|
Коэффициент шума
корректирующего усилителя  5
|
|
|
Защищенность от шумов
дискретизации  , дБ51
|
|
|
Падение напряжения ДП на
одном МРП  , В5
|
|
|
Пикфактор сигнала  , дБ13
|
|
|
Среднеквадратическое
отклонение волюма сигнала  , дБ3
|
|
|
Среднее значение сигнала  , дБ-11
|
|
|
Среднеквадратическое
отклонение приведенной инструментальной погрешности преобразования  2·10-4
|
|
|
Запас помехоустойчивости
генератора  , дБ9
|
|
|
Минимальная защищенность от
шумов квантования  , дБ21
|
|
Введение
Непрерывный и всё ускоряющийся рост материального производства, прогресс
в области науки техники, создание координационных и вычислительных центров и
всё возрастающий культурный уровень населения ведут к быстрому увеличению
объёма информации, передаваемой предприятиями связи. Сегодня успешная
деятельность современного общества невозможна без обмена информации
Любая информация передаётся от передатчика к приёмнику через физическую
среду с помощью технических средств. Такой средой могут быть кабель,
радиорелейные линий, оптический кабель, воздушные линий и другие. Наибольшее
распространение получили кабельные и радиорелейные линии, а в последнее время
все большее применение находит оптический кабель.
Стоимость линейных сооружений и кабеля обуславливается необходимостью их
наиболее эффективного использования, что осуществляется с помощью систем
передачи (СП). Эти СП обеспечивают высококачественную и надёжную передачу по
одной цепи большого числа однородных или разнородных сигналов электросвязи,
практически на любые расстояния (телеграфных, видеотелефонных, телефонных,
факсимильных и измерительных сигналов, тексты центральных газет, сигналов
дискретной информации в автоматизированных системах управления).
Создание высокоэффективных СП является основной задачей техники
многоканальной электросвязи. Использование методов многоканальной электросвязи
при построении СП позволяет организовать большое число одновременно действующих
каналов передачи, практически независимых друг от друга.
Возможны различные методы построения СП, т. е. различные методы
образования каналов и трактов, зависимые от вида направляющей среды и свойств
передаваемого сигнала. В настоящее время используется СП с частотным разделением
канала и временным разделением канала.
Широкое распространение получили СП с разделением по частоте. Однако за
последнее десятилетие серьёзным конкурентом этих СП стали цифровые системы, в
которых все сигналы преобразуются в цифровую форму и передаются по линиям,
методом временного разделения. Поэтому в данном курсовом проекте, мы занимаемся
вопросами проектирования цифровых каналов передачи, рассчитывая при этом шумы в
оконечном оборудовании, длину участка регенерации, и как итог, составляя фрагменты
схемы организации связи на заданном участке, с учетом используемого
электрического кабеля, заданной протяженности длин участков ЦСП, а также
предъявляемых к ним норм по проектированию этих цифровых каналов передач.
1.
Технические характеристики аппаратуры
.1 Характеристика аппаратуры АКУ-30
По выполняемым функциям и основным параметрам аппаратура
каналообразования, унифицированная АКУ-30, аналогична АЦО системы ИКМ-30-4. С
ее помощью организуется 30 каналов ТЧ и 1 ОЦК в каждом направлении передачи. Групповой
цифровой сигнал на выходе передающей (входе приемной) части АКУ-30 представлен
в коде НОВ-3 (имеется возможность - в коде АМI). ОЦК представлен 16-м канальным интервалом в цикле и при
необходимости может быть использован для передачи группового сигнала,
формируемого аппаратурой ОСА-13 (см. ИКМ-30-4).
Аппаратура АКУ-30 в основном предназначена для работы в комплектах с
системами ИКМ-120, 480, 1920, Сопка-2, 3, 4 и другими для организации
соответственно 120, 480, 1920 каналов ТЧ. От аппаратуры АЦО отличается
элементной базой, конструктивным оформлением, улучшенными электрическими
параметрами и более мощной подсистемой диагностики. Устанавливается на стойке
аналого-цифрового каналообразования (САЦК-1), имеющей габариты 2600х120х225 мм.
Кроме АКУ-30 на ней размещаются устройства ввода (УВ), комплекты источников
вторичного электропитания (КИЭ) и комплект сервисного оборудования (КСО).
