или . При этом количество энергии:

. В линии без потерь: .

Скорость распространения по ЛС: ,

, - характеристическое сопротивление линии без потерь.

Рассмотрим условия распространения сигнала в линии с потерями:

Эквивалентная схема замещения линии связи представлена на рисунке 2:




Рисунок 2


, ,





Запишем телеграфное уравнение: .
Если четырёхполюсник симметричный, то
Для симметричного 4х-полюсника: , , , .

Учтём при этом, что , .

Входное сопротивление линии с потерями: , ,

, где () и ().

Отсюда , для симметричного 4х-полюсника - характеристическое сопротивление.

Если линия согласована, то входное сопротивление является характеристическим.

,

,

, ,
, , D = A.

.

Используя формулы Эйлера, получим: , ,

, ,

Можно записать: , , , .

Тогда телеграфное уравнение запишется как: .

Вообще g=g0L, где g0 – километрическое (расчётное) затухание.

L – длина линии в км.

, при этом было учтено, что .

Выразим входное сопротивление и постоянную распространения через первичные параметры.


Рисунок 3

, , , ,

,

.

- относительный коэффициент уменьшения сигнала.

Если , то . Тогда ,

, , , ,

,

,

.

g0 измеряется в Нп/км или дБ/км, причём 1 Нп = 8,686 дБ, а 1 дБ = 0,115 Нп.

Постоянная распространения g0 = , где

?0 – постоянная затухания,

?0 – постоянная сдвига по фазе.

[Нп/км], [рад/км].

Если линия длинная, то и - собственное затухание и собственный сдвиг фаз.

Если линия неоднородная: Zс1? Zс2, g01 ? g02. Найдём для неё ? и ?.




Рисунок 4



Рисунок 5

- для первого 4-хполлюсника (рисунок )

- для второго 4-хполюсника (рисунок )






Тогда, ,
,

,

, , ,

, ,

,

.

Т.е рабочим затуханием линии называется Ѕ натурального логарифма максимальной мощности, отдаваемой в нагрузку к мощности на выходе линии связи:

.

P2 будет максимальной, когда и .

Найдём приведённое входное сопротивление линии. Пусть линия однородна, т.е и .

,
,

,
,

где ,

, .

.

Если , , значит ,

,

, где ? = ?0L.

1я составляющая – собственное затухание линии, которое определяется длиной линии связи.

2я составляющая – затухание, вызванное несогласованностью генератора и входом в линию связи.

3я составляющая – затухание, вызванное несогласованностью нагрузки с линией связи.

Рабочее затухание определяет максимальную дальность передачи, чем больше затухание, тем меньше дальность передачи. Рабочее затухание минимально, когда вся линия согласована, т. е когда . Если один конец линии не согласован, то (), или ().
Скорости передач сигналов.
Существует 2 вида скоростей: фазовая и групповая.

Фазовая скорость – путь, пройденный точкой гармонического сигнала за время, равное периоду этого сигнала.



В проводниках , ?0 - постоянная фазового распространения, .

Скорость зависит от диаметра провода: чем больше диаметр, тем меньше скорость. Наибольшей скоростью распространения обладает медь.

Теперь рассмотрим групповую скорость.

Пусть имеем сигнал и .
.

,

.

Учитывая, что , , то , ,

,



С увеличением L фазовая скорость уменьшается (групповая скорость будет всегда больше фазовой).

tг – групповое время задержки передачи информации по линии связи.

.

Различают 2 вида искажений: линейные и нелинейные.
Линейные искажения – искажения сигнала, которые не вызывают появления дополнительных составляющих (обусловлены неравномерностью АЧХ и нелинейностью ФЧХ, а также обусловлены частотной зависимостью затухания и частотной зависимостью характеристического входного сопротивления).

Для борьбы с этими искажениями можно ставить выравнивающие 4х-полюсники с обратными характеристиками линии связи, но это увеличивает время затухания.
Нелинейные искажения – искажения, которые приводят к появлению новых гармонических составляющих. Такие искажения, как правило, появляются в аналоговых системах в результате перегрузки усилителей.

