Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
3.1 Расчет местного участка сети
Высокая стоимость линий связи требует разработку таких систем и методов, которые позволяли бы по одной линии передавать большое число независимых сообщений. Такими системами являются многоканальные системы передачи. По каналам образованным с помощью этих систем, передаются различные сигналы электросвязи, которые создаются: в телефонных сетях, в телеграфных сетях, передачи данных, передачи газет и т.д.
Современный специалист в области телекоммуникаций, проектируя систему связи, удовлетворяющую конкретным требованиям, должен уметь также оценить, достаточно ли полно в проектируемой системе связи реализуются потенциальные возможности выбранных способов передачи, определить пути улучшения характеристик системы связи для приближения их к потенциальным.
Актуальность данной курсовой работы в том, что она является базой для подготовки и написания дипломной работы. В ходе ее написания мы получаем навыки расчетов основных характеристик той или иной системы связи, изучаем основные методы проектирования каналов системы передачи.
В связи с бурным развитием цифровой техники интенсивно развиваются цифровые многоканальные системы передачи. Использование таких систем передачи позволяет создавать предпосылки внедрения цифровых коммутационных устройств и создание интегральных систем связи. Поэтому в данной работе мы проектируем ЦСП, отсюда укажем основную цель:
Целью курсовой работы является изучение основных методов изложения, 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 данной курсовой работе необходимо спроектировать сеть связи для местной, внутризоновой и магистральной сети по исходным данным, а также приобрести навыки проектирования междугородных участков трассы и участка соединительных линий связи.
Задание
Исходные данные
Таблица 1 - Типы ЦСП и типы кабеля на различных участках трактов
|
Участок тракта |
Тип ЦСП |
Тип кабеля |
|
Местный |
ИКМ-30-4 |
ТПП-0,7 |
|
Внутризоновый |
ИКМ-120 |
4х4х1,2 |
Таблица 2 - Дальность участков (км) и параметры ЦСП
|
Параметр ЦСП |
Значение |
|
Дальность местного участка ЦСП, Lм |
91 |
|
Дальность внутризонового участка ЦСП,Lвнз |
550 |
|
Дальность магистрального участка ЦСП,Lмаг |
859 |
|
Коэффициент шума корректирующего усилителя, F |
5 |
|
Защищенность от шумов дискретизации, AШД (дБ) |
55 |
|
Пикфактор сигнала, QПИК (дБ) |
15 |
|
Среднеквадратическое отклонение волюма сигнала, σУ(дБ) |
6 |
|
Среднее значение сигнала, у0(дБ) |
-14 |
|
Среднеквадратическое отклонение приведенной инструментальной погрешности преобразования ε, |
2∙10-4 |
|
Запас помехоустойчивости генератора, ∆АЗ (дБ) |
11 |
|
Минимальная защищенность от шумов квантования, АКВ.МИН. (дБ) |
23 |
По назначение идентична ИКМ-30. Отличается элементной базой, конструктивной компоновкой, более высокими показателями надежности и меньшим экергопотреблением. 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 2600х600х225 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.
Т а б л и ц а 3 – Технические данные аппаратуры ИКМ – 30 – 4
|
Система организации связи: |
4-проводная 1,2-кабельная |
|
Тип кабеля |
ТГ, ТПП |
|
Линейный спектр, кГц |
2048 Кб/с ЧПИ |
|
Максимальная дальность связи, км: |
60-108 |
|
Длина секции ДП, км: |
43-56 |
|
Максимальное число НУП, НРП |
По расчету |
|
Длина усилительного участка, км: |
(1,5-2,7) |
|
Максимальное напряжение ДП, дБ: |
245 В, НРП 9,8 В |
|
Состав оборудования: |
САЦО, СОЛТ, СОО |
|
Типы НУП: |
НРП К-12 |
Аппаратура ИКМ – 120 предназначена для организации каналов на местных и внутризоновых сетях по симметричным высокочастотным кабелям типа МКС и МКСА при использовании двухкабельной систем 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 частота 4224 кГц). Тип кода в линии – КВП – 3 (импульсы передаются со скважность 2 и амплитудной +3В на нагрузочном сопротивлении 150 Ом).
