Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
ЦИФРОВЫЕ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЦИФРОВЫХ КАНАЛОВ ПЕРЕДАЧИ
Содержание
Условные обозначения…………………………………………………………..... |
3 |
Введение……………………………………………………………………………. |
4 |
1 Содержание расчетно-пояснительной записки………………………………... |
5 |
2 Задание и исходные данные на проектирование……………………………… |
6 |
3 Краткие технические данные аппаратуры и кабелей………………………..... |
8 |
3.1 Аппаратура ИКМ - 15 ......................................................................................... |
8 |
3.2 Аппаратура ИКМ - 30 ......................................................................................... |
9 |
3.3 Аппаратура ИКМ - 120 ....................................................................................... |
10 |
3.4 Аппаратура ИКМ - 480 ....................................................................................... |
11 |
3.5 Аппаратура ИКМ - 1920 ..................................................................................... |
12 |
3.6 Аппаратура ВОСП .............................................................................................. |
13 |
3.7 Параметры кабелей связи ................................................................................... |
14 |
4 Расчет шумов оконечного оборудования ............................................................ |
17 |
4.1 Шумы дискретизации ......................................................................................... |
17 |
4.2 Шумы квантования ............................................................................................. |
20 |
4.3 Шумы незанятого канала ................................................................................... |
22 |
4.4 Инструментальные шумы .................................................................................. |
23 |
5 Расчет длин участков регенерации ...................................................................... |
25 |
5.1 Расчет допустимой защищенности на входе регенератора………………... |
25 |
5.2 Общая методика определения длины участка регенерации........................... |
27 |
5.3 Расчет длины участка регенерации при работе ЦСП по коаксиальным кабелям........................................................................................................................ |
29 |
5.4 Расчет длины участка регенерации при работе ЦСП по высокочастотным симметричным кабелям ............................................................................................ |
32 |
5.5 Расчет длины участка регенерации при работе ЦСП по многопарным низкочастотном кабелям........................................................................................... |
35 |
5.6 Расчет длины участка регенерации при работе ЦСП по оптическим кабелям....................................................................................................................... |
37 |
6 Расчет параметров качества передачи по ОЦК………....................................... |
39 |
7 Расчет цепи дистанционного питания.................................................................. |
40 |
8 Составление схемы организации связи................................................................ |
43 |
9 Составление комплектации станционного оборудования................................. |
43 |
Список рекомендуемых источников.….................................................................. |
44 |
Приложение А……………………………………………………………………... |
45 |
Приложение Б……………………………………………………………………… |
46 |
Условные обозначения
АИМ- амплитудно-импульсная модуляция.
АЦП- аналого-цифровой преобразователь.
АЦО- аналого-цифровое оборудование; САЦО- стойка АЦО.
БВН- без возвращения к нулю (код).
ВВГ- вторичное временное группообразование; СВВГ- стойка ВВГ.
ВН- с возвращением к нулю (код).
ВОЛС- волоконно-оптическая линия связи.
ВОСП- волоконно-оптическая система передачи.
ДИ- дискретная информация.
ДП- дистанционное питание.
ИКМ- импульсно-кодовая модуляция.
ЛО- линейное оборудование; СЛО- стойка ЛО.
КВП- код с высокой плотностью единиц.
КИ- канальный интервал.
КУ- корректирующий усилитель.
МС- международная станция.
МСИ- межсимвольные искажения.
МСЭ- международный союз электросвязи; МККТТ- международный консультативный комитет по телефонии и телеграфии.
НРП- необслуживаемый регенерационный пункт.
ОВ- оптическое волокно; ОК- оптический кабель.
ОЛТ- оборудование линейного тракта; СОЛТ- стойка ОЛТ.
ОП- оконечный пункт; ОРП- обслуживаемый регенерационный пункт.
ОС- оконечная станция.
ОЦК- основной цифровой канал.
РУ- решающее устройство.
СС- служебная связь.
СУВ- сигналы управления и взаимодействия между АТС.
СЦС- сверхцикловая синхронизация; СЦСС- сверхцикловой синхросигнал.
ТВГ- третичное временное группообразование; СТВГ- стойка ТВГ.
ТИ- тактовый интервал.
ТМ- телемеханика; СТМ- стойка ТМ, СТМ СС- стойка ТМ и СС.
ТП- транзитный пункт.
ТР- точка решения.
ТС- транзитная станция.
ТЧ- тональная частота; канал ТЧ- канал тональной частоты.
ЧВГ- четвертичное временное группообразование; СЧВГ- стойка ЧВГ.
ЧПИ- код с чередованием полярности импульсов.
ЧРК- частотное разделение каналов.
ЦАП- цифро-аналоговый преобразователь.
ЦСП- цифровая система передачи.
ЦС- цикловая синхронизация; ЦСС- цикловой синхросигнал.
Введение
Курсовой проект посвящен проектированию каналов цифровых систем передачи. Цифровой системой передачи (ЦСП) называется комплекс технических средств, предназначенный для образования типовых цифровых каналов и трактов и линейного тракта, обеспечивающего передачу цифровых сигналов электросвязи. Единицей технической оснащенности ЦСП является типовой или основной цифровой канал (ОЦК) со скоростью передачи сигналов 64 кбит/с. Кроме того, различают: первичный цифровой канал (ПЦК), вторичный цифровой канал (ВЦК), третичный цифровой канал (ТЦК), четверичный цифровой канал (ЧЦК).
В ЦСП производится аналого-цифровое преобразование сигнала. Аналоговые сигналы преобразуются в цифровую форму по этапам. Сначала, ограниченный по спектру сигнал, дискретизируется по времени, в результате чего формируется АИМ-сигнал, а затем осуществляются операции квантования по уровню и кодирования. В процессе отмеченных преобразований возникают так называемые шумы оконечного оборудования, которые определяют минимальный уровень шумов в каналах ЦСП. К ним, в частности, относятся шумы квантования, дискретизации и ограничения, а также шумы незанятого канала и инструментальные шумы. Кроме того, в каналах ЦСП возникают шумы за счет ошибок, возникающих в линейных трактах при регенерации цифрового сигнала. Для обеспечения требований по вероятности ошибок необходимо рационально разместить регенераторы в линейном тракте.
Поэтому в данном курсовом проекте рассматриваются такие вопросы, как оценка шумов оконечного оборудования, определение длины участка регенерации, составление схемы организации связи на магистрали и другие. При этом студенты занимаются вопросами проектирования условного фрагмента сети связи, содержащего местный, внутризоновый и магистральный участки с использованием металлических кабелей.
На одном из указанных в задании участков предполагается организация вставки с использованием оптического кабеля (это бывает, например, при необходимости организации одного участка регенерации большой протяженности). Это позволяет получить навыки проектирования электрических и оптических трактов передачи.
В методических указаниях приведены необходимые краткие справочные данные по оборудованию ЦСП и ВОСП, а также по металлическим и оптическим кабелям.
Каждый студент выполняет курсовой проект по исходным данным, соответствующим своему варианту задания. Номер варианта соответствует двум последним цифрам номера зачетной книжки (студенческого билета).
Пояснительная записка выполняется на листах формата А4 (295х210 мм). Оформление титульного листа и пояснительной записки должно соответствовать требованиям по оформлению курсовых проектов в СМК КазАТУ.
1 Содержание расчетно-пояснительной записки
Содержание
Введение
- привести материал по преимуществам цифровых и волоконно-оптичес-ких систем передачи, по сравнению с аналоговыми системами передачи, по скоростям передачи в стандартных цифровых каналах, организуемых на первичной сети с помощью аппаратуры ЦСП плезиохронной цифровой иерархии, о плезиохронной и синхронной цифровых иерархиях.
Задание и исходные данные на проектирование
- текст задания и исходные данные по своему варианту.
1 Технические данные систем передачи
1.1 Технические данные аппаратуры
- технические данные аппаратуры систем передачи (ЦСП и ВОСП), используемой на заданных участках сети связи (по своему варианту), включая структуру цикла передачи;
- рекомендуется привести более полные данные, чем изложено в методических указаниях, дополнив их из справочной или учебной литературы.
1.2 Параметры кабелей
- параметры металлических и оптических кабелей, которые используются на заданных участках сети связи (по своему варианту);
- коротко о типах кабелей, которые применяются на каждом участке сети и подробней о заданном для соответствующего участка сети типе кабеля;
- рекомендуется привести более полные данные, чем изложено в методических указаниях, дополнив их данными из справочной или учебной литературы (включая их конструкции).
Содержание, порядок изложения материала и проведения расчетов в разделах 2÷7 и подразделах 2.1÷2.4, 3.1÷ 3.4, изложено в конце каждого раздела методического указания по проведению этих расчетов.
2 Расчет шумов оконечного оборудования
2.1 Шумы дискретизации
2.2 Шумы квантования
2.3 Шумы незанятого канала
2.4 Инструментальные шумы.
3 Расчет длин участков регенерации
3.1 Длина участка регенерации на местном участке сети
3.2 Длина участка регенерации на внутризоновом участке сети
3.3 Длина участка регенерации на магистральном участке сети
3.4 Длина участка регенерации на оптической вставке
4 Расчет параметров качества передачи по ОЦК
5 Расчет цепей дистанционного питания
6 Схемы организации связи
7 Комплектация станционного оборудования
Список использованных источников
2 Задание и исходные данные на проектирование
В процессе работы над курсовым проектом необходимо выполнить следующее:
- выполнить расчет шумов оконечного оборудования:
а) шумов дискретизации;
б) шумов квантования;
в) шумов незанятого канала;
г) инструментальных шумов;
- произвести расчет длины участка регенерации для каждого из участков (местного, внутризонового и магистрального) сети связи;
- осуществить расчет параметров качества передачи информации по ОЦК в соответствии с рекомендацией МСЭ (МККТТ) G.821 для каждого из участков сети связи;
- выполнить расчет цепи дистанционного питания для каждого из участков сети связи;
- составить схемы организации связи для каждого из участков сети, распределяя оконечные (ОП), обслуживаемые (ОРП) и необслуживаемые (НРП) регенерационные пункты;
- составить комплектацию необходимого оборудования для каждого из участков сети связи.
Для выполнения курсового проекта задаются следующие исходные данные:
- Lм, Lвз, Lмаг- длины местного, внутризонового и магистрального участков сети соответственно, км;
- типы ЦСП и кабеля на каждом из участков сети;
- участок сети и тип оптического кабеля по которому организуется оптическая вставка (длина вставки составляет половину заданного участка сети);
- А0стр(1 МГц), Alстp(1 МГц)- переходные затухания на ближнем и дальнем концах соответственно для строительной длины кабеля на частоте 1 МГц (для симметричных кабелей), дБ;
- Fку- коэффициент шума корректирующего усилителя НРП, дБ;
- Аз- запас помехозащищенности регенератора, дБ;
- Арс- потери в разъемном соединении (в точке стыка аппаратуры ВОСП с оптическим кабелем), дБ;
- Анс- потери в неразъемном соединении (в точке сращивания оптических волокон), дБ;
- Н- соотношение между шумами квантования и инструментальными шу-мами.
Значения исходных данных для своего варианта можно выбрать из таблиц 2.1÷2.3.
Номер варианта соответствует двум последним цифрам номера зачетной книжки (студенческого билета).