Искажения дискретного сигнала – это дробление и краевые искажения.
Краевые искажения - смещение положения во времени принятых элементов сигналов в отличие от переданных, т. е это изменение значащих моментов времени.

Эти искажения вызваны амплитудно-частотными и фазочастотными характеристиками канала, и чем шире полоса пропускания канала передачи, тем они меньше.
Дробление сигналов – появление ложных сигналов (помех) на передаваемый сигнал. Для борьбы с этими помехами используют интегратор.


Логарифмические меры сигналов и диаграмма уровней
Уровень сигнала – логарифмическая мера отношения значения рассматриваемого сигнала к значению заранее принятого сигнала.

дБ,

Нэп,

Где - рассматриваемый сигнал. При этом 1 дБ = 0,115 Нэп, а 1 Нэп = 8,686 дБ.
Виды уровней:


Рассмотрим их:

Абсолютный уровень – это когда , то есть:

или .

Если , где мВт, Ом, то .

Относительный уровень – уровень рассматриваемого сигнала по отношению к определенной точке (например, к началу линии или к рассматриваемому каналу).
Измерительный уровень – эксплуатационный уровень сигнала, когда в качестве генератора на входе канала используется измерительный генератор, у которого , а .
Диаграмма уровней – диаграмма распределения сигналов вдоль элементов канала связи.


Преобразователь снижает уровень сигнала.

Остаточное затухание канала для любой длины линии связи: , где - нормированная величина.

Диаграмма уровней – эксплуатационный показатель, который облегчает контроль за параметрами линии связи.


Взаимное влияние между цепями связи и их оценка
Цепь – это два замкнутых проводника.
Между цепями существует магнитная и электрическая связи, через которые происходит влияние одной цепи на другую.

Рассмотрим активную и пассивную цепи.



Учитывая, что ; ; ; ; .



; ; ;



Разность , так как цепи расположены не одинаково друг от друга, поэтому делают скрещивание.


Чем меньше шаг скрещивания, тем лучше.

Асимметрия цепей по активному сопротивлению:

По сопротивлению изоляции по отношению к земле асимметрия цепей составляет не более 30%.
Оценка влияния одной цепи на другую определяется переходным затуханием и защищённостью линий. Переходное затухание – это Ѕ логарифма отношения мощности передаваемой цепи к мощности наводимой цепи. Защищённость линий – это разность уровней полезного сигнала и помехи, т.е. наводимого сигнала.
Для переходного затухания:

, Неп - для ближнего конца,
, Неп - для дальнего конца.

На ближнего конца должно быть не менее 8 Неп.
Для защищённости линий:

, где - мощность сигнала, - мощность помехи в рассматриваемой цепи.

, где - затухание в цепи, - затухание для дальнего конца.
Информационные сети РФ
Совокупность оконечных устройств, узлов и линий информации представляет собой сеть электросвязи.

Сети телеграфов – это полносвязные сети:



ОП – оконечный пункт, УС – узел связи.
Древовидные сети:



Связные сети:

Связь между пунктами осуществляется с ближайшими.


Характеристики сетей
1) Связность – минимальное число независимых путей между двумя узлами.



Чем больше в сети независимых путей, тем надёжнее сеть.
2) Функциональные свойства:


  1. преобразование любой информации в сигнал электросвязи

  2. пространственный перенос сигнала электросвязи от первого пункта к другим

  3. выбор путей и перенос сигнала

  4. обратное преобразование


Преобразование осуществляется в оконечных пунктах (ОП).

Пространственный перенос происходит в каналах связи.

Выбор пути осуществляется с помощью устройств коммутации, которые устанавливаются в узлах связи (УС). Узлы связи формируют путь из отдельных участков сети. Обратное преобразование происходит также на оконечных пунктах.
АЕСС – автоматизированная единая сеть связей (информационные сети РФ).