Длительность цикла равна 125 мкс, 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 двухсторонного согласования скоростей с двухкомандным управлениям.
Электропитание НРП осуществляется дистанционного по фантомным цепям от стойки линейного оборудования (СЛО). Предельная величина напряжения дистанционного питания на входе линии составляет 980 В при токе 125 мА.
Служебная связь между оборудованием ВВГ осуществляется по цифровому каналу, организованному методом дельта – модуляции, а между промежуточными пунктами – по рабочим парам кабеля в полосе 0,3-3,4 кГц. По этим же парам организуется телеконтроль за состоянием тракта.
Комплектация оборудования:
Стойка вторичного группообразования (СВВГ) – 8 комплектов ВВГ.
Стойка линейного оборудования (СЛО) – на 4 системы.
Стойка аналого – цифрового преобразования стандартной вторичной группы частот 312-522 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.
Т а б л и ц а 4 – Технические данные аппаратуры ИКМ – 120
|
Система организации связи: |
4-проводная 2-кабельная |
|
Тип кабеля |
МКС |
|
Линейный спектр, кГц |
8448 Кб/с МЧПИ,HDB-3 |
|
Максимальная дальность связи, км: |
600 |
|
Длина секции ДП, км: |
200 |
|
Максимальное число НУП, НРП |
40 |
|
Окончание таблицы 4 |
|
|
Длина усилительного участка, км: |
5 |
|
Максимальное напряжение ДП, дБ: |
980 В, НРП 24В |
|
Состав оборудования: |
САЦО, СВВГ, СЛО |
|
Типы НУП: |
НРП К-4, НРП Г-8 |
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 α(f) для симметричных многопарных высокочастотных кабелей приведены в таблице 5 (на частоте 1024 кГц).
Т а б л и ц а 5 – Зависимость коэффициента затухания от частоты
|
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 |
С достаточной для практических расчетов точностью номиналь ные значения модулей волновых сопротивлений кабельных цепей Zв можно считать независимыми от частоты. Эти значения также приведены в таблице 6.
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 емкос ти и конструкции и, как правило, составляют 825м.
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 6.
Таблица 6–Коэффициенты затухания высокочастотных кабелей
|
Тип кабелей |
α(f), дБ/км |
Zв, Ом |
|
МКСА 4х4х1,2 |
4,74 √f+0,22f |
164 |
В кабелях с повивной скруткой для взаимовлияющих пар, находящихся в одном повиве, среднее значение переходного затухания на ближнем конце находится в пределах 64...71 дБ (в зависимости от числа разделяющих пар), а для пар, находящихся в разных повивах, 72...84 дБ (в зависимости от числа разделяющих повивов).
В кабелях с пучковой скруткой для взаимовлияющих пар, находящихся внутри главного пучка, среднее значение находится в пределах 65...85 дБ (в зависимости от числа разделяющих элементарных пучков), а для пар, находящихся в различных главных пучках приблизительно равно 80…95 дБ (в зависимости от взаимного расположения пучков).
Переходные затухания на дальнем конце (для строительной длины) оказываются выше приведенных значений для примерно на 15..20 дБ.
Переходные затухания для симметричных высокочастотных кабелей , (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.
3.1 Расчет местного участка сети
Для системы передачи ИКМ-30 при использовании двухкабельной схемы организации связи по кабелю ТГ и ТПП длина участка регенерации определяется как
(1)
Где -номинальное затухание участка;
коэффициент затухания кабеля на кГц,
может принимать значение 22-36-43 дБ. Для расчетов необходимо подобрать такую величину, чтобы для заданного типа кабеля длина регенерационного участка попадала в пределы 1,5-2,7 км.
Число регенерационных участков на местном участке сети определяется по формуле
(2)
Где - длина участка местной сети;
Общее число регенераторов на 1 меньше количества регенерационных участков
(3)
= 52 - 1=51
Из них часть промежуточных станций может быть обслуживаемыми ОРП, а часть – необслуживаемыми НРП. Количество ОРП зависит от длины секции дистанционного питания
(4)
Тогда общее количество НРП
(5)
Так как количество регенерационных участков было получено округлением дробной величины К до целого числа, то придется организовывать так называемые укороченные участки.