Таблица 2.1- Типы ЦСП и кабеля на участках сети связи
Участки сети связи |
Вторая цифра номера варианта |
|||||||||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
Местный |
ИКМ-15 КСПП- 1х4х0,9 |
ИКМ-30 ТГ-0,5- 150х2 |
ИКМ-15 КСПП- 1х4х1,2 |
ИКМ-30 ТГ-0,6- 100х2 |
ИКМ-30 ТГ-0,5- 200х2 |
ИКМ-30 ТПП-0,5- 400х2 |
ИКМ-30 ТПП-0,7- 300х2 |
ИКМ-15 КСПП- 1х4х0,9 |
ИКМ-30 ТГ-0,5- 500х2 |
ИКМ- 15, КСПП- 1х4х1,2 |
Внутри-зоновый |
ИКМ-120 МКСБ- 4х4х1,2 |
ИКМ-480 МКТ- 4 -1,2/4,6 |
ИКМ-120 МКСА- 4х4х1,2 |
ИКМ-120 МКСБ- 4х4х1,2 |
ИКМ-120 ЗК- 1х4х1,2 |
ИКМ-120 МКСС- 4х4х1,2 |
ИКМ-480 МКТ- 4 -1,2/4,6 |
ИКМ-120 МКСБ- 4х4х1,2 |
ИКМ-480 МКТ- 4 -1,2/4,6 |
ИКМ-120 ЗК- 1х4х1,2 |
Магистральный. |
ИКМ-480 МКТ- 4 -1,2/4,6 |
ИКМ-1920 КМ- 4 -2,6/9,5 |
ИКМ-1920 КМ- 4 -2,6/9,5 |
ИКМ-480 МКТ- 4 -1,2/4,6 |
ИКМ-480 МКТ- 4 -1,2/4,6 |
ИКМ-1920 КМ- 4 -2,6/9,5 |
ИКМ-480 МКТ- 4 -1,2/4,6 |
ИКМ-1920 КМ- 4 -2,6/9,5 |
ИКМ-1920 КМ- 4 -2,6/9,5 |
ИКМ-480 МКТ- 4 1,2/4,6 |
Оптическая вставка на участке |
зоновый ОЗКГ- 1-0,7-8/4 |
магистр. ОМЗКГ-1-0,7-8 |
зоновый ОЗКГ- 1-1,0-4/4 |
магистр. ОМЗКГ-1-0,7-4/4 |
зоновый ОЗКГ- 1-1,5-4/0 |
магистр. ОКЛ- 2-0,3-4 |
зоновый ОЗКГ- 1-1,0-4/4 |
магистр. ОМЗКГ-1-1,0-4 |
зоновый ОЗКГ- 1-0,7-4/4 |
ма-гистр. ОМЗКГ -1-1,0-4 |
Примечание к таблице: оптическая вставка организуется на второй половине заданного участка сети. Соответственно, длины участков для проектирования на нем ЦСП и ВОСП равны половинам заданной длины участка.
Таблица 2.2- Параметры кабелей и аппаратуры
Параметры |
Первая цифра номера варианта |
||
0 - 2 |
3 - 6 |
7 - 9 |
|
Переходное затухание для симметричных кабелей: А0стр(1 МГц), дБ Аlстр(1 МГц), дБ |
62 80 |
66 85 |
70 90 |
Коэффициент шума корректирующего усилителя, Fку, дБ |
3 |
4 |
5 |
Потери в разъемном соединении, Арс, дБ |
4 |
3 |
2 |
Потери в неразъемном соединении, Анс, дБ |
0,1 |
0,15 |
0,2 |
Запас помехозащищенности регенератора, Аз, дБ |
4 |
5 |
6 |
Соотношение между шумами квантования и инструментальными шумами, Н |
0,08 |
0,06 |
0,04 |
Таблица 2.3- Длины участков сети связи
Длины участков ЦСП |
Разность цифр номера варианта |
|||||||||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
Местного Lм, км |
40 |
85 |
70 |
30 |
50 |
55 |
35 |
65 |
45 |
75 |
Внутризонового Lвз, км |
120 |
160 |
210 |
420 |
390 |
510 |
240 |
350 |
290 |
400 |
Магистрального Lмаг, км |
2000 |
2500 |
4000 |
1100 |
2400 |
5000 |
1400 |
6000 |
8000 |
1600 |
3 Краткие технические данные аппаратуры и кабелей
3.1 Аппаратура ИКМ-15
1) Аппаратура цифровой субпервичной системы передачи предназначена для организации соединительных линий между сельскими АТС при использовании высокочастотных симметричных кабелей типа КСПП-1х4х0,9 и КСПП-1х4х1,2. Линейный тракт организуется по однокабельной схеме.
2) Скорость передачи цифрового потока в линии- 1024 кбит/с.
3) Максимальная протяженность линейного тракта (переприемного участка по тональной частоте)- 50 км, а при установке одной обслуживаемой станции (одного переприема по тональной частоте)- до 100 км.
4) Номинальная длина участка регенерации- 7 км.
5) Максимальное число НРП между обслуживаемыми станциями- 7.
6) Тип кода в линии- двухуровневый код без возвращения к нулю (NRZ). Импульсы имеют амплитуду Uимп=+3 В и длительность, равную тактовому интервалу Тимп=Тт=976,567 нс. Символы «0» передаются в виде пауз.
7) Структура цикла передачи представлена на рисунке 3.1. Длительность цикла равна 125 мкс, он содержит 128 импульсных позиций (тактовых интервалов). Распределение позиций указано на рисунке 3.1.
Тц = 125 мкс, n = 128
КИ0 КИ1 . . . КИ9 . . . КИ14 КИ15
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
ЦСС,СЦСС,СУВ,ДИ ТИ1 . . . ТИ8
Тц- длительность цикла; n- общее число импульсных позиций в цикле;
ЦСС- символы циклового синхросигнала;
СЦСС- символы сверхциклового синхросигнала;
СУВ- символы сигналов управления и взаимодействия;
ДИ- символы дискретной информации;
КИ- канальный интервал;
ТИ- тактовый интервал.
Рисунок 3.1- Структура цикла передачи ЦСП ИКМ-15
Цикл содержит 16 канальных интервалов, состоящих из 8 тактовых интервалов. Канальные интервалы КИ1÷КИ15- информационные, а КИ0 предназначен для передачи синхросигналов (циклового и сверхциклового), дискретной информации ДИ и сигналов СУВ. Для передачи СУВ всех каналов организуется сверхцикл, содержащий 16 циклов. В начале каждого сверхцикла передается сигнал сверхцикловой синхронизации, который обеспечивает правильное распределение СУВ на приеме.
8) Ток дистанционного питания линейных регенераторов необслуживае-мых регенерационных пунктов IДП=85 мА. Падение напряжения дистанционного питания на одном приемнике дистанционного питания (на одном НРП) равно UНРП=17 В. Максимально возможное значение напряжения на выходе блока ДП не превышает величины UДПмакс=350 В.
9) Максимальная длина секции дистанционного питания- 50 км.
10) Комплектация оборудования.
Оконечная станция- стойка ОС (на две системы), промежуточная станция ПС (два двусторонних линейных регенератора).
3.2 Аппаратура ИКМ-30
1) Аппаратура цифровой первичной системы передачи предназначена для организации на ГТС соединительных линий между АТС, с использованием низкочастотных многопарных кабелей типа ТГ и ТПП. Линейный тракт организуется по однокабельной или двухкабельной схеме.
2) Скорость передачи цифрового потока в линии- 2048 кбит/с.
3) Максимальная протяженность линейного тракта (длина переприемного участка по ТЧ)- 50÷86 км.
4) Номинальная длина участка регенерации- 1,2÷2,7 км.
5) Максимальное число НРП между обслуживаемыми станциями- 20.
6) Тип кода в линии- трехуровневый код ЧПИ. Это тип кода с возвращением к нулю (RZ). Импульсы с амплитудой Uимп.= ±3 В, с длительностями, равными половине тактового интервала Тимп=Тт/2=244,14 нс передаются со скважностью два. Символы «0» передаются в виде пауз.
7) Структура цикла передачи представлена на рисунке 3.2. Длительность цикла равна 125 мкс, он содержит 256 импульсных позиций (тактовых интерва-лов). Распределение позиций указано на рисунке 3.2.
Тц = 125 мкс, n = 256
КИ0 КИ1 . . . КИ10 … КИ16 … КИ30 КИ31
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
ЦСС, ДИ, К ТИ1 . . . ТИ8 СЦСС, СУВ
К- символы контроля и сигнализации.
Рисунок 3.2- Структура цикла передачи ЦСП ИКМ-30
Цикл содержит 32 канальных интервала, длительностью 3,9 мкс, каждый из которых содержит 8 тактовых интервалов. Канальные интервалы КИ0 и КИ16 используются для передачи циклового синхросигнала и СУВ соответственно, а КИ1-КИ15, КИ17-КИ31 являются информационными.
Для передачи СУВ всех каналов организуется сверхцикл, длительностью 2 мс, состоящий из 16 циклов, причем в каждом цикле в КИ16 осуществляется передача СУВ для двух каналов.
8) Ток дистанционного питания линейных регенераторов необслуживае-мых регенерационных пунктов (НРП) IДП=110 мА. Падение напряжения дистанционного питания на одном приемнике дистанционного питания (на одном НРП) равно UНРП=9,4 В. Максимально возможное значение напряжения на выходе блока ДП не превышает величины UДПмакс=245 В.
9) Максимальная длина секции дистанционного питания- 25÷43 км.
10) Комплектация оборудования.
На крупных оконечных станциях устанавливаются стойки аналого-циф-рового оборудования (САЦО) и оборудования линейного тракта (СОЛТ). На стойке САЦО размещаются АЦО четырех систем, а к одной СОЛТ может быть подключено до семи САЦО. СОЛТ также используется в качестве обслуживаемого регенерационного пункта (ОРП).
На небольших оконечных станциях устанавливается стойка оконечного оборудования (СОО), на которой размещается аналого-цифровое и линейное оборудование трех систем.
В аппаратуре предусматривается использование следующих типов НРП: НРПК-12 (на 12 двусторонних линейных регенератора) или НРПК-24 (на 24 ли-нейных регенератора).
3.3 Аппаратура ИКМ-120
1) Аппаратура цифровой вторичной системы передачи предназначена для организации каналов на местных и внутризоновых сетях, с использованием высокочастотных симметричных кабелей типа МКС и МКСА. Линейный тракт организуется по двухкабельной схеме.
2) Скорость передачи цифрового потока в линии- 8448 кбит/с.
3) Максимальная протяженность линейного тракта (длина переприемного участка по ТЧ)- до 600 км. Расстояние между ОРП- до 200 км.
4) Номинальная длина участка регенерации- 5 км.
5) Максимальное число НРП между обслуживаемыми станциями- 40.
6) Тип кода в линии- трехуровневый код КВП-3 (код с высокой плотностью передачи единиц). Импульсы с амплитудой Uимп.= ±3 В, с длительностями, равными половине тактового интервала Тимп=Тт/2=59,19 нс передаются со скважностью два.
7) Структура цикла передачи представлена на рисунке 3.3. Длительность цикла равна 125 мкс, он содержит 1056 импульсных позиций и условно разбит на 4 субцикла (группы) по 264 позиции в каждом.
Тц = 125 мкс, n = 1056
I II III IV
1 - 8 9 - 264 1 8 9 - 264 1 - 8 9 - 264 1 - 8 9 - 264
ЦСС КС,СС КС,ДИ КС,К
КС- символы команд согласования скоростей;
СС- символы служебной связи;
Рисунок 3.3- Структура цикла передачи ЦСП ИКМ-120
8) Ток дистанционного питания линейных регенераторов необслуживае-мых регенерационных пунктов IДП=125 мА. Падение напряжения дистанционного питания на одном приемнике дистанционного питания (на одном НРП) равно UНРП=35 В. Максимально возможное значение напряжения на выходе блока ДП не превышает величины UДПмакс=980 В.
9) Максимальная длина секции дистанционного питания- 200 км.
10) Комплектация оборудования.