ВССРФ - взаимосвязная сеть связей РФ.
Её назначение: удовлетворение потребностей всех отраслей и населения в передаче любой информации. Основу сети РФ составляет первичная сеть, т.е. сеть, которая образуется путём объединения оконечных и узловых пунктов (УП) и связывающих линий передач в единую сеть каналов и групповых трактов (тракт передачи многоканальной системы).
По территориальному признаку сеть АЕСС делятся на:

  1. магистральную сеть

  2. внутризоновую сеть

  3. местную первичную сеть


Местная первичная сеть формируется на базе городских телефонных сетей и сетей сельских районов. Внутризоновая сеть объединяет местные первичные сети с областными центрами. Структура внутризоновой сети строится по радиально-узловому принципу. Магистральная первичная сеть соединяет все областные центры, представляя единую автоматизированную сеть связи.
В состав сетей РФ входят:

1. сетевые станции (СС)

2. сетевые узлы (СУ)

3. линии передачи (ЛП)
Линии передачи – линии зависимости магистральной, внутризоновой или местной линии связи. Она имеет направляющую (проводную) и открытую связи.
На сетевых станциях устанавливается аппаратура передачи, обеспечивающая:

  1. организацию групповых трактов и каналов

  2. предоставление указанных трактов и каналов вторичным сетям

  3. соединение соответствующих групповых трактов и каналов (магистральную и внутризоновую сети или внутризоновую и местную сети)


В сетевых узлах устанавливаются системы передачи, обеспечивающие:

  1. организацию и транзит групповых трактов и каналов

  2. предоставление трактов и каналов вторичным сетям


Сетевые узлы делятся на три класса

  1. на магистральных сетях

  2. на внутризоновых сетях

  3. на местных сетях


Сетевые узлы бывают


Вторичные сети формируются на базе типовых каналов и групповых трактов первичной сети. Вторичные сети предназначены для передачи конкретного вида информации.

Вторичные сети:


Типовым каналом передачи является канал тональной частоты (КТЧ).

Максимальная протяжённость нашей сети РФ равна 13.900 км, из которых 12.500 км – магистральная сеть, 800 км – зоновая сеть, 100 км – местная сеть.
Участки магистральной сети равны по 2500 км.

Участки местной сети равны по 50 км.

Расчёт и выбор параметров типовых каналов производится исходя из участков.
Типовыми групповыми трактами единой сети являются:


Аналоговыми групповыми трактами являются (АЛТ):


Основным каналом тональной частоты является канал от 300 до 3400 Гц.
Цифровые групповые каналы и тракты:
Основной цифровой канал тональной частоты: 64 кбит/с

  1. Первичный групповой тракт: 30 каналов, 2,048 кбит/с

  2. Вторичный групповой тракт: 30х4=120 каналов, 8,448 кбит/с

  3. Третичный групповой тракт: 120х4=480 каналов, 34,468 кбит/с

  4. Четверичный групповой тракт: 480х4=1920 каналов, 139,264 кбит/с


Взаимосвязь между первичными и вторичными сетями:



ОАУ – оконечное абонентское устройство,

КС – коммутационная станция,

СУ(СС) – сетевой узел (сетевая станция),

Тг – телеграф,

Тл – телефон,

ПД – передача данных.
Первичная сеть отвечает за качество передачи сигналов, а вторичная за качество передачи информации.
Канал тональной частоты
Канал тональной частоты – канал передачи сигналов речевого значения, ограниченный диапазоном частот от 300 Гц до 3400 Гц.
Параметры и требования:

  1. вход и выход должны быть симметричны

  2. номинальное входное и выходное сопротивление 600 Ом

  3. коэффициент несогласованности не более 10%

  4. нормированная величина измерительного уровня на входе канала равна -13дБ, на выходе равна +4дБ

  5. частота измерения этих уровней 800 Гц

  6. остаточное затухание ?ост=-17 дБ

  7. величина среднеквадратичного отклонения остаточного затухания от среднего значения не должна превышать 1дБ на один участок (2500 км)

  8. максимальное отклонение во времени остаточного затухания от среднего значения не должно превышать 2,2 дБ