Размеры указанных комплектов таковы, что на одной стойке могут быть размещены 4
АКУ-30, 4 КИЭ, 1 КСО и 1 УВ. Аппаратура АКУ-30 выпускается серийно.
Аппаратура работает по низкочастотным многопарным кабелям типа ТГ и ТПП
при использовании одно- или двухкабельной системы связи. Скорость передачи
цифрового сигнала в линии - 2048 кбит/с. Дальность действия аппаратуры в
зависимости от использования кабеля - 60…108 км. Цепи усиления регенератора
обеспечивают компенсацию затухания участка регенерации в пределах от 8 до 36 дБ
(на частоте 1024 кГц).
Тип кода в линии - ЧПИ (импульсы с амплитудой +3В передаются со
скважностью, равной 2). Структура цикла передачи представлена на рисунке 1.
Цикл содержит 32 канальных интервала (КИ0-КИ31), каждый из которых содержит 8
тактовых интервалов. Канальные интервалы КИ0-КИ16 используются для передачи
циклового синхросигнала и СУВ соответственно, а КИ1-КИ15,КИ17-КИ31 являются
информационными. Для передачи СУВ всех каналов организуется сверхцикл,
состоящий из 16 циклов, причем в каждом цикле в КИ16 осуществляется передача
СУВ для двух каналов.
Регенераторы питаются дистанционно по фантомной цепи. Ток дистанционного
питания равен 110 мА, а максимальное напряжение питания равно 245 В.
Служебная связь в спектре 0,3…3,4 кГц организуется по отдельным парам
кабеля. Для целей телеконтроля также выделяются отдельные пары кабеля.
В аппаратуре предусмотрено использование следующих типов регенеративных
пунктов (НРП): НРПК-12 (на 12 двусторонних линейных регенератора) или НРПК-24
(на 24 линейных регенератора).
Каждая станция ЦС, РС, ОС может быть питающей. Расстояние между станциями
может достигать 90 км (при диаметре жил 0,9 мм) и 110 км (при диаметре жил 1,2
мм). Число НРП между ними не более 28.
Рисунок 1 - Структура цикла АКУ-30
1.2
Техническая характеристика аппаратуры ИКМ-480
Аппаратура ИКМ-480 предназначена для организации каналов на внутризоновых
и магистральных сетях путем уплотнения коаксиальных кабелей МКТ-4 с парами
1.2/4.4 мм. Аппаратура обеспечивает организацию до 480 каналов ТЧ при скорости
передачи группового потока 34368 кбит/с. Линейный тракт организован по однокабельной
схеме.
В состав аппаратуры входят: оборудование третичного временного
группообразования (ТВГ); оконечное оборудование линейного тракта;
необслуживаемые регенерационные пункты, а также следующие контрольно
измерительные приборы: пульт для проверки параметров регенераторов и
паспортизации цифровых трактов (ППРПТ-34), содержащий генератор кодов ГК-34,
имитатор кабельного участка ИКУ-34, детектор ошибок ДО-34; измеритель
затухания: кабельной линии (ИЗКЛ-34), предназначенный для измерения затухания коаксиальных
пар 1.2/4.4 мм участка регенерации на полутактовой частоте 17184 кГц, а также
измерения сопротивлений жил кабеля и сопротивления изоляции жил кабеля; прибор
для контроля регенерационных участков ПКРУ-34 обеспечивает оценку исправности
линейного регенератора в полевых условиях без перерыва связи по величине
коэффициента ошибок и амплитуде импульса на выходе регенератора.
Схема организации связи с помощью аппаратуры ИКМ-480. В передающей части
оборудования ТВГ осуществляется формирование группового потока путем побитового
объединения четырех цифровых потоков со скоростью 8448 кбит/с, вырабатываемых в
аппаратуре ИКМ-120.
Оборудование ОЛТ обеспечивает дистанционное питание и контроль НРП,
организацию служебной связи по отдельным парам кабеля. Длина секции между двумя
обслуживаемыми регенерационными пунктами 200 км. Номинальная протяженность
регенерационного участка 3 км.
В оборудовании ТВГ используется двустороннее согласование скоростей и
двухкомандное управление. В оборудовании предусмотрены асинхронный и синхронный
режимы работы. В устройстве ФАПЧ используется информация о промежуточных
значениях временного интервала. Между моментами записи и считывания. При этом
величина временных флуктуаций, вносимых оборудованием ТВГ, не превосходят 5% во
всем диапазоне частот. Система цикловой синхронизации - адаптивная.