Стойка вторичного группообразования (СВВГ)- на 8 комплектов ВВГ. Стойка линейного оборудования (СЛО)- на 4 системы. Стойка аналого-цифро-вого преобразования стандартной вторичной группы с полосой частот 312-552 кГц (САЦО-ЧРК-2), содержащая по одному комплекту АЦО-ЧРК-2, BBГ и АЦО аппаратуры ИКМ-З0.
Необслуживаемые регенерационные пункты типа НРПК-4 (для установки в колодец)- на 4 линейных регенератора, НРПГ- 8 (для установки в грунт)- на 8 линейных регенераторов.
3.4 Аппаратура ИКМ-480
1) Аппаратура цифровой третичной системы передачи предназначена для организации каналов на внутризоновых и магистральных сетях при использовании коаксиальных кабелей МКТ-4 с парами 1,2/4,6 мм. Линейный тракт организуется по однокабельной схеме.
2) Скорость передачи цифрового сигнала- 34368 кбит/с.
3) Максимальная протяженность линейного тракта (длина переприемного участка по ТЧ)- 2500 км. Расстояние между ОРП- до 200 км.
4) Номинальная длина участка регенерации- 3 км.
5) Максимальное число НРП между обслуживаемыми станциями - 66.
6) Тип кода в линии- трехуровневый код КВП-З или ЧПИ со скремблированием. Импульсы с амплитудой Uимп=±3 В, с длительностями, равными половине тактового интервала Тимп=Тт/2=14,55 нс передаются со скважностью два.
7) Цикл передачи (рисунок 3.4), длительностью 62,5 мкс, содержит 2148 импульсных позиций, условно разбитых на 3 субцикла по 716 позиций.
Тц = 62,5 мкс, n = 2148
I II III
1-12 13 - 716 1-12 13 - 716 1-12 13 - 716
ЦСС КС,СС,К КС,ДИ
Рисунок 3.4- Структура цикла передачи ЦСП ИКМ-480
8) Ток дистанционного питания линейных регенераторов необслуживае-мых регенерационных пунктов IДП=200 мА. Падение напряжения дистанционного питания на одном приемнике дистанционного питания (на одном НРП) равно UНРП=25 В. Максимально возможное значение напряжения на выходе блока ДП не превышает величины UДПмакс=1300 В.
9) Максимальная длина секции дистанционного питания- 200 км.
10) Комплектация оборудования.
Стойка третичного временного группообразования (СТВГ)- на 4 комплекта ТВГ. Стойка оборудования линейного тракта (СОЛТ)- на 2 системы. Стойка аналого-цифрового преобразования стандартной третичной группы с полосой частот 812-2044 кГц (САЦО-ЧРК-З).
Необслуживаемый регенерационный пункт НРНГ-2, устанавливаемый в грунт- на 2 системы.
3.5 Аппаратура ИКМ-1920
1) Аппаратура цифровой четверичной системы передачи предназначена для организации каналов на внутризоновых и магистральных сетях при использовании кабеля КМ-4 с парами 2,6/9,5 мм. Линейный тракт организуется по однокабельной схеме.
2) Скорость передачи цифрового сигнала- 139264 кбит/с.
3) Длина переприемного участка по ТЧ- 2500 км. Максимальная протяженность линейного тракта- 12500 км. Расстояние между ОРП- до 240 км.
4) Номинальная длина участка регенерации- 3 км.
5) Максимальное число НРП между обслуживаемыми станциями- 80.
6) Тип кода в линии- трехуровневый код КВП-З со скремблированием. Импульсы с амплитудой Uимп=±3 В, с длительностями, равными половине тактового интервала Тимп=Тт/2=3,59 нс передаются со скважностью два.
7) Цикл передачи (рисунок 3.5), длительностью 15,625 мкс, содержит 2176 импульсных позиций, условно разбитых на 4 субцикла по 544 позиции.
8) Ток дистанционного питания линейных регенераторов необслуживае-мых регенерационных пунктов IДП=400 мА. Падение напряжения дистанционного питания на одном приемнике дистанционного питания (на одном НРП) равно UНРП=30 В. Максимально возможное значение напряжения на выходе блока ДП не превышает величины UДПмакс=1700 В.
Тц = 15,625 мкс, n = 2176
I II III IV
1 -12 13 544 1- 4 5 - 544 1 - 4 5 - 544 1 - 8 9 - 544
ЦCС,СС,К КС КС КС
Рисунок 3.5- Структура цикла передачи ЦСП ИКМ-1920
9) Максимальная длина секции дистанционного питания- 240 км.
10) Комплектация оборудования.
Стойка четверичного временного группообразования (СЧВГ)- на 4 комплекта ЧВГ. Стойка оборудования линейного тракта (COЛT)- на две системы. Стойка дистанционного питания (СДП)- на две системы. Стойка аналого-циф-рового преобразования сигналов телевизионного вещания (САЦО-ТС) на один канал ТВ вещания. Необслуживаемый регенерационный пункт типа НРПГ-2, устанавливаемый в грунт- на 2 системы.
3.6 Аппаратура ВОСП
По назначению, используемой области и дальности связи волоконно-оптические системы передачи (ВОСП) подразделяются на: магистральные (с протяженностью линий в тысячи километров), зоновые (с протяженностью линий до 600 км) и местные (предназначенные для организации межстанционных соединительных линий на городских и сельских телефонных сетях).
В комплексе аппаратуры ВОСП используется типовое каналообразующее оборудование и оборудование временного группообразования ЦСП, а также специфическое оборудование оптического линейного тракта, включая средства контроля и служебной связи.
К ВОСП, работающим по оптическому кабелю на линиях ГТС относятся «Соната-2», ИКМ-120-4/5 и «Сопка-Г» (ИКМ-480-5). Для уплотнения магистральных оптических кабелей используются ВОСП «Сопка-2», «Сопка-3», «Сопка-3М», «Сопка-4», «Сопка-4М», «Сопка-5», «Сопка-5 ТСЛ».
Аппаратура ВОСП «Соната-2» предназначена для организации соединительных линий между ATС на местных сетях с использованием оборудования ЦСП ИКМ-120. В линии используется многомодовый градиентный оптический кабель с гидрофобным заполнением типа ОК-50-2-5-4 (диаметр сердцевины- 50 мкм, коэффициент затухания- 5 дБ/км, количество волокон- 4). Длина волны излучения составляет 0,85 мкм. Максимальная длина линейного тракта- 80 км. Энергетический потенциал системы, определяющий допустимые суммарные потери в линии- 50 дБм. В одном стоечном каркасе размещается 8 кассет оборудования линейного световодного тракта (оконечного тракта- ОЛСТ-О-2, про-межуточного- ОЛСТ-П-2) и 2 кассеты оборудования обслуживания стойки (оконечной- ООС-О, промежуточной- ООС-П). В состав ООС входит оборудование стоечного контроля, телеконтроля и служебной связи по отдельному каналу ТЧ. Код в линии- CMI (двухуровневый код с инверсией посылок).
Аппаратура ВОСП «Сопка-4» предназначена для организации четверичных цифровых трактов при использовании одномодового оптического кабеля типа ОМЗКГ или ОКЛ. Длина волны излучения- 1,3 мкм. Коэффициент затухания кабеля не более 0,7 дБ/км. Аппаратура позволяет организовывать 1920 каналов ТЧ (или ОЦК). Максимальная длина линейного тракта- 12500 км, а расстояние между обслуживаемыми пунктами- до 830 км. Энергетический потенциал системы составляет 38 дБ. В линейном тракте используется код типа 10B12B.
В состав оборудования «Сопка-4» помимо оборудования ЦСП ИКМ-1920
входят стойки СОЛТ-О-4 и СТМ СС (на два линейных тракта) и необслу-живаемые регенерационные пункты НРПГ-0-4.
3.7 Параметры кабелей связи
При расчете длины участка регенерации, необходимо знать значения ряда параметров кабелей связи: коэффициент затухания (километрическое затухание), переходные затухания, волновое сопротивление 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 на частоте 1024 кГц (полутактовая частота ЦСП ИКМ-30) и волновых сопротивлений многопарных низкочастотных телефонных кабелей приведены в таблице 3.1.
Таблица 3.1- Параметры многопарных низкочастотных телефонных кабелей
Тип кабеля |
ТГ - 0,5 |
ТГ - 0,6 |
ТГ - 0,7 |
ТПП - 0,5 |
ТПП - 0,7 |
, дБ/км |
20,5 |
18,2 |
16,1 |
17,1 |
12,6 |
Zв, Ом |
110 |
110 |
110 |
120 |
120 |
Расчет коэффициента затухания (f) для высокочастотных симметричных и коаксиальных кабелей на той или иной частоте (в рабочем диапазоне частот ЦСП) можно осуществлять по формулам, приведенным в таблице 3.2 [4].
Таблица 3.2- Расчет коэффициентов затухания симметричных и коаксиальных кабелей
Тип кабелей |
(f), дБ/км |
Zв, Ом |
ЗК-1х4х1,2 |
5,22· f + 0,21·f |
140 |
КСПП-lx4x0,9 |
9,1· f + 0,23·f |
160 |
КСПП-lx4x1,2 |
5,6· f + 0,23·f |
130 |
МКСБ-4х4х1,2 |
5,24· f + 0,15·f |
165 |
MKCA-4х4х1,2 |
4,74· f + 0,22·f |
165 |
MKСС-4х4х1,2 |
4,8· f + 0,21·f |
165 |
MKCБ-7х4х1,2 |
5,07· f + 0,16·f |
170 |
KM-4-2,6/9,5 |
2,43· f + 0,0078·f |
75 |
MKТ-4-1,2/4,6 |
5,26· f + 0,017·f |
75 |
Примечание к таблице: значение частоты подставляются в МГц.
На ГТС используются многопарные низкочастотные телефонные кабели типа ТГ и ТПП с повивной и пучковой скрутками, емкостью от 100 до 1200 пар (100х2÷1200х2).
Для кабелей с повивной скруткой для взаимовлияющих пар, находящихся в одном повиве, среднее значение переходного затухания на ближнем конце А0ср 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 пар, находящихся внутри главного пучка, А0ср находится в пределах 65÷85 дБ (в зависимости от числа разделяющих элементарных пучков), а для пар, находящихся в разных главных пучках- 80÷95 дБ (в зависимости от взаимного расположения пучков).
Переходные затухания для симметричных ВЧ кабелей для строительной длины на частоте 1 МГц находятся в пределах: на ближнем конце- 60÷70 дБ, на
дальнем конце- 80÷90 дБ.
Строительные длины металлических кабелей lстр зависят от их емкости и конструкции и, как правило, нe превышают 1000 м. В курсовом проекте для всех типов металлических кабелей строительную длину следует принять равной lстр=825 м.
Виды оптических кабелей, используемых на сетях связи.
На ГТС используются кабели типа ОK-50 и ОКК. Для кабелей первого типа применяется следующая маркировка. Кабель ОК-50-2-5-8: ОK- оптический кабель; 50- диаметр сердцевины ОВ, мкм; 1 или 2- номер разработки; 3 или 5- коэффициент затухания, дБ/км; 4 или 8- число ОB. Эти кабели используются на длине волны 0,85 мкм, строительная длина ОК- 1000 м. Полоса пропускания не менее 250 МГц·км для кабелей с коэффициентом затухания до 5 дБ/км и не менее 500 МГц·км- с коэффициентом затухания до 3 дБ/км.