Шаблон эффективности АЧХ канала:

ФЧХ определяется групповым временем задержки (отклонением на участке 2500 км).
, где - групповая скорость передачи
, где - фазовый сдвиг,

Псофометрическая мощность помех КТЧ
Псофометрическая мощность помех КТЧ составляет 50 тысяч пВт.
Псофометрическая мощность помех КТЧ – это мощность помех, измеренная на выходе фильтра с полосой от 3,4 кГц с чувствительностью, равной средней чувствительности уха человека.
Среднеквадратичная мощность равна 87 тысячам пВт. Её также называют невзвешанной мощностью. Она отличается в 1,75 раз от псофометрической мощности.
Среднее значение мощности полезного сигнала КТЧ равна 32 мкВт, максимально возможная – равна 2220 мкВт.

Пропускная способность .


Фрагмент линии связи РФ


УАК – узел автоматической коммутации,

АМТС – автоматическая международная телефонная станция.
Все УАК1 соединены. В одной зоне УАК1 соединён с УАК2, а УАК2 с АМТС.
Магистральная сеть обладает максимальной дальностью 12,5 тысяч километров. Зоновая – 600 км.
Рассмотрим зоновую связь. Существует 2 типа Зоновой связи:


АМТС – автоматическая международная телефонная станция,

РАТС – районная автоматическая телефонная станция,

ЦС – центральная станция,

УС – узловая станция,

ОС – оконечная станция.
Количество центральных станций зависит от объёма абонентов. Узловая станция и оконечные пункты соединяются по радиальной структуре.
Для каждого абонента предприятия предполагается три пути:

  1. прямой (наиболее короткий)

  2. обходной

  3. путь последнего выбора (максимальное число выборов не более 5)



Нормированные параметры аналоговой сети
Аппаратура преобразования местной сети:

АИПИВ – аппаратура индивидуального преобразования и выделения.



Два преобразованных участка с первичным уплотнением:


Зоновая сеть:

Магистральная сеть:

Требования:
Основным номиналом для цепи является уровень помех.

В точке измерительного нулевого уровня мощность помех псофометрическая не должна превышать 50000 пВт.
Нулевой уровень – точка, где может быть подключён генератор с мощностью 1 мВт и сопротивлением 600 Ом.
Учитывая, что номинальная цепь магистрали имеет 5 переприёмных пунктов с длиной 2500 км, получаем, что на 1 переприёмный пункт длиной 2500 км приходится 10000 пВт.
10000 пВт распределяются на:


Так как в аналоговых системах имеет место накопление помех, то можно считать на 1 км линейного тракта магистрали приходится 7500/2500=3 пВт/1 км.
Поэтому из этой нормы предъявляются требования к линейным трактам различных участков сети.

Протяжённость магистральной сети международной связи равна 25000 км. Там принято 1,5 пВт/1км.
Международная цифровая сеть

Состоит из 3 участков:


ТА – телефонный аппарат,

МС – международная станция.
Требование к надёжности определяются коэффициентами ошибок, а не помехами.

- коэффициент ошибок.
,

где - количество принятых ошибок, N – общее число двоичных символов.

Зоновая сеть: .

Местная сеть: .

Для абонента: .
Аппаратура информационных сетей

ЦС – центральные станции,

ОС – оконечные станции,

ТС – телевизионные станции (аппаратура телевидения),

АпПВС – вся аппаратура потребителей вторичных сетей.
Связь может осуществляться через спутник, через коаксиальный кабель, воздушную линию связи, оптическую линию связи.
Оконечная аппаратура:


Оконечный пункт ОП:

  1. каналообразующая аппаратура

  2. аппаратура согласования

  3. аппаратура линейного тракта




Каналообразующая аппаратура – типовая аппаратура передачи вторичных, четвертичных систем.

Аппаратура согласования – согласует канальную аппаратуру с линейным трактом.