В оборудовании ТВГ предусмотрена возможность формирования группового
сигнала в коде КВП-3 или ЧПИ. Предварительно групповой сигнал скремблируется.
Система контроля и сигнализации обеспечивает автоматическое определение
номера неисправного блока. Между оборудованием ТВГ, расположенным на разных
станциях, может быть организована служебная связь по цифровому каналу с
использованием дельта - модуляции. Структура цикла передачи оборудования ТВГ
приведена в таблице 1.
Таблица 4
|
Вид передаваемой информации
|
Номера позиций в цикле
|
Номер группы в цикле
|
1-12
|
I
|
|
Информационные символы
|
13-716
|
|
|
Первые символы команд
согласования скоростей
|
1-4
|
|
|
Символы служебной связи
|
5-6
|
|
|
Сигналы контроля и сигнализации
|
-
|
II
|
|
Вторые символы команд
согласования скоростей
|
9-12
|
|
|
Информационные символы
|
13-716
|
|
|
Третьи символы команд
согласования скоростей
|
1-4
|
|
|
Символы дискретной
информации
|
5-8
|
III
|
|
Информационные символы,
формируемые при отрицательном согласовании скоростей
|
9-12
|
|
|
Информационные символы
|
13-716
|
|
В данном цикле число импульсных позиций составляет 2148; частота
следования циклов 16 кГц; частота следования групп 48 кГц; число информационных
символов одного входного потока 528.
На стандартной стойке располагаются до четырех комплектов оборудования
ТВГ, т.е. при полной комплектации стойка СТВГ обеспечивает организацию 1920
каналов ТЧ.
Передача линейного сигнала осуществляется в коде КВП-3 или ЧПИ. Затухание
регенерационного участка на полутактовой частоте 43-73 дБ (длина участка
2.3-3.2 км). Для работы на укороченном пристанционном участке (длиной от 0.9 до
2.3 км) в составе оконечного оборудования предусмотрены искусственные линии.
Дистанционное питание осуществляется по центральным жилам коаксиальных пар
постоянным током 200 мА. Максимальное напряжение ДП равно 1300 В. Высокая
надежность оборудования ДП обеспечивается структурно-узловым резервированием.
Телеконтроль линейного тракта осуществляется без перерыва связи. Система
участковой телемеханики (УТМ) обеспечивает контроль до 33 НРП.
В автоматическом режиме УТМ обеспечивает постоянный контроль частоты
ошибок каждого направления передачи в пределах секций обслуживания. В ручном
режиме возможен контроль работы регенератора в любом НРП.
Максимальная протяженность секции между обслуживаемыми пунктами
определяется системами ДП и УТМ и равна 200 км. Оборудование служебной связи
обеспечивает организацию каналов высокочастотной постанционной служебной связи
между ОРП и низкочастотной участковой служебной связи между ОРП и НРП в
пределах секции обслуживания.
1.3 Параметры
кабелей связи
При расчете длины участка регенерации, необходимо знать значения ряда
параметров кабелей связи: коэффициента затухания, переходных затуханий,
волнового сопротивления и др. Точные значения параметров кабелей на различных
частотах приводятся в специальной справочной литературе по линейно-кабельным
сооружениям. При выполнении курсового проекта используются приближенные
расчетные соотношения и усредненные данные, приводимые ниже.
Усредненные значения коэффициента затухания для симметричных многопарных
низкочастотных кабелей приведены в таблице 5 (на частоте 1024 кГц). Коэффициент
затухания симметричных многопарных кабелей.
Таблица 5 - Коэффициент затухания телефонных кабелей
|
Тип кабеля
|
Т-0,5
|
Т-0,6
|
Т-0,7
|
ТП-0,5
|
ТП-0,7
|
|
α,
дБ/км
|
20,5
|
18,2
|
16,1
|
17,1
|
12,6
|
Расчет коэффициента затухания α(f) для симметричных высокочастотных и
коаксиальных кабелей на той или иной частоте (в рабочем диапазоне частот ЦСП)
можно осуществлять по формулам, приведенным в таблице 5.
С достаточной для практических расчетов точностью номинальные значения
модулей волновых сопротивлений кабельных цепей Zв можно считать независимыми от частоты. Эти значения также
приведены в таблице 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 емкости и
конструкции и, как правило, не превышают 1000 м. В курсовом проекте для всех
типов электрических кабелей строительная длина принимается равной 825 м.