Кабели типа ОКК предназначены для работы на длине волны 1,3 мкм и выпускаются в двух вариантах: на основе градиентного ОB с диаметром сердцевины 50 мкм (модификация 01) с коэффициентом затухания 0,7 дБ/км; на основе одномодового ОB с диаметром сердцевины 10 мкм (модификация 02) с коэффициентом затухания 1,0 дБ/км. Количество ОВ может составлять 4, 8 или 16. В соответствии с этим маркировка может быть такой: ОКК-1-01-0,7-8; ОКК-1-02-1,0-16 и т. п. Дисперсия для одномодового ОВ не превышает 3,5 пс/(нм·км), a широкополосность градиентного ОВ составляет не менее 1000 МГц·км. Строительная длина кабелей ОКК составляет 2000 м.
Для зоновой связи используется оптический зоновый кабель для проклад-ки в грунте- ОЗКГ (или ОЗК). В кабеле применяются градиентные многомодовые волокна, предназначенные для работы на волне длиной 1,3 мкм. В маркировке кабеля указывается номер разработки (1), коэффициент затухания (0,7; 1,0 или 1,5 дБ/км), и в виде дроби: соотношение между количеством ОВ (в числителе) и числом медных жил для ДП в знаменателе). Число ОB может быть равным 4 или 8, а число медных жил- 4 или 0 (жилы отсутствуют). В соответствии с этим возможна следующая маркировка: ОЗКГ-1-0,7-8/4, ОЗКГ-1-1,5-4/0 и т. п. Полоса пропускания составляет не менее 500 МГц·км для кабелей с коэффициентом затухания 1,5 дБ/км и 800 МГц·км для кабелей с коэффициентом затухания 0,7 и 1,0 дБ/км. Строительная длина кабеля- 2200 м.
Для магистральной связи применяют оптические кабели типа ОМЗКГ или ОКЛ. Эти кабели используют одномодовые волокна, количество которых может составлять 4, 8 или 16. Коэффициент затухания для кабеля ОМЗКГ на длине волны 1,3 мкм составляет 0,7 дБ/км, а дисперсия ОB- 3,5 пс/(нм·км). Коэффициент затухания для кабеля ОКЛ на длине волны 1,55 мкм составляет 0,3 дБ/км, а дисперсия ОB- 2,0 пс/(нм·км). Возможна следующая маркировка кабелей: ОМЗКГ-1-0,7-8, ОКЛ-2-0,3-4 и т.п. Строительная длина этих кабелей составляет 2000 км.
4 Расчет шумов оконечного оборудования
4.1 Шумы дискретизации
Практически во всех ЦСП используется равномерная дискретизация сигналов во времени, то есть дискретизация с постоянным периодом Тд, а отклонения от этого периода ti носят случайный характер. Эти отклонения приводят к изменению формы принимаемого сигнала, как это показано на рисунке 4.1, что субъективно воспринимается как характерная помеха, называемая шумами дискретизации.
искаженный сигнал
U(t) исходный сигнал
t1 t2
t3
Тд Тд
0 t
Рисунок 4.1- 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 оконечной передающей станции (нестабильностью тактовой частоты линейного сигнала). Если величину отклонения, вызванного нестабильностью задающих генераторов, обозначить д, а вызванного фазовыми флуктуациями- д, то считая, что между ними отсутствует статистическая связь, можно показать, что мощность шумов дискретизации на переприемном участке не будет превышать [4]:
шд (ωд2·U2c.эфф/4)·(αд2+βд2), Вт (4.1)
Поскольку д 2/д, то, введя относительные отклонения периода:
aд = д/Тд и bд = д/Тд , (4.2)
можно записать формулу для мощности шумов дискретизации на переприемном участке:
Ршд 2·U2c.эфф·(aд2+bд2), Вт (4.3)
где Uc.эфф- эффективное напряжение сигнала: Uс.эфф=Uимп/√ 2 , В.
Амплитуда импульса цифрового сигнала (Uимп) приведена в технических данных аппаратуры.
В этом случае защищенность сигнала от шумов дискретизации на переприемном участке [4]:
Азд 10·lg2·(aд2+bд2)-1, дБ (4.4)
Экспериментально показано, что в сквозном канале ТЧ, образованном на базе ОЦК (Тд=125 мкс), предельная величина ti не должна превышать 810 нс. Это соответствует минимально допустимой защищенности от шумов дискретизации в канале ТЧ Азд.мин=34 дБ. В ОЦК с переприемами, защищенность снизится на 10·lg(nпп+l), где nпп- общее число возможных переприемов как по ТЧ, так и по цифровым потокам. Номинальная цепь ОЦК первичной сети может содержать до 59 переприемов, к числу которых следует добавить также два возможных переприема на абонентских участках. Тогда nпп может достигать 61, а Азд. в канале, образованном на базе ОЦК без переприемов, должна быть не менее Азд.треб.макс=34+10·lg(61+1)52 дБ, для обеспечения возможности организации в будущем этих переприемов.
Для конкретного ОЦК, требуемая защищенность от шумов дискретизации в сквозном канале равна [4]:
Азд.треб=Азд.треб.макс-10·lg(nпп+1)=52-10·lg(nпп+1), дБ (4.5)
где n пп- число всех переприемов в заданном ОЦК.
В курсовом проекте, при организации связи от абонента до абонента, возможны nпп=6 переприемов на стыках участков: 2- на стыке абонентского с местным, 2- на стыке местного с внутризоновым, 2- на стыке внутризонового с магистральным участком.
Так как нестабильность генераторного оборудования нормирована, определяется также предельная величина фазовых флуктуаций, при которой еще обеспечивается заданная защищенность от шумов дискретизации.
Для этого, вначале определяется сумма квадратов относительных нестабильностей генераторного оборудования (нестабильности тактовой частоты линейного сигнала) на всех участках (местном, внутризоновом, магистральном) данного ОЦК:
а2д =а2д.м+а2д.вз+а2д.маг (4.6)
где ад.м, ад.вз, ад.маг- значения относительных нестабильностей генераторного
оборудования ЦСП на местном, внутризоновом и
магистральном участках сети.
Значения нестабильностей генераторного оборудования (ад) в ЦСП разных уровней равны: 5·10-5- в субпервичных, 3·10-5- в первичных, 2·10-5- во вторичных, 1,5·10-5- в третичных, 1·10-5- в четверичных ЦСП.
Затем, посредством преобразования неравенства (4.4) определяется допустимая относительная величина отклонения из-за НЧ фазовых флуктуаций на отдельном участке ОЦК (считается, что bд одинаковы для всех участков) [4]:
bд (10-(0,1∙Азд.треб)/2-а2д)/(nпп+1)1/2 (4.7)
По величине bд находятся относительные величины фазовых флуктуаций импульсов (Вфф) в линейных трактах на каждом участке сети (местном, внутризоновом, магистральном). Вфф очевидно должна быть во столько раз больше bд, во сколько раз тактовая частота сигнала fт в соответствующем линейном тракте больше частоты дискретизации fд (обычно равной 8 кГц).
Вф.ф.= bд·(fт/fд) (4.8)
где fт- тактовая частота ЦСП на соответствующем участке сети, кГц.
Содержание раздела:
а) привести теоретический материал (с иллюстрацией) по шумам дискретизации и их расчету;
б) для заданного ОЦК (структура которого определена в задании на проектирование), по формуле (4.5), определить требуемую защищенность от шумов дискретизации Азд.треб.
в) по формуле (4.6) определить сумму квадратов относительных нестабильностей генераторного оборудования а2д данного ОЦК, с учетом уровней ЦСП на соответствующих участках сети.
г) по формуле (4.7) определить допустимую относительную величину отклонения из-за НЧ фазовых флуктуаций bд на отдельном участке ОЦК, считая, что bд одинаковы для всех участков.
д) по значениям относительных нестабильностей генераторного оборудования ЦСП (ад) и относительной величине отклонения из-за НЧ фазовых флуктуаций (bд), по формуле (4.3) определить мощности шумов дискретизации Ршд на разных участках сети (местном, внутризоновом и магистральном).
е) по формуле (4.4) определить защищенности сигнала от шумов дискретизации Азд на разных участках сети.
ж) сравнить значения Азд на разных участках сети с требуемой Азд.треб и минимально допустимой Азд.мин защищенностями сигнала от шумов дискретизации для заданного ОЦК и сделать выводы.
з) по формуле (4.8) найти относительные величины фазовой флуктуации импульсов Вфф в линейных трактах на каждом из участков (местном, внутризоновом и магистральном).
Порядок проведения расчетов во всех разделах:
- привести расчетную формулу с пояснением входящих в нее слагаемых;
- привести значения всех слагаемых входящих в эту формулу (из методических указаний и исходных данных) с указанием единиц измерения;
- привести расчетную формулу с подставленными в нее данными и результатом расчета в конце.
4.2 Шумы квантования
В ЦСП осуществляется квантование по уровню сигналов, т.е. замена непрерывной шкалы уровней отсчетов дискретной шкалой. Это позволяет применять цифровые методы обработки отсчетов, в том числе их кодирование и регенерацию. Диапазон отсчетов лежит в пределах от -Uогр до +Uогр для двухполярных сигналов (Uогр- напряжение ограничения).
В результате квантования сигнала по уровню, возникают ошибки квантования: Uкв(n∙Тд)=Uд(n∙Тд)-Uкв(n∙Тд), поскольку реальные мгновенные значения сигнала (значения отсчетов) Uд приравниваются ближайшим разрешенным зна-чениям уровней квантования Uкв. Эти ошибки воспринимаются как флуктуационные шумы с равномерной спектральной плотностью и называются шумами квантования.
В аппаратуре ЦСП используется нелинейное кодирование с характеристикой кoмпандирования A-87,6/13 (компрессией- сжатием динамического ди-апазона сигнала в кодере и экспандированием- расширением его в декодере). Параметр компрессии А=87,6 связан с числом сегментов характеристики Nс соотношением: А/(1+lnА)=2(Nс-1)/Nс. При Nс=8 (в характеристике кодера), А=87,6.
Характеристика кодера ЦСП состоит для положительных значений сигнала из 8 сегментов (с 0 по 7), в каждом из которых 16 шагов квантования. Всего в характеристике Nкв=8∙16=128 шагов квантования (0-15, 16-31, ... 112-127). Шаг квантования кв постоянен внутри каждого сегмента и увеличивается в 2 раза при переходе к следующему сегменту. В 0-м и 1-м сегментах самый минимальный шаг квантования- 0, а в 7-м сегменте- самый максимальный шаг квантования- 64∙0. То же самое и для отрицательных значений сигнала.
Для i-го сегмента можно записать:
0, В при i = 0, 1
i = (4.9)
2(i -1)·0, В при i = 2, ...7
Напряжение ограничения сигнала на входе кодера (максимальное значение сигнала на входе кодера) соответствует значению:
Uогр=16∙(0)+16∙(0)+16∙(2∙0)+16∙(4∙0)+16∙(8∙0)+16∙(16∙0)+
+16∙(32∙0)+16∙(64∙0)=2048∙0.
Тогда минимальное значение шага квантования:
0=Uогр/2048=Uогр/211=2-11·Uогр, В (4.10)
Напряжение ограничения определяется по соотношению:
Uогр=Uмакс=0,775·10(0,05·рмакс), В (4.11)
Согласно рекомендации МСЭ (МККТТ), порог ограничения (максимальное значение уровня сигнала) для характеристики кодера A-87,6/13 следует принять равным рмакс=+3,14 дБм0. В этом случае, Uогp=0,775·10(0,05·3,14)=1,112 В, 0=1,112/2048=0,54·10-3 В=0,54 мВ.
Обозначив Uвх/Uогр=x и учитывая, что 0х1, найдем хн.i и хв.i, соответствующие нижней и верхней границам каждого сегмента (таблица 4.1).