Аппаратура линейного тракта – аппаратура, обеспечивающая питание и защиту устройств.
Все магистральные сети как правило двухкабельные. Зоновые – также двухкабельные, а местные двухпроводные.
Каждая секция питается от любого обслуживаемого пункта, значит, источник питания находится в обслуживаемых пунктах.


Дистанционное питание – токовое питание.


В случае обрыва мы получаем очень большое напряжение.
НУП – обычные усилители магистральных сетей. Мощность помех накапливается.

Для цифровых систем регенерационных пунктов НУП сложнее, так как назначение регенерационных пунктов – восстановление формы сигналов.

РУ – регистрирующее устройство.
В ОУП происходит выделение, транзит, переключение каналов.


Система передачи

Скорость передачи в Мбит/с,

линейный спектр в кГц

Максимальная длина усилительного участка

Максимальная дальность передачи

Магистральная сеть

Коаксиальный кабель

К190 – аналоговая аппаратура

ИКМ 1920 – цифровая аппаратура

От 312 до 8500 кГц

140 Мбит/с

6 км

3 км

12500 км

Симметричный кабель

Коаксиальный кабель

К60

К1920

ИКМ 120

ИКМ 480


К 60:

От12 до 250 кГц

К 1920:

От 312 до 4640 кГц

От 8,45 Мбит/с до 34 Мбит/с


20 км

3км

5км

2,5 км

12500 км

Оптический кабель

ИКМ 480

ИКМ 1920



8,45 Мбит/с

34 Мбит/с

До 50 км

12500 км

Зоновая сеть

Коаксиальный кабель

К 120

К 420

К 120:

От 60 до 552 кГц

Или

От 812 до 1300 кГц

К420:

От 312 до 2044 кГц

Или

От 2852 до 4584 кГц


К 120:

10 км
К420:

5 км

600 км

Оптический кабель

ИКМ 120


8,045 Мбит/с

До 30 км

600 км

Симметричный кабель

К 60

ИКМ 120


12-250 кГц

8,045 Мбит/с

К 60:

10 км

К120:

5 км

600 км

Местная сеть

Симметричный кабель

КАМА

ИКМ 30

КАМА:

12-252 кГц

или

312-552кГц

ИКМ 30:

2,000 Мбит/с

КАМА:

13 км

ИКМ 30:

2 км

80 км

Сельская сеть

В 2

ИКМ 15 (ИКМ 30)

4-24 кГц

1,24 Мбит/с

10 км

7,5 км

100 км







Тип системы передачи


Линейный спектр,

кГц

Скорость передачи, Мбит/с;

Максимальная длина усилительного участка, км

Максимальная дальность передачи, км

Магистральная сеть

Коаксиальный кабель










К-1920

ИКМ-1920

от 312 до 8500 кГц

140 Мбит/с

6 км

3 км

12500 км

12500 км

Симметричный

кабель










К-60

К-1920

ИКМ-120

ИКМ-480

12250 кГц

3124640 кГц

8,45 Мбит/с

34 Мбит/с

20 км

3 км

5 км

2,5 км



12500 км

Оптический кабель










ИКМ-480

ИКМ-1920

8,45 Мбит/с

34 Мбит/с

до 50 км

до 50 км

12500 км

12500 км

Зоновая сеть

Коаксиальный кабель










К-120

К-420

ИКМ-120

60552 / 8121300

3122044 / 28524584


10 км

5 км

600 км

600 км

Симметричный

кабель










К-60

ИКМ-120

12250 кГц

8,45 Мбит/с

10 км

5 км

600 км

600 км

Оптический кабель










ИКМ-120

8,45 Мбит/с

до 30 км




Городская сеть

Симметричный

кабель










КАМА (30 каналов)

ИКМ-30


60252 / 312552

2 Мбит/с

13 км

2 км

80 км

80 км

Сельская сеть

Симметричный

кабель










В-2

ИКМ-15


424 кГц

1 Мбит/с

10 км

7,5 км

100 км

100 км


Принципы построения канальной аппаратуры
Все системы имеют 2-е, 3-е, и 4-е группообразования