Для кабелей типа Т и ТПП характерен значительный разброс электрических
параметров, в том числе и переходных затуханий, определяемых на частоте 1024
кГц. Расчетные зависимости для коэффициента затухания как функции от частоты и
волнового сопротивления различных кабелей.
В
кабелях с повивной скруткой для взаимовлияющих пар, находящихся в одном повиве,
среднее значение переходного затухания на ближнем конце 
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).
кабель
связь квантование аппаратура шум
Таблица 6 - Зависимость коэффициента затухания от частоты
|
Тип кабелей
|
α(f),
дБ/км
|
Zв, Ом
|
|
ЗК 1х4х1,2
|
5,22 √f+0,21f
|
140
|
|
КСПП 1х4х0,9
|
9,1 √f+0,23f
|
160
|
|
МКСБ 4х4х1,2
|
5,24 √f+0,15f
|
163
|
|
КСПП 1х4х1,2
|
|
|
|
МКСА 4х4х1,2
|
4,74 √f+0,22f
|
164
|
|
МКССт 4х4х1,2
|
164
|
|
МКСБ 7х4х1,2
|
5,07 √f+0,16f
|
169
|
|
КМ 2,1 / 9,4
|
2,43 √f+0,0078f
|
74
|
|
МКТ 1,2 / 4,6
|
5,26 √f+0,017f
|
73
|
В
кабелях с пучковой скруткой для взаимовлияющих пар, находящихся внутри главного
пучка, среднее значение 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.
Расчетная
длина регенерационного участка в этом случае определяется по формуле [1]:
(1)
где
- число организуемых цифровых трактов (не более
максимального числа, установленного для данного кабеля);
-
эксплуатационный запас помехозащищенности, обычно принимаемый равным 24,7 дБ.
Если
же проектируемое число систем передачи по кабелю ТГ больше максимального
значения, то затухание регенерационного участка (а, следовательно, и его длина)
должно быть уменьшено по сравнению с номинальным значением.
При
использовании двухкабельной системы отпадает необходимость в отборе пар кабеля
при установке до 100 систем, если эти пары удовлетворяют нормам для
низкочастотных линий. При установке свыше 100 систем отбор пар должен
производиться по значениям переходного затухания на дальнем конце , которое должно удовлетворять условию:
.
Длина
участка регенерации при этом определяется как:
(2)
где
- номинальное значение затухания участка, указываемое
в технических данных ЦСП, дБ.
2. Расчет длины участка регенерации
2.1 Расчет
местного участка сети
Номинальное значение затухания участка для системы передачи АКУ-30 равно
43 дБ. Коэффициент затухания кабеля Т-0,5 на частоте 1024 Гц равно 20,5 дБ/км.
Тогда длина участка регенерации будет равна:
км.
Определим
количество участков регенерации:
(3)
где
- длина местного участка сети.
Найдем
длину остаточного участка сети:
км. (4)
Два
участка, прилегающие к оконечным пунктам, будут короче регенерационных
участков. Их длина равна:
км. (5)
Рисунок 2 - Структура линии местной сети
.2 Расчет
магистрального участка сети
Длина
участка регенерации магистральной сети определяется так же из неравенства (3),
с учетом того, что для магистрального участка 
.
, дБ.
Для
кабеля МКТ-4 1,2/4,6 коэффициент затухания на расчетной частоте определяется по
формуле:
(7)
Расчетная
частота равна 17,184 МГц, тогда:
дБ/км.
.
Решая
неравенство (3), найдем длину регенерационного участка:
,
,
км.
.
где
- длина магистрального участка сети.
Найдем
длину остаточного участка сети:
км.
Число
регенераторов:
Число
ОРП: nорп = 3200/200-1=15
Число
НРП: n=790-15=775
Длина
укороченных участков равна:
км.
Рисунок 3 - Структура линии магистральной сети
2.3 Расчет
цепи дистанционного питания
Дистанционное питание линейных регенераторов в основном осуществляется
стабилизированным постоянным током по схеме “провод-провод” с использованием
фантомных цепей симметричного кабеля или центральных жил коаксиальных пар. При
этом НРП включаются в цепь ДП последовательно.