Таблица 4.1- Границы сегментов при нелинейном кодировании
№ сегмента |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
хн.i |
2- = 0 |
2-7 |
2-6 |
2-5 |
2-4 |
2-3 |
2-2 |
2-1 |
хв.i |
2-7 |
2-6 |
2-5 |
2-4 |
2-3 |
2-2 |
2-1 |
20 = 1 |
Определим защищенность от шумов квантования для i- го сегмента:
- для сегментов i=0 и i=1:
Аз.кв.i=10·lg[Рс/(Ршк·Кп2)]=10·lg{(Uогр·хi)2/[20/12·(2·Fк)/fд·Кп2]}, (4.12)
где Рс- мощность сигнала, Вт;
Ршк- мощность шума квантования, Вт;
Кп- псофометрический коэффициент напряжения, 0,75.
Fк- ширина полосы частот канала ТЧ, 3,1 кГц;
fд- частота дискретизации сигнала, 8 кГц.
Подставляя 0=2-11·Uогр и значения Fк, Кп, fд получим:
Аз.квi =20·lgхi + 80,6 дБ (4.13)
Для сегментов i=2, 3...7, с учетом вышеприведенных подстановок, имеем:
(Uогр·хi)2 хi2
Аз.кв.i =10·lg = 10·lg =
(0·2i-1)2/12·(2·Fк)/fд·Kп2 (2-11·2i-1)2/12·(2·Fк)/fд·Kп 2
= 20·lg(хi·212-i) + 14,4 дБ (4.14)
Подставляя в (4.13) и (4.14) значения хнi и хвi , взятые из таблицы 4.1, можно оценить минимальное Аз.кв.i и максимальное Аз.кв.i значения защищенности для нижней и верхней границы соответствующего сегмента характеристики. Так как в (4.14) вне зависимости от i, величины хi·2(12-i)=const, то и защищенности от шумов квантования Аз.кв.i будут одинаковы во всех сегментах, линейно возрастая от Аз.кв.i до Аз.кв.i .
По рекомендациям МСЭ в ЦСП требуется обеспечить защищенность от шумов квантования во всем динамическом диапазоне сигнала не менее чем Аз.кв.мин=30 дБ.
Содержание раздела:
а) привести теоретический материал по шумам квантования и их расчету;
б) по формулам (4.13) и (4.14), с учетом данных таблицы 4.1, рассчитать минимальное Аз.кв и максимальное Аз.кв значения защищенности для начала и конца сегментов характеристики кодера. Убедиться, что защищенности от шумов квантования будут одинаковы во всех сегментах;
в) сравнить расчетные данные с нормами на требуемую минимальную защищенность от шумов квантования и сделать выводы.
4.3 Шумы незанятого канала
При отсутствии входных телефонных сигналов на входе кодера действуют слабые помехи, к которым относятся, например, собственные шумы и переходные помехи, остатки плохо подавленных импульсов, управляющих приемопередатчиками и т. п. Если к тому жe характеристика кодера в силу нестабильности параметров его узлов и питающих напряжений окажется смещенной так, что уровень левого входного сигнала будет совпадать с уровнем решения кодера (рисунок 4.2), то помеха с любой, сколь угодно малой амплитудой будет приводить к появлению кодовой комбинации, отличной от нулевой.
Uвых
Смещенная
характеристика
Номинальная
характеристика
Uвх
Рисунок 4.2- Характеристика кодера при малых уровнях сигнала
В этом случае входной сигнал декодера будет представлять собой имульсы прямоугольной формы с амплитудой 0 (значение минимального шага квантования) и со случайными моментами перехода через нуль. Возникающие при этом шумы получили название шумов незанятого («молчащего») канала.
Псофометрическая мощность этих шумов в точке нулевого относительного уровня (ТНОУ) на нагрузке 600 Ом равна [4]:
Ршнк =(0/2)2·Kп2·(2·Fк)/fд·(1/600)∙1012, пВт0(псоф) (4.15)
Здесь 0, В- минимальный шаг квантования при использовании нелинейного кодирования с характеристикой кoмпрессии A-87,6/13. Значения величин 0, Kп, Fк, fд приведены в подразделе 4.2.
Несмотря на небольшую величину, шумы незанятого канала заметны для абонентов, т.к не происходит их «маскировки» передаваемыми сигналами.
По рекомендациям МСЭ псофометрическая мощность шумов незанятого канала в ТНОУ должна быть не более Ршнк.макс=320 пВт0(псоф), или их псофометрический уровень не должен превышать значения ршнк.макс= -65 дБм0(псоф), что и следует проверить для проектируемой цифровой системы передачи.
Содержание раздела:
а) привести теоретический материал (с иллюстрацией) по шумам незанятого канала и их расчету;
б) по формуле (4.15) рассчитать псофометрическую мощность шумов незанятого канала в ТНОУ на нагрузке 600 Ом;
в) сравнить расчетные данные с нормой на допустимую мощность шумов незанятого канала Ршнк.макс и сделать выводы.
4.4 Инструментальные шумы
В процессе аналого-цифрового преобразования в оконечном оборудовании возникают шумы, определяемые отклонением характеристик преобразователя от идеальных. Указанные отклонения вызываются переходными процессами при формировании АИМ группового сигнала и конечной точностью работы отдельных узлов кодера. Уровень инструментальных шумов возрастает при увеличении скорости передачи и разрядности кода.
Мощность инструментальных шумов на единичном сопротивлении [4]:
Риш = 2·4mUно, Вт (4.16)
где - среднеквадратичное значение приведенной инструментальной
погрешности преобразования;
m- разрядность кода (в ЦСП m=8);
о- минимальный шаг квантования, В (определен в подразделе 4.2).
Соотношение инструментальных шумов и шумов квантования:
H=Pиш/Pшк =12·2·4m (4.17)
В данном случае решается обратная задача- по соотношению (4.17) находится величина приведенной инструментальной погрешности:
=H/(12·4m) (4.18)
Величина Н задана в исходных данных на проектирование (в аппаратуре ЦСП она не превышает нескольких сотых).
Содержание раздела:
а) привести теоретический материал по инструментальным шумам и их расчету;
б) по формулам (4.18) и (4.16) рассчитать мощность инструментальных шумов на единичном сопротивлении;
в) сравнить расчетные данные с мощностями шумов дискретизации и незанятого канала и сделать выводы.
5 Расчет длин участков регенерации
5.1 Расчет допустимой защищенности на входе регенератора
Участок между соседними регенерационными пунктами (ОП-НРП, НРП-НРП, НРП-ОРП) называется регенерационным участком. Его минимальное, но-минальное и максимальное значения приводятся в технических характеристиках ЦСП.
Схема регенерационного участка приведена на рисунке 5.1. Она содержит кабельную цепь, в качестве которой может использоваться металлический (симметричный или коаксиальный) кабель и регенератор.
Тракт «кабель + корректор» длиной lру
Регенератор
Регенератор
Кабель ТР
РУ КУ РУ
Вход регенерационного участка
Рисунок 5.1- Схема регенерационного участка
В составе регенератора выделены корректирующий усилитель (КУ), обес-печивающий ycилениe сигнала и коррекцию искажений, вносимых кабельной цепью, а также решающее yстройство (РУ), принимающее решение о передаваемом символе на каждом тактовом интервале («0» или «1»), путем сравнения сигнала на выходе КУ с определенным пороговым напряжением.
В процессе регенерации возможно принятие ошибочных решений, т.е. возможно появление ошибок, приводящих к снижению качества передачи информации. Суммарное значение вероятности ошибки на проектируемом участке зависит от величины искажений, в частности, вызванных межсимвольной интерференцией (МСИ), количества регенераторов на участке и защищенности сигнала от помех в точке принятия решения (ТР) (рисунок 5.1).
Длина регенерационного участка должна быть максимально возможной с тем, чтобы минимизировать количество регенераторов на линии. С другой стороны, увеличение длины регенерационного участка приводит к увеличению вероятности ошибки в регенераторе.
Для поддержания требуемого качества передачи величина вероятности ошибки не должна превышать значений, установленных соответствующими нормами. Это определяет минимально допустимую защищенность сигнала от помех на входе регенератора и максимально допустимую длину участка регене-рации.
При организации международной связи между двумя абонентами, вероятность ошибки в цифровом сигнале согласно международному стандарту не должна превышать значения рош∑=10-6 (рисунок 5.2). При этом, на национальный участок отводится рош.нац.уч.∑ = 0,4·10-6 (рисунки 5.2 и 5.3).
Национальный Международный Национальный
участок участок участок
13200 км 27500 км 13200 км
Аб. ОС МС МС ОС Аб.
0,4·10-6 0,2·10-6 0,4·10-6
рош∑ = 10-6
ОС- оконечная станция национальной сети; Аб- абонент.
Рисунок 5.2- Нормы на допустимые вероятности ошибки
при международной связи между двумя абонентами
Магистральный Внутризоновый Местный Абонентская
участок участок участок линия
lуч.маг=2500 км lуч.вз = 600 км lуч.м = 100 км
(12500 км с четырьмя
переприемами по ТЧ)
МС СС СС СС Аб.
рош.уч = 10-7 рош.уч = 10-7 рош.уч = 10-7 рош.уч = 10-7
рош.нац.уч.∑ = 4·10-7= 0,4·10-6
МС- международная станция; СС- сетевая станция.
Рисунок 5.3- Нормы на допустимые вероятности ошибки
на национальном участке
Тогда, при равномерном распределении ошибок на отдельных участках национальной сети, получим нормативные значения вероятностей ошибки на отдельных участках национальной сети: рош.уч.=10-7 (рисунок 5.3).
В этом случае значение допустимой вероятности ошибки на 1 км линейного тракта на проектируемом участке определится по формуле [1, 4]:
рош.1= рош.уч /Lуч.ном= 10-7/Lуч.ном , (5.1)
где Lуч.ном- номинальная длина участка, на котором используется ЦСП.
Значения номинальных длин участков сети (рисунок 5.3):
- магистрального Lуч.ном.маг.= 12500 км;
- внутризонового Lуч.ном.вз.= 600 км;
- местного Lуч.ном.м.= 100 км.
Максимально допустимое значение вероятности ошибки для одного регенератора на проектируемом участке будет равно [1, 4]:
рош.рег = рош.1·lpу (5.2)
где рош.1- вероятность ошибки на 1 км линейного тракта;
lpу ожидаемая длина регенерационного участка, км.
Как известно, вероятность ошибки в регенераторе связана с защищенностью сигнала от помех в ТР (увеличение максимально допустимой вероятности ошибки позволяет уменьшить минимально допустимую защищенность). Для оценки минимально допустимого значения защищенности, при котором обеспечивается заданная максимально допустимая вероятность ошибки в регенераторе, можно воспользоваться следующей эмпирической формулой [1]:
Аз.доп =4,63+11,42·lg[lg(1/рош.рег)]+20·lg(mу-1)+Аз дБ, (5.3)
или:
Аз.доп =4,63+11,42·lg{lg[1/(рош.1·lpу)]}+20·lg(mу-1)+Аз дБ, (5.4)
где mу- количество уровней цифрового сигнала (кода) в линейном тракте,
определяемое по виду линейного кода ЦСП;
Аз- эксплуатационный запас помехозащищенности регенератора,
учитывающий неидеальность узлов регенератора и влияние различных
дестабилизирующих факторов (задан в исходных данных на
проектирование), дБ.
Выражение (5.4) справедливо для помех, представляющих сoбoй гауссовский случайный процесс и для значений вероятности ошибки для одного регенератора рош.рег, находящихся в пределах 10-15<рош.рег<10-4, что соответствует реальным условиям работы ЦСП.
5.2 Общая методика определения длины участка регенерации
Ожидаемая защищенность сигнала от помех на регенерационном участке (на входе регенератора) Аз.ож не должна быть ниже минимально допустимого значения защищенности Аз.доп, рассчитанного по формуле (5.4), то есть должно выполняться неравенство Аз.ож ≥Аз.доп. При равенстве этих величин (Аз.ож=Аз.доп)
длина регенерационного участка будет максимально допустимой.
Ожидаемая Аз.ож и допустимая Аз.доп защищенности сигнала от помех на регенерационном участке зависят от его длины, то есть являются функциями от
длины участка регенерации: Аз.ож(lpу) и Аз.доп(lpу).
Максимально допустимая длина регенерационного участка lpу.макс может быть найдена аналитически, решением системы уравнений для Аз.ож и Аз.доп, или графически, как показано на рисунке 5.4 [1]. Для этого необходимо рассчитать и построить график зависимости Аз.доп(lpу) по формуле (5.4) и Аз.ож(lpу) по при-водимым далее формулам. Заметим, что отрезок прямой Аз.доп в масштабе рисунка бывает практически горизонтальным.
Аз(lpу) Диапазон предполагаемых
длин РУ
Аз.доп
Аз.ож
0 lpу.макс lpу
Рисунок 5.4- Графическое определение максимально допустимой
длины регенерационного участка
В реальных случаях lpу.макс сравнивают с номинальной длиной регенерационного участка lpу.ном, определенной в технических данных аппаратуры. Результат сравнения указывает на возможность использования данной аппаратуры при заданных условиях.
Следует иметь в виду, что на участках регенерации, прилегающих к ОП или ОРП, существенное дополнительное влияние на возникновение ошибок оказывают импульсные помехи от АТС, вызванные работой коммутационных устройств в процессе установления соединений. Для поддержания требуемой защищенности от помех на входе регенератора приходится сокращать длины этих регенерационных участков. На практике обычно считается необходимым и достаточным укоротить длину этих участков вдвое, до значения lpу/2.
Последовательность определения длины участка регенерации:
а) для участка сети, на котором будет использоваться заданная ЦСП, по формуле (5.1) рассчитывается значение допустимой вероятности ошибки на 1 км линейного тракта рош.1;
б) задаваясь значениями lpу, по формуле (5.4) производится расчет и стро-ится график зависимости минимально допустимого значения защищенности от помех на входе регенератора от длины участка регенерации Аз.доп(lpу);
в) по формулам приводимым далее, задаваясь теми же значениями lpу строится график зависимости ожидаемой защищенности на входе регенератора от длины участка регенерации Аз.ож(lpу);
г) по графикам (рисунок 5.4) определяется максимально возможная длина участка регенерации lру.макс, при которой выполняется условие Аз.ож=Аз.доп.
д) принимается значение длины участка регенерации lpу≈(0,9÷1,0)·lру.макс;
е) для участков регенерации, прилегающих к ОП или ОРП, их длина выбирается равной lpу/2 (укорачивается вдвое).
Содержание раздела:
а) привести теоретический материал по расчету допустимой защищеннос-ти от помех на входе регенератора и общей методике определения длины участка регенерации;
б) задаваясь значениями lpу, по формуле (5.4), с учетом формулы (5.1), рассчитать и построить график зависимости минимально допустимого значения защищенности сигнала от длины регенерационного участка Аз.доп(lpу) (рисунок 5.4). Значения lpу следует брать в окрестностях номинальной длины регенерационного участка с охватом его минимальной и максимальной длины (приводятся в технических данных аппаратуры). График следует начертить на миллиметровой бумаге.
5.3 Расчет длины участка регенерации при работе ЦСП по коаксиальным кабелям
В линии связи на передаваемый сигнал действуют разнообразные поме-хи, основными из которых являются: собственные помехи и переходные помехи. Величины этих помех зависят от типа кабеля и схемы организации связи.
В коаксиальных кабелях, коаксиальные пары хорошо экранированы друг от друга, поэтому основным видом помех, определяющих длину участка регенерации, являются собственные помехи (тепловые шумы линии и шумы корректирующего усилителя).
Расчет длины регенерационного участка следует произвести двумя способами.
5.3.1 Первый способ [2].
При нормальной температуре и ширине полосы частот линейного тракта Δf=1 МГц, мощность теплового шума линии Рт.ш.=0,404∙10-11 мВт, что соответствует уровню по мощности рт.ш.=-114 дБ. Тогда, с учетом собственных шумов корректирующего усилителя КУ (рисунок 5.1), уровень теплового шума равен:
рт.ш.=-114+10∙lg(0,5∙fтакт.)+Fку (5.5)
где Fку- коэффициент шума корректирующего усилителя (задан в исходных
данных на проектирование), дБ;
fтакт- тактовая частота (скорость передачи) ЦСП, МГц.
Точная оценка мощности полезного сигнала на входе регенератора затруднительна, поскольку спектр сигналов широкий и затухание линии зависит от частоты. Но ввиду того, что наиболее мощные составляющие спектра данных сигналов расположены в области частоты 0,5∙fтакт, упрощенно расчет затухания линии проводится на этой частоте. Таким образом:
рпр.= рпер- (0,5∙fтакт)∙lpу , дБ (5.6)
где (0,5∙fтакт)- коэффициент затухания кабеля на частоте 0,5∙fтакт (таблица 3.2),
дБ/км;
рпер- уровень по мощности импульса цифрового сигнала на входе участка
регенерации, дБ;
рпр- уровень по мощности импульса цифрового сигнала на выходе участка
регенерации, дБ.
рпер=10·lg(U2имп·103/Zв), дБ (5.7)
где Uимп- амплитуда импульса цифрового сигнала (в технических данных
аппаратуры), В;
Zв- волновое сопротивление кабельной цепи (таблица 3.2), Ом.
С учетом соотношений (5.6) и (5.7), ожидаемая защищенность сигнала от помех на входе регенератора равна:
Аз.ож= рпр- рт.ш =114+рпер-10∙lg(0,5∙fтакт.)-(0,5∙fтакт)∙lpу-Fку (5.8)
Качество работы регенератора оценивается вероятностью ошибки в регенераторе [2]: рош.рег=1,5∙Ф(0,5∙Uимп/σ), где σ- среднеквадратическое напряжение помехи, Ф( )- интеграл вероятности. Защищенность цифрового сигнала от помех равна: Аз=20∙lg(Uимп/σ), т.е. так же как и вероятность ошибки зависит от соотношения Uимп/σ, следовательно, вероятность ошибки в регенераторе зависит от величины защищенности сигнала от помех. Эта зависимость рассчитана и приведена в таблице 5.1 [2], или на рисунке 5.5 [7].
Таблица 5.1- Зависимость вероятности ошибки от защищенности сигнала
Аз.табл, дБ |
16,1 |
17,7 |
18,8 |
19,7 |
20,5 |
21,2 |
21,7 |
22,2 |
22,6 |
23 |
23,4 |
23,6 |
рош.рег |
10-2 |
10-4 |
10-5 |
10-6 |
10-7 |
10-8 |
10-9 |
10-10 |
10-11 |
10-12 |
10-13 |
10-14 |
Расчет в таблице 5.1 проводился в предположении идеальности коррекции цифрового сигнала в КУ (идеальности глаз-диаграммы регенератора). При реальной глаз-диаграмме, с учетом неидеальности работы АРУ, нестабильности значений пороговых напряжений решающего устройства, для обеспечения указанных в таблице 5.1 (на рисунке 5.5) значений вероятности ошибки, необходимо увеличить защищенность на 5÷6 дБ.
Рисунок 5.5- График зависимости вероятности ошибки в регенераторе
от защищенности сигнала от собственных помех
Задаваясь необходимой вероятностью ошибки рош.рег, по таблице 5.1 (по рисунку 5.5) выбирают табличное значение защищенности сигнала от помех на входе регенератора Аз.табл и определяют ожидаемую защищенности сигнала от помех Аз.ож=Аз.табл+ΔА (ΔА=5÷6 дБ). При выборе Аз.табл по таблице 5.1, для значения рош.рег, отсутствующего в таблице, следует произвести интерполяцию.
Из формулы (5.8) определяют максимально возможную длину регенерационного участка [2]:
lpу.макс=[114+рпер-10∙lg(0,5∙fтакт.)-Fку-Аз.ож]/(0,5∙fтакт) (5.9)
5.3.2 Второй способ [1, 4].
Коэффициент затухания цепи участка регенерации (рисунок 5.1) возрастает при увеличении частоты, что является основной причиной появления межсимвольной помехи. Корректирующий усилитель КУ усиливает принятый сигнал, одновременно корректируя АЧХ цепи, что позволяет практически межсимвольной помехой пренебрегать.
Ожидаемая защищенность от собственных помех в ТР будет равна [1, 4]:
Аз.ож=рпер+101-Fку-10·lg(0,5∙fтакт)-10·lgh(Ац), дБ (5.10)
Функция 10·lgh(Ац) с точностью не хуже ±0,5 дБ в диапазоне изменения аргумента 50Ац96 дБ (что соответствует реальным ситуациям) может быть рассчитана по приближенной формуле [1, 4]:
10·lgh(Ац)1,175·Ац-20 дБ, (5.11)
Затухание цепи участка регенерации на полутактовой частоте равно:
Aц=(0,5∙fтакт)·lpу (5.12)
В этом случае выражение (5.10) приобретает вид:
Аз.ож=рпер+121-Fку-10·lg(0,5∙fтакт)-1,175·(0,5∙fтакт)·lpу, дБ (5.13)
Графически решая неравенство Аз.ожАз.доп (рисунок 5.4) находится мак-симально возможная длина участка регенерации lpу.макс.
Содержание раздела:
а) привести теоретический материал по способам расчета длины регенерационного участка, при работе ЦСП по коаксиальному кабелю;
б) расчет длины регенерационного участка провести двумя способами;
в) при расчете по первому способу, задавшись необходимой вероятностью ошибок рош.рег, по таблице 5.1 (по рисунку 5.5) выбрать защищенность Аз.табл и определить Аз.ож. По формуле (5.9), с учетом (5.7), рассчитать значение lpу.макс и определить значение lpу (пункты д), е) последовательности определения длины регенерационного участка в подразделе 5.2);
г) при расчете по второму способу, задаваясь значениями lpу, по формуле (5.13), с учетом (5.7), рассчитать и построить график зависимости ожидаемой защищенности на входе регенератора от длины участка регенерации Аз.ож(lpу). Значения lpу следует брать те же, что и при расчете Аз.доп(lpу) в подразделе 5.2. График следует построить вместе с графиком Аз.доп(lpу) из подраздела 5.2, на миллиметровой бумаге. По графику найти значение lpу.макс и определить значение lpу (пункты г), д), е) в подразделе 5.2);
д) из значений lpу, найденных по первому и второму способам расчета, выбрать меньшее;
е) значение lpу сравнить с номинальной длиной регенерационного участка, определенной в технических данных аппаратуры. По результатам сравнения сделать выводы о возможности использования данной аппаратуры при заданных условиях.
5.4 Расчет длины участка регенерации при работе ЦСП по высокочастотным симметричным кабелям
В симметричных кабелях основным видом помех, определяющих длину участка регенерации, являются переходные помехи (помехи от линейных переходов). Они связаны с наличием переходного влияния на ближний (при однокабельной схеме организации связи), или на дальний (при двухкабельной схеме организации связи) конец. Переходные влияния зависят от переходного затухания помехи.
Если применяется однокабельная схема организации связи, где линейные тракты всех ЦСП помещены в одном кабеле (рисунок 5.5а), то сигнал передаваемый по одной линии, в одном НРП оказывает влияние на сигнал принимаемый по другой линии. Тогда, при расчете учитываются переходные влияния на ближний конец с переходным затуханием А0.
НРП 1 НРП 1 НРП 2
линия 1 рпер линия 1 рпер рпр рпер
Рег. 1 Рег. 1 Рег. 1
А0 Аl
Рег. 2 Рег. 2 Рег. 2
линия 2 рпр линия 2 рпер рпр рпер
а) при однокабельной работе б) при двухкабельной работе
Рисунок 5.5- К анализу взаимных влияний между ЦСП
Если применяется двухкабельная схема организации связи, где линейные тракты всех ЦСП, работающие на передачу, помещены в одном кабеле, а работающие на прием- в другом кабеле (рисунок 5.5б), то сигнал передаваемый по одной линии, оказывает влияние на сигнал принимаемый по другой линии в соседнем НРП. Тогда, при расчете учитываются переходные влияния на дальний конец с переходным затуханием Аl.
При однокабельной схеме организации линейного тракта ЦСП уровень по мощности переходной помехи равен [2]:
рп.пер=рпер-А0(fрасч)+10·lgNс (5.14)
где А0(fрасч)- переходное затухание на ближнем конце на расчетной частоте, дБ;
Nс- число систем (ЦСП), работающих по данному кабелю;
fрасч- расчетная частота, МГц.
Значение fрасч зависит от вида кода в линейном тракте ЦСП. Для двухуровневых кодов fрасч=fтакт, для трехуровневых кодов fрасч=0,5∙fтакт, где fтакт- тактовая частота ЦСП.
Переходное затухание на ближнем конце А0(fрасч) при длине кабеля свыше нескольких сотен метров практически не зависит длины линии (т.е. при рас-четах можно использовать его значение на строительную длину кабеля), а с ростом частоты оно уменьшается со скоростью примерно 4,5 дБ на октаву [4]:
А0(fрасч)=А0стр(1 МГц)-15·lgfрасч, (5.15)
где А0стр(1 МГц)- переходное затухание на ближнем конце на строительной
длине кабеля на частоте 1 МГц (в исходных данных), дБ.
Так как:
рпр=рпер-(fрасч)·lру, (5.16)
где (fрасч)- коэффициент затухания кабеля на расчетной частоте (таблица 3.2),
дБ/км.
то с учетом (5.14), ожидаемая защищенность от переходной помехи определится как:
Аз.ож=рпр-рп.пер=А0(fрасч)-(fрасч)·lру-10·lgNс (5.17)
или:
Аз.ож= А0стр(1 МГц)-15·lgfрасч-(fрасч)·lру-10·lgNс (5.18)
Число ЦСП Nс, работающих по данному кабелю, следует взять соответствующим варианту полной загрузки пар используемого кабеля.
Графически решая неравенство Аз.ожАз.доп (рисунок 5.4) находится мак-симально возможная длина участка регенерации lpу.макс.
При двухкабельной схеме организации линейного тракта ЦСП уровень по мощности переходной помехи равен [2]:
рп.пер=рпер-Аl(fрасч)+10·lgNс (5.19)
где Аl(fрасч)- переходное затухание на дальнем конце на расчетной частоте, дБ.
Аl(fрасч) существенно зависит от длины линии. Если задается переходное затухание для строительной длины кабеля Аlстр(fрасч), то 4]:
Аl(fрасч)=Аlстр(fрасч)-10·lg(lру/lстр)+(fрасч)·(lру-lстр) (5.20)
где lстр- строительная длина кабеля (в параметрах кабелей), км.
С ростом частоты Аl уменьшается со скоростью примерно 6 дБ на октаву:
Аlстр(fрасч)=Аlстр(1 Мгц)-20·lgfрасч, (5.21)
где Аlстр(1 Мгц)- переходное затухание на дальнем конце на частоте 1 МГц на
строительной длине кабеля (задано в исходных данных), дБ.
С учетом (5.16) и (5.18), ожидаемая защищенность от переходной помехи определится как [4]:
Аз.ож=рпр-рп.пер=Аl(fрасч)-(fрасч)·lpу-10·lgNс, (5.22)
или:
Аз.ож=Аlстр(1Мгц)-20·lgfрасч-10·lg(lру/lстр)+(fрасч)·(lру-lстр)-(fрасч)·lpу-10·lgNс (5.23)
Число ЦСП Nс, работающих по данному кабелю, следует взять соответствующим варианту полной загрузки пар используемого кабеля.
Графически решая неравенство Аз.ожАз.доп (рисунок 5.4) находится мак-симально возможная длина участка регенерации lpу.макс.
Содержание раздела:
а) привести теоретический материал по расчету длины регенерационного участка для используемой схемы организации линейного тракта ЦСП, при работе ЦСП по симметричному кабелю;
б) задаваясь значениями lpу, по формуле (5.18) или (5.23), рассчитать и построить график зависимости ожидаемой защищенности на входе регенератора от длины участка регенерации Аз.ож(lpу). Значения lpу следует брать те же, что и при расчете Аз.доп(lpу) в подразделе 5.2. График следует строить вместе с графиком Аз.доп(lpу) из подраздела 5.2, на миллиметровой бумаге. По графику найти значение lpу.макс и определить значение lpу (пункты г), д), е) в подразделе 5.2);
в) значение lpу сравнить с номинальной длиной регенерационного участка, определенной в технических данных аппаратуры. По результатам сравнения сделать выводы о возможности использования данной аппаратуры при заданных условиях.
5.5 Расчет длины участка регенерации при работе ЦСП по многопарным низкочастотным телефонным кабелям
В многопарных низкочастотных телефонных кабелях основным видом помех, определяющих длину участка регенерации, являются, как и в симметричных кабелях, переходные помехи.
Особенности расчета длины участка регенерации на телефонных многопарных кабелях типа ТГ и ТПП с повивной и пучковой скрутками связаны с невысокими параметрами передачи этих кабелей, которые имеют значительный разброс. Переходные влияния в этих кабелях существенно зависят от емкости кабеля, вида скрутки и взаимного расположения влияющих пар внутри кабеля. Требуемая помехозащищенность на входе регенераторов при этом обеспечивается в основном за счет правильного выбора пар кабеля для организации линейных трактов. Наибольшие трудности возникают при организации однокабельного варианта работы, который используют из-за большей надежности и экономичности. Он имеет один существенный недостаток: зависимость числа систем, работающих в одном кабеле от переходного затухания на ближнем конце и стандарта его отклонения [5]:
10·lgNс ≤ А0ср-ср-∙lpу-Азап (5.24)
где - коэффициент затухания многопарного кабеля на полутактовой частоте
(таблица 3.1), дБ/км;
Nс- число ЦСП, работающих по данному кабелю;
Азап- запас помехозащищенности, обычно принимаемый равным 24,7 дБ.
Выражение справедливо при условии, что вероятность ошибки в регенераторе, включенном на конце участка регенерации, не превышает 10-8. При расчете это необходимо проверить по формуле (5.2).
В курсовом проекте следует взять однокабельную схему организации линейного тракта ЦСП и использовать кабели ТГ с повивной скруткой (наиболее распространенные кабели ГТС), или кабели ТПП с пучковой скруткой.
Для каждого из этих типов телефонного кабеля определено номинальное число пар, по которым можно одновременно организовать линейные тракты ЦСП и сформированы конкретные рекомендации по выбору пар в кабеле.
Для кабелей с повивной скруткой, номинальное число одновременно организуемых ЦСП равно [3]:
- 9 (для кабеля емкостью 100х2);
- 20 (для кабеля емкостью 150х2);
- 23 (для кабеля емкостью 200х2);
- 38 (для кабеля емкостью 300х2);
- 57 (для кабеля емкостью 400х2);
- 72 (для кабеля емкостью 500х2).
Для кабелей с пучковой скруткой, номинальное число одновременно организуемых ЦСП равно [3]:
- 12 (для кабеля емкостью 100х2);
- 15 (для кабеля емкостью 150х2);
- 20 (для кабеля емкостью 200х2);
- 25 (для кабеля емкостью 300х2);
- 83 (для кабеля емкостью 400х2);
- 83 (для кабеля емкостью 500х2).
После того как намечены пары кабеля, закрепляемые за каждой из проектируемых систем, в зависимости от взаимного расположения пар передачи и приема, по соответствующим таблицам [3, 5] определяются средние значения переходного затухания на ближнем конце А0ср и стандартного отклонения переходного затухания ср, которые используются для расчетов при однокабельной схеме организации связи. Эти параметры определены для полутактовой частоты ЦСП ИКМ-30, т.е. 1024 кГц.
С учетом рекомендаций по выбору пар [3, 5], в кабелях ТПП с пучковой скруткой указанные параметры (для пар, расположенных в смежных пучках) равны: А0ср=68,7 дБ и ср=7,2 дБ, а в кабелях ТГ с повивной скруткой (для пар, расположенных в смежных повивах), эти параметры равны: А0ср=71,6 дБ и ср=9,8 дБ.
Из (5.24) максимальная расчетная длина участка регенерации равна [1, 4]:
lpу.макс=Ару/=(А0ср-ср-10·lgNс-Азап)/ (5.25)
Число ЦСП Nс, работающих по заданному кабелю, следует взять равным номинальноу числу, установленному для этого кабеля.
Расчетное затухание регенерационного участка Ару должно находиться в пределах 10≤Ару≤30 дБ, что необходимо проверить при расчете.
Содержание раздела:
а) привести теоретический материал по расчету длины регенерационного участка, при работе ЦСП по низкочастотному многопарному телефонному кабелю заданного типа с использованием рекомендуемой схемы организации линейного тракта ЦСП;
б) определив из текста раздела необходимые для расчета значения параметров для заданного типа кабеля: А0ср, ср, Nс, Азап, , по формуле (5.25) рассчитать максимально возможную расчетную длину регенерационного участка lpу.макс и определить значение lpу (пункты д), е) подраздела 5.2). Значение lpу следует выбрать меньшим из рекомендуемых (пункт д) подраздела 5.2). Не забыть укоротить вдвое длину регенерационных участков, прилегающих к ОП;
в) значение lpу сравнить с номинальной длиной регенерационного участка, определенной в технических данных аппаратуры. По результатам сравнения сделать выводы о возможности использования данной аппаратуры при заданных условиях.
5.6 Расчет длины участка регенерации при работе ЦСП по оптическим кабелям
Длина регенерационного участка волоконно-оптических систем передачи (ВОСП) в основном определяется тремя параметрами: затуханием оптического кабеля (ОК) с учетом потерь в местах сращивания и стыка с аппаратурой, дисперсией оптического волокна (ОВ) и энергетическим потенциалом ВОСП. Максимальная длина участка регенерации рассчитывается дважды: исходя из потерь в физической среде передачи и в зависимости от дисперсионных свой-ств этой среды.
Если учитывать только затухание, т.е. потери на участке регенерации, то максимальная длина участка регенерации может быть определена из соотношения [1]:
lру.макс=(Эп+Анс-2·Арс-ΔАзап)/(+Анс/l стр), (5.26)
где Эп- энергетический потенциал системы (в технических данных аппаратуры
ВОСП), дБ;
Арс- потери в разъемном соединении, т.е. в точке стыка аппаратуры ВОСП с
ОК (заданы в исходных данных), дБ;
Анс- потери в неразъемном соединении, т.е. в месте сращивания ОВ при
соединении строительных длин ОК (заданы в исходных данных), дБ;
ΔАзап- эксплуатационный запас регенератора на температурные изменения,
старение и прочие ухудшения параметров элементов ВОСП и ОВ,
обычно принимаемый для типовых ВОСП равным 2,5÷7,5 дБ;
- коэффициент затухания оптического волокна (в параметрах кабелей),
дБ/км;
lстр- строительная длина кабеля (в параметрах кабелей), км.
С учетом дисперсионных свойств ОВ максимальная длина участка регенерации не должна превышать значения, определенного из соотношения [2]:
lру.макс=0,25/(ов·В), (5.27)
где В - скорость передачи ВОСП, бит/с;
ов - среднеквадратическое значение дисперсии ОВ, длиной 1 км, с/км.
Величина ов для многомодовых ОВ может быть определена как:
ов0,25/F, (5.28)
где F- относительная полоса пропускания (широкополосность) ОВ (в параметрах кабелей), МГц/км.
Величина ов для одномодовых волокон определяется как:
ов 10-12· ·н , (5.29)
где н- коэффициент хроматической дисперсии ОВ (в параметрах кабелей),
пс/(нм·км);
- среднеквадратическая ширина спектра оптического излучения,
указываемая в паспортных данных соответствующего источника
излучения, нм.
В зависимости от типа источника излучения, для светоизлучающих диодов: 24÷40 нм, для полупроводниковых лазерных диодов: 0,2÷5 нм.
В качестве окончательного значения максимальной длины участка регенерации выбирается меньшее значение из полученных по соотношениям (5.26) и (5.27).
6 Расчет параметров качества передачи по ОЦК
В соответствии с рекомендацией МСЭ (МККТТ) G.821 для основного цифрового канала (ОЦК) при международном соединении вводятся следующие требования к параметрам качества:
А- при оценке в одноминутных интервалах не менее, чем в 90 % измерений должно быть не более 4-х ошибок;
Б- при оценке в односекундных интервалах не менее, чем в 99,8 % измерений должно быть не более 64-х ошибок;
В- при оценке в односекундных интервалах не менее, чем в 92 % измерений ошибки должны отсутствовать.
Исходя из этих требований, можно рассчитать значения параметров качества (А, Б и В) для конкретного участка линии связи протяженностью L км:
Кк = 100-(100-Кк)·L/Lуч.ном , (6.1)
где Lуч.ном - номинальная длина участка сети (таблица 6.1, рисунок 5.3), км;
L- заданная (в исходных данных) длина участка сети (Lм, Lвз, Lмаг), км;
Кк - требования к параметрам качества на отдельных участках
номинальной цепи ОЦК (таблица 6.1).
Таблица 6.1- Параметры качества для участков номинальной цепи
Наименование цепи |
К′А, % |
К′Б, % |
К′В, % |
Международное соединение (27500 км) |
90 |
99, 8 |
92 |
Номинальная цепь ОЦК (13200 км) |
93, 5 |
99, 87 |
94, 8 |
Участок магистральной сети (12500 км) |
98 |
99, 96 |
98, 4 |
Участок внутризоновой сети (600 км) |
98, 5 |
99, 97 |
98, 8 |
Участок местной сети (100 км) |
99, 25 |
99. 985 |
99, 4 |
Значения Кк рассчитывались исходя из допустимых значений соответствующих параметров качества Кк, указанных в рекомендациях G.821 по формуле: Кк=100-(100-Кк)·/100, где - часть общих норм на параметры качества, отведенная на данный участок номинальной цепи ОЦК (=20 % - для магистрального, =15 % - для внутризонового, =7,5 % - для местного участка).
Содержание раздела:
а) привести теоретический материал (с таблицей) по расчету качества передачи по ОЦК;
б) по формуле (6.1) провести расчеты параметров качества КА, КБ, КВ для местного, внутризонового и магистрального участков сети;
в) сравнить расчетные значения параметров качества КА, КБ, КВ со значениями параметров качества для участков номинальной цепи КА, КБ, КВ и сделать выводы.
7 Расчет цепи дистанционного питания
Дистанционное питание (ДП) линейных регенераторов (РЛ) в необслу-живаемых регенерационных пунктах (НРП) в основном осуществляется стабилизированным постоянным током по схеме «провод-провод» по искусственным цепям, образованным на тех же жилах, по которым осуществляется передача сигнала. Используются цепи симметричного кабеля или центральные жилы коаксиальных пар. Фантомные цепи образуются средними точками симметрирующих трансформаторов в РЛ.
Схема организации цепи ДП НРП приведена на рисунке 7.1.
На обслуживаемых станциях (на оконечных пунктах ОП, или на проме-жуточных обслуживаемых регенерационных пунктах ОРП) располагается блок ДП от которого в линию подается дистанционное питание, а в каждом НРП установлены приемники дистанционного питания (ПДП), преобразующие ток ДП в напряжение, необходимое для питания обоих односторонних регенераторов. ПДП линейных регенераторов в НРП включены в цепь дистанционного питания последовательно.
Участок между обслуживаемыми станциями (ОП-ОП, ОП-ОРП, ОРП- ОРП), питающими НРП, называется секцией дистанционного питания. Длина секции ДП является одной из паспортных данных каждой ЦСП. Длина секции ДП не должна превышать паспортного значения.
На секции ДП организуется два участка ДП (полусекции ДП): одна половина НРП питается от одного ОП (ОРП), вторая- от другого ОП (ОРП) с организацией шлейфа по ДП на смежном для двух участков НРП. Шлейф цепей ДП двух смежных полусекций организуется в одном НРП, расположенном в середине питаемого участка. При этом, кабельный участок между соседними НРП, принадлежащими к смежным полусекциям, находится под током (рисунок 7.1).
Перед расчетом дистанционного питания НРП вначале следует провести правильное распределение НРП на рассматриваемом участке (секции ДП).
В общем виде, для определения количества РУ на секции ДП можно воспользоваться формулой:
nРУ=Ц[Lсекц/lру] (7.1)
где Lсекц- длина секции ДП;
lру- расчетная длина регенерационного участка;
Ц[ ]- округление до ближайшего большего целого числа.
Более точно, при определении nРУ нужно учесть укороченные, прилегающие к ОП участки регенерации (длина РУ, прилегающих к ОП не должна превышать половины расчетной длины РУ). Кроме того, следует убедиться, что суммарная длина всех РУ равна длине секции ДП. Для выполнения этого, возможно, придется изменить длины укороченных РУ в сторону их уменьшения.
Зная количества РУ на секции ДП можно определить число НРП на секции ДП:
NНРП=nРУ-1 (7.2)
После распределения НРП, можно провести расчет необходимого напряжения на выходе блока ДП, для питания НРП на полусекции ДП.
При расчете следует учесть падение напряжения на участках кабеля и на ПДП в НРП, т.е.:
UДП=IДП·R0·lцепиДП+UНРП·nНРП, В (7.3)
где IДП- ток дистанционного питания (в технических данных аппаратуры), А;
R0 - километрическое сопротивление по постоянному току жилы кабеля
используемой для передачи тока ДП (таблица 7.1), Ом/км;
lцепиДП- длина цепи ДП, равная длине полусекции ДП, км;
nНРП- число НРП на полусекции ДП, питаемых от одного ОП или ОРП;
UНРП - падение напряжения на ПДП в одном НРП (в технических данных
аппаратуры), В.
Следует иметь в виду, что в соотношении (7.1), R0 фактически должно представлять собой либо значение километрического сопротивления жилы симметричного или многопарного кабеля- R0 (при использовании фантомных цепей), либо удвоенное значение километрического сопротивления внутренней жилы коаксиальной пары- 2R0. Значения километрических сопротивлений жил кабелей приведены в таблице 7.1 [4].
Таблица 7.1- Значения километрических сопротивлений жил кабелей
Тип кабеля |
КМ- 2,6/9,5 |
МКТ- 1,2/4,6 |
КСПП, ЗК, МКС-1,2 |
КСПП- 0,9 |
ТПП, ТГ- 0,4 |
ТПП, ТГ- 0,5 |
ТПП, ТГ- 0,7 |
R0, Ом/км |
7,1 |
31,7 |
15,85 |
28,4 |
139 |
90 |
45 |
ОП, ОРП и НРП должны быть размещены на магистрали таким образом, чтобы выполнялось условие UДПUДПмакс, где UДПмакс- максимально возможное напряжение на выходе блока ДП, используемого в ЦСП данного типа (в технических данных аппаратуры).
Содержание раздела:
а) дать теоретический материал (с иллюстрацией) по расчету цепей ДП;
б) провести распределение НРП на секции ДП с расчетами по формулам (7.1) и (7.2);
в) по формуле (7.3) провести расчет необходимого напряжения на выходе блока ДП UДП;
г) сравнить полученное значение напряжения UДП с максимально возмож-ным напряжением на выходе блока ДП UДПмакс в используемой аппаратуре ЦСП и проверить выполнение условия UДПUДПмакс, сделать выводы;
д) при невыполнении условия UДПUДПмакс, необходимо уменьшить длину секции ДП, организовав на середине участка ОРП, от которого теперь будет ор-ганизовано дистанционное питание для половины укороченной при этом секции ДП. В зависимости от соотношения значений UДП и UДПмакс возможно сразу же потребуется уменьшить длину секции ДП более чем в два раза. Тогда, следует организовать большее число ОРП через равные расстояния;
е) вновь провести распределение НРП на уже новой секции ДП и провести новый расчет UДП по изменившимся данным для расчета. Расчет следует проводить до выполнения условия UДПUДПмакс.
ж) расчеты и распределение НРП провести для каждого из заданных участков сети,
з) для оптической вставки на заданном участке сети следует лишь про-вести распределение НРП и характеризовать организацию дистанционного питания НРП.
8 Составление схемы организации связи
На основе значений длин регенерационных участков, расчета цепей дистанционного питания, размещения ОП, ОРП и НРП на каждом из проектируемых участков сети, составить схемы организации связи на этих участках, с указанием нумераций ОП, ОРП, НРП, длин регенерационных участков (НРП-НРП) и секций ДП, типа используемого кабеля, а также расстояний ОП-ОП, ОП-ОРП, ОРП-ОРП.
ОП и ОРП нумеруются отдельно от НРП: ОП-1, ОРП-2 и т.д. Нумерация НРП производится по секциям ДП. Например, на первой от ОП секции ДП- НРП-1/1, НРП-2/1 и т.д., на второй секции- НРП-1/2, НРП-2/2 и т.д.
На соответствующей схеме организации связи следует не забыть привести организацию оптической вставки.
Примеры схем организации связи приведены в [7] и в приложении А.
9 Составление комплектации станционного оборудования
Для каждого участка сети, на основе схемы организации связи, определяется количество необходимого оборудования (по техническим данным аппаратуры ЦСП) для организации одной цифровой системы передачи и составляется комплектация оборудования. Пример комплектации оборудования приведен в приложении Б.
Для каждого участка сети необходимо также определить максимально возможное число систем передачи и организуемых каналов при полной загрузке заданного типа кабеля и составить комплектацию необходимого при этом оборудования.
Список рекомендуемых источников
1 Проектирование и техническая эксплуатация цифровых телекоммуникационных систем и сетей/Е.Б.Алексеев и др. Под ред. В.Н.Гордиенко- М.: Горячая линия- Телеком, 2008.
2 Цифровые и аналоговые системы передачи/В.И.Иванов и др.- М.: Горячая линия- Телеком, 2003.
3 Скалин Ю.В. Цифровые системы передачи.- М.: Радио и связь, 1988.
4 Баева Н.Н. и др. Проектирование цифровых каналов передачи. Учебное пособие.- М.: МТУСИ, 1996.
5 Аппаратура ИКМ-30/А.Н.Голубев и др.- М.: Радио и связь, 1983.
6 Аппаратура ИКМ -120/А.Н.Голубев и др.- М.: Радио и связь, 1989.
7 Проектирование сетей и систем связи. Учебное пособие по курсовому и дипломному проектированию/А.Н. Бабко и др.- Астана: КазАТУ, 2007.
PAGE
3
Аз.табл, дБ
рош.рег