Укороченные участки организуются прилегающим к ОП, так как в оконечном оборудовании имеются блоки искусственных линий, с помощью которых укороченный участок дополняется до номинального.
Общая длина укороченных участков определяется как
(6)
.
Длина укороченных участков определяется как
(7)
Местный участок разобьем равномерно на секции, содержащие по 25 НРП в одной секции и 25 НРП во второй длиной 26 км между двумя ОП. На местном участке будет 1 ОРП.
Для оценки допустимого приближенного значения защищенности, при котором обеспечивается заданная вероятность ошибки, можно воспользоваться следующим приближенным выражением:
(8)
где Рош=10-8 – вероятность ошибки одного регенератора для внутризонового участка сети;
my=3 – количество уровней кода в цифровом линейном тракте;
∆АЗ=10дБ – запас помехоустойчивости регенератора, учитывающий не идеальность его узлов и влияние различных дестабилизирующих факторов;
(9)
где Рпер=10-12дБ – абсолютный уровень пиковой мощности прямоугольного импульса на входе регенератора;
fт=8,448 МГц – тактовая частота для заданной СП;
Ац=α(fрасч)lр – затухание кабеля длинной, равной длине регенерации;
lр – длина участка регенерации.
Соответственно типу кабеля значение α(fрасч) берется из таблицы 6.
(10)
/км
Решением неравенства АЗ.СП≥АЗ.ДОП нужно найти длину участка регенерации
Число промежуточных станций К определяется по формуле
(11)
Из них часть промежуточных станций может быть обслуживаемыми ОРП, а часть необслуживаемыми НРП. Количество ОРП зависит от длины секции дистанционного питания Lдп, которая для каждой ЦСП приведена в пункте 2:
Nорп=(Lмаг/Lдп)-1 (12)
Nорп=(550/200) - 1=2
Тогда общее число НРП равно:
Nнрп=K-Nорп (13)
Nнрп=80 – 1 = 79
Остаточная длина кабеля:
lОСТ= lмаг–klР, км. (14)
lОСТ= 550 –80*6.8=6 км
Найдем длину укороченного участка:
lУКОР= lОСТ/nУКОР,км. (15)
lУКОР= 6/2 = 3 км.
Внутризоновый участок разобьем равномерно на секции, содержащие 2 по 26 НРП и 1 по 27 НРП(3 секции по 183,3 км) между двумя ОП. На внутризоновом участке будет 2 ОРП.
При расчете напряжения на выходе блока ДП следует учитывать падение напряжения на участках кабеля и на НРП:
, (16)
где IДП – ток дистанционного питания, IДП =110 мА;
R0 – километрическое сопротивление цепи кабеля, используемой для передачи ДП, постоянному току, R0=45 Ом/км;
lДП – длина участка ДП, lДП = 45 км;
n=14 – число НРП, питаемых от одного ОП (или ОРП);
UНРП – падение напряжения на одном НРП, UНРП = 9,8 В.
Так как полученная величина больше допустимой, то разобъем секцию дистанционного питания на полусекции и повторим расчет для L=Lдп/2 и n=Nнрп/2.
Полученные нами значения соответствуют норме.
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.
При расчете напряжения на выходе блока ДП следует учитывать падение напряжения на участках кабеля и на НРП:
,
где IДП – ток дистанционного питания, IДП =125мА;
R0 – километрическое сопротивление цепи кабеля, используемой для передачи ДП, постоянному току, R0=15.85 Ом/км;
lДП – длина участка ДП, lДП = 183,3 км;
n=26 – число НРП, питаемых от одного ОП (или ОРП);
UНРП – падение напряжения на одном НРП, UНРП = 24 В.
Так как полученная величина больше допустимой, то разобъем секцию дистанционного питания на полусекции и повторим расчет для L=Lдп/2 и n=Nнрп/2.
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. Схемы организации связи приведены на рисунках 1 и 2.
На основе этой схемы рассчитывается (для каждого участка) максимальное число организуемых каналов (при полной загрузке кабеля) и составляется комплектация необходимого оборудования.
При составлении комплектации необходимо выбрать стойки оборудования, которые входят в состав проектируемой системы передачи. Количество НРП необходимо взять из расчетов пункта 1.