Структура аналоговой аппаратуры



Рисунок 1


Рисунок 2


Рисунок 3


Вторичные преобразования (имеется 60 сетей), аппаратура имеет аналогичную структуру;

Зарисуем её структуру:


Рисунок 4


Рисунок 5


Рисунок 6

К-120


Рисунок 7


Рисунок 8


Рисунок 9


Рисунок 10


К-1920
К-1920 состоит из двух вторичных : (300*6)+(60*2)=1920



Рисунок 11
5∙60=300 каналов

1 канал телевизионный: 0,05–15 кГц (звуковой сигнал),

0-6000 кГц (сигнал изображения)


Рисунок 12

Типовой цифровой телефонный канал
0,3ч3,4 кГц

Fg=8 кГц

N=127 уровней / разрядность передачи (n=8 бит)

С=8∙103∙8=64кбит/с – пропускная способность телефонного канала

∆Lост=Pвх-Pвых – остаточное затухание
Для 4-х проводного окончания:
Pвх = –13,5дБм ∆L = – 17,5 дБм

Pвых = + 4 дБм


Для 2-х проводного окончания: ∆L = – 7 дБм

Основным видом преобразования цифрового сигнала является импульсно-кодовая модуляция.





Кодер является кодером неравномерного кодирования. Если бы кодер был равномерным, то необходимо было бы использовать 11 разрядов.

В служебных целях используют разновидность ИКМ сигнала – ∆t=125 мкс согласно теореме Котельникова.
Длительность элементарного сигнала:


Чем больше число каналов, тем меньше длительность сигналов.

Для цифровых систем, у которых аналоговый сигнал меняется незначительно, удобнее использовать разновидность ИКМ сигналов – ДИКМ (дифференциальная ИКМ).

Дифференциальная импульсно-кодовая модуляция
Если имеются сигналы с большим размахом, которые медленно меняются, то

.

– погрешность.

N = 2n

Чем больше , тем меньше , следовательно больше разрядность.

Дискретизация по уровню разности между последующим уровнем и предыдущим.









Схема построения кодера/декодера:


Это снижает разрядность переданного сигнала, следовательно снижается напряжение передачи, и повышается точность передачи.
Дельта модуляция (ДМ)

Если взять частоту квантования очень большой (150-160 кГц), то приращение сигнала предыдущего в последующий (∆S) будет очень мало, следовательно можно передать только приращение (либо падение, либо прирост).

Если сигнал не меняется, то на выходе будет ноль. Если меняется, то – импульс, который можно закодировать любым кодом.

Стандартными ИКМ системами являются субсистема ИКМ-15, первичной типовой – ИКМ-30(2), вторичной – ИКМ-120(8), третичной – ИКМ-480(32) и четверичная – ИКМ-1920(128).



Рисунок 1


Рисунок 2


Рисунок 3

Структурная схема передачи первичной ИКМ
Помимо информационного сигнала существуют вспомогательные сигналы управления (СУВ): номеронабиратель, занятость и свободность линии.

Т.к. для первичной , то помимо сигнальных существуют 2 служебных канала.

Обозначения:

ГО – групповое оборудование передачи;

УО – устройство объединения;

ПК – преобразователь кода передачи;

Г – генератор;

f т – тактовая частота.


УР – устройство разделения;

ПрСС – приемник синхросигналов;

ВТЧ – выявитель тактовой частоты;

ГОпр – генератор оборудования приема.

Цифровой поток состоит из сверхцикла, цикла и начальной комбинации. Для ИКМ-30 длительность сверхцикла 2 мс. Обычный цикл состоит из 32 канальных импульсов. За каждый цикл передается СУВ 2-х сигналов.





ЦС – цикловая синхронизация

Ав – авария ЦС

ОЗ – остаточное затухание

ДИ – дискретизация информационная

Каждый сверхцикл состоит из 16 циклов, каждый цикл состоит из 32 канальных интервалов (из них 30 – информационных, служебные – 0 и 16).