Дистанционное питание подается в линию от блоков ДП, устанавливаемых либо
на стойках ДП, либо на стойках оборудования линейного тракта, которые
размещаются на оконечных (ОП) и промежуточных обслуживаемых регенерационных
пунктах (ОРП). При этом на секции ОРП-ОРП (или ОП - ОРП), называемой секцией
дистанционного питания, организуется два участка дистанционного питания: половина
НРП обеспечивается питанием от одного ОРП, а вторая половина - от другого ОРП.
При расчете напряжения на выходе блока ДП следует учитывать падение
напряжения на участках кабеля и на НРП:
Uдп = Iдп.R0.lдп +Uнрп.n
где Iдп - ток дистанционного питания, А;
R0-
километрическое сопротивление цепи кабеля, используемой для передачи ДП
постоянному току, Ом/км;
lдп -
длина участка ДП, км;
n -
число НРП питаемых от одного ОП (или ОРП);
R0
АКУ-30 =90Ом/км;
R0
ИКМ-480 = 31.7 Ом/км;
lдп (АКУ-30) =
100 км, Iдп = 110 мА, n =L
/Lусил.уч= 100/2.098=48;
lдп (ИКМ-480) =
200 км, Iдп = 200 мА, n = Lвнз/ Lусил.уч=
200/4,049=49
где
Lвз,Lмаг - длины участков между ОП и ОРП (ОРП и ОРП),
Lусил.уч - длина
усилительного участка ЦСП, т.е длина участка регенерации, км:
·
для АКУ-30 Lусил.уч = 2.098км;
·
для ИКМ-480 Lусил.уч =4,049 км.
Таким образом,Uдп равен:
Uдп
(АКУ-30) = 110.10-3.90.100+5.48= 1230В,
Uдп
(ИКМ-480) = 200.10-3.31.7.200+5.49=1562 В.
3 Расчет
требуемой и ожидаемой защищенностей на входе регенератора
.1 Расчет
допустимой защищенности на входе регенератора
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 4, а), то при равномерном распределении ошибок на
отдельных участках национальной сети, т.е. ВСС, получим значения РОШ УЧ= 10-7
(рисунок 4, б).
В этом случае Р’ОШ равно: Р’ОШ = РОШ УЧ/lУЧ, где lУЧ -
длина участка номинальной цепи основного канала (ОЦК), на котором используется
ЦСП, км (рисунок 4, б).
а) при
международной связи; б) при номинальной цепи при использовании ЦСП
Рисунок 4 - Схема организации связи:
PОШ1 =
PОШ / n
где PОШ = 10-7 вероятность ошибки на весь
линейный участок; n - сумма НРП и
ОРП на линейном участке.
Определим требуемую защищенность:
местный участок сети:
дБ;
магистральный
участок сети:
,
дБ.
Полученные значения должны быть в пределах неравенства для РОШ 10-15
<РОШ< 10-4 .
На основании полученных результатов, мы убедились, что вычисленные
значения соответствуют требуемым условиям и реальным условиям работы ЦСП.
3.2 Расчет
ожидаемой защищенности на входе регенератора
Ожидаемая защищенность на входе регенератора определяется по формуле:
(8)
где
- мощность сигнала;
-
мощность шума.
(9)
где
- собственные шумы;
- помехи
от линейных переходов;
- помехи
регенератора.
Откуда,
ожидаемая защищенность на входе регенератора равна:
(10)
где
- защищенность от линейных переходов.
(11)
где
- переходное затухание на дальнем конце строительной
длины кабеля, 15…20 дБ;
- длина
участка регенерации;
-
строительная длина кабеля, равная 825 м.
(12)
где
- постоянная Больцмана;
К;
-
тактовая частота;
дБ -
уровень передачи;
дБ -
номинальное затухание участка;
.
Подставив
числовые данные в формулы (10)-(12), получим:
для
местного участка:
дБ,
,
дБ.
для
магистрального участка:
дБ,
,
дБ.
4. Расчет
требуемого числа уровней квантования
4.1
Равномерное квантование
Максимальный и минимальный уровни сигнала равны:
дБ (13)
где
- среднее значение сигнала;
-
среднеквадратическое отклонение волюма сигнала;
-
пикфактор сигнала.
дБ (14)
Динамический
диапазон сигнала:
дБ (15)
Минимальная
защищенность от шумов квантования равна:
(16)
Отсюда,
зная 
и 
, находим
число разрядов двоичного кода при равномерном квантовании:
Число
уровней квантования
(18)
Величина
шага квантования при равномерном квантовании будет равна:
(19)
где
- напряжение ограничения;
-
максимальная мощность (по рекомендации МККТТ для
ЦСП
дБм0)
.
.2
Построение характеристики квантования
Характеристика
компрессирования - зависимость у от х
где
, 
где
определяется по формуле (А=87,6):
(20)
Рисунок
5 - Характеристика квантования
Для
сигнала, относительная величина не превышает 1/А квантование носит равномерный
характер. Поэтому уровень шума есть постоянная величина. Если все уровни
сигнала лежат выше 1/А, то квантование является логарифмическим и мощность
шумов пропорциональна мощности сигнала.
5 Расчет
шумов оконечного оборудования
5.1 Расчет
допустимых величин отклонений периода дискретизации от номинального значения.
Защищенность сигналов от шумов дискретизации равна:
(21)
где
- относительное отклонение периода, вызванные
нестабильностью задающих генераторов;
-
относительное отклонение периода,
вызванные
низкочастотными фазовыми флуктуациями импульсов.
Относительные
отклонения находятся из условия 
:
(22)
Величины
отклонения, вызванные нестабильностью задающих генераторов 
и фазовыми флуктуациями импульсов 
, равны:
с (23)
где
мкс - период дискретизации.
5.2 Расчет
соотношения между шумами квантования и инструментальными шумами
Мощность инструментальных шумов на единичном сопротивлении определяется
выражением:
(24)
(25)
где
- шаг квантования (для неравномерного квантования
берется минимальное значение шага, равное 
).
Определим
мощность инструментальных шумов:
при
равномерном квантовании (
):
Вт;
при
неравномерном квантовании (
):
Вт.
Соотношение
между шумами квантования и инструментальными шумами оказывается равным:
.
5.3 Расчет
защищенности от шумов 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.
Если к тому же 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 (рис. 11.),то помеха с любой,
сколь угодно малой амплитудой будет приводить к появлению кодовой комбинации,
отличной от нулевой. В этом случае входной сигнал декодера будет представлять
импульсы прямоугольной формы с размахом DUp(Uнор) (величины минимального шага
квантования) и со случайными моментами перехода через нуль. Возникающие при
этом шумы получили название шумов незанятого (″молчащего″) канала.
Рисунок 6 - Характеристика кодера при малых уровнях сигнала
Псофометрическая мощность этих шумов в точке с нулевым относительным
уровнем ТНОУ на нагрузке 600 Ом определяется по формуле:
(26)
где
- минимальный шаг при неравномерном квантовании, а
при равномерном квантовании эту величину следует заменить на 
величину шага при равномерном квантовании.
Рассчитаем
псофометрическую мощность шумов незанятого канала, если псофометрический
коэффициент 
К, полоса канала ТЧ 
кГц,
частота дискретизации 
кГц:
Вт0п.
Определим
шумы незанятого канала при неравномерном квантовании.
Шаг
квантования при нелинейном кодировании определяется следующей зависимостью:
В.
Вт0п.
Можно
сделать вывод, что шумы незанятого канала при неравномерном квантовании меньше,
чем при равномерном.
Несмотря
на небольшую величину, шумы незанятого канала заметны для абонентов, поскольку
не происходит их “маскировки” передаваемыми сигналами.
По
рекомендации МСЭ мощность шумов незанятого канала должна быть менее 320 пВт0п
или их уровень не должен превышать значения - 65 дБм0п. Из расчета видно, что мощность
шумов незанятого канала не превышает допустимого значения.
6. Расчет
надежности ЦСП
Системы передачи с позиции теории надежности
представляют собой сложные динамические системы, т.е. совокупность технических
устройств или элементов, взаимодействующих в процессе выполнения
производственных задач на основе определенной функциональной взаимосвязи.
Характерная особенность СП, как сложных динамических
систем, состоит в рассредоточенности их оборудования и аппаратуры на больших
территориях.
В теории надежности важным понятием является объект,
т.е. изделие определенного целевого назначения. В нашем случае объектами могут
быть многоканальные системы передачи, их аппаратура и оборудование, устройства,
узлы, блоки и элементы.
Под надежностью системы передачи понимается свойство
обеспечивать при заданных условиях эксплуатации передачу информации между
абонентами с сохранением во времени параметров каналов и трактов в пределах,
установленных нормативно-технической документацией.
Надежность СП и ее элементов является комплексным
свойством и в зависимости от условий эксплуатации и назначения характеризуется
безотказностью, сохраняемостью, ремонтопригодностью и долговечностью.
Оборудование СП, каналов и трактов является
восстанавливаемым, т.е. его эксплуатация представляет чередование интервалов
работоспособности и простоя. В момент простоя происходит восстановление
работоспособности, и оборудование системы передачи вновь работает до отказа.
Опыт
эксплуатации СП показывает, что плотность распределения наработки между
отказами подчиняется экспоненциальному закону и изменению параметра потока
отказов во времени, аналогично интенсивность отказов примерно постоянна 
тогда вероятность безотказной работы:
(27)
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:
(28)
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. Поэтому вероятность безотказной работы системы в целом равна
произведению вероятностей безотказной работы отдельных узлов:
(29)
где
- интенсивности отказов отдельных ее элементов.
(30)
где
Среднее
время безотказной работы в течение заданного времени определяется для t1=
24 часа (сутки), t2 = 720 часов (месяц), t3 = 2160 часов
(3 месяца), t4 = 4320 часов (6 месяцев), t5 = 8760 часов
(год).
Работоспособность
оборудования СП, каналов и проектов характеризуется коэффициентом готовности:
Рисунок
7 - Структурная схема преобразования
Расчет
суммарной эффективности отказов для образования, размещенного в ОП1 и ОП2
определяется выражением:
(33)
где
и 
-
соответственно, число комплектов и интенсивности отказа одного комплекта
заданного оборудования,
-
протяженность участка ЦСП.
Таблица
7 - Показатели надежности аппаратуры ЦСП
|
Тип оборудования (один
комплект)
|
САЦК-1
|
ВВГ
|
ТВГ
|
ЧВГ
|
СДП
|
ОЛТ
|
|
Среднее время между
отказами, ч
|
20000
|
87600
|
150000
|
17000
|
87600
|
87600
|
Таблица 8 - Интенсивности отказов и время
восстановления сигналов одного комплекта заданного оборудования
|
Наименование 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
|
Подставив в формулу (33) числовые данные из таблицы 9,
определим суммарную эффективность отказов с учетом структурной схемы
преобразования ЦСП:
) для АКУ-30
1/ч;
) для ИКМ-480
1/ч.
Так
как для всех элементов ЦСП время восстановления одинаково и равно 0,5 ч, то
среднее время восстановления для всех типов ЦСП будет одинаковым и равным 0,5
ч.
Исходя
из полученной интенсивности отказа 
, можно
определить коэффициент простоя:
(34)
Подставив числовые данные в формулу (34), получим:
1) для АКУ-30
;
)
для ИКМ 480
.
Подставим
числовые значения в формулу (27) и определим вероятность безотказной работы для
t1= 24 часа (сутки), t2 = 720 часов
(месяц), t3 = 2160 часов (3 месяца), t4 = 4320 часов
(6 месяцев), t5 = 8760 часов (год):
1) для АКУ-30
;
;
;
.
)
для ИКМ-480
;
;
;
;
.
При
оптимальной стратегии восстановления с учетом того, что время подъезда составит
в этом случае t = 2 часа, имеем по типу выражение
(35)
Подставив
числовые данные в формулу, получим:
На
основе полученных результатов (33) и (35) можно вычислить суммарный коэффициент
простоя КП системы при традиционной стратегии:
(36)
1) для АКУ-30
2) для ИКМ-480
7.
Комплектация необходимого станционного оборудования
.1 Комплектация станционного оборудования на местной сети
Комплектация оборудования. АКУ-30.
На крупных оконечных станциях устанавливаются стойки аналого-цифрового
оборудования (САЦО) и стойки оборудования линейного тракта (СОЛТ). На САЦО
размещаются АЦО четырех систем, а к одной СОЛТ может быть подключено до семи
САЦО. СОЛТ также используется в качестве обслуживаемого регенеративного пункта
(ОРП).
На небольших оконечных станциях устанавливается стойка оконечного
оборудования (СОО), на которой размещается аналого-цифровое и линейное
оборудование трех систем.
В аппаратуре предусмотрено использование следующих типов необслуживаемых
регенеративных пунктов (НРП): НРПК-12 (на 12 двусторонних линейных
регенератора) или НРПК-24 (на 24 линейных ретрансляторов).
Назначение.
Аппаратура АКУ-30 предназначена для получения пучков соединительных линий
между ГАТС, ГАТС и АМТС путем уплотнения 30-ю телефонными каналами пар
низкочастотных кабелей типа Т и ТПП при одно и 2-кабельном вариантах работы.
Аппаратура может также использоваться в качестве каналообразующей для
цифровых систем передачи более высоких порядков (ИКМ-120, ИКМ-480, ИКМ-1920 и
др.).
Рисунок 10 - Схема организации связи с помощью аппаратуры АКУ-30
В аппаратуре АКУ-30 предусмотрена возможность передачи дискретной
информации (путем ввода ее непосредственно в групповой тракт) по одному
цифровому каналу с пропускной способностью 8 Кбит/с и еще по восьми таким же
каналам, организованным вместо одного канала ТЧ.
Состав аппаратуры.
В состав комплекса аппаратуры АКУ-30 входят:
§ Аналого-цифровое оборудование (АЦО);
§ Оконечное оборудование линейного тракта (ОЛТ);
§ Необслуживаемый регенерационный пункт (НРП);
Комплект контрольно-эксплуатационных устройств (пульты контроля
согласующих устройств (ПКСУ), дистанционного контроля регенераторов (ПДКР),
служебной связи (ПСС); измерители затухания кабельных линий (ИЗКЛ) и шумов
квантования (ИШК); прибор контроля достоверности универсальный (ПДКУ)).
Рисунок 11 - Аналого-цифровое оборудование системы АКУ-30
ПП - Приемопередатчик
ФЛС - Формирователь линейного сигнала
КОД Ц - Кодер, цифровая часть
КОД А - Кодер, аналоговая часть
ДЕКОД - Декодер
СИ - Согласующее устройство исходящее универсальное
СВ - Согласующее устройство входящее для местного шнура
СВ - Согласующее устройство входящее для междугородного шнура
Пкпер - Преобразователь кода передачи
Пр.Синхр - Приемник синхросигнала
ДИ - Дискретная информация
ДК - Делитель канальный
КС - Блок контроля и сигнализации
ИК - Блок измерений и контроля
ГЗ - Генератор задающий
ДЧ - Делитель частоты
7.2 Комплектация станционного оборудования на магистральной сети
Комплектация оборудования ИКМ-480.
Аппаратура ИКМ-480 предназначена для организации каналов на внутризоновых
и магистральных сетях при использовании кабеля МКТ4 с парами 2.1/4.6 мм.
Линейный тракт организуется по однокабельной схеме. Служебная связь между
оборудованием ЧВГ осуществляется по цифровому каналу, между промежуточными
станциями - по ВЧ и НЧ каналам служебной связи. Телеконтроль осуществляется без
перерыва связи. Комплектация оборудования. Стойка четверичного временного
группообразования (СЧВГ) - на четыре комплекта ЧВГ. Стойка оборудования
линейного тракта (СОЛТ) - на две системы. Стойка дистанционного питания (СДП) -
на две системы: Стойка аналого-цифрового преобразования сигналов телевизионного
вещания (САЦО-ТС) на один канал телевизионного вещания. Необслуживаемый
регенерационный пункт типа НРПГ-2, устанавливаемый в грунт, - на 2 системы.
Рисунок 9 - Структурная схема ИКМ-480
Заключение
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.
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 и
магистральный участки с использованием электрических кабелей. На одном из
указанных в задании участков предполагалась организация оптической вставки с
использованием оптического кабеля. Все эти задания и соответствующие к ним
требования, позволяют получать навыки проектирования цифровых каналов передач,
а также проектирования определенных заданных участков сети связи (местного,
внутризонового и магистрального) с использованием электрических и оптических
кабелей, при построении трактов передачи, что играет немаловажную роль, в
будущем, при проектировании реальных цифровых каналов передач.
Список литературы
1 Зингеренко
А.М. Баева Н.Н. Тверецкий М.С. Системы многоканальной связи. - М.: Связь,
2004г.
2 Баева Н.Н.
Многоканальная электросвязь и РРЛ. - М.: Радио и Связь, 2004г.
Иванов
А.И., Гордиенко В.Н., Попов Г.Н. и др. Цифровые и аналоговые системы передачи.
- М.: Радио и связь, 2003.
4 Берганов
И.Р., Гордиенко В.Н., Крухмалёв В.В. Проектирование и техническая эксплуатация
систем передачи. - М. : Радио и связь, 2007.
Левин
Л.С., Плоткин М.А. Цифровые системы передачи информации. - М.: Радио и связь, 2003.