Т а б л и ц а 7 – Комплектация оборудования
|
САЦО (САЦК) |
СВВГ |
СТВГ |
СЧВГ |
СОЛТ |
НРП |
|
|
ИКМ – 120 |
2 |
2 |
2 |
79 |
||
|
ИКМ – 30-4 |
3 |
2 |
50 |
САЦО – стойка аналого-цифрового оборудования, содержит 4 комплекта АЦО и рассчитана на 120 каналов ТЧ.
САЦК – стойка аналого-цифровой коммутации (аналог САЦО имеет немного другую конструкцию).
СВВГ – стойка вторичного временного группообразования, содержит 8 комплектов ВВГ и рассчитана на 960 каналов ТЧ.
СТВГ – стойка третичного временного группообразования, содержит 4 комплекта ТВГ и рассчитана на 1920 каналов ТЧ.
СЧВГ – стойка четверичного временного группообразования, содержит 4 комплекта ЧВГ и рассчитана на 1920x4 каналов ТЧ.
НРП – необслуживаемый регенерационный пункт, содержит от 2 до 12 двухсторонних линейных регенераторов.
Допустимое значение вероятности ошибки для одного регенератора определяется как:
Р’ОШ = РОШ УЧ/lУЧ, (17)
Значение Р’ОШ 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 3, а), то при равномерном распределении ошибок на отдельных участках национальной сети, т.е. ВСС, получим значения РОШ УЧ= 10-7 (рисунок 3, б).
а) при международнойсвязи; б) при номинальной цепи при использовании ЦСП
Рисунок 3 – Схема организации связи
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 3, б).
Вероятность ошибки для одного участка регенерации определяется по формуле:
PОШ1 = PОШ / n, (18)
где PОШ = 10-7 вероятность ошибки на весь линейный участок;
n – сумма НРП и ОРП на линейном участке.
Для внутризонового участка сумма НРП и ОРП равна 72, тогда:
Рош=
Для местного участка сумма НРП и ОРП равна 28, тогда
Полученные значения находятся в пределах неравенства для РОШ
10-15 <РОШ< 10-4.
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:
(19)
где mУ=3 - количество уровней кода в цифровом линейном тракте;
АЗ = 10 - запас помехозащищенности, учитывающий неидеальность узлов регенератора и влияние различных дестабилизирующих факторов.
Для первых слагаемых определяют значение АЗ.ДОП для двухуровневых кодов, а третье слагаемое – необходимое увеличение защищенности при увеличении количества уровней в коде.
Для внутризонового участка
Для местного участка
На основании полученных результатов, мы убедились, что вычисленные значения соответствуют требуемым условиям и реальным условиям работы ЦСП.
По симметричным кабелям (ИКМ-30-4)
Как отмечалось выше, при работе ЦСП по симметричным кабелям основным видом помех, определяющих длину участка регенерации, являются помехи от линейных переходов.
Так как применяется двухкабельная система, то при расчете учитываются переходные помехи на дальнем конце. В этом случае ожидаемая защищенность от переходных помех АЗ.ОЖ определяется как:
|
Азож= А1 (fрасч) – α(fрасч) 1Р – 10 lgNс |
(20) |
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) (22)
А1 (fрасч)= А1стр (1МГц) – 20 lgfрасч (23)
где А1стр (1МГц) – переходное затухание на дальнем конце на строительной длине кабеля при частоте 1 МГц.
lстр=825м=0,825 км
Тогда:
А1 (fрасч)=85-20 lg(1.024)=84,8 дБ
А1 (fрасч)= 84,8 – 10 lg(1,74/0.825) + 12,6( 1,74– 0.825)=93 дБ
Азож=93 – 12,6∙1,74 – 10∙lg 1=71 дБ
По симметричным кабелям (ИКМ-120):
lстр=825м=0,825 км
Тогда:
А1 (fрасч)=85-20 lg(4,224)=72,49, дБ
А1 (fрасч)= 72,49 – 10 lg(6.8/0.825) + 10,67( 6.8– 0.825)=127 дБ
Азож=127– 10,67∙6.8 – 10∙lg 1=54,44 дБ
Как видно из расчетов в обоих случаях Азож превосходит Азтреб , что говорит о защищенности регенератора от собственных помех на входе для обеих систем.
Максимальный и минимальный уровни сигнала равны:
дБ (24)
где – среднее значение сигнала;
– среднеквадратическое отклонение волюма сигнала;
– пикфактор сигнала.
дБ (25)
Динамический диапазон сигнала:
дБ. (26)
Минимальная защищенность от шумов квантования равна:
(27)
Отсюда, зная и , находим число разрядов двоичного кода при равномерном квантовании:
(28)
Число уровней квантования:
(29)
Величина шага квантования при равномерном квантовании будет равна:
, (30)
где – напряжение ограничения;
– максимальная мощность (по рекомендации МККТТ для ЦСП дБм0)
Мощность шума квантования в полосе частот:
(31)
Использование равномерного квантования не является оптимальным. В реальных системах ИКМ с временным разделением каналов используется неравномерное квантование, которое может быть осуществлено различными способами:
1) Сжатием динамического диапазона сигнала перед равномерным
квантованием и последующим компенсирующим расширением его после линейного декодирования;
2) Непосредственно в кодирующем устройстве, т.е. путем применения
нелинейного кодирующего устройства;
3) С помощью соответствующего цифрового преобразования сигнала,
формируемого на выходе линейного кодера, т.е. кодера с равномерной характеристикой (цифровоекомпандирование)
При неравномерном кодировании используются 8 мм разрядные коды, т.е. число уровней квантования равно 256.
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 8).
Таблица 8
|
№ сегмента |
1а |
1б |
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 |
Определим защищенность от шумов квантования в пределах I-ого сегмента. Границы сегментов при кодировании с характеристикой А87,6/13.
Для сегментов 1а, 1б
АЗ.КВ.I=10 lg[PС/(PШККП2)]= 10 lg{(UОГР хi)2/[(∆UН02/12)(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. |
(32) |
Для сегментов с I=2,3…7 и с учетом вышеприведенных равенств имеем
|
|
((33) |
Pвх= Рогр+ 20lgx (34)
где Рогр= 3 дБм
Подставляя в (34) и (35) значения XНI и XВI , взятые из таблицы 8, можно оценить минимальное А'З КВ и максимальное А”З КВ – значения защищенности для начала и конца соответствующего сегмента характеристики. Данные расчета занесем в таблицу.
Т а б л и ц а 9 – значения защищенности для начала и конца соответствующего сегмента характеристики
|
№ сег |
1а |
1б |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
Аз кв(xн) |
80.6 |
38.46 |
38.482 |
38.482 |
38.482 |
38.482 |
38.482 |
38.482 |
|
Аз кв(xв) |
38.46 |
44.48 |
44.503 |
44.503 |
44.503 |
44.503 |
44.503 |
44.503 |
|
Рвх(xн) |
3 |
-39.14 |
-33.12 |
-27.1 |
-21.08 |
-15.06 |
-9.04 |
-3.02 |
|
Рвх(xв) |
-39.14 |
-33.12 |
-27.1 |
-21.08 |
-15.06 |
-9.04 |
-3.02 |
3 |
В сегментах 1а и 1б шаг квантования постоянен и равен ∆UН0. Таким образом, при любом уменьшении UВХ (хi от значения 2-6 ) будет пропорционально снижаться и АЗ КВтаже, как и при равномерном квантовании.
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< π2UС2 (аД2 + bД2)
Причем, UС – эффективное напряжение сигнала.
Поскольку ωД = 2π/ТД, то, введя относительные отклонения периода
аД=αД/ТД и bД=βД/Тд, можно записать формулу для мощности шумов дискретизации
РШД< π2UС2 (аД2 + bД2).
В этом случае защищенность сигнала от шумов дискретизации запишется как
|
АЗД≥10*lg[π2(аД2 + bД2)]-1. |
(35) |
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) (36)
где nПП – число всех переприемов в ОЦК, как по ТЧ, так и по цифровому потоку;
1) Для ИКМ – 120:
АЗ.ТРЕБ= 52 – 10 lg(1 + 1)=49 дБ
2) Для ИКМ – 30-4:
АЗ.ТРЕБ= 52 – 10 lg(1 + 1)=49 дБ
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);
1) Для ИКМ – 120А:
а2Д∑= (5∙10-5)2+(3∙10-5)2 = 3.4∙10-9
2) Для ИКМ – 30-4:
а2Д∑= (5∙10-5)2 +(3∙10-5)2 + (2∙10-5)2= 3.8∙10-9
в) посредством преобразования неравенства 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 треб/π2- а2Д∑)/(nПП+1)]1/2 (39)
1) Для ИКМ – 120А:
bД ≤ [(10-0.1∙49/3.142- 3.4∙10-9)/(1+1)]1/2=0.0008
2) Для ИКМ – 480:
bД ≤ [(10-0.1∙49/3.142- 3.8∙10-9)/(1+1)]1/2=0.0008
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;
(37)
1) Для ИКМ – 120:
2) Для ИКМ – 30-4:
д) по величине ВФФ находятся абсолютная величина отклонения периода дискретизации ∆Ti = ВФФ*ТД, мкс, при ТД = 125 мкс.
1) Для ИКМ – 120:
∆Ti = 0.85∙125=105.6 мкс
2) Для ИКМ – 30-4:
∆Ti = 0,2∙125=25 мкс
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 тогда вероятность безотказной работы:
(38)
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:
(39)
При оценке надежности некоторой сложной системы, состоящей из множества разнотипных элементов. Например, , ...– 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. По этому вероятность безотказной работы системы в целом равна произведению вероятностей безотказной работы отдельных узлов:
, (40)
где – интенсивности отказов отдельных ее элементов.
, (41)
где .
Среднее время безотказной работы в течение заданного времени определяется для t1= 24 часа (сутки), t2 = 720 часов (месяц), t3 = 2160 часов (3 ме сяца), t4 = 4320 часов (6 месяцев), t5 = 8760 часов (год).
Работоспособность оборудования СП, каналов и проектов характеризу ется коэффициентом готовности:
. (42)
Рисунок 7– Структурная схема преобразования
Расчет суммарной эффективности отказов для образования, размещенного в ОП1 и ОП2 определяется выражением:
, (43)
где и – соответственно, число комплектов и интенсивности отказа одного комплекта заданного оборудования,
Таблица 10 – Показатели надежности аппаратуры ЦСП
|
Тип оборудования (один комплект) |
САЦК-1 |
ВВГ |
ТВГ |
ЧВГ |
СДП |
ОЛТ |
|
Среднее время между отказа ми, ч |
20000 |
87600 |
150000 |
17000 |
87600 |
87600 |
Таблица 11 – Интенсивности отказов и время восстановления сигналов одного комплекта заданного оборудования
|
Наиме нова ние элемента |
АОП |
ВВГ |
твг |
чвг |
ОЛТ |
сдП |
НРП |
Один км кабельной линии |
|
λ, 1/ч |
2·10-6 |
3·10-6 |
3·10-6 |
4·10-6 |
2·10-6 |
1·10-6 |
3·10-6 |
7·10-6 |
|
ТВ, ч |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
2,5 |
5,0 |
1) для ИКМ-120
2) для ИКМ-30-4
Исходя из полученной интенсивности отказа lСИСТ, можно определить коэффициент простоя для обеих систем:
|
КПоп = lСИСТ ТВ / (1+lСИСТ) 1) для ИКМ-120 |
(44) |
|
КПоп = 1.4∙10-5∙5/(1+1.4∙10-5)=6.99∙10-5 2) для ИКМ-30-4 КПоп = 0,8∙10-5∙5/(1+0,8∙10-5)=4∙10-5 |
Суммарная интенсивность отказов для оборудования НРП определяется с учетом того, что НРП структурно состоит из двух комплектов ОЛТ:
|
lНРП = NНРП∙2lОЛТ 1) для ИКМ-120 lНРП = 79∙2∙2∙10-6=0.000316, (1/ч) 2) для ИКМ-30-4 lНРП = 50∙2∙2∙10-6=0.0002, (1/ч) |
(45) |
При оптимальной стратегии восстановления с учетом того, что время подъезда составит в этом случае t1 = 2часа, имеем по типу выражение
|
КПнрп = lНРП (ТВнрп – 0,7t1) / (1+lНРПТВнрп). |
(46) |
|
1) для ИКМ-120 КПнрп = 0.000316 ∙ (2.5 – 0,7∙2) / (1+0.000316 ∙2.5) = 0.000347 2) для ИКМ-480 КПнрп = 0.0002 ∙ (2.5 – 0,7∙2) / (1+0.0002 ∙2.5) = 0.000219 |
На основе полученных результатов (47) и (49) можно вычислить суммарный КП системы при традиционной стратегии
|
КПсум = КПоп + КПнрп . |
(47) |
1) для ИКМ-120
КПсум= 6.99∙10-5 + 0.000347 = 0.0004169=41.69∙10-5
2) для ИКМ-30-4
КПсум =4∙10-5 + 0.000219 = 0.000259=25.9∙10-5
Многоканальные системы связи стремятся строить таким образом, чтобы наиболее эффективно использовать дорогостоящее оборудование, добиваясь получения максимальной пропускной способности этих линий, при минимальных затратах материальных средств, людских ресурсов и времени. В настоящее время многоканальные системы передачи используется для организации магистральной, внутризоновой и местной видов связей. Техника связи во многих странах мира развивается в направлении цифровой сети на основе использования цифровых АТС, связанных между собой каналами и трактами цифровых систем передачи (ЦСП) В этой связи интенсивно развиваются цифровые многоканальные системы передачи, вытесняя постепенно существующие аналоговые системы передачи.
Данный курсовой проект посвящён проектированию каналов цифровых систем передачи.
В этой работе необходимо было рассчитать шумы оконечного оборудования, длину участка регенерации, цепи дистанционного питания для каждого из участков сети. На основе всех этих расчётов составить схему связи для каждого из участков сети, определив при этом комплектацию необходимого оборудования, с учетом всех предъявляемых требований, что и было выполнено в заданной работе.
В каналах ЦСП возникают шумы за счёт ошибок, возникающих в линейных трактах при регенерации цифрового сигнала, оцениваемые вероятностями ошибок. Для обеспечения требований вероятности ошибок необходимо рациональным образом разместить регенераторы в линейном тракте, выполнив соответствующий предварительный расчет по определению размещения регенераторов в линейном тракте.
В процессе выполнения данной работы были рассмотрены такие вопросы, как оценка шумов оконечного оборудования, определение длины участка регенерации, составление схемы магистрали и др. где мы занимались вопросами проектирования условного фрагмента сети связи, содержащего местный, внутризоновый, магистральный участки с использованием электрических кабелей. Все эти задания и соответствующие к ним требования, позволяют получать навыки проектирования цифровых каналов передач, а также проектирования определенных заданных участков сети связи с использованием электрических и оптических кабелей, при построении трактов передачи, что играет немаловажную роль, в будущем, при проектировании реальных цифровых каналов передач.
1. Многоканальные системы передачи: Учебник для Вузов / Н.НН. Баева, В.Н. Гордиенко, С.А. Курицын и др. Под ред. Н.Н. Баевой и В.Н. Гордиенко – М.: Радио и связь, 1997.
2. Проектирование и техническая эксплуатация систем передачи: Учебное пособие для Вузов / В.В. Крухмалев, В.Н. Гордиенко, В.И. Иванов и др. Под ред. В.Н. Гордиенко и В.В. Крухмалева – М.: Радио с связь, 1996.
3. Иванов В.И., Гордиенко В.Н., Попов Г.Н. и др. Цифровые и аналоговые системы передачи. – М.: Радио и связь, 1995. – 232с.
4. Берганов И.Р., Гордиенко В.Н., Крухмалев В.В. Проектирование и техническая эксплуатация систем передачи. – М.: Радио и связь,1989. – 272с.
5. Четкин С.В. Методические задания и задания на курсовой проект «Цифровая многоканальная система передачи с ИКМ». – М.: МИС, 1991.
6. Баева Н.Н., Гордиенко В.Н., Тверецкий М.С. Проектирование цифровых каналов передачи. Учебное пособие / МТУСИ – М.: 1996.
PAGE \* MERGEFORMAT 3