В нулевом канальном интервале четных циклов (0, 4, 6) передается цикловая синхронизация, служебными можно передавать любую дискретную информацию (Ав и ОЗ). В 16 передаются сигналы управления набора номера и ответ занят – незанят. В 0 цикле передается ССЦ, АвСц. УС – установка любого цифрового оборудования в исходное состояние перед каждым циклом.


Генераторное оборудование ИКМ-30




ЦС – цикловая синхронизация;

СЦС – сверхцикловая синхронизация;

ВТЧ – выявитель тактовой частоты (для генераторов и приемной стороны);

ФТЧ – формирователь тактовой частоты;

РК – распределитель каналов (формирователь канальных интервалов);

РЦ – распределитель циклов.
Тактовая частота = 2048 кГц (fт) = 64 кГц∙32

Стандартный телефонный канал = 64 кГц.
– тактовая частота,

где

N – число каналов (=32),

Fс – спектр передаваемого сообщения (4 кГц с запасом вместо 3,1 кГц),

n – разрядность двоичного кода (= 8).

.

– частота переключения канальных интервалов.

.

.

Распределитель либо матричный, либо регистр сдвига. Матричный (3-х разрядный счетчик, 8-разрядный дешифратор).
Объединение цифровых потоков

Скорость объединенного канала больше суммы скоростей объединяемых каналов, т.к. на каждый объединяемый канал добавляется по одному служебному со скоростью 64 кбит/с
Существует 3 способа объединения потоков:

- посимвольный

- поканальный

- посистемный

  1. Посимвольный (наиболее распространен) – это когда в пределах одного символа объединяемого потока.




  1. Поканальный – объединение по циклам





  1. Посистемный (используется реже) – по сверхциклам.


Виды синхронизации:

  1. Синхронная. Когда генераторное оборудование низких потоков и более высоких потоков синхронизировано.

  2. Асинхронная. В этом случае может оказаться, что скорости одной системы по отношению к другой могут отличаться и задача состоит в выравнивании скоростей. Объединение происходит так: входящий цифровой поток записывается в ЗУ.


Если скорость считывания больше скорости записи, то может быть пропущен нулевой интервал (положительный стаффинг). Если скорость считывания будет меньше скорости записи, то будет потерян символ (отрицательный стаффинг).

При положительном стаффинге надо убрать один символ, при отрицательном – добавить.
Чаще всего fсчит > fзап (отрицательный стаффинг).
ИКМ – 120
Используются для организации местных и зоновых сетей по высокочастотным и коаксиальным линиям.

Обеспечивает:


Посимвольное объединение в группе.

Цикл передачи составляет 1056 бит, которые разбиты на 4 группы по 264 бита, время всего цикла составляет 125 мкс.


Каждый поток имеет скорость 2048 кбит/с на запись и 2112 кбит/с на чтение, при этом существует согласование скоростей. Символы положительного стаффинга идут в ССС биты 4 группы. В ССС и в дискретной информации в соответствующем бите потока в группах 2ч4 записывается "0" для отрицательного стаффинга и "1" – для положительного. В 3 группе в дискретной информации, как правило, записывается не наличие стаффинга, а потерянные символы.


ИКМ – 480
Цикл передачи составляет 2148 бит, скорость передачи 34368 кбит/с.

Цикл состоит из трех групп, время цикла 62.5 мкс.

Скорость на запись – 8448 кбит/с, скорость на чтение – 8592 кбит/с.

В цифровом потоке каждого цикла содержится 36 служебных бит.


КС – команда согласования скоростей;

ОСС – отрицательное согласование скоростей. Команды – 000 (001, 010, 100);

ПСС – положительное согласование скоростей. Команды – 111 (011, 110, 101).
ИКМ – 1920
Используется для магистральных сетей по коаксиальным кабелям и оптическим линиям связи.
Обеспечивает:

или


Может обеспечивать дискретную передачу со скоростью 54 кбит/с.

Время импульса составляет 3.2нс. Используется посимвольно е согласование потоков. Длительность цикла составляет 15.625 мкс. Цикл делится на 4 группы.






Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации